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六代機雷達有眉目了!殲-20測試新技術,探測距離或達到1000公里

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印巴沖突后,超視距空戰已經正式邁入了“百公里時代”,隨著交戰距離越來越遠,對雷達性能提出了更高的要求,如果你的雷達只能鎖定100公里內的敵機,那么就算給你射程200公里的空空導彈,你也很難打到敵人,反而會被敵人在100公里外單方面暴打。未來空戰誰的航電系統更先進,尤其是雷達性能更好,誰的勝算就更大。


而各大軍事強國早就開始在機載雷達領域內卷了,有源相控陣雷達早就成為了現代化戰斗機的標配,誰家的戰斗機要是連有源相控陣雷達都沒有,出門都要低別人三等。甚至就連印度都忙著給本國的蘇-30MKI換裝國產有源相控陣雷達,讓至今還在生產無源相控陣雷達的俄羅斯非常尷尬。

而有源相控陣雷達也是分三六九等的,第一代有源相控陣雷達所使用的射頻跟接收模塊,材料是硅跟鍺。但是隨著雷達功率的不斷提高,這兩種材料在散熱方面的局限性就暴露了出來,于是又出現了采用化合物半導體的第二代有源相控陣雷達,也就是砷化鎵(GaAs)雷達,砷化鎵具有耐熱、耐輻射及對磁場敏感等特性,其制作的器件頻率響應出色、速度快、工作溫度高,迅速成為了獲得個各國的親睞,像F-22使用的AN/APG-77、F-35使用的AN/APG-81,采用的都是砷化鎵材料。


可隨著空戰進入強電磁干擾時代,這就要求雷達不僅能看得遠,還必須能夠穿透更強的干擾,砷化鎵的性能極限已經無法滿足要求了。于是第三代有源相控陣雷達出現了,那就是氮化鎵(GaN)有源相控陣雷達。

簡單來說,氮化鎵的禁帶寬度遠遠高于砷化鎵,相當于發動機的活塞行程和缸徑都加大了,爆發力更高,耐高溫、抗干擾能力相比砷化鎵成倍提高。在氮化鎵有源相控陣雷達領域,中國走在了世界前列,殲-10C、殲-16、殲-20采用的都是氮化鎵雷達。印巴空戰打響后,面對號稱RCS低于1、且配備“頻譜”電子戰系統的陣風戰斗機,殲-10C卻能在160公里外將其牢牢鎖住并發射導彈,充分證明了氮化鎵雷達在探測距離與抗干擾能力方面的優勢。

目前美國也在為自己的戰斗機換裝氮化鎵雷達,比如新一批次的F-35戰斗機所配備的AN/APG-85,采用的就是氮化鎵材料,探測距離比AN/APG-81提升了50%。


眼看美國即將在機載雷達領域抹平與中國的代稱,中國自然不會原地踏步,新一代有源相控陣雷達的研發早就提上了日程。

想要提升雷達的性能,除了提升算法和制造工藝,最有效方法就是在材料上取得突破,這一次中國科研團隊選擇的是碳化硅。

最近據《南華早報》報道,中國在殲20隱身戰機的有源相控陣雷達上,測試采用了一種新型的碳化硅材料,使其探測距離提高了1倍。

與氮化鎵相比,碳化硅承受電壓的能力提升了好幾倍,用它制造的T/R組件,具有高輸出功率、高熱導效率、耐高溫等的特性。

其實碳化硅的優勢早就被各國科學家發現了,但一直沒有進入實用化階段,主要是碳化硅的加工難度非常大,由此又帶來了成本問題,令各國軍隊望而卻步。

想要穩定量產碳化硅T/R組件,就必須擁有先進的半導體制造工藝,而中國科研團隊經過多年攻關,實現了碳化硅芯片從2英寸到12英寸的規模化生產。

《南華早報》稱,采用了碳化硅有源相控陣雷達的殲-20,極限探測距離可能達到甚至超過1000公里,當然這個1000公里肯定針對的是戰略轟炸機、運輸機這類RCS在100左右的目標,如果目標換成RCS為5的普通戰斗機大小的目標,探測距離應該在500公里左右,對于RCS低于1的半隱身戰斗機,探測距離在200公里以上,至于F-35這種隱身戰斗,探測距離也有望接近100公里。


并且碳化硅本身具有更高的熱穩定性和化學穩定性,能夠在更惡劣的環境下穩定工作,平均故障間隔時間延長,維護需求降低,卓越的散熱和效率保證雷達能持續高強度工作,系統更皮實耐用,提升了飛機的戰備完好率和出動率。

