雷达为什么被称作现代战争中的“千里眼”

雷达是一种利用电磁波探测目标的设备，它通过发射电磁信号并接收从目标反射回来的信号测量目标的位置参数、运动参数并提取目标的有关技术。军用雷达是专门为特定的军事用途而设计制造的无线电探测和定位装置，它是获取陆、海、空、天战场全天候、全天时战略和战术情报的重要手段之一，是防天、防空、防海和防陆武器系统和指挥自动化系统的首要视觉传感器，因此在警戒、侦察、敌我识别等方面获得了广泛应用。

雷达系统主要包括：产生高功率辐射信号的雷达发射机；向空间辐射信号和接收从目标反射信号的天线；将微弱的接收信号进行放大滤波和变换的雷达接收机；对雷达信号进行处理、录取与显示的雷达终端设备；控制雷达天线转动，控制与录取天线波束指向数据的雷达伺服设备；雷达各分系统协调工作的频率综合器和定时器等。

军用雷达的分类有多种方法，常用的主要分类方法有按功能、按技术体制、按工作波长、按承载平台等。军用雷达被称为现代战争的“千里眼”，是当前电子战和信息战的核心装备。当前先进的雷达不仅能够远程探测隐身飞机、弹道导弹、地上兵力、海上编队，还能够精确控制打击武器对目标跟踪制导，以及对重点区域进行连续的侦察监视，获取高清晰战场情报，融入“观察－确认－决策－打击”作战流程环的程度越来越深，在信息化联合作战中发挥着举足轻重的作用。军用雷达的重要性主要表现在三个方面：①军用雷达是各级别作战指挥系统中能够实时、主动、全天候获取有关目标战场环境信息的探测手段；②军用雷达是各类先进作战平台不可或缺的组成部分，是实现远程打击、精确打击的必要手段；③军用雷达是评估各类先进武器系统和进行军事技术研究的测试手段。雷达作为战场侦察监视与情报搜索的主要战术装备，是战场态势感知和快速反应的主要技术途径，其性能与效能发挥决定我方力量战场战斗力和生存力。

▏雷达的崛起

告别短兵相接、近距离厮杀的冷兵器时代，现代战争的作战距离早已超出肉眼可见的范围。能否在战斗中料敌于先、占据主动，决定着战争胜负。

20世纪30年代初，英国物理学家罗伯特·沃森·瓦特，致力于研究一款追踪雷暴天气的设备。瓦特花了很长一段时间，开发了一套利用示波器绘制其位置的系统，最终英国政府正式利用该系统，用于探测敌方航空武器。使用示波器接受从飞机上反弹回来的电压，从而变化成屏幕上一个光电，然后再将信号的延时与校准刻度相结合时，早期的雷达就产生了。

时间到了1939年，英国人成功突破了雷达新的一项技术，叫“谐振腔磁控管”，它让雷达探测的精密性上升到一个未有的高度，进而也改变了战争的游戏规则。英国人运用雷达，在二战期间共击毁拦截超过1.2万架德国轰炸机，让伦敦这样的城市避免沦为焦土。

早期军用雷达通过机械扫描向空中发射无线电波，探测敌机目标信息。自此，战机与雷达进行了长达半个多世纪“矛”与“盾”的较量。由于机械雷达需要将“锅盖天线”对准空中目标，在探测高空高速的二代机时，反应速度慢、易发生故障，“更快、更远、更可靠”成为新一代雷达的研发目标。英、美等国率先研发出平面阵列天线，通过阵列缝隙辐射电磁波并在空间合成，在有效增强天线增益、扩展探测距离的同时，减轻雷达的体积和重量。

在冷战时期的几次局部战争中，三代机飞行速度和低空性能有了很大提升，导致雷达盲区成倍增加，大量战机借助山脉地形成功实现低空突防。“矛”的变化，带动“盾”的升级。为及时有效显示探测对象信息，雷达必须利用计算机提供精确计算数据。当战机低空飞行时，战机的回波信号与地面杂波混合在一起，往往会被雷达自动过滤。部分欧美国家研发出脉冲多普勒雷达，在数据处理机中应用代数方法和滤波理论，通过分析运动目标回波的频率变化，找出隐藏在噪声背景中的战机。一些国家空军还将脉冲多普勒雷达搭载在预警机上，以“俯视”的方式实现对敌方低空作战的压制。

