雷达和弹道导弹跟踪雷达
1.决胜千里—弹道导弹预警雷达
弹道导弹射程极远,威力极大,而且大部分时间是在外太空飞行,它的速度可以达到10马赫以上,即使它在攻击目标的时候突然被发现了,敌人也不可能在短时间内进行有效的拦截,所以人们就研制出了远程雷达,争取对弹道导弹早发现,早防御。弹道导弹预警雷达是一种远距离搜索雷达。它用于发现那些正在发射的洲际、中程和潜地弹道导弹,快速测定出它们的瞬时位置、速度、发射点和弹着点等参数等,为国家军事指挥机关及时提供弹道导弹来袭的紧急情报。当然,在和平年代也用于担负空间监视和人造地球卫星等飞行器编目的任务。
弹道导弹预警雷达一定配有高性能的计算机数据处理系统,用它探测来袭目标的可信度很高,虚警率极低。平时,它的任务是将空间运行的航天器和空间杂物编成星历表,不断预测其报废期,避免在这些外太空的航天器和杂物再次进入大气层陨毁时被误判为是导弹攻击。在执行预警任务的时候,在它的责任方位区内,形成1~2个低仰角搜索扇面,进行严密警戒。当它发现目标后,就立即测定出目标的位置,它的数据处理系统将快速计算出弹道轨迹,并与星历表中的卫星轨道、极光及流星余迹进行认真的比较识别。如判定真的是导弹来攻击,则会接着对目标进行跟踪,或把跟踪任务移交给弹道导弹跟踪雷达,作进一步的精确判断,计算出来袭导弹的发射点、弹着点、再入时间和落地时间,并将上述情报即时发往预警中心。
弹道导弹预警雷达按照不同的性能和工作体制,则可以分为机电扫描和电扫描两种:(1)机电扫描预警雷达,采用的是一种固定的天线阵面,利用天线的馈源位置的变化形成波束扫描。根据目标通过两个波束的时间、位置和速度差,计算出近似的弹道轨迹,但这种方法预测出的弹着点的精度十分差,有时还需配置一个远程跟踪雷达对它进行跟踪探测,来提高测定轨道的精度。如美国的AN/FPS-50型弹道导弹预警雷达,它的天线高达50米,宽有122米,方位覆盖范围38度,作用距离达4800千米之远。(2)电扫描预警雷达,这是一种多功能雷达,它共有频相扫阵和相控阵两种不同类型。它在较宽的责任方位区形成搜索扇面,发现目标后,在搜索的同时还能跟踪近100~200个目标,这种雷达对多弹头目标有较高的识别能力和测量精度。如美国的全固态相控阵的“AN/FPS-115”型潜地导弹预警雷达,就采用了一种双阵面结构,它的方位覆盖范围竟达240度,作用距离超过4000千米。
全部被架设在国土边缘地区,为了扩大探测范围,人们就用若干部雷达组成预警网,每一部雷达都负责有一片指定的责任方位区,再用完善的数据传输通信系统与预警指挥中心联系在一起,最后完成全方位预警。弹道导弹预警雷达所提供的预警时间,对洲际导弹为15~20分钟,而对潜地导弹为2.5~20分钟。
先有矛后有盾,在20世纪50年代后期,在出现了洲际弹道导弹之后,人们才开始着手研制弹道导弹预警雷达。到了60年代初期,美国研制的“AN/FPS-5”型雷达首先投入使用。60年代后期,美苏两国先后各自在自己国家的国土边缘区域装备了大量电扫描预警雷达。70年代末,美国又增设了大批全固态相控阵潜地导弹预警雷达,前苏联则架设了先进的频相扫预警雷达。弹道导弹预警雷达的在未来的发展趋势,主要是进一步提高雷达对来袭导弹的判定能力和改进计算机数据处理系统,以适应对那些多弹头和远程潜地弹道导弹的预警任务。
2.如影随行—弹道导弹跟踪雷达
这是一种远距离跟踪雷达。用于跟踪洲际导弹、中程导弹和潜地弹道导弹,连续测定其坐标和速度,识别真假弹头,并精确预测其未来位置,测定其轨道,制导己方导弹攻击目标。也用于弹道导弹试验的靶场测量和鉴定,它是反导弹武器系统和靶场测量系统不可缺少的组成部分。跟踪雷达是在预警雷达发现目标之后,接管对目标的跟踪和测定。
弹道导弹跟踪雷达按用途分为:
(1)导弹截获雷达是一种多功能电扫描雷达。它依据预警雷达提示的信息搜索、截获来袭导弹,跟踪和识别目标,计算出来袭导弹的轨道和己方反弹道导弹导弹的拦截弹道,对远程反弹道导弹导弹进行初制导,并给导弹阵地雷达指示目标。如前苏联的生产的一种导弹截获雷达,天线阵面高120米,宽150米,外形为A形结构,有前后两个阵面。收发阵结构相似且分开设置,可双向发射或接收,作用距离为2800千米。
(2)导弹阵地雷达有单脉冲和相控阵两种体制,主要用于跟踪和识别来袭导弹,并制导己方反弹道导弹导弹攻击目标。它采用灵活的信号波形和数字信号处理机,根据目标群再入大气层的减速特性、目标大小、速度和尾流特性等,从假目标中识别出真弹头。一个四阵面的相控阵导弹阵地雷达,可全向搜索、跟踪和处理上百个目标,制导多个反弹道导弹导弹拦截多个来袭弹头。
(3)导弹目标特性测量雷达是远程相参单脉冲雷达,主要用于测量、记录目标轨迹和回 波特点,并从中推算出目标的动力学特性和物理特性。它采用灵活的信号波形,多种极化形式的天馈线,能进行速度分辨和跟踪,有较高的分辨率,常用多频段进行目标特征测量,给出目标尺寸大小、尾流特性和进行形体分析。如美国的“ALCOR”型雷达,工作频率为5665兆赫,信号带宽为500兆赫,距离分辨率为0.5米,可独立分辨出目标上各个散射中心,推算出近似的目标外形。
(4)精密跟踪测量雷达是弹道导弹外弹道的测量雷达。担负靶场航区安全、火箭推力评定、火箭级间分离、多弹头相对位置及再入落点测量等任务。有时多部精密跟踪雷达组成雷达链,用跟踪信标的方法来测量远程导弹的弹道。如美国的“AN/FPS-16”型雷达,工作在5厘米波段,测角精度0.1密位,测距误差1.5米,测速(径向速度)误差仅有0.05米/秒。信标跟踪距离大于10万千米,这个距离可以绕地球赤道两圈了。
弹道导弹跟踪雷达在20世纪40年代后期便开始使用,最初,这种雷达是采用圆锥扫描体制。后来,到了50年代中期,人们又研制出一种更高级的单脉冲精密跟踪测量雷达。在60年代中期,在靶场已经开始使用了反导弹试验性相控阵雷达,60年代后期,接着又出现了宽带波形的目标特性测量雷达。在70年代以后,加强了对导弹阵地雷达识别技术的研究。
未来弹道导弹跟踪雷达的发展趋势将会是:采用一流的自适应环境变化的信号波形,大幅度提高对小目标检测和在杂波干扰中顽强的检测目标能力;采用新型宽带波形获得距离、速度坐标上的高分辨率,进行目标所有物理特性的细致分析;采用多站雷达联合体制,以提高测定目标坐标的精度;进一步改进了雷达的信号处理系统;加强对目标的识别技术和识别算法的研究等。