2020年以來,美軍為應對隱身飛機、彈道導彈、巡航導彈、高超聲速武器等日益多樣的空天威脅,積極構建新一代預警探測體系,部署新裝備、發展新技術,致力于提高復雜電磁環境下應對多樣化空天威脅的能力。
一、太空籬笆系統
“太空籬笆”系統是世界上最大的S波段相控陣雷達系統,是美軍重點發展的新一代陸基太空態勢感知系統,具有下列優勢:編目目標數量大,可同時探測識別20萬個目標,編目數量較前一代“電磁籬笆”系統提高10倍;對同一目標探測周期縮短,每天可完成150萬次軌道目標探測、跟蹤、編目;探測跟蹤精度高,無外部提示情況下,可探測跟蹤10厘米大小的中低軌道目標,有外部提示情況下,可探測跟蹤1厘米量級目標,能夠有效探測跟蹤微納衛星和小碎片。
圖1 2020年3月,美國太空軍宣布部署在大平洋夸賈林環焦的首部“太空籬笆”雷達形成初始作戰能力
二、遠程識別雷達
“遠程識別雷達”(LRDR)部署于阿拉斯加州克里爾空軍基地,采用氮化鎵功率器件、全固態數字有源相控陣體制。LRDR雷達摒棄了現役美軍預警雷達普遍采用的P、L、X波段,采用相對小眾的S波段,與P、L波段雷達相比,S波段雷達目標識別精度更高;與X波段雷達相比,S波段雷達探測跟蹤距離更遠。LRDR雷達有2個陣面,每個陣面探測視場120度,整個系統可探測240度范圍的目標,超越了海基X波段雷達視場范圍。LRDR雷達服役后將有效彌補導彈防御預警體系低頻段雷達帶寬小分辨率低、高頻段雷達視場窄工作時間短造價高等等不足,提升對遠程彈道導彈的預警能力。
圖2 阿拉斯加州克里爾空軍基地的遠程識別雷達
三、天波超視距雷達
2022年12月,美國空軍在“國土防御超視距雷達”(HLD-OTHR)項目工業日提出在美國本土部署4部“國土防御超視距雷達”,全方位提升對遠程低空目標(特別是巡航導彈)和水面目標超視距探測能力。美國空軍向業界征詢新型超視距雷達建設意見包括:“國土防御超視距雷達”系統架構、發射機和接收機性能指標、技術成熟度和制造成熟度,以及部署地點。這是美軍自1995年AN/TPS-71天波超視距雷達服役以來,時隔27年再次啟動本土天波超視距雷達建設工作。
圖3 雷神公司下一代天波超視距雷達
四、3D遠征遠程雷達
“3D遠征遠程雷達”(3DELRR)是美軍防空雷達換代項目,用來替換現役的AN/TPS-75雷達。2022年3月,洛克希德?馬丁公司被選定為“3D遠征遠程雷達”項目總承包商,旗下的AN/TPY-4雷達成為唯一指定雷達。AN/TPY-4雷達工作在L波段,集成了全數字陣列、全軟件定義、氮化鎵功率器件、高密度天線、基于圖形處理單元的數據處理等多項關鍵技術,被認為是世界上第一部軟件定義雷達。2022年美軍采購首批3套,預計到2024年將有6套“3D遠征遠程雷達”交付,從而形成初始作戰能力。
圖4 3D遠征遠程雷達
五、低層防空暨導彈防御傳感器雷達
2022年5月,首部“低層防空暨導彈防御傳感器雷達”(LTAMDS)交付陸軍,并轉運至白沙靶場開展測試。LTAMDS雷達是有源相控陣雷達,專門為陸軍低層防空暨導彈防御任務設計,可與陸軍“綜合防空暨導彈防御戰斗指揮系統”(IBCS)兼容,可探測戰斗機、直升機、無人機、彈道導彈、巡航導彈、高超聲速武器等目標,探測范圍是愛國者AN/MPQ-65雷達的2.5倍。陸軍計劃采購80部LTAMDS雷達,該雷達服役后將對陸軍防空暨導彈防御體系產生重大影響。
圖5 低層防空暨導彈防御傳感器雷達
六、AN/SPY-6雷達
AN/SPY-6雷達是美國海軍下一代艦載防空暨導彈防御雷達(AMDR)系統中的S波段雷達,用于遠距離搜索探測、目標識別等。2021年11月,AN/SPY-6雷達成功開展組網協同探測試驗。通過組網協同,AN/SPY-6雷達可實現更大范圍的探測覆蓋,提升目標航跡跟蹤精度和連續性,提高對機動目標、密集編隊目標的跟蹤識別能力,改善對隱身目標、彈道導彈、高超聲速目標的探測能力
2022年10月,雷神公司獲得為期5年、價值6.51億美元采購合同,為美國海軍下一代艦船全速生產AN/SPY-6雷達。AN/SPY-6雷達包括4個型號,部署于7型平臺:SPY-6(V)1部署于新一代“阿利?伯克級”驅逐艦(DDG 51 Flight III);SPY-6(V)2部署于“尼米茲級”航母、“美國級”兩棲攻擊艦(LHA)、“圣安東尼奧級”船塢運輸艦(LPD);SPY-6(V)3部署于“福特級”航母和“星座級”護衛艦;SPY-6(V)4部署于改進型“阿利?伯克級”驅逐艦(DDG 51 Flight IIA)
圖6 AN/SPY-6(V)1雷達
七、E-7預警機雷達
2023年2月,美國空軍與波音公司簽署了一份價值12億美元的合同,采購2架E-7預警機。根據計劃,到2032年,美國空軍將部署26架E-7預警機,首架E-7預警機將在2027年交付。E-7預警機采用波音737載機和諾斯羅普?格魯曼公司MESA(多用途電子掃描陣列)雷達。MESA雷達工作在L波段,可同時處理3000批目標,是E-3預警機AN/APY-2雷達的5倍;MESA雷達重2.2噸,約為AN/APY-2雷達的60%,具有更好的平臺適裝性。
圖7 E-7預警機
八、先進技術探索
(1)分布式雷達成像技術(Distributed Radar Image Formation Technology,DRIFT)——演示驗證編隊飛行的合成孔徑雷達衛星簇能夠實現的先進能力。①獲取目標多角度散射信息;②可靈活調整發射端和接收端的基線距離,滿足高程和距離測量精度;③可同時實現高分寬幅成像。
(2)深空先進雷達能力(Deep Space Advanced Radar Capability,DARC)——研究探測地球同步軌道目標的新型雷達技術,開發和驗證具有更高精度和更大目標容量的超遠距離太空監視雷達。DARC比現役雷達和光學望遠鏡具有更大的功率孔徑積,可全天時全天候探測地球同步軌道,彌補太空監視網絡(SSN)對深空區域探測的不足。
(3)緊湊型低成本有源相控陣雷達(Compact Affordable AESA Radar,CAAR)——具有重量輕尺寸小價格低等特點,全重45千克,尺寸71′37厘米,僅為當前主流機載有源相控陣火控雷達的三分之一。現役無人機載雷達多為合成孔徑雷達,主要執行對地/對海成像和地面動目標指示功能。而CAAR雷達首次為以無人機為代表的低成本作戰平臺提供對空目標跟蹤和火控能力,為無人機裝上“空戰銳眼”,助力未來空戰樣式變革。
圖8 深空先進雷達能力DARC