搜索談?wù)勏嗫仃嚴(yán)走_(dá)為何如此先進(jìn)
2017-08-11 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
對(duì)于很多人來說,相控陣?yán)走_(dá)非常耳熟,但它的原理又是什么呢?
傳統(tǒng)雷達(dá)與相控陣?yán)走_(dá)之區(qū)別
要說相控陣?yán)走_(dá)的原理,就不得不提一下傳統(tǒng)雷達(dá)的工作方式。影視中,如果非要出現(xiàn)雷達(dá)畫面的話,傳統(tǒng)雷達(dá)就是最好的道具,因?yàn)閭鹘y(tǒng)雷達(dá)動(dòng)感十足,快速旋轉(zhuǎn)的天線便于營造緊迫感。
傳統(tǒng)機(jī)械式雷達(dá)通過不停轉(zhuǎn)動(dòng)來掃描目標(biāo)
雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)距離的原理:雷達(dá)波從發(fā)射到從目標(biāo)返回的總時(shí)間,乘上光速,等于目標(biāo)距離的兩倍。
傳統(tǒng)雷達(dá)依靠360度旋轉(zhuǎn)來掃描目標(biāo),而相控陣?yán)走_(dá)與它的區(qū)別是,絕大多數(shù)相控陣?yán)走_(dá)都是不動(dòng)的,既然不動(dòng),那它又是如何掃描不同方向的呢?
答案是,相控陣?yán)走_(dá)不是“一個(gè)雷達(dá)”,本質(zhì)上,它是很多個(gè)“傳統(tǒng)雷達(dá)”的共同體。
相控陣?yán)走_(dá)的天線
很容易就能發(fā)現(xiàn),相控陣?yán)走_(dá)的天線由無數(shù)個(gè)小單元天線組成,這些小單元天線叫做“陣元”,對(duì)于有源相控陣?yán)走_(dá)來說,每一個(gè)陣元都是獨(dú)立控制的,它們既能獨(dú)立發(fā)射雷達(dá)波,也能接收雷達(dá)波的回波信號(hào)。
相控陣?yán)走_(dá)不但不動(dòng),而且天線陣列也是平面的,那奇怪了,它到底是如何調(diào)整掃描方向的?顧名思義,“相控陣”就是控制每個(gè)陣元產(chǎn)生電磁波的相位與幅度,以此強(qiáng)化電磁波在指定方向上的強(qiáng)度,并壓抑其他方向的強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)讓電磁波束的方向發(fā)生改變。
相控陣?yán)走_(dá)掃描不同方向動(dòng)畫示意圖
這就是相控陣?yán)走_(dá)的基本工作原理,人們常把傳統(tǒng)機(jī)械式掃描雷達(dá)比喻為“個(gè)體戶”,而把相控陣?yán)走_(dá)說成是“合作社”。人們還把它說成是21世紀(jì)的雷達(dá),是否裝配相控陣?yán)走_(dá)也是第四代戰(zhàn)斗機(jī)一個(gè)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。而很多第三代機(jī),把老式雷達(dá)改裝成相控陣?yán)走_(dá)后,戰(zhàn)斗力迅速提高。
F-16裝上相控陣?yán)走_(dá)后,火雞變鳳凰
下面,我們就來看看,相控陣?yán)走_(dá)有哪些先進(jìn)之處。
沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)
相控陣?yán)走_(dá)因?yàn)槭∪チ苏麄€(gè)天線的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),所以它的可靠性非常高,平均無故障時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)雷達(dá)。另外,相控陣?yán)走_(dá)的思想有點(diǎn)兒類似于互聯(lián)網(wǎng),某些節(jié)點(diǎn)壞了不影響整體功能的使用,數(shù)百個(gè)或上千個(gè)陣元中,就算有百分之十的陣元損壞,相控陣?yán)走_(dá)依然可以使用。
分身有術(shù)
相控陣?yán)走_(dá)是否強(qiáng)大,跟“陣元”是否先進(jìn)和陣元數(shù)量的多少有很大的關(guān)系。陣元的數(shù)量可以是幾百個(gè),也可以是上萬個(gè),像美國的“鋪路爪”陸基相控陣預(yù)警雷達(dá),就有15360個(gè)能發(fā)射電磁波的陣元和2000個(gè)不發(fā)射電磁波的陣元。15360個(gè)陣元分成96組,與其他不發(fā)射電磁波的輻射器搭配起來,本質(zhì)上相當(dāng)于96部雷達(dá)的組合體。
美國的“鋪路爪”長程預(yù)警雷達(dá),主要用于監(jiān)視彈道導(dǎo)彈,它可以探測(cè)導(dǎo)彈的彈道、發(fā)射點(diǎn),計(jì)算出彈著點(diǎn)的位置。同時(shí),它還可以用于監(jiān)視和探測(cè)太空中的衛(wèi)星。
