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雷神公布新款氮化镓紧凑型AESA雷达,“无人机自由”正在路上
2021-09-30 20:12:50   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

成本更低、尺寸更小的AESA雷达是雷神“耐消耗(attritable)”无人机(UAV)和轻型攻击机等几种飞机类型的关键使能技术。近年来,这两种机型均成为低成本空战的解决方案。

据麦姆斯咨询报道,雷神公司(Raytheon)近日公布了新款紧凑型氮化镓(GaN)有源电子扫描阵列(AESA)雷达,据称该雷达的成本仅为目前市场中火控雷达成本的一半。

成本更低、尺寸更小的AESA雷达是雷神“耐消耗(attritable)”无人机(UAV)和轻型攻击机等几种飞机类型的关键使能技术。近年来,这两种机型均成为低成本空战的解决方案。

雷神的紧凑型AESA雷达非常适合“耐消耗”无人机

雷神的紧凑型AESA雷达非常适合“耐消耗”无人机(来源:雷神公司)

雷神情报和空间部门的战略追求与业务创新主管Dick Sandfier表示,雷神尚未命名的紧凑型AESA雷达重约59公斤,仅为目前在售雷达重量的三分之一。该雷达尺寸约为71 cm x 37 cm,采用空气制冷。

“我们坚信,为满足尺寸、重量、功率以及制冷等方面受限的需求,确实需要一款小尺寸、紧凑型的AESA雷达。”Sandfier说道,“我们相信,这是一个相当大的市场。”

雷神表示,更小尺寸的AESA雷达将非常适合包括先进的喷气式教练机在内的小型喷气机,如波音的T-7A红鹰和韩国航空航天工业公司(Korea Aerospace Industries)的T-50金鹰,这两款机型均曾由其制造商作为轻型攻击机推出上市。Sandfier补充道,这款雷达在诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)的F-5“虎”式战斗机上扮演敌方训练角色将会大有用处。

紧凑型AESA雷达将成为新兴“耐消耗”无人机市场中的重要角色:大幅降低新型飞机成本,即使在战斗中损失,损失也相对可控并可迅速替换。Sandfier表示,美国空军研究实验室(AFRL)的Skyborg系列无人机就是潜在适用机型。

Sandfier认为,美国陆军的未来攻击侦察机(取代退役的贝尔公司OH-58 Kiowa侦察机)和未来远程攻击机(取代西科斯基飞行器公司UH-60黑鹰通用直升机)也是候选适用机型。

使用氮化镓晶体管,提高工作温度

Sandfier声称,紧凑型AESA雷达应该比美国空军(USAF)F-16机队中诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)的SABR APG-83 AESA雷达拥有更好的性能。目前没有这两款雷达的详细对比数据。

雷神这款紧凑型AESA雷达使用了氮化镓晶体管,能够在比传统砷化镓器件更高的温度下工作。这就使AESA雷达无线电发射器的射频功率显著提升。

“氮化镓使得AESA雷达发射的射频功率达到以前技术的5倍。”雷神公司表示,“对于雷达来说,这就意味着可达到更小的尺寸、更强的搜索能力以及更低的功耗。”

紧凑型AESA雷达是风冷式。但Sandfier表示,风冷式并非我们理想的制冷方式,我们绝对能够研发出适用于任何应用的液体制冷技术。液体制冷可以进一步提升雷达的功率,从而增加雷达的主动探测距离。

无源雷达,促使战空间数据共享成为可能

由于这款AESA雷达以电子方式来控制单个无线电天线,而非使用机械式移动天线,因此该系统可以同时在不同的方向、以不同的频率发射信号。该特点使得这款AESA雷达能够同时快速地探测多架飞机。

Sandfier补充道,雷神的紧凑型AESA雷达拥有960个单元阵列,同时其阵列设计还能扩大至2400个单元。阵列拥有更多的单元,就可能实现在更多方向上的同时探测,以及获得清晰度更高的周围空域图像。

AESA雷达也可以无源操控,以监听敌方雷达发射。这使得防御飞机能够在被敌方发现之前探测到其有源雷达。有源雷达探测需要足够的信号强度,以便使雷达波能够到达目标并反馈给飞机的天线。但无源探测则需要更小的功率,因为其无线电波的传输距离仅为有源雷达的一半,即发送信号的敌方飞机到接收信号的防御飞机。

无源AESA雷达的使用是第五代飞机的基石,第五代飞机将隐身特性与无源传感器相结合,从而实现躲避敌方。洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)的F-35飞机可通过其多功能先进数据链(Multifunction Advanced Data Link)与其他F-35飞机共享被动收集的目标信息,从而扩大了这种优势。当这些数据融合时,就能更准确地描绘出作战空间情况。

美国空军希望通过其先进作战管理系统(ABMS)进一步实现这一作战空间数据共享的概念。该概念设想,这一正在开发的网络将允许多种不同类型的飞机共享数据,从而实现作战飞行员快速判断形势,并抢先向敌方发起攻击。

到目前为止,实验网络已实现了在洛克希德·马丁公司的F-35、F-22 Raptor以及克瑞拓斯(Kratos Defense)的XQ-58A Valkyrie无人机之间共享数据的能力,XQ-58A Valkyrie无人机是美国空军研究实验室Skyborg系列飞机项目的候选机型。Sandfier表示,雷神的紧凑型AESA雷达可以在ABMS中发挥重要作用,以更广泛地了解作战空间正在发生的情况。

降低成本,“无人机自由”正在路上

Sandfier表示,雷神公司的紧凑型AESA雷达组装采用外包。这样应该可以有效地节省成本。

考虑到美国空军对“耐消耗”飞机的低成本目标(成本控制在200万至2000万美元),因此,经济的部件非常重要。雷达通常是飞机中仅次于喷气式发动机的最昂贵的部件之一。能够负担得起将大量AESA传感器部署到网络化的耐消耗无人机机队中,将会极大地提升空军的感知能力。

对于可能被改装成轻型战斗机的先进喷气式教练机,如T-7A和T-50,成本也是首要考虑的因素。对于对价格敏感的空军来说,低成本AESA雷达可能会使这些飞机更具吸引力,否则他们将不得不采购如F-16或Saab Gripen等更先进的轻型战斗机。

目前,雷神公司暂未准备好部署其紧凑型AESA雷达。这款雷达可能要到今年10月之后才会被正式命名。该系统的初步飞行测试计划于2022年在雷神的多程序测试平台上进行,该平台是波音727客机的改装版。

延伸阅读:

《雷达技术及市场趋势-2019版》

《硅基氮化镓(GaN-on-Si)专利全景分析-2020版》

《功率氮化镓(GaN)专利全景分析-2019版》

《射频(RF)氮化镓技术及厂商专利全景分析-2020版》

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