印度國防部國防研發組織(DRDO)電子與雷達發展院為“光輝”戰斗機研制了“卓越”機載有源相控陣火控雷達。該雷達從2008年開始研制,2009年就在印度航展上披露。印度宣稱該型雷達為液冷雷達,截至2020年8月已完成100多小時他機試飛和近25小時配裝“光輝”戰斗機的試飛,并完成了關鍵的空對空模式試驗,獲得了比以色列航宇工業公司埃爾塔分部的EL/M-2052機載有源相控陣雷達更好的探測結果;計劃在2021年年底或2022年年初之前完成空對地和空對海模式試驗,然后投產。“卓越”雷達的主動陣列天線單元(AAAU)共有184組4單元收發組件通道、共736個收發通道。圖為機頭配裝“卓越”雷達的“光輝”在2019年印度航展上進行展示。未來,印度會借助歐洲國家和以色列的幫助,或直接引進相關產品,為已采用液冷的“卓越”雷達引入氮化鎵技術嗎?(印度國防部國防研發組織等圖片)
但雷達制造商的終極戰利品將是下一代作戰飛機。美空軍和海軍正在發展分別取代F-22和F/A-18E/F的戰斗機。一型高度隱身的飛機應能更加靠近目標而不被探測到,實際上降低了對氮化鎵雷達探測距離優勢的需求。但是,氮化鎵基傳感器可以提供其他好處,例如可以采用更小的陣列,并在比砷化鎵更寬的頻譜范圍內應用跳頻技術。迪特馬爾斯說:“擁有更寬的頻帶將使你能夠進行跳頻,確保你不會停留在某個特定頻率上。后一種情況會讓你更容易被探測到”。
日本正在為F-X(即F-3)下一代戰斗機研制氮化鎵有源相控陣火控雷達。上圖為2018年11月,防衛省防衛裝備廳在東京航空航天展上展出的基于氮化鎵的多功能射頻系統1比5樣機;下圖為2017年11月,防衛省防衛裝備廳在年度防衛技術大會上提供的氮化鎵機載多功能射頻系統的介紹。按照防衛裝備廳的計劃,該系統樣機將在F-2戰斗機上開展領先試飛(日本防衛省圖片)
此外,射頻傳感器技術將在下一代戰斗機上得到進化:一個多功能孔徑組成的網絡將能完成感知、干擾和通信功能,分布在戰斗機組成的網絡而不是僅僅單個飛機上,“隨著你轉向更保形的材料和其他現有技術,你能更有效地將天線放置在任何地方。你還能真的協調分離的天線共同工作,這樣,你就能在一架飛機上安裝雷達,也能在僚機上協調更復雜的解決方案。當你開始將這些不同的陣列聯網時,你就能做某些有趣的事情,使你既不被探測到,又能感知整個空域”。
美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)已將氮化鎵研究推向“氮化鎵+”,擬通過增強的片上冷卻,將氮化鎵晶體管的功率密度由2016前后最高的10瓦/毫米左右,在2020年前后提升到25瓦/毫米左右。這樣可在提高可靠性的同時,將設備輸出功率提升至2016年時最先進氮化鎵技術的6.8倍,雷達探測距離和通信作用距離則分別提升至1.6倍和2.6倍。也即,未來戰斗機采用的氮化鎵機載有源相控陣火控雷達,其性能可能比當前的氮化鎵雷達有進一步重大提升(DARPA圖片)
不過,雷神公司在現有火控雷達中應用氮化鎵技術的路徑可能并不是通用的。美國諾格公司已在為美海軍陸戰隊提供采用氮化鎵技術的AN/TPS-80“地面/空中任務導向雷達”(G/ATOR)。該公司也是F-16戰斗機的AN/APG-83,F-22的AN/APG-77和F-35的AN/APG-81等機載有源相控陣火控雷達的供應商,但它沒有評論是否應為現有系統提供包括轉向氮化鎵在內的升級路線圖。該公司空中主宰及打擊副總裁 格雷戈·西默(Greg Simer)表示,公司致力于在有意義的地方應用氮化鎵。“我不知道那些傳統‘大黃蜂’機隊的具體細節,以及導致它們采用氮化鎵方案的驅動因素和要求是什么。但是每型飛機都有獨特的約束和要求,在正確的場合采用氮化鎵也是可能的”。
上圖為2018年3月14日,瑞典首架“全球眼”預警機完成首飛后著陸;下圖為以色列2016年年底交付給意大利的“灣流”G550公務機改“保形空中預警”飛機。“全球眼”是目前已知的第二型采用氮化鎵收發通道陣列預警雷達的預警機,阿聯酋空軍現已列裝3架,瑞典空軍也將列裝。我們曾認為“全球眼”是世界上首架實際采用氮化鎵預警雷達的預警機。但是以色列在2018年11月首次披露,其從2016年12月開始交付給意大利空軍的“灣流”G550公務機改“保形空中預警”飛機已采用基于氮化鎵技術的預警雷達(瑞典薩伯集團公司、以色列航宇工業公司圖片)
以色列航宇工業公司埃爾塔系統分部也是機載火控雷達供應商,它確認其已將氮化鎵技術應用到某種戰斗機陣列,但沒有提供細節。該分部研究、發展與創新副總裁以色列·盧帕(Israel Lupa)透露,“你可以這么說:我們也在機載應用方面實施氮化鎵技術,包括戰斗機”。
除了為“白尾海雕”預警機的預警雷達采用氮化鎵技術,以色列航宇工業公司已交付以色列國防軍等用戶的EL/M-2084防空雷達在改進中,也已采用氮化鎵技術。美國洛馬公司在競標美陸軍“低層防空反導傳感器”項目時,就和以色列航宇工業公司合作,在后者的EL/M-2084基礎上提出基于氮化鎵的競標方案。本篇動向中以色列提及在戰斗機上采用氮化鎵技術,推測其應用可能涉及以色列為F-35I、F-15I、F-16I等戰斗機及部分無人機開發的保密電子戰系統,以及一些主要面向出口市場的機載火控雷達(以色列航宇工業公司圖片)((中國航空工業發展研究中心 張洋))
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