雷达：现代战争之“眼”
■姜子晗 李 姗 宋 涛
德国TRML-4D雷达。资料照片
前不久，第十届世界雷达博览会在北京开幕，全球近500家企业参展，重点展示了雷达及电子信息在多个领域的应用，引起网友普遍关注。
众所周知，雷达是武器装备的“千里眼”和“顺风耳”，交战双方依靠雷达识别并测定目标位置和运动参数。自雷达问世以来，随着战争形态的演变快速发展，陆基、机载、舰载等型号雷达层出不穷，其应用场景也越来越广泛。当前，雷达在作用距离、精准度、抗干扰等方面取得重要突破，正朝着探测对抗一体化、任务多样化等方向发展，在战场上起到重要作用。
面对复杂的战场环境，要想打造一台性能优异的雷达，不仅要“看得远、看得清”，“目光”还要足够敏锐，能够穿透重重战场迷雾，精准辨别对方的伪装和欺骗手段。那么，雷达探测技术缘起何处？走过怎样的发展历程？研制现代雷达需要攻克哪些技术难题？本文为您一一解读。
“矛”与“盾”的较量，一代战机催生一代雷达
告别短兵相接、近距离厮杀的冷兵器时代，现代战争的作战距离早已超出肉眼可见的范围。能否在战斗中料敌于先、占据主动，决定着战争胜负。
为了在超视距作战中决胜千里之外，雷达的崛起成为必然。能够担此重担，是因为雷达有着“独门绝技”——快速发现、跟踪目标，为在战斗中实现“先敌发现、先敌发射、先敌命中”提供支撑。
世界上最早的雷达诞生于二战时期。1940年9月，德军出动数百架战机袭击伦敦。然而，有不少战机还未到达英国领空就被发现了。
英军如何提前获悉德军战机的飞行动态？地面炮火又是如何实施精确打击的？一个个问题让德军感到困惑。后来，他们才知道，英军在这场战争中使用了“秘密武器”——雷达，同时开创了雷达在军事对抗中的先河。
早期军用雷达通过机械扫描向空中发射无线电波，探测敌机目标信息。自此，战机与雷达进行了长达半个多世纪“矛”与“盾”的较量。
由于机械雷达需要将“锅盖天线”对准空中目标，在探测高空高速的二代机时，反应速度慢、易发生故障，“越远、越快、越可靠”成为新一代雷达的研发目标。英、美等国率先研发出平面阵列天线，通过阵列缝隙辐射电磁波并在空间合成，在有效增强天线增益、扩展探测距离的同时，减轻雷达的体积和重量。
一代战机催生一代雷达。在冷战时期的几次局部战争中，三代机飞行速度和低空性能有了很大提升，导致雷达盲区成倍增加，大量战机借助山脉地形成功实现低空突防。
“矛”的变化，带动“盾”的升级。为及时有效显示探测对象信息，雷达必须利用计算机提供精确计算数据。当战机低空飞行时，战机的回波信号与地面杂波混合在一起，往往会被雷达自动过滤。部分欧美国家研发出脉冲多普勒雷达，在数据处理机中应用代数方法和滤波理论，通过分析运动目标回波的频率变化，找出隐藏在噪声背景中的战机。一些国家空军还将脉冲多普勒雷达搭载在预警机上，以“俯视”的方式实现对敌方低空作战的压制。
一段时间以来，“矛”与“盾”的较量，似乎以“盾”的胜利给出阶段性结果，雷达性能直接影响空战胜负的理念更加深入人心。或许正是这个原因，各国科研人员对雷达的改进研制从未停止，他们开始将多目标探测作为技术攻关方向。
20世纪80年代，电子扫描相控阵雷达经历了从无源到有源的发展。先进的有源相控阵雷达把整部发射机分散到数以千计的收发组件上，通过这些组件实现雷达波束指向的变化。这种雷达天线类似于蜻蜓的“复眼”，不仅实现“身体”能动，“眼球”也能动，还可以瞄准不同方向、不同目标同时进行跟踪。
不仅如此，随着数据处理技术发展，雷达在应对蜂群作战等新型作战方式上取得长足进步，强大的信号分析能力能够实现对低空、群体目标探测。同时，各国开展小型化雷达研究，陆基、机载、舰载等型号雷达层出不穷，其应用场景也越来越广泛。
“老树发新芽”，米波雷达成为隐身战机克星
2018年，美国海军宣布将在年度预算中拨出一笔高达20亿美元的经费，用于开发新型干扰机，提升反先进米波雷达的对抗能力，维持隐身作战的优势。
其实，早在二战时期，米波雷达已成为各国防空网的主流雷达，但其工作频率低、探测精度和分辨率不高，限制了战场作用的发挥。后来，以分米波和厘米波为代表的微波雷达成为各国竞相研究的对象，米波雷达遭到冷遇。
