近日,部分自媒體宣稱“殲-20換裝碳化硅雷達(dá),探測距離達(dá)1000公里”,引發(fā)廣泛討論。經(jīng)技術(shù)溯源與業(yè)內(nèi)核實,該說法存在嚴(yán)重事實偏差,核心問題集中于兩點:碳化硅的真實作用與探測距離的夸大解讀。
誤區(qū)一:碳化硅并非雷達(dá)T/R組件,僅為基底材料。
網(wǎng)傳所謂“碳化硅雷達(dá)”實為概念混淆。現(xiàn)代機載有源相控陣?yán)走_(dá)的核心射頻單元是 T/R組件(收發(fā)組件),其材料直接決定雷達(dá)性能。當(dāng)前主流技術(shù)路徑為:
第二代半導(dǎo)體:砷化鎵(早期殲-20使用)
第三代半導(dǎo)體:氮化鎵(現(xiàn)役殲-20升級方向),再下一代發(fā)展方向是氧化鎵,而不是碳化硅。
碳化硅的角色:僅作為氮化鎵芯片升電路耐壓與散熱能力,或者就是基底材料,而非核心發(fā)射單元,未來散熱功能的發(fā)展方向是金鋼石。
氮化鎵與碳化硅同屬第三代半導(dǎo)體,性能接近(擊穿電場均約3MV/cm),并無代差優(yōu)勢。
真正代表技術(shù)突破的是 第四代半導(dǎo)體氧化鎵(擊穿電場可達(dá)8MV/cm),其雷達(dá)應(yīng)用尚在中國處于測試階段。
將使用碳化硅開關(guān)的雷達(dá)稱為“碳化硅雷達(dá)”,如同將裝有鋰電池的手機宣稱為“鋰電手機”——忽略了核心處理器與芯片的存在。
誤區(qū)二:1000公里探測距離缺乏物理基礎(chǔ),合理探測范圍應(yīng)為400以上公里。
根據(jù)雷達(dá)所公開數(shù)據(jù)及電磁波衰減模型:假設(shè)殲-20早期砷化鎵雷達(dá)探測距離約270公里。升級氮化鎵后,因功率與效率提升,探測距離增幅約50%-100%,即 400-500公里區(qū)間。未來換裝氧化鎵雷達(dá)的殲-35/殲-20改型,因孔徑更大、材料升級,理論極限約 800公里。
“千公里說”來源的誤讀,該數(shù)據(jù)源自對山東大學(xué)某論文的曲解:文中提及碳化硅襯底使雷達(dá) 探測范圍(面積)擴(kuò)大至3倍,卻被誤讀為 探測距離提升3倍。
關(guān)鍵換算:探測面積擴(kuò)大3倍 → 探測距離僅增長√3≈1.7倍(以原距離300公里計,僅增至500公里)。
若強行按“3倍距離”計算(需功率提升27倍),需顛覆現(xiàn)有物理規(guī)律,遠(yuǎn)超當(dāng)前材料技術(shù)極限。
為何碳化硅被誤作“黑科技”?
部分觀點混淆了擊穿電場性能的參照系:
碳化硅擊穿電場為硅的10倍,但氮化鎵已達(dá)同級水平。夸大表述如“碳化硅性能超氮化鎵10倍”,實為偷換概念。
未來方向:氧化鎵與金剛石襯底。
可以預(yù)料下一代雷達(dá)的真正突破在于:氧化鎵T/R組件:提升功率密度,縮短與理論探測極限的距離。
金剛石襯底:替代碳化硅,解決高頻散熱瓶頸,目前處于實驗室階段,或者是成本太高。
殲-20的雷達(dá)升級遵循客觀技術(shù)規(guī)律:從砷化鎵到氮化鎵,未來邁向氧化鎵。碳化硅作為開關(guān)關(guān)鍵材料 和優(yōu)質(zhì)襯底確有貢獻(xiàn),但將其冠名為“雷達(dá)技術(shù)革命”并衍生出千公里探測神話,既不符合材料科學(xué)原理,也脫離工程實際。真正的“代際跨越”,永遠(yuǎn)建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)c可驗證數(shù)據(jù)之上。
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