如果碳化硅雷達能夠裝備國產戰斗機,那就標志著中國具備了對五代機發動超視距打擊的能力,直接改變了空戰規則。更重要的是,碳化硅雷達裝備到六代機身上,將發揮出1+1>2的效果。從目前已知的信息來看,中國的六代機擁有比殲-20更遠的航程、更強的隱身能力與更豐富的武器掛載能力,突出一個“攻勢制空”理念,也就是不再被動等待敵機打到家門口,而是主動前出到廣闊的西太平洋上空,對美軍飛機展開獵殺。

像殲-20在執行“反介入/區域拒止”作戰的時候,背后能夠得到預警機、電子戰機的支援,即便采用氮化鎵雷達,基本也能滿足實戰要求,距離再遠的目標就交給預警機進行“A射B導”。而且殲-20使用的霹靂-15導彈,最大射程不會超過300公里,就算能鎖定500公里外的目標,也沒有將其擊落的武器。

而六代機未來面臨的作戰環境是,在孤軍深入的情況下,身后沒有預警機與電子戰機的支援,六代機需要獨立對目標進行搜索,并自己對抗敵方的電子干擾。在這種情況下,六代機就必須擁有一臺更強的雷達,現有的氮化鎵雷達已經跟不上任務需求了,碳化硅有源相控陣雷達的出現,完美解決了這個問題。


要知道六代機擁有遠大于殲-20的彈倉,除了能夠攜帶空對地導彈之外,另一個重大升級就是能夠攜帶霹靂-17這種遠程空空導彈,霹靂-17的射程保底也有300公里,這就要求載機想要發揮出霹靂-17的全部潛能,必須擁有鎖定300公里外敵機的能力,并且還是要在強電磁干擾環境下鎖定300公里外敵機,氮化鎵有源相控陣雷達很難滿足這個要求,也只有碳化硅有源相控陣雷達能夠勝任。

裝備了碳化硅有源相控陣雷達的六代機,戰時就能主動出擊,在接近第二島鏈的空域對美軍戰機展開獵殺,憑借著碳化硅有源相控陣雷達+霹靂-17遠程空空導彈這對組合,六代機將成為名副其實的“大飛機殺手”,像美軍的戰略轟炸機、預警機、加油機統統進了六代機的“食譜”。

而且憑借著全面的隱身能力與更快的巡航速度,美軍攔截六代機的難度呈幾何倍增長,甚至就偵測六代機的美軍預警機,都可能在發現六代機之前,直接被一枚霹靂-17給點名了。


在六代機的威脅下,美軍的轟炸機、加油機只能被迫后撤。過去美軍大飛機只要不接近殲-20的作戰半徑(1500公里左右)就可以了,在距離中國大陸1500-2000公里的空域,美軍轟炸機依然可以通過發射遠程巡航導彈,來對中國造成一定威脅,美軍加油機在這片空域為戰斗機加油,也能夠讓戰斗機在臺海空域長時間作戰。

可現在六代機將這個威脅距離擴展到大約3000公里了,美軍轟炸機對中國所能帶來的威脅大幅下降。而加油機后撤到距離中國大陸3000公里的位置,等于美軍戰機加完油后,還需要飛大約3000公里才能抵達臺海,已經是F-22和F-35的航程極限了,打完仗連返航的油都沒有,要么美軍加油機冒險接近六代機殺傷區,要么美軍戰斗機直接降落到臺灣機場,等著被解放軍繳獲。

所以說,碳化硅有源相控陣雷達帶來的不僅是戰術方面的提升,在戰略方面的價值更大,它幾乎顛覆了美國空軍在亞太地區的戰略規劃,面對擁有“千里眼”的中國六代機,美軍在超視距空戰方面處于絕對劣勢。


尤其是美國正在大量生產的F-35,原本飛行性能就不突出,全靠隱身性能和先進的航電設備維持戰斗力,過去面對殲-20的時候,還能憑借隱身性能保持一定的生存力,但是面對擁有碳化硅有源相控陣雷達的六代機,F-35那點隱身能力就不夠看了,即便不能在300公里外鎖定F-35,100公里左右的距離鎖定F-35差不多是能辦到的,最大飛行速度只有1.6馬赫的F-35,一旦被發現就跑不掉,最后只能淪為超視距導彈的靶機。

而碳化硅有源相控陣雷達一旦實用化,不僅六代機可以裝備,紅旗-9防空導彈、055型驅逐艦、空警-3000預警機都可以采用這種技術,這就等于解放軍能夠在陸海空形成一套高效的反隱身探測體系,美軍的隱身戰機、隱身巡航導彈全部無處遁形,美軍的電子戰機也很難發揮作用,等待美軍的將是一場降維打擊,而美軍唯一的選擇就是乖乖退出亞太,放棄干涉中國內政的企圖。

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