20世纪80年代，电子扫描相控阵雷达经历了从无源到有源的发展。先进的有源相控阵雷达把整部发射机分散到数以千计的收发组件上，通过这些组件实现雷达波束指向的变化。这种雷达天线类似于蜻蜓的“复眼”，不仅实现“身体”能动，“眼球”也能动，还可以瞄准不同方向、不同目标同时进行跟踪。不仅如此，随着数据处理技术发展，雷达在应对蜂群作战等新型作战方式上取得长足进步，强大的信号分析能力能够实现对低空、群体目标探测。同时，各国开展小型化雷达研究，陆基、机载、舰载等型号雷达层出不穷，其应用场景也越来越广泛。

▏米波雷达成为隐身战机克星

2018年，美国海军宣布将在年度预算中拨出一笔高达20亿美元的经费，用于开发新型干扰机，提升反先进米波雷达的对抗能力，维持隐身作战的优势。

米波雷达是指工作波长在1~10米，或频率在30~300MHz的雷达。米波雷达的反隐身特点及其机理早为人所知。上世纪90年代爆发的一系列局部战争中，北约每次发动空袭前几乎都用隐身战机和反辐射导弹打头阵，压制和摧毁对方的防空与通讯系统，夺取制空权，然后进行大规模轰炸，迫使对方就范。1999年科索沃战争中，美国的“王牌”隐身战机F-117被南联盟的苏制防空武器系统击落，引起世界舆论一片哗然。

尽管详情至今未解密，但据业内学者与专家的共识，应该是俄罗斯一台老式的米波雷达发现了F-117，然后将位置数据提供给“萨姆”-3系统，控制防空导弹一举将其击落。该事件向全世界宣告了隐身飞机不能被击落的神话破灭，起到关键作用的正是这台米波雷达。从技术上讲，隐身战机的雷达反射面积仅零点几平方米，如F-117的雷达反射面积为0.01㎡(比现在F-22的0.1㎡和F-35的0.5㎡都小)，“战斧”巡航导弹的雷达反射面积只有0.03㎡。米波雷达为什么能发现它？主要原因在于这么小的雷达反射面积值是对微波而言。当频率下降至米波时，飞机尺寸和电波波长很接近，二者会发生谐振现象，使飞机的雷达反射面积大大增加。到了米波段，F-117的雷达反射面积可高达10~20㎡，大了三个数量级，所以隐身机或导弹在米波雷达的照射下就原形毕露了。

不过，任何事物都有二重性。从武器的角度看米波雷达，它同样存在软肋：一是天线尺寸庞大，整个武器系统机动性差，易受攻击。二是抗干扰问题。在米波段，电磁环境干扰严重，还有强大的天空噪声干扰，需要采用多种手段予以排除。三是米波段天线波束宽，测量精度不高。尤其是低仰角时，测量精度进一步降低。从总体上讲，米波雷达测量精度不及微波雷达。因此一些军事大国将米波雷达多用作预警和搜索隐身目标，高精度的目标识别尤其是导弹跟踪、制导等任务还是选择微波雷达来完成。

如果不加以改进，米波雷达只能用于防空警戒，不能用于武器引导，无法对隐身战机进行高效追踪。鉴于此，一些国家对米波雷达进行升级改进。20世纪70年代，法国国家航空航天局开始研制米波综合脉冲孔径雷达。这种先进雷达，采用全向天线单元稀疏布阵，可以实现宽脉冲全向辐射雷达波，再利用计算机将地面反射信号进行分析，能够精准探测目标的距离、方位、高度和瞬时速度，抗干扰性能得到显著增强。

而俄罗斯将相控阵技术融入米波雷达，在提高扫描速度的同时，降低米波雷达的体积和重量，研制出车载机动式米波三坐标雷达，强化对战机高度和速度的探测能力，能够跟踪战机、巡航导弹等各种空中目标，甚至可以在600公里外发现小型高超声速导弹和小型隐身飞行器，极大提升了探测和电子对抗水平。

