粗略分析APG77雷达的探测距离优势,供大家参考。

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 04:08:57
以下是基于雷达距离方程的一些基本估算,有什么不对的大家可以指出、探讨。
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三代机使用的中等尺寸机械扫描PD雷达平均功率一般在1KW以下,多采用双模行波管,因为体积、重量、散热、耐高压等方面的限制,高脉冲重复频率波型下使用低峰值功率的工作方式,故即使占空比较高,但平均功率仍只有几百W,如比较典型的APG68、RDY等雷达。少数装备重型战斗机的大尺寸、高成本雷达平均功率要高些,最大的APG71达到7KW,一般在1-3KW。APG77的发射模块平均功率仅受散热系统效率的影响,如果采用先进的发射接收同步方式工作,占空比可以达到100%,假设考虑散热要求MMIC以50%的发射功率工作,则平均功率将达到惊人的10KW,比中等尺寸PD高15倍左右,比多数大尺寸PD雷达高数倍,仅此一项APG77探测距离就可达到普通PD的2倍上下。
精心设计的AESA对比机械扫描PD,雷达内部噪声可下降4DB左右,探测距离约可提高25%。双向传输损耗AESA比普通PD低5DB以上(前提是机械扫描PD也是精心设计、制造的,部件质量直接决定传输损耗),约提高探测距离35%。这两项加起来提高探测距离约60%。
APG77雷达天线直径约1米,APG63的大型天线直径0.84米,相比较APG77可提高探测距离约20%。中等尺寸PD天线直径约0.5-0.7米(如RDY、APG65),相比较APG77探测距离可提高40%-100%,这就是大型机载火控雷达的好处,所以11B的一定要争气!还有波束驻留灵活性,AESA使脉冲在空间中的分布更加合理(通过及时改变扫描速率实现),也可一定程度上提高检测性能,增加发现目标的概率。
雷达方程是有一定局限性的,现实中空中对抗必然存在强杂波背景下的探测、强电磁干扰下的探测、强威胁环境下的雷达使用,以及天气、云、雨等外部因素影响,以上分析仅是理想条件下的探测距离估算。然而在实际使用中APG77凭借先进的数字处理系统、先进的ECCM能力和一些AESA独有的工作方式,综合探测能力必将超过任何一部机械扫描火控雷达和PESA火控雷达,这是我们必须正视的问题,也是迫切需要追赶的目标。以下是基于雷达距离方程的一些基本估算,有什么不对的大家可以指出、探讨。
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三代机使用的中等尺寸机械扫描PD雷达平均功率一般在1KW以下,多采用双模行波管,因为体积、重量、散热、耐高压等方面的限制,高脉冲重复频率波型下使用低峰值功率的工作方式,故即使占空比较高,但平均功率仍只有几百W,如比较典型的APG68、RDY等雷达。少数装备重型战斗机的大尺寸、高成本雷达平均功率要高些,最大的APG71达到7KW,一般在1-3KW。APG77的发射模块平均功率仅受散热系统效率的影响,如果采用先进的发射接收同步方式工作,占空比可以达到100%,假设考虑散热要求MMIC以50%的发射功率工作,则平均功率将达到惊人的10KW,比中等尺寸PD高15倍左右,比多数大尺寸PD雷达高数倍,仅此一项APG77探测距离就可达到普通PD的2倍上下。
精心设计的AESA对比机械扫描PD,雷达内部噪声可下降4DB左右,探测距离约可提高25%。双向传输损耗AESA比普通PD低5DB以上(前提是机械扫描PD也是精心设计、制造的,部件质量直接决定传输损耗),约提高探测距离35%。这两项加起来提高探测距离约60%。
APG77雷达天线直径约1米,APG63的大型天线直径0.84米,相比较APG77可提高探测距离约20%。中等尺寸PD天线直径约0.5-0.7米(如RDY、APG65),相比较APG77探测距离可提高40%-100%,这就是大型机载火控雷达的好处,所以11B的一定要争气!还有波束驻留灵活性,AESA使脉冲在空间中的分布更加合理(通过及时改变扫描速率实现),也可一定程度上提高检测性能,增加发现目标的概率。
雷达方程是有一定局限性的,现实中空中对抗必然存在强杂波背景下的探测、强电磁干扰下的探测、强威胁环境下的雷达使用,以及天气、云、雨等外部因素影响,以上分析仅是理想条件下的探测距离估算。然而在实际使用中APG77凭借先进的数字处理系统、先进的ECCM能力和一些AESA独有的工作方式,综合探测能力必将超过任何一部机械扫描火控雷达和PESA火控雷达,这是我们必须正视的问题,也是迫切需要追赶的目标。
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原帖由 淹死的鱼 于 2007-10-14 14:31 发表
78老大的帖子是一定要顶的。坐下慢慢看
探测距离增大到40%~100%。看来不是传说中增大好几备

