.海空神眼-浅析我国新型舰载有源相控阵雷达

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 21:29:30



近日出现的我国新型舰载有源相控阵雷达的图片


   近日是,网上出现了我国新型舰载相控阵雷达的图片,从图片上来看,该雷达没有了052C防空驱逐舰那个招牌式的罩子,显现它应该是一种新型雷达。
052C防空驱逐舰那个罩其实是有源相控阵天线的冷却系统风箱,而这个雷达没有这个罩显现它采用的应该是液冷系统,考虑到液冷的效率要高于风冷,所以笔者认为新型雷达的功率要大于052C的雷达,相应的探测距离可能也更远.





AESA的阵面非常复杂

我们电子设备工作的时候,会产生大量的热量,而高温正是电子设备的大敌,高温会让电子系统可靠性降低,容易当机,甚至造成设备的损坏,所以一般电子设备都自带有冷却系统,并且工作环境有一定的温度要求,例如我们最熟悉和最常见的冷却系统就是CPU的风扇,雷达作为一种大功率的电子设备,它产生的热量显然也是巨大的,所以雷达并且不可能象电子计算机那样在怛温的机房工作,所以它的冷却设备对于整个系统的工作就至关重要,在这方面,有源相控阵雷达特别突出,我们知道有源相控阵雷达一般在有限的天线面积上布置有数百甚至个上千个TR模块,这样整个阵面的就显得非常拥挤,散热空间有限,而TR模块本身体积虽小,但是麻虽小,五脏俱全,TR模块里面也有混频器、发射机、转换开关等,这些设备工作的时候都会产生热量,在如此狭小的空间,如果没有冷却设备,这些热量显然难以散发出去,另外目前TR模块的能源利用效率普遍偏低,根据相关资料目前TR模块的能源利用效率在30%左右,也就是说输入的电能只有一小部分转换化电磁波辐射出去,大部分转换为热量,目前有源相控阵雷达的TR模块功率一般在10W左右,大型舰载相控阵雷达的TR模块在3000个左右,那么它的总功率可以达到30KW,但是只有9KW能够转换为电磁波,其他21KW全部转换成了热能,由于有源相控阵天线结构集,这些热量也在阵面之中和表面积聚,可以想像当有源相控雷达持续工作的时候,天线阵面表面温度的会有多高。因此研制有源相控阵雷达一个关键技术问题就是天线阵面的冷却问题,实际上这也是区分有源相控阵雷达和无源相控阵一个标志,如果你看到一个雷达阵线需要持续冷却,那么它极有可能是有源相控阵雷达。









     电子设备的液体冷却系统



      目前电子设备冷却设备可以分为两种,一种是风冷,它是利用空气的流动来带走热量,我们CPU的风扇就是最常见的风冷设备,根据介质可以分为常规风冷和空调风冷两种形式,它的优点就是结构简单、造价低廉,容易实现,有时还可以利用现有的系统获得必要的风源,如飞机的风冷系统就是引来发动机的燃气,经制冷系统冷却、降压给电子设备降温,甚至可以直接从外部空气获得冷却的风源,我们仔细看一下现代作战飞机,就会发现这样的冷却空气进口中,但是风冷系统的缺点也非常明显,首先是体积较大,效率较低,如果电子设备功率较大,需要较强的风源和较长的风道才能得到较好的冷却效果。另外由于需要从外部引风,有可能将有毒气体带入系统内部,安全性能较低。近年来随着电子设备功率的增加,特别是机动型电子设备的增多,风冷的缺点变得越来越明显,在这种情况下液冷系统变得普及起来。







