雷达的历史和分类?

雷达的发展历史和分类

194110上午7点10太平洋瓦胡岛北部一个岗哨站的士兵向美军防空司令部报告发现不明飞机,但防空司令部认为只是虚惊一场,没有采纳。仅仅半小时后,美国太平洋舰队夏威夷基地化为一片火海,震惊世界的珍珠港事件爆发。那么曾经有机会挽救这场灾难的哨兵为什么会提前预测到日军的进攻呢?他真的有千里眼吗?日本军队里有间谍吗?

答案只有一个:他不是普通哨兵,他是雷达站哨兵。他没有千里眼,但他有一个比千里眼更神奇的雷达。

雷达的发明可以追溯到19世纪。1887年,德国科学家赫兹在证实电磁波的存在时,发现电磁波在传播过程中遇到金属物体会反射回来,就像光会被镜子反射一样。这本质上就是雷达的工作原理。然而,赫兹当时并没有想到将这一原理用于无线电通信。

1897年,俄罗斯科学家波波夫在巡洋舰非洲号和训练舰欧洲号上直接进行5公里通信试验时,通信突然中断,几分钟后恢复正常。这种现象接连出现。起初,他认为机器出了故障。经过检查,一切正常。排除了机器故障后,波波夫开始关注其他细节。他发现,每当联络船“上尉伊利亚”号经过两船之间时,通讯就会中断。波波夫凭着他敏锐的嗅觉,立刻意识到是这艘船在两艘船之间通过时屏蔽了无线电波。他在工作日记中记录了障碍物对电磁波传播的影响,并在试验记录中提出了利用电磁波进行导航的可能性。但遗憾的是,他并没有将这个想法付诸实践。但是,这可以说是雷达思想的萌芽。

1934,英国沃森?瓦特被任命为皇家无线电研究所所长,负责地球大气层的无线电科学调查。一天,他像往常一样坐在屏幕前观察接收到的电磁波图像。突然,他的眼睛被屏幕上一连串的亮点吸引住了。从亮度和距离分析,这些光斑与电离层反射的无线电回波信号完全不同。原来这些亮点是附近一栋高楼反射的无线电信号。这个发现让他非常兴奋。既然建筑物反射的无线电信号可以清晰地显示在屏幕上,那么空中的飞机是否也可以反射到屏幕上呢?要知道,在当时的技术条件下,除了看到和听到飞机的声音,根本没有办法提前发现飞机。

当时英国加紧发展防空力量时,英国空军还专门找了一群听觉灵敏的盲人,用耳朵搜索敌机。当瓦特把他的发现和想法写成一份报告时,空军部门立即下令资助这项实验,如果它得到宝藏的话。根据上述设想,瓦特和一群英国电气工程师终于在1935研制出了第一部可用于探测飞机的雷达。

到1939,雷达技术已经到了完全实用的地步。这一年,二战爆发,这项发明在二战中大显神威,出现了具有地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(拦截)火控、敌我识别功能的雷达技术。雷达的优点是可以昼夜探测远距离目标,不受雾、云和雨的阻挡。具有全天候、全天时的特点,具有一定的突防能力。

雷达使用的电磁波波长比红外线长,范围为0.01 ~ 10米(对应频率为30 GHz ~ 30 MHz),因此具有以下特点:几乎不受季节、昼夜和天气条件的影响,可以全天工作;使用大功率发射机、高增益天线和高灵敏度接收机,可以大大提高雷达功率,探测千千数米外的目标。现代机电一体化和数据处理技术可以使雷达高精度地测量目标的坐标,并能自动搜索和跟踪目标。在主动雷达反射信号中调制编码,可以自动识别敌我;采用对抗技术可以实现雷达对抗,既能探测敌方目标,又能隐藏自己;结合计算机技术,可以同时探测多个目标,“合成孔径”天线可以从空中拍摄地面目标的图像(与光学探测相比,不受能见度影响)。

