雷达原理

电影中令人眼花缭乱的空战总离不开时而俯冲、时而盘旋的战斗机和其背后穷追不舍的导弹，最后靠着飞行员一套操作，引得两颗炸弹相撞爆炸，成功脱险。瞬息万变的空战战场中，坐在驾驶舱的飞行员是怎么判断导弹动向的呢？这离不开战斗机的眼睛。雷达警告系统雷达是使用电磁波进行搜索和追踪的装置，通过发射无线电、接收物体返回电波进行定位，是地质勘探、资源清查中的好帮手。又因为其不受光线限制，可以穿透云雾的浓厚的水汽，也被广泛应用于军事。一战期间，英国就开始使用雷达探测敌军飞机。地面雷达向空中大范围发射电磁波，如果此时战斗机飞过，地面雷达接收到回波，持续不断的回波将战斗机的位置返回至地面雷达，通过计算机快速演算即可推导出战斗机的速度、方向等。信息完成对战斗机的锁定，此时战斗机的飞行员会受到敌锁定的急促预警，屏幕上logo锁定的红灯开始乱闪，这就是雷达预警装置工作的成果。刚刚进入雷达波探测区域的战斗机能够发现雷达探测，但不会收到锁定预警，这是因为预警装置还没有判定危险，说不定飞机隐身性能足够强，反射或吸收了电波。没有被雷达发现的雷达预警发出警告往往是在敌军准备发射导弹攻击时。为了给导弹提供实时信息，地面雷达需要获取更精准的位置，这是雷达就从扫描模式切换至跟踪模式。在扫描模式下，地面雷达向空中发射大范围电波，可能几秒钟才会扫描战斗机一次，但跟踪模式中，地面雷达将会将目光锁定在战斗机身上，向目标位置投射多数电磁波，并将获取的位置实时传输给导弹。因此，预警系统给出警报不仅意味着被雷达发现，更是告诉飞行员导弹。已经跟上来了，而且导弹自带雷达，发射至目标附近后，会自主探测目标位置进行跟踪，甩都甩不掉，被雷达锁定，导弹瞄准，战斗机只能够接受陨落的命运吗？当然不是，战斗机可以通过激动和干扰手段摆脱导弹的追踪。对于依靠地面雷达遥控自身眼神不好的导弹，战斗机可以使用自身的电子干扰器发射红外线或者电磁波，诱导导弹偏离。面对穷追不舍的末端雷达制导，也可以使用干扰弹或者突然改变自身方向，提高敌方的追踪难度。目前战斗机会一边干扰对方，一边改变运动轨迹让导弹脱靶。不过引导两颗导弹相撞自爆的画面只会出现在电影中，因为导弹速度很快，能够摆脱实属不易。同时判断两颗导弹的走向还能够逃离生天，这样的飞行员只能够称神了。军事应用的雷达也分为许多种，其中地面雷达多采用相控阵雷达，用大量单独控制的单元组合。能够通过不同单元的组合形成不同波束间距扫描和跟踪的功能，实战中甚至可以实现多目标锁定跟踪，同时指挥多发导弹追踪不同目标。除了地面，具备机动性的大型武器上也装载了雷达，海军军舰、空军战机都装备雷达，使其能够在作战中检测敌军位置。相比地面雷达，军舰和地面雷达还要考虑隐蔽性的问题，毕竟雷达是靠发射电磁波获取回拨的，发射过程中会暴露自身位置，属于杀敌1000自损800的手段。笛声雷达的扫描范围，增强目标捕获能力，才能够让战机占据先机，是战斗机雷达发展的主要目标。美国目前使用的APP系列雷达具备SAR合成孔径雷达成像功能，而且能够快速识别移动目标。瑞典皇家空军配备的AESA雷达可以为机载导弹提供精准的目标，只是出于保密需要，我国新研发的机载雷达没有公布出过多信息，不过已知工程师在。轻量化和冷却问题上作出了重大革新。除了机载雷达技术飞速发展，反雷达装置也日新月异，用于搜索雷达波的预警系统已经是现代战斗机的标配。此外，工程师还从战斗机的结构和涂料上下工夫，力图打造隐身战机。在机身上喷涂能够吸收电波、红外的吸收材料，同时改变飞机结构，减少反射面积，能够让飞机躲避雷达波的探测，成为空中幽灵般的存在。不过，隐形战机成本过高的特点使其难以跟上不断发展的探测技术，未来发展前景堪忧。探测手段与反探测手段的发展都是相辅相成的。在战场中，我们既希望能够快速发现敌军，先发制人，又不想被敌军捕获，两种技术彼此制约，有相互促进，只能够通过战术的选择降低风险。比如常见的多架战斗机共同执行任务，只需要一架战机开启雷达，一架战机开启雷达预警装置，就能够与其他战机共享信息，这样不仅能够做到实时获取其他。可雷达的信息分辨，地面雷达，导弹雷达的位置也能够保证其他战斗机的隐蔽性。战斗机的表现与飞行员出身的驾驶水平也脱不了关系，工程师搭建好平台，如何应对空中变幻莫测的状况，还要看飞行员的表现。未来我国的空军力量将更侧重提高雷达的侦测能力，还是专注于战机的反雷达装置，令人期待。好了，本期的科普视频就到这里结束了，感谢大家的观看，我们下期再见。