铺路爪雷达有两种冷却系统

冷系统是利用低温液体在由液体在封闭回路中循环带走电子设备所产生的热量,再由二次冷源对制冷液体降温,达到对电子设备降温的目的。该系统适用于发热量较大、较集中的设备中。一般认为大功率电子设备由于热流密度非常大,所以采用液体冷却方式效果更好,需要指出的是所谓的液冷中的液体并不是单纯的水,而是包括其他成分,如乙二醇、缓蚀剂、防腐剂等,以除低渗漏对于电子元器件的损坏,它的工作过程是:增压泵由储液箱中吸入制冷液,加压后进入冷却换热器,制冷液经冷却后,进入电子设备的冷板,冷板中电子设备的热量传给制冷液,最后经过滤器进入储液箱,完成冷却循环。与风冷系统相比,液冷系统有着体积小、效率高的优点,制冷液在闭合回路中循环,能量损失少;其次,液体的比热比气体大的多,冷却效率高,另外系统自备冷却液不需要从借助外部系统,如发动机,这样可以降低发动机的负担,尤其在电子设备日益增多、功率日益增大的今天尤其有现实的意义,另外不需要从外部引风,所以安全性能较好,不过液冷系统的缺点就是结构复杂,设备较多,存在着水泵、压缩机等多种设备,设计、制造比较困难,造价较高,同时维护也比较困难,另外液体也是电子设备的大敌,一旦液体渗漏对于电子元器件的损坏也令人头疼。因此一个电子设备是采有风冷还是液冷要看具体的情况,如电子元器件的热功率密度、系统体积大小、工作状态、功率和环境、经济性等因素进行综合考虑,一般而言,低功率的电子设备和系统对于体积要求较低的时候,可以采用风冷,而系统功率较大,并且对于体积较为紧凑,那么液冷有优势,不过也有的雷达出于可靠性,同时采用这两种冷却系统,如美国的FPS-115铺路爪雷达就同时装备有液冷和风冷两种系统,可以在一种冷却系统出故障的情况下,用另外一种冷却系统继续工作。


052C雷达的早期型号,可以看到凌乱的管线

当年海外媒体看到发现052C的有源相控阵雷达在毕升号试验舰进行测试的时候,根据雷达天线上的弧形天线罩及周围的管道推测我国正在试验舰载有源相控阵雷达,并且采用的是静压风冷系统,那个天线罩实际上是风冷系统的静压箱,它的原理和工作过程是:利用天线罩和冷却板之间的空间做为静压层,反射板中间开孔做冷却板,利用组件导轨和组件形成风道,风机通过风管向位于阵面四角的进风口风,冷却风送到稳压层内形成静压,然后通过冷却板均匀分配给需要的器件,通过热交换带走热量,降低元器件的温度,然后再在设备后面形成静压,由阵面两侧的回风口回风,比起采用大功率轴流制冷风机的办法,静压风冷系统的可靠性较高。但是由于静压箱的存在,系统的体积较大。考虑到原型雷达的管线较多,且暴露在外,不但影响舰艇的隐身能力,也不美观,同时也容易被弹片或者冲击波损坏,所以在052C上面安装的实用型雷达进行了优化设计,采用了隐蔽的风管设计,只能在阵面的底部依稀的看到一小段风管,提高了舰艇的隐蔽能力、生存性能,可靠性也提高了。






装舰的板砖就要整洁的多
    对于052C防空驱逐舰的有源相控阵雷达来说。风冷系统的管道虽然可以减少,但是庞大的静压箱却无法消失,并且一旦被损坏,还是会影响冷却系统的功能,另外风冷系统本身也存在的效率不足的缺陷,这样设计者在设计雷达的时候就不得不控制有源相控阵天线的发热量,而控制发热量就间意味着雷达的功率,而功率*孔径乘积是决定雷达探测距离等性能的一个关键指标,这样实际上就是以降低雷达的战术技术指标来迁就冷却系统,









052C的雷达还有继续升级的空间



052C驱逐舰为什么要采用风冷系统?笔者认为这可能和当时我国掌握完全掌握有源相控阵雷达的液冷技术有关,我国雷达液冷系统起步于上世纪90年代,但是由于缺乏技术基础和经验,加上国内材料及工艺水平有限,因此相关系统的研制一直不顺利,虽然当时引进了国外一些先进技术和成品,取得了一些成果,但是适用于大型有源相控阵雷达的液冷系统仍旧是空白,本世纪初国外一些雷达厂商曾透露国内相关单位曾就雷达液冷一些技术问题向他们进行过咨询,显现当时国内还未完全掌握这个技术。这样在海军急需要防空驱逐舰提供水面编队防空屏障的情况下,只有先采用风冷系统,解决有无的问题,然后再研制配备液冷系统的雷达。进一步提高雷达的性能。




