F-22“猛禽”战斗机AN/APG-77雷达系统简介

云脑智库 2021-12-09 00:00


来源 | 电子技术动态

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F-22“猛禽”战斗机搭载的是AN/APG-77有源相控阵(ASEA)雷达,该雷达是一款远程、快速扫描和多功能的雷达系统,也是当前最为先进的机载雷达之一,可以进行脉间变频、快速扫描,敌方很难探测和定位;还可以用时分的方法进行电子情报搜集、实施干扰、监视或通信,探测距离超过220kmAN/APG-77雷达是AESA雷达首次在战斗机上采用,扩展了战机的侦测范围,丰富了战机的作战功能,可以实现“先敌发现、先敌发射、先敌命中”。因此,F-22能在多种威胁环境下以低可观测性、高机动性和高灵活性对超视距敌机进行攻击,也能进行近距格斗空战。

研发团队

该雷达由诺斯洛普·格鲁曼公司和雷声公司联合研发,主要由两家公司的合资企业完成研发。诺斯洛普·格鲁曼公司负责AN/APG-77AN/APG-77(V)1雷达的总体设计(后者具有包括SAR在内的空对地能力)、控制和信号处理软件以及雷达系统集成和测试。

雷达系统技术特点

AN/APG-77雷达是一种有源阵元、电子扫描阵列,该雷达淘汰了其他雷达常见的大部分机械部件,增强了可靠性。这种类型的天线能够与机身实现物理和电磁集成,具备频率捷变、低雷达截面和宽带宽,能在敌方雷达探测到F-22之前为飞行员提供多种威胁的详细信息。该雷达的MTBF(平均无故障时间)超过450小时,而且具有远超其他战斗机雷达的探测距离,超过220km

AESA天线

AN/APG-77雷达的天线为椭圆形,采用不同类型的电子扫描相控阵,有2000组独立的发射和接收模块,位于每个阵元后面。天线由数千个手指大小的辐射阵元组成,每个阵元都有一个单独的发射机和接收机。发射/接收模块、循环器、辐射器等组装成子阵,然后集成为一个完整的阵列。固态微波模块的发射功能将取代APQ-164等先前雷达型号中使用的行波管。

AESA配置具有更宽的传输带宽,需要的体积和主功率显著降低,该雷达的重量约为等效无源电扫相控阵天线的一半。此外,AESA的生命周期成本大大低于微缝天线(MSA)。

波束形成和信号处理特性

通过以电子方式形成多个雷达波束进行空域快速搜索,该雷达能够瞬间扫描120度的空域;而F-15战机搭载的APG-70雷达扫描同样面积的空域需要14秒。集成了灵活的波束控制,允许单个APG-77雷达执行多种功能,例如同时搜索、跟踪目标和进行交战。敏捷波束控制还使雷达能够同时搜索空域的多个部分,同时允许持续跟踪优先目标。

与传统的RWR/ESM系统相比,AN/APG-77雷达具有低拦截概率(LPI)能力,能够对配备RWR/ESM的战斗机执行主动雷达搜索,而目标并不会察觉。与在窄频带内发射高能量脉冲的传统雷达不同,AN/APG-77使用扩频传输技术,在宽频带内发射低能量脉冲。当返回多个回波时,信号处理器对其进行信号合并。反射回目标的能量与传统雷达大致相同,但由于每个LPI脉冲的能量要少得多,而且可能不符合正常的调制模式,因此目标很难探测到F-22战机。

SAR功能融合

2008年月,诺斯洛普·格鲁曼公司已成功展示了生成高分辨率飞行中合成孔径雷达(SAR)地图的能力,使F-22战斗机的任务能力得到扩展,能够直接识别和瞄准敌方地面防御和机动部队。

在非合作目标识别(NCTR)方面,AN/APG-77获得了提升。通过形成细波束、使用逆合成孔径雷达(ISAR)处理生成目标的高分辨率图像,ISAR用由目标位置的旋转变化引起的多普勒频移来创建目标的3D地图。飞行员可以将目标与存储在F-22战机数据库中的实际雷达图像进行比较。

机载平台

AN/APG-77雷达是F-22战机的主要传感器,具有超远探测距离,结合增程型AIM-120 AMRAAM导弹,在制空权争夺中,F-22能够在任何当前或可预见的敌人无法触及的范围内进行多次杀伤。

基线设计使用了数千个手工焊接的柔性电路互连,在组成子阵列的组件和歧管之间建立了大量的射频、数字和直流连接。通过用自动带状键合互连代替手工焊接的柔性电路互连,子阵列组件的一次通过率(FPY)得到了极大的提高。

另据defensenews网站2021116日报道,美国空军近日与洛克希德·马丁公司签订一份价值109亿美元的合同,洛克希德·马丁公司将对F-22“猛禽”战斗机进行现代化改造,地点为德克萨斯州沃思堡,预计完成时间为20311031日。

先进“猛禽”增强和维护计划(ARES)为大规模无限期交付、不限数量的计划,涵盖F-22战斗机的升级、增强和修复等服务,以及相关的物流服务和现代化硬件组件的采购,以满足该机型未来十年的需求,直到退役。

(审校:守望者)

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