▏我国的反隐身雷达

当前世界反隐身雷达有多条技术发展路径，而我国可以说在各条技术路径都占据领先地位。国产反隐身雷达可以解决对隐身目标的探测和跟踪等问题，有关技术跟国际水平相当，某些领域可能超前。我国已先后推出多个反隐身雷达型号。目前已经形成一整套完备的反隐身预警体系。

其中某型雷达是第4代情报雷达的代表型号，号称“全能冠军雷达”，可以对付包括隐身战机、固定翼飞机、直升机、无人机、巡航导弹甚至定位火炮和火箭弹，用途之广泛远超其他许多同类雷达。

另一型雷达则可以作为防空网中远程预警核心，具备探测距离远、测量精度高、抗干扰能力强的特点，能探测隐身目标和临近空间的高速高机动目标。

还有一种机动式预警相控阵雷达以反隐身能力强而名扬中外，主要性能指标优于国外同类型雷达产品。尤其值得一提的是，该型雷达数量庞大的各类芯片作为组成雷达的核心组件，全部由我国自主研发。
当前我国开辟的另一条反隐身雷达技术路线是“双（多）基地雷达”，也就是将雷达的发射机和接收机分开放置，这样有机会截获被隐身战机反射到其他地方的雷达波，从而破除隐身效果。

还有一种反隐身雷达属于不主动发射电磁波的无源被动雷达，也就是所谓的暗哨雷达。它可通过监听隐身战机反射民用调频广播信号时产生的微弱变化，实现对隐身战机的探测、定位、跟踪。 

▏雷达的发展前景

雷达可以对空中、海上、陆地各类目标进行侦察与跟踪，是辅助实现远程精确打击的重要手段。未来必然向这些方面发展。

1、一体化在数字阵列、人工智能、芯片等高新技术的推动下，加装“科技之眼”的雷达开启一路“狂飙”，未来发展呈现多种趋势——一体化。未来战场，雷达不是孤军奋战，而是与其他武器系统协同作战。作战中既要有雷达设备进行目标探测，也要有通信系统进行信息传输，为实现资源利用最大化、功能多样化，作战平台将雷达与通信系统进行一体化设计，以便更好地协同作战。

瑞典与意大利在合作研发多功能相控阵系统方面颇有心得，通过加装宽带接收机模块高功率放大器，增加信号频率接收范围，将雷达、通信、电子战系统完美融合，不仅降低了维护成本，还能提升战场态势感知能力。

2、网络化随着电子对抗技术蓬勃发展，科研人员尝试将不同体制的雷达部署在一起，形成一个大的“捕鱼网”，既能扩大覆盖范围，还能取长补短，发挥各种型号雷达的优势。通过多部雷达网络化协同探测，突破单一雷达探测的性能瓶颈，为雷达穿上“隐身外衣”。比如，俄罗斯一款新型组网雷达由远程警戒、跟踪识别、精密制导等多种雷达组成，不仅具有抗反辐射导弹的优点，还比普通雷达拥有更高的角分辨率、更好的参数计算精度和更强的抗干扰能力，真正达到“1+1＞2”的组网效果，满足多种防空需求和作战场景。

3、智能化人工智能技术的日趋成熟，为雷达发展提供有力技术支撑。未来智能雷达将具备环境自适应感知、信息获取与处理、资源调度等自主行为能力，更加适应复杂多变的电磁对抗环境，特别是集防空、反导等任务于一身，警戒、引导、制导等功能于一体的多功能集成化雷达指日可待。

当前，世界各军事强国均提出自适应雷达研发计划，它可以基于敌方空中无线电信号实施防御，感知周围环境并自动实施干扰。随着更多新技术、新材料、新工艺的应用，雷达发展必将迎来新一轮活跃期，在未来战场发挥更加重要的作用。

作者 | 顾俊 哲计算机科学与技术硕士，毕业后从事网络信息收集与整理工作，关注大众科普知识，探索前沿科技

文章来源：科普中国 http://www.sp.gov.cn/sp/kpwd/202307/fe6b266b082e4556a299b63a4045bf2b.shtml