空警2000采用了液体冷却系统



真正标志着我国掌握雷达液冷技术的是空警2000的服役,根据海外报道,空警2000的雷达罩内呈三角形布置了三块有源相控阵天线,在如此狭窄的空间内布置如此多的有源相控阵天线,散热显然是一个重要的问题,并且其狭窄的空间也无法采用风冷系统,因此外界普遍认为空警2000采用的液冷系统,它标志着我国已经完全掌握大功率有源相控阵雷达液冷系统的设计和制造技术,这样就为我国舰载有源相控阵雷达采用液冷系统打下了坚实的基础。
行文至此,相信许多人可能就明白了我国新型舰载有源相控阵雷达为什么会去掉那个罩子了,这是因为冷却系统发生了变化,自然就不需要罩子-静压箱,液冷系统的表明我国舰载有源相控阵雷达的TR模块功率得到提高,或者说工作功率得到提高,这样就意味着雷达探测距离的提高,可以在更远的距离探测目标,覆盖更远的范围,或者能够探测RCS更低的目标,随着隐身飞机、导弹武器的扩散,加大雷达功率,保证探测距离等指标已经是一个趋势。除了增加探测距离外,由于冷却系统的效率提高,可以让雷达可以在更大的功率长时间的工作,这样就意味着雷达平均功率的提高,对于雷达来说,有时候峰值并不是一个非常重要的指标,平均功率才是衡量雷达的一个重要的参数,这是因为雷达的跟踪、距离、立体空间搜索能力都是由平均功率决定的,平均功率的提高可以让有源相控阵雷达工作在边搜索边跟踪或者跟踪加搜索等模式的时候,探测距离更远,并且能够探测到更多的目标,这样就有效可以提高雷达抗击饱和攻击的能力。
      由此可以预见,凭借新型雷达,我国下一代防空驱逐舰的探测距离、同时跟踪、打击目标的数量将会比052C型驱逐舰的更多,战术技术指标显然更强,可以为水面舰艇编队撑起更为有效的防空屏障

http://user.qzone.qq.com/7094342 ... &pos=1339079958


近日出现的我国新型舰载有源相控阵雷达的图片


   近日是,网上出现了我国新型舰载相控阵雷达的图片,从图片上来看,该雷达没有了052C防空驱逐舰那个招牌式的罩子,显现它应该是一种新型雷达。
052C防空驱逐舰那个罩其实是有源相控阵天线的冷却系统风箱,而这个雷达没有这个罩显现它采用的应该是液冷系统,考虑到液冷的效率要高于风冷,所以笔者认为新型雷达的功率要大于052C的雷达,相应的探测距离可能也更远.





AESA的阵面非常复杂

我们电子设备工作的时候,会产生大量的热量,而高温正是电子设备的大敌,高温会让电子系统可靠性降低,容易当机,甚至造成设备的损坏,所以一般电子设备都自带有冷却系统,并且工作环境有一定的温度要求,例如我们最熟悉和最常见的冷却系统就是CPU的风扇,雷达作为一种大功率的电子设备,它产生的热量显然也是巨大的,所以雷达并且不可能象电子计算机那样在怛温的机房工作,所以它的冷却设备对于整个系统的工作就至关重要,在这方面,有源相控阵雷达特别突出,我们知道有源相控阵雷达一般在有限的天线面积上布置有数百甚至个上千个TR模块,这样整个阵面的就显得非常拥挤,散热空间有限,而TR模块本身体积虽小,但是麻虽小,五脏俱全,TR模块里面也有混频器、发射机、转换开关等,这些设备工作的时候都会产生热量,在如此狭小的空间,如果没有冷却设备,这些热量显然难以散发出去,另外目前TR模块的能源利用效率普遍偏低,根据相关资料目前TR模块的能源利用效率在30%左右,也就是说输入的电能只有一小部分转换化电磁波辐射出去,大部分转换为热量,目前有源相控阵雷达的TR模块功率一般在10W左右,大型舰载相控阵雷达的TR模块在3000个左右,那么它的总功率可以达到30KW,但是只有9KW能够转换为电磁波,其他21KW全部转换成了热能,由于有源相控阵天线结构集,这些热量也在阵面之中和表面积聚,可以想像当有源相控雷达持续工作的时候,天线阵面表面温度的会有多高。因此研制有源相控阵雷达一个关键技术问题就是天线阵面的冷却问题,实际上这也是区分有源相控阵雷达和无源相控阵一个标志,如果你看到一个雷达阵线需要持续冷却,那么它极有可能是有源相控阵雷达。









