有源相控陣雷達代表著當前軍用雷達的最先進技術,相控陣指的是“相位被控的陣列”,相控陣雷達也就是由“相位被控的陣列”組成的雷達。有源相控陣雷達和無源相控陣雷達都是在一個陣面上放置了大量的輻射器組成整體陣列,也就是所謂的小天線,與無源相控陣雷達最大的不同是,有源相控陣雷達在每個輻射器后面都安裝一個獨立的T/R組件,T/R組件的作用是對發射/接收信號的放大以及對信號幅度、相位的控制等等,可以說一部有源相控陣雷達T/R組件的數量決定了這部雷達的功率、最大探測距離以對不同距離上目標的探測能力等性能。
無源相控陣雷達原理圖
與無源相控陣雷達相比,有源相控陣雷達的探測距離更遠,對多目標跟蹤鎖定能力更強,同時擁用對不同距離目標的同步探測能力,此外由于每一個小天線后面都安裝一個獨立的T/R組件,因此有源相控陣雷達的抗干擾能力更強!目前有源相控陣雷達技術已經廣泛應用到先進戰斗機、驅逐艦等裝備上面,我國殲-10C、殲-16戰斗機,052D、055驅逐艦等都搭載了有源相控陣雷達。
有源相控陣雷達原理圖
有源相控陣雷達雖然性能先進,但其缺點就是研發難度大、制造成本高。有源相控陣雷達每個小天線后面都對應一個獨立的T/R組件,而一部戰斗機機載雷達就需要成百上千個T/R組件,有源相控陣雷達的制造難點之一正是T/R組件的大規模工業化生產,具體為如何對大規模生產的T/R組件進行有效的質量管控、如何降低T/R組件的單件成本從而降低有源相控陣雷達的整體成本,使得這樣的雷達得到更廣泛地應用等問題。
我國新型戰斗機均搭載了有源相控陣雷達
目前世界上能研發制造有源相控陣雷達的國家有中國、美國、法國等少數國家,此前大部分國家在制造有源相控陣雷達時都會面臨T/R組件良品率不高的問題,這不僅會大幅增加整個雷達的制造成本,同時也影響到了有源相控陣列大的列裝速度。我國擁有上千架先進的戰斗機和大量的先進艦艇,對有源相控陣雷達的需求量非常大,因此如何提高T/R組件的良品率從而提升雷達的制造速度,是有源相控陣雷達制造過程中必須要解決的一個技術問題。
近日央視軍事頻道《軍武零距離》節目公開報道了我國有源相控陣雷達的制造畫面,通過這個節目我國可以學習到眾多的知識點,首先就是有源相控陣雷達里面是真的有黃金,因為節目中提到需要用“金絲”進行微波芯片電路連接,這樣的金絲需要將一克黃金拉出10微米直徑,并且需要用手工進行電路連接,因為任何自動化設備都無法將這種極易折斷的金絲安裝到位。
除了安裝“金絲”這種特殊的工序外,我國有源相控陣雷達的大部分制造工序已經實現了自動化生產,央視節目中提到大量批件的生產完全可以交給自動化生產車間來完成!尤其是節目中提到這個自動化生產車間平均2分鐘就可以制造出一個合格的T/R組件,按照一架中型戰斗機搭載的有源相控陣雷達需要1000個左右的T/R組件來計算,這個自動化生產車間平均24小時左右就可以制造出一部雷達所需要的全部T/R組件!
央視公開我國有源相控陣雷達的自動化生產車間,無疑表明我國在有源相控陣雷達的生產制造方面,尤其是在T/R組件的大規模工業化生產上面已經取得了巨大的突破,既然T/R組件的生產已經基本實現了自動化,就意味著我國T/R組件的制造良品率已經達到了一個非常高的水平,而良品率的提高會大幅降低T/R組件的制造成本,同時也降低了整部有源相控陣雷達的制造成本。
我國1130近防炮都用上了有源相控陣雷達
一部有源相控陣雷達60%左右的成本就是T/R組件,目前美國制造一個T/R組件的成本至少需要數千美元,以F-35戰斗機搭載的AN/APG-81雷達為例,這部雷達大約有1600個T/R組件,按照一個T/R組件2000美元計算,僅僅1600個T/R組件就需要320萬美元!雖然央視在節目中并沒有透露我國自動化生產線制造的T/R組件成本,但通常的工業規律就是一件產品一旦實現了自動化生產,其制造成本必定會大幅降低,因此我國制造一個T/R組件的成本必然會遠低于美國!我國制造T/R組件的成本低速度快,怪不得我國新型1130近防炮都用上了有源相控陣雷達!
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