雷达有很多种。雷达作为现代军事武器系统的重要装备,可分为远程预警雷达、警戒雷达、导航雷达、炮瞄雷达、导弹制导雷达、机载拦截雷达、火控雷达、侦察雷达等。根据其技术特点,雷达可分为波束扫描雷达、单脉冲雷达、相控阵雷达、连续波雷达、脉冲多普勒雷达、电控相位扫描雷达和雷达。

战场侦察雷达:战场侦察雷达是陆军用来探测和监视敌方地面武器、车辆、人员和低空飞机活动的地面运动目标侦察雷达。其技术特点是增加了移动目标显示,取消了固定目标。使用厘米波段,可分为远程、中程、近程三种。远程战场侦察雷达安装在车辆上,可探测20 ~ 30公里范围内的敌军、车辆和火炮的移动,以及7公里距离内单兵的活动。中程战场侦察雷达可以探测到8 ~ 10公里范围内的坦克和车辆的活动,以及5公里范围内的人员。近程战场侦察雷达可探测0.5 ~ 3公里范围内的敌方活动,质量小于2.5公斤,可安装在三脚架上,便于携带。战场侦察雷达的特点是体积和质量小,结构简单,架设迅速,机动性好,操作方便。但此时由于风或植物的影响较大,很难分辨目标,需要配合其他侦察手段才能有较好的分辨率。

警戒雷达:警戒雷达部署在国家的沿海地区、边境地区和纵深地区,用于探测远距离的敌机、导弹和舰船。其特点是探测距离长,但探测精度不是很高。按探测距离分,有:近程警戒雷达,探测距离200 ~ 300公里;探测距离300 ~ 500公里的中程警戒雷达;远程警戒雷达,探测距离500 ~ 4000公里;超远程预警雷达,探测距离4000公里以上。

超视距雷达:超视距雷达利用短波电磁波无法穿透电离层反射回地面产生跳跃传播的特性,研制不受地球曲率限制、无法直接探测目标(视距)的设备。超视距雷达可以发现刚从地面发射的弹道导弹和轨道轰炸武器,提供更长的预警时间,但信息的准确性有待提高。

侧视雷达:侧视雷达是一种从空中探测地面目标并绘制图像的高分辨率设备。天线安装在飞机下方,波束很窄,覆盖两侧数十公里内的目标,故名“侧视”。雷达采用合成孔径技术处理接收到的信号,相当于一个巨大的天线阵(增大了几百倍)和一个极窄的波束,所以分辨率很高,图像清晰度和光学摄影差不多,但可以全天工作。侧视雷达用于绘制战场地形图非常方便快捷。

相控阵雷达:相控阵雷达利用计算机控制发射和接收信号的相位,以提高发射功率、天线增益和接收机灵敏度。它可以集成远程警戒雷达、制导雷达、多目标跟踪雷达和制导雷达,效率非常高。这是计算机技术和现代雷达技术相结合的结果。该天线阵列可以实现360度全方位探测,无需旋转。如果解决了雷达信号的远距离相控问题,就有可能将雷达的天线阵列遍布全国,形成一个非常庞大的雷达网,使之变成一个坚不可摧的电子网络,具有陆地预警、跟踪和对抗的综合功能。

雷达制导方式有无线电波制导和激光制导,此外还有红外制导,其中激光制导是一种利用激光跟踪引导物体的制导方式。由于激光的优越特性,激光制导具有很强的抗干扰性和较好的测量精度,但激光制导也有一些缺点,如不能全天使用,制导复杂度比较高。不同的引导方式各有利弊,在不同的条件下可以发挥各自的作用。精确制导武器作为精确测量技术和精确控制技术,在军事上得到应用。虽然单枚制导武器的成本比普通武器要贵,但正是因为大大超过了传统武器的命中率,所以作战成本在下降,可以减少对其他目标不必要的伤害。精确制导技术是指按照一定规律控制武器飞行方向、姿态、高度和速度的军事技术,简称制导律,用于引导其弹头准确攻击目标。这样,精确制导武器就成了各国军事投入的重点,并将在未来的现代战争中发挥越来越重要的作用。