     电子设备的液体冷却系统



      目前电子设备冷却设备可以分为两种,一种是风冷,它是利用空气的流动来带走热量,我们CPU的风扇就是最常见的风冷设备,根据介质可以分为常规风冷和空调风冷两种形式,它的优点就是结构简单、造价低廉,容易实现,有时还可以利用现有的系统获得必要的风源,如飞机的风冷系统就是引来发动机的燃气,经制冷系统冷却、降压给电子设备降温,甚至可以直接从外部空气获得冷却的风源,我们仔细看一下现代作战飞机,就会发现这样的冷却空气进口中,但是风冷系统的缺点也非常明显,首先是体积较大,效率较低,如果电子设备功率较大,需要较强的风源和较长的风道才能得到较好的冷却效果。另外由于需要从外部引风,有可能将有毒气体带入系统内部,安全性能较低。近年来随着电子设备功率的增加,特别是机动型电子设备的增多,风冷的缺点变得越来越明显,在这种情况下液冷系统变得普及起来。







铺路爪雷达有两种冷却系统

冷系统是利用低温液体在由液体在封闭回路中循环带走电子设备所产生的热量,再由二次冷源对制冷液体降温,达到对电子设备降温的目的。该系统适用于发热量较大、较集中的设备中。一般认为大功率电子设备由于热流密度非常大,所以采用液体冷却方式效果更好,需要指出的是所谓的液冷中的液体并不是单纯的水,而是包括其他成分,如乙二醇、缓蚀剂、防腐剂等,以除低渗漏对于电子元器件的损坏,它的工作过程是:增压泵由储液箱中吸入制冷液,加压后进入冷却换热器,制冷液经冷却后,进入电子设备的冷板,冷板中电子设备的热量传给制冷液,最后经过滤器进入储液箱,完成冷却循环。与风冷系统相比,液冷系统有着体积小、效率高的优点,制冷液在闭合回路中循环,能量损失少;其次,液体的比热比气体大的多,冷却效率高,另外系统自备冷却液不需要从借助外部系统,如发动机,这样可以降低发动机的负担,尤其在电子设备日益增多、功率日益增大的今天尤其有现实的意义,另外不需要从外部引风,所以安全性能较好,不过液冷系统的缺点就是结构复杂,设备较多,存在着水泵、压缩机等多种设备,设计、制造比较困难,造价较高,同时维护也比较困难,另外液体也是电子设备的大敌,一旦液体渗漏对于电子元器件的损坏也令人头疼。因此一个电子设备是采有风冷还是液冷要看具体的情况,如电子元器件的热功率密度、系统体积大小、工作状态、功率和环境、经济性等因素进行综合考虑,一般而言,低功率的电子设备和系统对于体积要求较低的时候,可以采用风冷,而系统功率较大,并且对于体积较为紧凑,那么液冷有优势,不过也有的雷达出于可靠性,同时采用这两种冷却系统,如美国的FPS-115铺路爪雷达就同时装备有液冷和风冷两种系统,可以在一种冷却系统出故障的情况下,用另外一种冷却系统继续工作。


052C雷达的早期型号,可以看到凌乱的管线

当年海外媒体看到发现052C的有源相控阵雷达在毕升号试验舰进行测试的时候,根据雷达天线上的弧形天线罩及周围的管道推测我国正在试验舰载有源相控阵雷达,并且采用的是静压风冷系统,那个天线罩实际上是风冷系统的静压箱,它的原理和工作过程是:利用天线罩和冷却板之间的空间做为静压层,反射板中间开孔做冷却板,利用组件导轨和组件形成风道,风机通过风管向位于阵面四角的进风口风,冷却风送到稳压层内形成静压,然后通过冷却板均匀分配给需要的器件,通过热交换带走热量,降低元器件的温度,然后再在设备后面形成静压,由阵面两侧的回风口回风,比起采用大功率轴流制冷风机的办法,静压风冷系统的可靠性较高。但是由于静压箱的存在,系统的体积较大。考虑到原型雷达的管线较多,且暴露在外,不但影响舰艇的隐身能力,也不美观,同时也容易被弹片或者冲击波损坏,所以在052C上面安装的实用型雷达进行了优化设计,采用了隐蔽的风管设计,只能在阵面的底部依稀的看到一小段风管,提高了舰艇的隐蔽能力、生存性能,可靠性也提高了。






装舰的板砖就要整洁的多
    对于052C防空驱逐舰的有源相控阵雷达来说。风冷系统的管道虽然可以减少,但是庞大的静压箱却无法消失,并且一旦被损坏,还是会影响冷却系统的功能,另外风冷系统本身也存在的效率不足的缺陷,这样设计者在设计雷达的时候就不得不控制有源相控阵天线的发热量,而控制发热量就间意味着雷达的功率,而功率*孔径乘积是决定雷达探测距离等性能的一个关键指标,这样实际上就是以降低雷达的战术技术指标来迁就冷却系统,









