從隱形戰(zhàn)機(jī)到巡航導(dǎo)彈,再到反艦彈道導(dǎo)彈,能不能打得準(zhǔn)、守得住,全看雷達(dá)行不行。有源相控陣?yán)走_(dá)(AESA)更是這其中的尖端,代表了一個(gè)國家的科技實(shí)力和軍事實(shí)力。近年來,中國在AESA技術(shù)上進(jìn)步飛快,網(wǎng)上不少人說我們已經(jīng)世界第一了。可事實(shí)真是這樣嗎?跟美國比一比,差距到底有多大?
技術(shù)起步晚但進(jìn)步快
美國早在上世紀(jì)70年代就弄出了第一代AESA雷達(dá),AN/APG-63裝在F-15上。之后幾十年,美國在這條路上越走越遠(yuǎn),技術(shù)積累深。反觀中國,真正開始摸索AESA是90年代的事。那時(shí)候,國內(nèi)電子工業(yè)底子薄,核心技術(shù)靠進(jìn)口,連基本的半導(dǎo)體材料都得看別人臉色。
現(xiàn)在,軍用領(lǐng)域,中國的HQ-9B防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的雷達(dá)能探測250公里外的目標(biāo),性能在國際上也能排得上號(hào)。J-20隱形戰(zhàn)機(jī)的X波段AESA雷達(dá)更是亮點(diǎn),南京的中國電科集團(tuán)研發(fā)的這套系統(tǒng),探測距離和抗干擾能力比J-10C、J-16的雷達(dá)強(qiáng)了一大截。2023年有報(bào)道說,國內(nèi)某研究所還搞出了功率峰值2.4千瓦的雷達(dá)芯片,性能直逼國際頂尖水平。民用方面,氣象雷達(dá)、交通雷達(dá)也開始用上AESA技術(shù),比如城市交通流量監(jiān)控,已經(jīng)能做到高精度實(shí)時(shí)掃描。
但短板也明顯。跟美國比,我們的技術(shù)成熟度和應(yīng)用廣度還有差距。美國F-35的AN/APG-81雷達(dá),能同時(shí)干空戰(zhàn)、轟炸和電子干擾的活。我們的J-20雷達(dá)雖然不錯(cuò),但在多任務(wù)處理和復(fù)雜環(huán)境下的可靠性上,還沒到那個(gè)地步。
AESA雷達(dá)的核心是收發(fā)模塊(T/R模塊),而它靠的是高性能半導(dǎo)體材料和芯片。美國在砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)材料上遙遙領(lǐng)先,制備工藝純熟,成品率高。我們雖然在碳化硅(SiC)上有了突破,比如山東大學(xué)的研究讓J-20雷達(dá)探測距離翻了三倍,但整體生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量控制還跟不上。
差距在哪?硬件軟件都有份
要說中國和美國的AESA技術(shù)差在哪兒,就是硬件和軟件都得補(bǔ)課。
硬件上,AESA雷達(dá)的靈魂是T/R模塊,每個(gè)模塊都得靠高性能芯片支撐。美國的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片,技術(shù)領(lǐng)先全球。ADC負(fù)責(zé)把雷達(dá)信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)成數(shù)字,采樣率和精度直接決定雷達(dá)能不能“看得清”。美國AN/APG-81的ADC,反應(yīng)快、精度高,適合復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境。
FPGA芯片管雷達(dá)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理,計(jì)算能力和功耗效率得兩手抓。美國有賽靈思(Xilinx)這樣的巨頭,F(xiàn)PGA技術(shù)幾乎壟斷高端市場。中國的722所也在搞類似芯片,但性能和生產(chǎn)能力跟美國比,還是差一截。
材料上,AESA雷達(dá)的T/R模塊得用高性能半導(dǎo)體材料,砷化鎵和氮化鎵是主流。美國在這兩種材料的提純和生產(chǎn)上,技術(shù)純熟,成品率高。我們雖然在碳化硅(SiC)上有了突破,但整體工藝水平和規(guī)模化生產(chǎn)還得加把勁。
硬件之外,軟件和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)是另一大差距。美國的雷達(dá)系統(tǒng),軟件優(yōu)化做得細(xì)致入微,抗干擾能力強(qiáng),精度高。比如E-2D“鷹眼”預(yù)警機(jī)的AESA雷達(dá),能在400公里外鎖定貼著海面飛的反艦導(dǎo)彈,這靠的是軟件算法和實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證的積累。我們的雷達(dá)在實(shí)驗(yàn)室里表現(xiàn)不錯(cuò),可真上了戰(zhàn)場,復(fù)雜電磁環(huán)境下的表現(xiàn)還有待考驗(yàn)。
未來咋辦?埋頭苦干加創(chuàng)新
差距擺在這里,但國家早就看清了短板,這幾年在AESA技術(shù)上使出了渾身解數(shù),決心把差距一點(diǎn)點(diǎn)抹平。
首先是核心技術(shù)攻關(guān)。中國電科集團(tuán)帶頭干,ADC和FPGA的研發(fā)力度年年加大。2023年那款2.4千瓦的雷達(dá)芯片,說明我們在高功率芯片上已經(jīng)摸到門道了。材料方面,碳化硅(SiC)的突破是個(gè)亮點(diǎn)。未來要是能量產(chǎn),雷達(dá)的功率和散熱問題就能緩解不少。
國家專項(xiàng)基金砸下去,高校和企業(yè)聯(lián)手攻關(guān),南京、成都這些地方的高校和研究所,已經(jīng)成了雷達(dá)研發(fā)的“大本營”。人才培養(yǎng)也在加速,年輕一代的工程師和科學(xué)家正在接棒,技術(shù)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力越來越強(qiáng)。
創(chuàng)新上,量子雷達(dá)雖然還在實(shí)驗(yàn)室里,但潛力巨大。利用量子糾纏原理,探測精度和抗干擾能力可能上一個(gè)臺(tái)階。
中國的HQ-9導(dǎo)彈系統(tǒng)在國際市場上賣得不錯(cuò),靠的就是性價(jià)比高、技術(shù)過硬。通過出口和合作,我們能學(xué)到更多經(jīng)驗(yàn),把技術(shù)再往上提一提。
未來幾年,中國的AESA技術(shù)估計(jì)會(huì)這么走:一是芯片和材料的國產(chǎn)化,得徹底擺脫進(jìn)口依賴;二是軟件優(yōu)化,把抗干擾和多任務(wù)處理能力提上去;三是前沿技術(shù),比如量子雷達(dá),得搶占先機(jī);四是體系化建設(shè),雷達(dá)不能單打獨(dú)斗,得跟其他裝備擰成一股繩。
中國AESA技術(shù)現(xiàn)在不是世界第一,跟美國有差距,但差距不是天塹。我們有自己的優(yōu)勢,比如研發(fā)速度快、成本控制強(qiáng),國家意志也堅(jiān)定。只要埋頭苦干,差距會(huì)越來越小。
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