圖為德國APAR雷達。
像蝙蝠發(fā)出超聲波來定位飛蟲一樣,絕大多數(shù)雷達用電磁波來探測目標,確定其位置。電磁波在空氣中傳播的速度相當(dāng)于光速,聲波則只是聲速,這也正是絕大多數(shù)雷達選用電磁波來探測空中、地面和海面目標的原因之一。
英國是較早研究雷達的國家。二戰(zhàn)期間,英國建成了世界上最早的雷達網(wǎng)——本土鏈。借此,英國在不列顛戰(zhàn)役中,以損失900多架飛機的代價,讓德國空軍損失了1700多架飛機和6000多名飛行員。
二戰(zhàn)結(jié)束時,各國對雷達重要性的認識達到新高度。雷達、原子彈、導(dǎo)彈一度被并稱為二戰(zhàn)時期的三大秘密武器。隨之而來的,是各國的傾力研發(fā)。雷達的功能越來越強,分類標準也越來越多。按照同時測定目標坐標的數(shù)目,雷達可分為測高雷達、兩坐標雷達與三坐標雷達等。
兩坐標,簡單來說,就是方位和距離;三坐標,就是方位、距離和高度。兩坐標雷達指的是能給出目標所在方向和距離兩個測量值的雷達。這種雷達一般通過機械來轉(zhuǎn)動天線,進行360度的掃描,從而獲得目標的方位和距離信息。它通常用于追蹤海面或陸地上的移動目標。但是,對于空中的目標,兩坐標雷達在能力上就有些“捉襟見肘”。要“抓”住空中的移動目標位置,還需要有高度方面的參數(shù)。
出于這個原因,兩坐標雷達過去一度常與專門測定高度的雷達同時使用,雙方聯(lián)手才能達成目的。當(dāng)時的測高雷達,天線一般上下擺動,所發(fā)出的電磁波也隨之上下移動,如此就能從天線和回波的變化中算出目標高度。
將兩坐標雷達與測高雷達結(jié)合使用,可以得到目標的三維坐標。但是,由于它們都是機械掃描雷達,不僅占地廣、耗資多,速度也較慢,可以同時掃描的目標數(shù)目較少,測量精度較差,當(dāng)空中目標以高速度、高密度出現(xiàn)時,就有些力不從心了。
于是,集這兩種雷達功能于一身的三坐標雷達應(yīng)運而生。該類雷達也叫一維電掃描雷達,即在水平方向上用機械掃描,垂直方向上進行電掃描,從而獲得目標的距離、方位和高度信息。
三坐標雷達的作用距離一般可達400千米左右,有較強的抗干擾能力。由于它提供信息更快更全面,所以很快成為引導(dǎo)飛機作戰(zhàn)的關(guān)鍵設(shè)備。
電掃描指用電來控制雷達波束的指向變化進行掃描。當(dāng)雷達搜索遠距離目標時,雖然看不到天線轉(zhuǎn)動,但實際上,有很多輻射器通過電子計算機控制,集中向一個方向發(fā)射、偏轉(zhuǎn)信號。如果是探測較近的目標,這些輻射器又可以分工負責(zé),產(chǎn)生多個波束,有的搜索、有的跟蹤、有的引導(dǎo),牢牢地“抓”住目標。這種雷達后來發(fā)展為相控陣雷達,意思是“相位可以控制的天線陣”。
相控陣雷達是三坐標雷達中的一種。此類雷達采用平板陣天線,明顯不同于其他類型的雷達造型。它主要被用于引導(dǎo)飛機進行截擊作戰(zhàn)和給武器系統(tǒng)提供目標指示數(shù)據(jù)。20世紀70年代末美空軍研制的AN/TPS-59雷達,就是一種L波段、全固態(tài)、遠程對空監(jiān)視相控陣三坐標雷達。
隨著反輻射武器、隱身飛機、電子干擾和超低空突防對雷達的威脅增大,地面情報雷達從以往只是探測空中飛行器,開始向探測臨近空間目標和彈道導(dǎo)彈等方面發(fā)展。
目前,三坐標雷達在遠程彈道導(dǎo)彈的早期警戒、彈道導(dǎo)彈測試監(jiān)視、彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)防空警戒等方面得到廣泛使用。俄羅斯的沃羅涅茲-M超級雷達,探測范圍可達6000千米,能探測到彈道導(dǎo)彈等。
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