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“暴风”战机雷达如何做到“一秒一座城”?

来源:科普中国
发布时间:2021-02-20
浏览次数:55
    出品:科普中国

  作者:兰顺正

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  近日,英国“暴风”战斗机计划再次受到瞩目。据相关网站报道,该计划的雷达传感器开发团队透露了一些有关该战机雷达的技术细节。

  颇具科幻感的“第六代战机”


  “暴风”战机想象图

  “暴风”是英国为其皇家空军开发的第六代战斗机,目前有四个主要合作伙伴,并得到600多家英国公司和学术机构的支持。2018年7月英国在范堡罗国际航展上首次展示了该战斗机的全尺寸模型,同时宣布将于2018年至2025年期间投资20亿英镑研发这款战斗机,预计于2035年投入运营。从全尺寸模型看出,“暴风”属于较大的单座、双发、三角翼战斗机,采用了翼身融合体设计技术,带有曲柄状后缘和外倾双垂尾,无平尾,以提升升阻比和隐身能力

  2020年10月,联合开发团队公布了“暴风”战斗机的相关设计数据,颇具科幻感。据称“暴风”会按有人驾驶设计,但保留向无人驾驶演化的选项,同时在配套武器方面,英国拟为“暴风”装备激光武器和高超声速武器。另外该战斗机将采用变循环发动机技术、“可穿戴驾驶舱”等,另外一系列诸如态势感知、数据管理、自治系统等多个技术领域60多项技术项目的研发、验证、演示工作也正在进行之中。

  “一秒一座城”的“超级雷达”

  其中,“暴风”的雷达堪称一大亮点,开发团队称,该新型雷达系统收集和处理的数据量是现有雷达系统的10000倍,每秒可处理相当于9个小时的高清视频(或一个中等城市的互联网流量)的数据量。


  提升雷达性能的关键是要实现接收机的小型化

  在当时,开发团队对于该新型雷达没有提供具体内容,而此次在报道中则给出了比较多的说明。雷达开发商意大利莱昂纳多公司透露,在提升雷达传感器性能方面,关键点是要重新规划设计雷达有源电扫阵列,从而实现接收机的小型化。具体而言,目前有源相控阵雷达天线阵列由小型收发通道(TRM)网格结构组成,每个TRM都生成一个单独的雷达波束,该波束可以跟随不同的目标或与其他波束合成以创建更大的波束。阵列中的TRM分为几组,每组接收到的模拟信号被馈送到接收器,接收器将数据数字化,然后再传递给雷达的处理器。由于现在TRM的尺寸都偏大,所以接收机必须放置在飞机机鼻后部,通过同轴电缆与天线阵列相连接;另外在模拟信号的数字化过程中,极易造成部分雷达信号的损耗/缺失。

  而莱昂纳多公司的解决方案是,设计小型化接收机,使其能装到机鼻部位并集成在天线中,从而消除同轴电缆;同时接收机与信号处理机之间的数字化信号通过光缆传输,以减少传输中的信号损耗。根据介绍,接收机小型化以后,数字化雷达信号能够实现更高速、更稳定、低损耗传输,其效率和可靠性都得以提高;同时每个接收机独立连接的TRM组数量更少,集成化程度更高,系统整体性能更强;另外莱昂纳多的总工程师Duncan McCrory表示,该雷达并非独立的传感器,而是“暴风”战机多功能射频系统(MRFS)的一部分,MRFS将集成实现电子攻击/电子支援、光电/红外目标瞄准和态势感知、通信等多种功能,通过多源传感器数据融合,实现全面态势数据感知,因此接收机小型化设计也有助于实现系统的多功能化。

  军事小词典

  “暴风”战斗机:该机为英国为其皇家空军开发的第六代战斗机,融合了变循环发动机技术、“可穿戴驾驶舱”、以及激光和高超声速武器等各种“黑科技”。其中“暴风”的雷达据称每秒可处理相当于9个小时高清视频的数据量,等于一个中等城市的互联网流量。
知识点问答
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“暴风”是英国为其皇家空军开发的第()代战斗机。
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