相对RDY、APG68等雷达APG77可提高探测距离近200%,对APG71、APG70等大型火控雷达可提高探测距离100%-150%,即探测距离分别达到近3倍及2到2.5倍。机械扫描火控雷达如当年的CRT显示器,潜力仍是有的,但AESA则具备革命性的进步,所以机械PD也将走带尽头。
最大的APG71达到7KW

————————————————偶看过一个数据,说是71的峰值功率比AWG-9下降了一半,只有5KW,但探测距离反而增加了。
完全不懂,搬个凳子坐着看大大讲课。:lol :lol
机械式天线也有比AESA有利的地方.也没有完全走入末路
原帖由 吃小肥羊 于 2007-10-14 14:43 发表
最大的APG71达到7KW

————————————————偶看过一个数据,说是71的峰值功率比AWG-9下降了一半,只有5KW,但探测距离反而增加了。

老大的资料可有出处?我看的是峰值10KW,PD模式下平均7KW,这么高的平均功率对机载行波管发射机考验极大,所以对数据准确性一直有所怀疑。
原帖由 fr6zp 于 2007-10-14 15:05 发表
机械式天线也有比AESA有利的地方.也没有完全走入末路

平板缝阵天线在气象雷达、搜索雷达、低成本轻型火控雷达等应用中有价格相对便宜、性能适中的优势,轻量化的缝阵天线也是高技术产品。
很久没见079的新图露面了;P
占空比可以达到100%------------------------强,我无话可说!
雷达内部噪声可下降4DB左右-----------强,你的噪声水平都可以和大气温度噪声相比了。
平均功率将达到惊人的10KW-----------你把飞行员当兔子烤啊!
你每项都那最强的和三代中弱的比,我是无话可说了。你老继续!
有点不太明白,APG77的波束驻留灵活性是如何体现的?
原帖由 qinweiqiu 于 2007-10-14 22:40 发表
占空比可以达到100%------------------------强,我无话可说!
雷达内部噪声可下降4DB左右-----------强,你的噪声水平都可以和大气温度噪声相比了。
平均功率将达到惊人的10KW-----------你 ...

占空比100%并不复杂,最简单的连续波工作不就是100%的占空比么?HPRF也可称为断续连续波,只是在普通雷达中因为发射噪声的问题不能收发同时进行,故必须1/2时间发、1/2时间收。发射接收同步(STAR)正是为解决收发分时问题而提出的,该波型的特点是连续发射、连续接收,通过带通滤波器滤除发射边带噪声,实现100%的占空比和很宽的瞬时带宽(收发分时占空比也可做的比较高,如一些特别优化发射机平均功率的雷达)。
内部噪声下降4DB左右是指天线馈电系统的接收噪声,当然这个要看雷达的设计、制造水平,象ERC90这样的先进机械扫描雷达天线馈电系统的噪声可能仅有2DB以下,而某些较老的俄系雷达或PESA雷达可能大于4DB(典型如N001,体积和探测距离不成正比),所以我说机械扫描雷达不是没有潜力,但是AESA无疑更具革命性的意义。
10KW平均功率并不可怕,F22的雷达散热系统目前没有好的资料,但为满足AESA的远距离探测需要必定有很高的冷却水平。而且APG71即实现10KW峰值功率和PD模式下高占空比的7KW平均功率,而先进的MMIC效率和TWT是相近的,APG71发热也不小。如果散热条件允许,甚至15KW的平均功率都是可以实现的(所以MMIC的效率至关重要,效率越高发热越小,越容易求的大平均功率)。APG77有先进的ALR94辅助,远程探测可在ALR94的帮助下进行,利用波束的高度灵活性向高威胁方向作短时的高平均功率搜索,再瞬时转换波束作中程LPI搜索,并非难事。
贴个图,不一定准确,大家参考下。
F22的CIP为聚α-烯烃液冷系统,可以为3个CIP提供12KW的冷却能力,保证CIP温度不高于35度。雷达的目前没有看到过披露,但作为全机最重要的散热部分,为发挥AESA的高平均功率潜力,其冷却系统必然是强大的。国内雷达有相关报道,如某雷达1000个阵元、每个阵元最大耗热量30W(国内MMIC效率25%左右,算下来每个MMIC有效功率大概六、七瓦),其强制风冷却系统按照最大热量要求设计(机载雷达为求设备紧凑应采用液体强制冷却),保证雷达满功率工作时最高温度不高于84.5℃。
APG77的T/R模块直接和散热基板(散热基板也是液冷的,具体结构不清楚)连接的,采取2MMIC封装成1T/R模块的方式,可以大大降低MMIC之间相对外露面积,减少热量在MMIC之间的驻留,提高散热效率,APG81是4MMIC封装成1个T/R模块,因此整个天线的散热有大幅度的下降,所以APG81的天线重量大大降低(只有APG77的1/3),散热系统也大大简化了,APG81在只有APG77的1/3体积,一半重量的情况下,实现了APG77 60-70%的探测距离。

