从阿尔及利亚部署中国反隐身雷达来谈无源雷达如何工作

小之谈军事 2023-06-10 06:24:05

在上个月,“中东和北非防务”网站公布了一条信息,在阿尔及利亚参谋长艾哈迈德·盖德·萨拉赫(Ahmed Gaid-Salah)的下基层视察的照片中,出现了中国电子科技集团公司生产的电子情报综合系统DWL002。这意味着中国这一神秘低调的反隐身雷达系统自2017年短暂的公布后,再一次可以确认有了新的用户,并且已经投入了实际的运用部署。

根据公开情报,DWL-002是一种无源雷达,探测距离可达500公里。自然,这种系统其实并非“雷达”而是一种特殊的无线电定位技术,通过分散布置的各个单元,通过比对各单元接受目标反射的无线电信号的时间差距来进行计算,从而得到目标的空间数据。

中国电科对DWL-002的宣称页面

而且据消息人士透露,该系统不但可以作为防空预警系统使用,也可与防空导弹进行组网,与S-300/400进行配合,即使SA-300/400的搜索雷达与火控无法捕捉甚至探测到目标,也可用该雷达探测出目标大致方位后对导弹进行引导,待防空导弹到达目标空域后,再让导弹用自身的导引头捕捉目标实施攻击。

阿尔及利亚的S-300

阿尔及利亚早在2008年便引入了第一批S-300防空系统。不同于我们对非洲国家的第一映像,阿尔及利亚有着一只堪称精锐的军队,仅苏-30机队就有超过50架。尤其随着邻国摩洛哥于2019年上半年斥资38亿美元购入25架F-16C/D的第72批次和十亿美元升级现有的F-16,意大利又即将列装F-35。因此,感受到压力的阿尔及利亚自然需要升级自己的空中和防空力量,一方面从俄罗斯采购了SU-57,一方面国际市场上唯为阿能提供反隐身雷达的也就中国了。所以阿尔及利亚有闲钱/石油同中国进行交易引进这款先进的反隐身机的探测系统也不是什么难以理解的事情。

摩洛哥空军的F-16

而DWL-002又是何方神圣呢?这是一款写作雷达实际和现在的雷达有一点差距的设备。大家都知道雷达的工作原理是接受目标反射的雷达波。原理上和主动声纳很类似,雷达便是主动发射电磁信号后,通过接受被探测物体反射电磁波,这中间的时间差便是电磁波跑了来回一次的时间,然后根据光速(光是一种可见电磁波)来计算距离。

雷达利用物体反射电磁波来实现探测

但是这种技术有一个麻烦的地方,那就是如果被测物体较小的话,也就是我们常说的隐身目标,他的能反射雷达波的面积非常小,那么在一定的距离上,就会由于视角极小而被雷达当杂波忽视甚至无法接受到反射的信号。就如同我们夜间打手电筒找东西,人眼能很轻松看到十米外的小轿车,那玻璃那车身闪闪发光(对雷达就是超大的山脉等),但是看到十米外的碎镜子就需要观察一下(雷达探测普通飞行器),但是十米外的哑光的杯盖(RCS极小的隐身飞行器)……对不起那就基本看不到了。这例子里面手电便是我们雷达的主动信号源,手电筒光锥的大小就是雷达探测范围,镜子的反射便是金属物体对电磁波的反射,哑光就是隐身涂料和结构。

手电筒+眼睛,一个主动探测系统便出来了

其实这个比喻还能延申一下,如果这时对面有人开远光直接照你眼睛让你看不清东西,这就叫“烧穿”电子压制。如果有人拿手电对着你反复开关,虽然亮度不大但还是阻止你寻找东西,这就是电子干扰。如果有人本身没看到你,这时你开手电了就对着你手电丢了块砖头,这就叫反辐射作战。

远光如果是电子压制,那么反远光贴也算一种被动反辐射(精神污染)

但是无源雷达呢,他本身不发出电磁波。不发出电磁波,那怎么能收到目标被探测物反射的电磁波呢?还记得我们上文的比喻是夜间打手电找东西吗,那么大家有没有想过,我们白天不需要照明,就能看到东西是因为什么呢?明明这些物体也不发光啊。因为有个东西叫漫反射,我们平时看到物体,就是物体在受到外界光源照射后。比如太阳,反射到我们眼中,光线照射在物体粗糙的表面会无序地向四周反射的现象。这种反射还会因为物体吸收了其他波段的波长而只反射特定波长而使得我们能感受到“颜色”,黑色就是“吸波材料”。

那么这和雷达有什么关系呢?

无源雷达利用FM广播信号探测

因为在这种情景中,我们的眼睛实际就是一种被动的监测装置,接受外界的漫反射信号并加以分析。同样,我们由于人类发展,空间中充斥着各种我们看不到的无线电波,而隐身战机虽然反射截面小,但也不是不反射。在飞行过程中也会不断的反射这些无线电波,虽然这些无线电波可能是广播电台的“这里是FMxx,今夜我们…”也可能是你的2G电话信号“妈妈喊你回家吃饭”,也可能是卫星电视信号里的“张召忠将军,你对这个雷达有什么看法?”但这些无线电波被反射后就能被我们的无源探测系统捕获和放大后分析出情况,专业的话叫做:利用测量目标反射信号相对于外辐射源直达波信号的延迟时间,得到目标所在的等距离椭圆(这是最原始的方法)。

当然,这里也有个问题,如果是单接收器接受,那么我们无法得到三维坐标,只能知道方向和距离,甚至只知道方向。但还记得我们之前用眼睛做比喻吗?人眼是怎么判断距离的,那么无源雷达就可以用同样的方法,人通过两只不同位置的眼睛,通过视差在大脑中有个对距离的映像,同样,无源雷达也是通过分散布置接受器,结合反射信号的到达角测量,即可对目标进行精准定位。而必要时,还能用其他的有源雷达主动发射信号,而无源雷达分布在其他地方进行接受,从而扩大传统有源雷达的使用范围。

双基地雷达,算是无源和有源雷达共同配合的一种方式

而目前,由于我国的高度重视,在无源雷达领域已经取得了不错的进展。但需要指出的是,目前这一技术并非完全完善。最简单的例子,无源雷达既然是要通过物体反射外辐射源信号与直接接受外辐射源信号,那么一个尴尬的问题就会出现——如果雷达不知道外辐射源是啥,就很难有精准的判断。而美国洛克希德马丁的“沉默哨兵”便内部数据库记录了全球5.5 万个商用电台、电视台的位置与频率信息,因此该系统可在世界大多数区域使用。而我国的目前研究主要是基于调频广播、电视和 GSM手机信号。

也有人认为GPS信号说不定也能用来探测

而在现在,还有一些新兴的研究方向被提出,甚至有人认为可以利用GPS的定位信号来作为外辐射源。自然,无源雷达的发展如同历史规律一样会不断前进,而我们的科研工作者也不会就此停下探索的脚步。当未来无源雷达的再度发展,谁能敢肯定现在叱诧风云的隐身战机是否会再度进入到尴尬的定位中呢?

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