香港《南華早報》報道,山東大學徐仙剛團隊研發的碳化硅技術,讓殲 - 20 戰斗機的雷達 “視力” 大增,探測范圍直接提升了兩倍。這意味著,像 F-35、F-22 這些隱形戰機,即便躲得老遠,也更容易被殲 - 20 發現。這功勞主要歸功于山東大學團隊研發的碳化硅 半導體技術。這就帶來一個問題:碳化硅到底在雷達里起什么作用?和雷達里常用的另一種材料氮化鎵相比,它們各自有啥本事?其實兩者還真不一樣。
碳化硅屬于第三代“寬禁f帶”半導體材料(簡單理解就是更耐高壓、耐高溫、效率高)。它在殲-20雷達的電源部分發揮了核心作用:
首先,讓電源提升功率密度:碳化硅做的電子開關特別厲害,開關速度快、損耗小。以前用硅材料,開關頻率大概10萬次/秒,現在用碳化硅能輕松達到20-30萬次/秒甚至更高。開關快了有啥好處?電源里的變壓器、電感這些“大塊頭”就能做得更小更輕!這樣,同樣大小的電源就能輸出更大的功率(功率密度提高了)。 實驗證明,用碳化硅做的雷達電源樣機,在27萬次/秒(270 kHz)的高頻下,效率還能高達95.2%,功率密度也比以前高1.3倍多。
高頻化對于戰斗機雷達特別重要,能讓雷達系統更小巧、更省空間,適應飛機的高機動性。 最終效果:雷達看得更遠(增強探測范圍):正是碳化硅讓電源效率更高、功率更大,才能給雷達的“發射單元”提供更強勁、更穩定的能量。能量足了,雷達就能發出更強的探測信號,信號能傳得更遠,碰到目標反射回來的信號也更強,這樣就能在更遠的距離發現目標(尤其是隱形飛機)。報道說的探測距離翻倍,甚至可能更遠,核心原因就在這。
那么 我們常說的氮化鎵是怎么回事呢?它是也是第三代寬禁帶半導體材料,它主要活躍在雷達的信號收發單元(T/R組件).相比以前用的砷化鎵器件,氮化鎵能在更高的功率下工作,損耗還更小。這意味著雷達信號更強、更清晰,抗干擾能力也更好,讓殲-20看得更準,在電子對抗中更占優勢。 氮化鎵器件本身功率密度高,開關也快。這意味著做出來的信號收發模塊可以做得更小、更輕。 對于空間寶貴的戰斗機(比如殲-20)來說,同樣大小的雷達面板里就能塞進更多的信號收發單元。單元越多,雷達“看得”越精細,能同時跟蹤的目標也越多。
關鍵區別: 氮化鎵主要在雷達的“前端”工作,負責信號的發射和接收。而碳化硅主要在“后方”,負責給整個系統供電。它們是雷達不同環節的“專家”。
可以說,碳化硅和氮化鎵的強強聯合與完美配合,是當前殲-20雷達性能傲視群雄的核心技術保障。 隨著技術的不斷發展,特別是Ga?O?等新材料的成熟,未來戰斗機的“火眼金睛”必將看得更遠、更清晰!
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