APG77的探测距离优势主要来自于其实际可用的平均功率大,另外,虽然APG77的天线直径达到1米,但是实际天线面积并没有直径0.84米的APG71大,主要是天线外形为6边型,而71的圆形天线的实际面积要大些。因此APG77的实际功率孔径值是非常高,当然APG77已经不是GLA最高雷达水平的代表了,根据我看到的资料,目前技术上最为先进的是GLA为全球鹰开发的MISP有源相控阵雷达。这个主要用于情报监视的雷达具备非常高的功率孔径值。

鲨鱼大大的计算本兽认为是靠谱的,本兽这里也有某所的估算,和您老的非常接近。

PS:鲨鱼,本兽的潜行者已经70了啊,战场套搞整齐了,韧性过330了,哈哈。有空QQ聊聊CWOW啊!
原帖由 hammeryk 于 2007-10-15 09:20 发表
APG77的T/R模块直接和散热基板(散热基板也是液冷的,具体结构不清楚)连接的,采取2MMIC封装成1T/R模块的方式,可以大大降低MMIC之间相对外露面积,减少热量在MMIC之间的驻留,提高散热效率,APG81是4MMIC封装成1个 ...

APG77在保留现有能力的情况下估计会逐步向APG81的结构模式转变,CIP已经准备替换了,天线结构迟早有一天也会更换的,美国对MMIC的技术已经烂熟于心,成本会越来越低,性能则越来越好。APG71的天线直径是91CM吧,APG70的是84CM。APG77换算成圆直径大概在八十几厘米,我前面的孔径估算偏大了些。
韧都堆到300多了啊,你强。。我术士号在堆魔伤,已经有1100多了,钱花了不少,5KG的鸟还没买。现在的潜行者真是法系恶梦,战场上被K惨了:L
原帖由 flank1978 于 2007-10-15 08:52 发表
贴个图,不一定准确,大家参考下。


这张图写了9个型号,却只标出了8个

曲线APG-68的没有
有的,和MIG29的重叠了。图不是很准,N001实际探测距离及不上APG68V5。
原帖由 flank1978 于 2007-10-15 12:18 发表
有的,和MIG29的重叠了。图不是很准,N001实际探测距离及不上APG68V5。



