脉冲雷达(真正空战时代的来临,脉冲多普勒雷达(第二代——PD雷达))
2024-04-26 14:51 来源:爱美欣 浏览量:次
在上个世纪,二战时期,飞机的空中对决,还是用机枪,机炮相互扫射,这也是我们经常所说的狗斗(也就是Dog fight)那时候的空战仅仅就是视距内地击杀敌机,并且需要距离敌机有一定的距离,太远不行,看不见或者看不清,无法瞄准,太近也不行,有撞击的风险,就算击落了敌机,敌机被被击落时产生的碎片也很容易被吸进发动机里,或者打破自己飞机的座舱盖,都是非常危险的,近距离射杀击落敌机,和抱着炸药包与敌人同归于尽区别不大。
但之后,有了一种机载雷达,可以放在飞机前方,也就是我们前面文章中提到的第一代机载雷达——抛物面雷达,他可以简单的测量出敌机与我机的距离,可以大概知道敌机在空间的位置,并且可以制导一些近距离格斗导弹,空战的基本方式依旧是狗斗(Dog fight)。
米格-21是当时较为经典的机型,后来引进到我国,改为歼-7,经过一系列魔改,歼-7可以搭载PL-8(霹雳-8)型空空格斗导弹,但依旧依赖于狗斗,因为PL-8是近距离格斗导弹,但好处是不用担心雷达下视问题,PL-8是红外弹,雷达不需要长时间锁定敌机。
之后,英国的一位物理学家,将多普勒频移引进了雷达之中,脉冲多普勒雷达(PD雷达)由此慢慢诞生出来,相应的,天线也不在使用抛物面天线,而是平板缝隙天线,也叫波导缝隙天线 ,有人会觉得,这个名字很奇怪,嗯,我刚接触的时候也感觉很奇怪,天线有很多类型,喇叭天线,阵子天线,八木天线,刀型天线,这个什么裂缝天线什么鬼,难不成天线裂了缝?恭喜你,猜对了,还真是天线裂了缝,还不是一条两条缝,是一堆缝,上千条缝。我的天!那这天线还能用不?其实从名字我们可以看出——平板缝隙天线,就是一个大平板(不是我们玩的那个平板),上面开了一堆缝。
其实,在这个板子背后,是一根根排列的波导管,实际上是在波导管上开的缝隙,所以平板缝隙天线又叫波导缝隙天线,二者都是一样的,叫裂缝,或者缝隙都一样,看你怎么喜欢,只要没人杠就行。电磁波就在这些波导管组成的平板中穿行,然后从上面开裂的缝隙中辐射出去,探测目标。当你面对装备这样飞机的雷达时,不好意思,除非你开着飞机钻地里,或者有高山、建筑遮挡,不然,你几乎是无法逃脱它的锁定的,PD雷达接收的是目标回波的频率信号,你可以想象一个坐标轴,它的x轴是频率,当你俯冲追击目标,地面反射回来的波叫地杂波(雷达辐射地球表面反射回来的回波),在第一代雷达中,地杂波是无法滤除的,因为第一代雷达处理的是目标回波的幅度信号,地面目标过大,回波幅度大,敌机目标过小,回波幅度小,敌机目标回波完全淹没在地杂波中,而脉冲多普勒雷达不一样,飞机俯冲向下追击目标,敌机相同的速度俯冲向下时,根据多普勒原理,地杂波的频率高,目标回波频率相对地杂波频率低,那么,在坐标轴上(x轴为频率),目标回波就会出现在地杂波的左侧。PD雷达轻而易举就可以将目标回波与地杂波分离出来。
上图所给的PD雷达地杂波频谱分布图与我上述的是一种相反的情况,上述是追击目标,那么目标回波应该在地杂波频谱的左侧,而图1所示是在飞机迎面面对敌机时目标回波的分布。当我机迎面面对敌机,地面是理想静止的状态,而敌机迎面飞来,根据多普勒原理,敌机的目标回波要远高于地杂波,所以在x轴为频率的情况下,敌机的目标回波要远高于地杂波,目标回波也就出现在了地杂波右侧,PD雷达依旧能够分离出目标。那有人就问,那么就无法摆脱多普勒雷达的追击吗,其实方法还是有的,那就是将目标回波藏在高度杂波中或者主瓣杂波中,要想将自己的目标回波藏起来,那么我们就要理解,地杂波的三种形式,高度杂波,主瓣杂波和旁瓣杂波是如何形成的,我们先来看PD雷达的波瓣图。
专业的PD雷达波瓣图不好找,这个波瓣图也能凑合用,我们只需要看他的主瓣和旁瓣就可以了,有人说高度杂波呢?高度杂波是旁瓣杂波的一种特殊情况,旁瓣正好垂直于地面,形成高度杂波。
在图中我们可以看出,主瓣杂波能量是最大的,对应下图幅度是最高的,旁瓣小,而且从四面八方反射回来,所以旁瓣杂波幅度低,但是垂直向下的旁瓣杂波由于来回距离最短,电磁波消耗能量最小,相对于其他旁瓣杂波能量也就高一些。
如果我们开着飞机被敌方战机锁定,如何摆脱敌机锁定,那么,我们就要把我们的目标回波藏在高度杂波和主瓣杂波中,前面我们也了解了这些杂波,要将自己的目标回波藏在这些杂波中,那就要将自己的目标回波频率和这些杂波的回波频率保持一致,这样我们就可以摆脱敌机锁定。一种方法是在被敌机锁定时,机动飞行垂直(不是上下,是左右垂直)于敌机纵轴方向(飞机机头指向的方向),那么在那有一瞬间的时间里,自身的目标回波频率与主瓣杂波的回波频率是一制的,敌机就会失去目标,当然为了更好的影藏自身目标回波,可以配合箔条弹打出,提高隐藏自身目标回波的概率。另一种方法就是与追击己方敌机的飞行速度保持一致,那么自身的目标回波就会在高度杂波中,不过这种方法很难做到,开飞机不像开车,而且对方也很容易破解,只要速度一变就露馅了,一般都是第一种方法,配合干扰弹,再做垂直大机动。
怎么样,教会你一种空战格斗技巧,嘿嘿。以后大家伙如果开上飞机,被敌方雷达锁定可以试试这两种方法。
脉冲多普勒雷达解决了下视问题大大提高了锁定敌机的能力,而且脉冲多普勒雷达有着高增益,低旁瓣,天线面积大,发射机功率大,可以实现超视距空战,从此空战一定程度上摆脱了狗斗,是一定程度上。
霹雳12虽然是中距离拦截弹,但是已经可以一定程度上让飞行员摆脱狗斗,并且可以超视距发射,且发射后不管。
在格斗和拦截都有着很出色表现的多普勒雷达,对地攻击也是佼佼者,因为PD雷达最大的优点就是可以下视探测目标,并且绘制地图,这就是PD雷达的多普勒锐化(DBS),包括SAR技术(合成孔径),多普勒雷达都可以实现,即使是在海面,PD雷达也可以也探测海面目标,由此可以看出,正是有了PD雷达,战机才可以向着多功能对空,对地,对海发展。
时代的发展,就是不断的喜新厌旧,PD雷达的巅峰时刻,迎来了一位更加强大的机载雷达,让巅峰时刻的PD雷达顿时黯淡无光——机载有源相控阵雷达,它与PD雷达是一脉相承,同样采用了多普勒原理,但在结构和天线上,又独树一帜,让现代飞机可以真正的称霸天空,俯视大地,诞生数架经典现役战机!一打七的神话在相控阵雷达身上已不足为奇。
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