然而，隐身战机的出现让防空网中的大多数雷达失去用武之地。这种尴尬局面一直到1999年的科索沃战争才得以缓解——美军F-117隐身轰炸机被成功探测并击落。有资料表明，经过数字处理和固态化升级后的俄制P-18米波雷达在发现和击落F-117过程中起到关键作用。这一战例也促使米波雷达重新进入雷达专家的视野。
现有隐身战机的雷达，主要集中在战机的前部和腹部，且隐身电磁波段有一定的频率范围，米波雷达恰好避开了隐身战机的隐身波段，拥有发现隐身战机的“特长”。不过，传统米波雷达大多使用简单的八木天线或老式网状矩形抛物面天线，采用两坐标定位，目标识别能力有限，且不易消除地面反射波的影响，抗干扰能力不足。
如果不加以改进，米波雷达只能用于防空警戒，不能用于武器引导，无法对隐身战机进行高效追踪。鉴于此，一些国家对米波雷达进行升级改进，设计新构型的八木天线，采用先进数据传输与处理技术，解决传统米波雷达探测精度不高等问题。
20世纪70年代，法国国家航空航天局开始研制米波综合脉冲孔径雷达。这种先进雷达，采用全向天线单元稀疏布阵，可以实现宽脉冲全向辐射雷达波，再利用计算机将地面反射信号进行分析，能够精准探测目标的距离、方位、高度和瞬时速度，抗干扰性能得到显著增强。
一般来讲，雷达天线的尺寸与功率密切相关，要想远距离剥去战机的“隐身外衣”，米波雷达天线的尺寸有七八层楼高，整个天线面积相当于半个篮球场。笨重的天线阵列暴露在地面，很容易成为敌方的攻击目标，致使米波雷达的战场生存率较低。
为此，俄罗斯将相控阵技术融入米波雷达，在提高扫描速度的同时，降低米波雷达的体积和重量，研制出车载机动式米波三坐标雷达，强化对战机高度和速度的探测能力，能够跟踪战机、巡航导弹等各种空中目标，甚至可以在600公里外发现小型高超声速导弹和小型隐身飞行器，极大提升了探测和电子对抗水平。
高科技赋能，多领域实现精准探测
加装“科技之眼”，雷达可以对空中、海上、陆地各类目标进行侦察与跟踪，是辅助实现远程精确打击的重要手段。如今，雷达已广泛应用于警戒、侦察、制导等多个军事领域。
在数字阵列、人工智能、芯片等高新技术的推动下，加装“科技之眼”的雷达开启一路“狂飙”，未来发展呈现多种趋势——
一体化。未来战场，雷达不是孤军奋战，而是与其他武器系统协同作战。作战中既要有雷达设备进行目标探测，也要有通信系统进行信息传输，为实现资源利用最大化、功能多样化，作战平台将雷达与通信系统进行一体化设计，以便更好地协同作战。
瑞典与意大利在合作研发多功能相控阵系统方面颇有心得，通过加装宽带接收机模块高功率放大器，增加信号频率接收范围，将雷达、通信、电子战系统完美融合，不仅降低了维护成本，还能提升战场态势感知能力。
网络化。随着电子对抗技术蓬勃发展，科研人员尝试将不同体制的雷达部署在一起，形成一个大的“捕鱼网”，既能扩大覆盖范围，还能取长补短，发挥各种型号雷达的优势。通过多部雷达网络化协同探测，突破单一雷达探测的性能瓶颈，为雷达穿上“隐身外衣”。
比如，俄罗斯一款新型组网雷达由远程警戒、跟踪识别、精密制导等多种雷达组成，不仅具有抗反辐射导弹的优点，还比普通雷达拥有更高的角分辨率、更好的参数计算精度和更强的抗干扰能力，真正达到“1+1＞2”的组网效果，满足多种防空需求和作战场景。
智能化。人工智能技术的日趋成熟，为雷达发展提供有力技术支撑。未来智能雷达将具备环境自适应感知、信息获取与处理、资源调度等自主行为能力，更加适应复杂多变的电磁对抗环境，特别是集防空、反导等任务于一身，警戒、引导、制导等功能于一体的多功能集成化雷达指日可待。
当前，世界各军事强国均提出自适应雷达研发计划，它可以基于敌方空中无线电信号实施防御，感知周围环境并自动实施干扰。美国海军航空系统司令部与雷杜斯公司签署了一份价值5890万美元的合同，为海军F/A-18战机上的电子战系统开发自适应雷达对抗软硬件，以提高战机生存能力。
随着更多新技术、新材料、新工艺的应用，雷达发展必将迎来新一轮活跃期，在未来战场发挥更加重要的作用。