这么牛B,N001可以日掉APG68,还是V5?? ;funk
顺路谈谈毛子的雪豹E如何,指标挺高的啊,吹牛么?
按楼主的考虑,个人认为偏乐观了。当然,楼主的数据没有给出权威的出处,所以也不用直接认为就对。
1、提高平均发射功率最优的办法肯定是提高发射效率,这个难度不消说。但100%占空比这个技术有疑问,目前MMIC集成了 amplifiers, phase shifters and duplexing switches,还是共用的天线吧?同时收发如何检出信号?。个人估计还是提高发射效率和提高模块单位密度较可行。50%的发射效率能做到吗?15千瓦以上的峰值发射功率就很厉害了,平均功率1/4左右吧。
2、内部噪声就靠器件材料工艺水平,精心设计制造下谁比谁差多少?至于传输损耗,就发射损耗二者有多大差别?接收呢肯定有差别,但差别在天线还是传输线路呢?没有引入外部噪声的情况下好的放大器件及线路匹配可以部分解决问题,有噪声的情况下怕不是该用损耗来说吗?这里的4DB和5DB继续存疑。
3、天线面积刚才有人说了没有那么大差距。倒是想问问,77的扫描速率能到多少?
4、冷却问题也有点意思。12KW的散热能力差不多对应4~6KW的平均功率,温度也许能控制在35度。国内那个数据热耗有22.5KW,能上战斗机?84.5度的上限热噪声到什么水平了,不知道算不算能有效工作。F22的进出风口在哪?以前没留意,谁知道给说说?
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探测距离的增加仅是AESA雷达优越性的一个方面,AESA雷达最大的优点是波束灵活性带来的工作方式变化,以及高度的可靠性。另外还有超宽频带、容易实现隐身设计、容易实现多用途设计等优点,这些方面美国做的比较彻底,APG77和APG81可看作战斗机的综合射频系统,比传统的机械扫描PD用途广的多。APG77就如当年的开路先锋APG63,对机载火控雷达的发展产生了革命性变化,也让我们看到了差距所在。
算了,就问你一句:你作过雷达吗?
没别的意思,只是告诉你:拿你的指标下任务,会被下边的人骂死的。换了美国人也是要被骂死的。
原帖由 qinweiqiu 于 2007-10-15 18:40 发表
没别的意思,只是告诉你:拿你的指标下任务,会被下边的人骂死的。换了美国人也是要被骂死的。

我是纯粹的业余爱好者,我想这论坛上还没有真正系统化的研究过雷达、并且亲身参与过雷达设计的人,因为以他们的水平,是不会来和论坛上的业余爱好者及军迷讨论问题的,我们只能看他们的著作学习。我个人以看到过的一些浅表知识和大家探讨下APG77雷达的可能优势,并不希望大家全盘接受,更希望大家有更好的资料、观点拿出来共同分享,经过去伪存真,对APG77的先进性能有个比较感性的认识,这其中不涉及HKC、BKC的问题,先进的东西我们要了解,要追赶,而不是一味否定。
美国60年代就开始搞机载相控阵,并且连续出了几部样机,投入大,可以说走的很远,技术也远较他国成熟,在有雄厚基础的情况下适当提高研制指标我想是可以的,F22作为GLA的21世纪飞机,各项指标都有突飞猛进的发展,发动机、气动、隐身、综合航电等关键系统都大大超过3代机,雷达作为战斗机最重要的传感器,研制之初给的指标必定是高标准的。70年代初美国搞出极其惊艳的AWG9、APG63,放眼当时的全世界,有谁能敌?以AWG9、APG63的指标,别说中国人,就是欧洲人、俄罗斯人哪个不叹服,但美国人楞是做到了,这就是雄厚的基础带来的技术飞跃。
仔细查阅了下资料,APG77的T/R组件接收噪声系数为2.9DB,比多数机械扫描雷达要好。但也有设计较精巧的机械扫描雷达达到4DB以下的接收噪声系数,不过功率水平远不及APG77。损耗因子机械扫描雷达双向累计有7DB以上,这个AESA有巨大优势。
十分佩服flank1978的科普精神和态度:lol 我始终不明白为何至少到目前为止似乎只有老美在AESA领域修成正果,发展势头突飞猛进,而其他国家,无论是欧/俄/日还是我们都做得十分艰难,大都刚刚作出样机,距离大批量服役还相距甚远。这个中原因到底是技术上的还是资金上的?另外不知flank1978对俄罗斯NIIP正在研制的Irbis-E PESA是怎么看的,从宣传指标上看绝非等闲之辈啊?:o
flank1978你还没回答我的问题。
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原帖由 flank1978 于 2007-10-15 21:31 发表

我是纯粹的业余爱好者,我想这论坛上还没有真正系统化的研究过雷达、并且亲身参与过雷达设计的人,因为以他们的水平,是不会来和论坛上的业余爱好者及军迷讨论问题的,我们只能看他们的著作学习。我个人以看到过的 ...

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上面那位说话呛人了些。不过,所谓亲身参与雷达设计的人也别高估,在不在坛子混不好说。我有不少同学在38所干这营生,水平嘛,除了个别,就那么回事。现在待遇好点,尾巴倒是有点翘翘的。
我也搬个凳子坐着看大大讲课。:lol :lol
原帖由 flank1978 于 2007-10-15 08:42 发表

占空比100%并不复杂,最简单的连续波工作不就是100%的占空比么?HPRF也可称为断续连续波,只是在普通雷达中因为发射噪声的问题不能收发同时进行,故必须1/2时间发、1/2时间收。发射接收同步(STAR)正是为解决收发 ...