052C的雷达还有继续升级的空间



052C驱逐舰为什么要采用风冷系统?笔者认为这可能和当时我国掌握完全掌握有源相控阵雷达的液冷技术有关,我国雷达液冷系统起步于上世纪90年代,但是由于缺乏技术基础和经验,加上国内材料及工艺水平有限,因此相关系统的研制一直不顺利,虽然当时引进了国外一些先进技术和成品,取得了一些成果,但是适用于大型有源相控阵雷达的液冷系统仍旧是空白,本世纪初国外一些雷达厂商曾透露国内相关单位曾就雷达液冷一些技术问题向他们进行过咨询,显现当时国内还未完全掌握这个技术。这样在海军急需要防空驱逐舰提供水面编队防空屏障的情况下,只有先采用风冷系统,解决有无的问题,然后再研制配备液冷系统的雷达。进一步提高雷达的性能。




空警2000采用了液体冷却系统



真正标志着我国掌握雷达液冷技术的是空警2000的服役,根据海外报道,空警2000的雷达罩内呈三角形布置了三块有源相控阵天线,在如此狭窄的空间内布置如此多的有源相控阵天线,散热显然是一个重要的问题,并且其狭窄的空间也无法采用风冷系统,因此外界普遍认为空警2000采用的液冷系统,它标志着我国已经完全掌握大功率有源相控阵雷达液冷系统的设计和制造技术,这样就为我国舰载有源相控阵雷达采用液冷系统打下了坚实的基础。
行文至此,相信许多人可能就明白了我国新型舰载有源相控阵雷达为什么会去掉那个罩子了,这是因为冷却系统发生了变化,自然就不需要罩子-静压箱,液冷系统的表明我国舰载有源相控阵雷达的TR模块功率得到提高,或者说工作功率得到提高,这样就意味着雷达探测距离的提高,可以在更远的距离探测目标,覆盖更远的范围,或者能够探测RCS更低的目标,随着隐身飞机、导弹武器的扩散,加大雷达功率,保证探测距离等指标已经是一个趋势。除了增加探测距离外,由于冷却系统的效率提高,可以让雷达可以在更大的功率长时间的工作,这样就意味着雷达平均功率的提高,对于雷达来说,有时候峰值并不是一个非常重要的指标,平均功率才是衡量雷达的一个重要的参数,这是因为雷达的跟踪、距离、立体空间搜索能力都是由平均功率决定的,平均功率的提高可以让有源相控阵雷达工作在边搜索边跟踪或者跟踪加搜索等模式的时候,探测距离更远,并且能够探测到更多的目标,这样就有效可以提高雷达抗击饱和攻击的能力。
      由此可以预见,凭借新型雷达,我国下一代防空驱逐舰的探测距离、同时跟踪、打击目标的数量将会比052C型驱逐舰的更多,战术技术指标显然更强,可以为水面舰艇编队撑起更为有效的防空屏障

http://user.qzone.qq.com/7094342 ... &pos=1339079958
有小飞猪的文风。。
真的是有源的吗?谁能给我一个准信呢?
也就是说兔子的板砖更像板砖了,方块式的
fanzl1984 发表于 2012-6-19 15:43
真的是有源的吗?谁能给我一个准信呢?
“海之星”,以钻石切割精确的镜面和特有的晶格,比喻它的数个阵面和数千个单元

十四所舰载雷达科研团队大胆提出一个全新体制的实现构想
我认为不必为一个简单的防护罩过分解读
真的是有源的吗?谁能给我一个准信呢?
必须是有源啊,没有别的说法吧
那我们干嘛不把那个罩子还保留着,这样可以迷惑美帝啊
写的很精彩啊,小飞猪作品?
mygodson 发表于 2012-6-19 16:21
那我们干嘛不把那个罩子还保留着,这样可以迷惑美帝啊
这件事他们应该知道的比你早,就不要搞这种掩耳盗铃的把戏了。
LZ,人家原帖子最后可写着禁止转载呢
fanzl1984 发表于 2012-6-19 15:43
真的是有源的吗?谁能给我一个准信呢?
因为,根本就没有考虑用无源的
平湖 发表于 2012-6-19 17:42
LZ,人家原帖子最后可写着禁止转载呢
关!;P不过呢,那图可是没经我海版同意就擅自使用的哦。。。