正是因?yàn)橛蟹浅６嗟年囋?所以,軍艦面對(duì)敵方導(dǎo)彈的飽和攻擊時(shí),可以把所有陣元分成若干組,每一組分別跟蹤和對(duì)付一個(gè)目標(biāo)。我們經(jīng)常聽到某種戰(zhàn)機(jī)或者軍艦?zāi)芡瑫r(shí)對(duì)付多少個(gè)多少個(gè)目標(biāo),其實(shí),這其中的大部分功勞主要是屬于戰(zhàn)機(jī)或者軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)。
F-35戰(zhàn)機(jī)配備的AN / APG-81相控陣?yán)走_(dá),既可以跟蹤空中的目標(biāo),還能監(jiān)視地面上坦克和車輛,以及海面上的船只。
快速切換
蜻蜓的復(fù)眼
蜻蜓的眼睛又大又鼓,占據(jù)著頭部的絕大部分,它是世界上眼睛最多的昆蟲之一,由上萬只“小眼”組成,蜻蜓的視力很棒,還能向上、向下、向前、向后看而不必轉(zhuǎn)頭。
相控陣?yán)走_(dá)跟蜻蜓的復(fù)眼有相似之處,每一個(gè)陣元相當(dāng)于蜻蜓的每一只小眼。在很多人的眼里,雷達(dá)就是會(huì)發(fā)射和接收電磁波的鐵家伙,但是其實(shí),人類的眼睛又何嘗不是這樣?人的眼睛依靠接收可見光這種電磁波從而看見東西,而雷達(dá),本質(zhì)上就是“人著眼”,它是戰(zhàn)機(jī)、軍艦和衛(wèi)星的眼睛,沒有雷達(dá),拳頭再硬也無用武之地。
傳統(tǒng)雷達(dá)像人類的眼睛,估計(jì)還是獨(dú)眼龍那種,想看到左邊,就得把頭扭向左邊;而相控陣?yán)走_(dá),相當(dāng)于蜻蜓的復(fù)眼,看左邊和右邊都不用扭頭。這樣的好處是,相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的速度極快,如果要調(diào)整100度的方向,普通雷達(dá)因?yàn)橐D(zhuǎn)動(dòng),大約需要1秒,而相控陣?yán)走_(dá)所需時(shí)間不到1毫秒。
它是雷達(dá)界的全能冠軍
在過去,軍艦上安裝有不同種類的雷達(dá),體積龐大、重不說,另一個(gè)麻煩是干擾,常常是,一種雷達(dá)工作時(shí),另一種雷達(dá)就會(huì)受到干擾,嚴(yán)重的甚至不能同時(shí)工作。
由于相控陣?yán)走_(dá)由電腦控制,所以它的方位指向和波段切換速度極快,能夠同時(shí)完成對(duì)空、對(duì)地、對(duì)海不同目標(biāo)的探測(cè),如此的話,它可以把原來需要多種不同種類雷達(dá)才能完成的任務(wù)一下子接過來,實(shí)現(xiàn)火控雷達(dá)、搜索雷達(dá)、預(yù)警雷達(dá)等合而為一。另外,相控陣?yán)走_(dá)還可以進(jìn)行戰(zhàn)機(jī)間通信,如果集中波速,可以對(duì)敵實(shí)施電磁干擾戰(zhàn)。
相控陣?yán)走_(dá)可以在1秒內(nèi)關(guān)機(jī),1秒內(nèi)開機(jī),好處是,當(dāng)軍艦遇到依靠雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行引導(dǎo)的“反雷達(dá)導(dǎo)彈”時(shí),可以迅速地把朝向來襲導(dǎo)彈方向的雷達(dá)關(guān)機(jī),同時(shí),其他方向的雷達(dá)保持開啟。
智能蒙皮
相控陣?yán)走_(dá)由多個(gè)獨(dú)立的收發(fā)陣元組成,未來技術(shù)成熟后,這些陣元可以分散到機(jī)身各處,與機(jī)身徹底融為一體,這就是戰(zhàn)機(jī)的智能蒙皮,它能讓飛機(jī)的機(jī)身更緊湊,進(jìn)一步減少風(fēng)阻。
預(yù)警機(jī)背著一個(gè)“大圓盤”,這是不得已而為之。未來智能蒙皮成熟后,大圓盤或許不再存在。
以上,人們把相控陣?yán)走_(dá)說成是21世紀(jì)的雷達(dá),并把它作為第四代戰(zhàn)機(jī)最重要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一,實(shí)在是一點(diǎn)不為過。(作者:寒木釣萌 科普作家)
相關(guān)標(biāo)簽搜索：談?wù)勏嗫仃嚴(yán)走_(dá)為何如此先進(jìn) ansysem電磁培訓(xùn)班 ansys SIwave培訓(xùn)課程 ansys maxwell hfss培訓(xùn)和分析 ansysem在線視頻教程 pcb 封裝分析仿真 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓(xùn) Abaqus培訓(xùn) Autoform培訓(xùn) 有限元培訓(xùn)