STAR是synchronization transmit and receive吗?似乎很难找到相关论文啊,可能有一些比较接近的通信技术方面的文章
原帖由 SSJ100 于 2007-10-15 22:11 发表
十分佩服flank1978的科普精神和态度:lol 我始终不明白为何至少到目前为止似乎只有老美在AESA领域修成正果,发展势头突飞猛进,而其他国家,无论是欧/俄/日还是我们都做得十分艰难,大都刚刚作出样机,距离大批量服役 ...

起步早,工艺好
原帖由 yf23 于 2007-10-16 01:20 发表

STAR是synchronization transmit and receive吗?似乎很难找到相关论文啊,可能有一些比较接近的通信技术方面的文章

最早看到这个概念的是在《机载雷达导论》上,后来又看到两篇相关论文。当时眼前一亮,很有创意的波型,关键是通过N个带通滤波器滤除相应脉冲的边带噪声,使雷达连续发射、接收(发射B脉冲的同时接收A脉冲的回波),此技术具有一定带宽的雷达都可用,由AESA雷达使用更合理些。
原帖由 MASSTONE 于 2007-10-15 22:33 发表

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1、HPRF跟占空比有多大关系?我们说的是收发各自的工作时间。在半双工模式下,要确保完整收到回波,顶多是50%,不管频率多高。如果说AESA的T/R都 ...

增加脉冲重复频率可以增加占空比,和增加脉冲宽度、增加峰值功率一样为增加平均功率的方法。半双工决定占空比最大能有50%,一般在50%以下,因为双工器有一定恢复时间,所以我对APG71的10KW峰值、7KW平均一直有疑问,除非雷达只发射不接收,但这样也无法跟踪目标,给AIM54C半主动盲射用?汗。所以我对STAR技术特别感兴趣,可以在峰值功率不变的情况下提高平均功率1倍,或者在降低峰值功率的情况下取得同样的平均功率,我感觉是很有前途的技术,但发射、接收通道确实比普通雷达复杂一些。
单MMIC的10W射频功率各大严谨资料都有,美国80年代就实现数瓦的MMIC了,10W还是成本、性能折衷的结果,事实上不考虑成本,MMIC的效率、射频功率很可能还能高些(以后改进APG77估计还会有大的提高)。AESA阵面的相位控制极其严格,似乎有自检系统,随时测试各单元的相位情况,这是保证低副瓣能量、高主瓣能量的必要措施。
扫描速率如果作固定速率扫描,可以参考AWG9、APG70等雷达的资料,一般搜索时扫描速率100度/S以下(因为必须照顾相参积累的点数),这个看所需探测距离的远近,如果选择三四十KM的距离量程,因为回波能量强,积累时间可适当减少些,扫描速度就可调快些。AESA的扫描速率可根据情况随时改变,实现跃进式的扫描图,如比较著名的SWT模式。
冷却系统没有好的资料,一直在召唤达人,不过冷却系统能力可以反推出大致的平均功率,可能美军暂时还不会公布。
F22的环控系统似乎比3代复杂的多,包括空气-空气热交换、燃油-滑油热交换、液压油-燃油热交换等等,制冷能力为60KW,估计90%以上用于雷达及电子设备舱。
还是不解,波束驻留灵活性是如何体现的。
原帖由 响尾蛇X 于 2007-10-16 11:34 发表
还是不解,波束驻留灵活性是如何体现的。

这个主要是利用了扫描速率可变化的特点,AESA、PESA都可用。灵活性体现在,如果需要改善特定区域的探测性能,可以控制雷达减少扫描速率,加大波束驻留时间,提高脉冲积累数,对提高发现距离和保持稳定跟踪都有利。
原来如此,只是加长波束在某方向上的停留时间。
原帖由 flank1978 于 2007-10-16 08:00 发表

最早看到这个概念的是在《机载雷达导论》上,后来又看到两篇相关论文。当时眼前一亮,很有创意的波型,关键是通过N个带通滤波器滤除相应脉冲的边带噪声,使雷达连续发射、接收(发射B脉冲的同时接收A脉冲的回波), ...

:D 原来是这样,我猜错了S代表的单词