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防空雷达原理与技术讲解

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发表于 2015-6-25 19:01:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
由于飞机飞行速度和高度增加,空中攻击的方法和破坏能力也大大增加,因而在国防上的防空措施也更加复杂了。应付这样的情况,除了提高歼击机及高射炮的性能以外,现在已经有了象地—空导弹这样的自动化高射武器。但是除此以外,在现代防空技术中,更重要的还是雷达技术的应用。利用它来警戒空中来袭的敌人,引导歼击机和控制高射炮火迎击敌人,还可以制导对空导弹来反击敌人。

警戒雷达站
要想能更早地和在较远地区以外发觉敌人的空中来袭,一般是依靠警戒雷达。这种雷达可以在四、五百公里以外察觉敌机。按距离计算这种雷达的功能看来是不算小了,但是由于现代飞行武器的速度高,按时间计算却是不算大的,因此这种雷达一般是设置在靠近国境线、海岸线或战线的前沿。警戒雷达的显示器象电视接收机或示波器那样,也是利用电子射线管。从空中目标反射回来的信号在显示器的荧光屏上呈现出光标(图1)。观察光标便能很容易地确定出敌机与地面防护目标的相对位置,以及自己的歼击机到敌机的位置。各警戒雷达站观测到的数据由无线电或无线电中继线传送给防空指挥部。警戒雷达站可以是固定式的,有的是移动式的装在机动车上。

雷达信号在显示器的荧光屏上呈现光标

雷达信号在显示器的荧光屏上呈现光标


引导歼击机
雷达在警戒雷达站发现敌机后,歼击机按照警戒雷达所供给的目标方向飞去,很快地进入引导雷达站的观察区内。引导雷达站的观察距离较小,约200至300公里,但确定敌机以及自己歼击机的高度、方位和距离等的精确度比警戒雷达站高。引导雷达具有两付天线(图2)。一付是水平放置的,用来确定到目标间的方位角和距离;另一付是倾斜放置的,用来精确地确定目标飞行的高度。两付天线同时工作。有些引导雷达确定高度是用单独装置的雷达测高计,这种测高计单独具有发射、接收和显示设备。引导雷达根据敌机飞行方向和速度,很快地编制出自己飞机应采取的航线指令,用无线电传送给自己歼击机(图3)。

引导雷达的两付天线

引导雷达的两付天线

用无线电传送给自己歼击机

用无线电传送给自己歼击机


引导雷达有时也兼作警戒雷达用。

歼击机上的雷达设备
现代歼击机上除了装有通信用的无线电设备外,还装有不同用途的雷达设备:识别设备,无线电测距仪,瞄准雷达,护尾雷达,无线电测高计以及其他无线电导航和降落设备等。
1、识别设备
这是一种专供地面雷达对自己和敌人有所区别的设备,大家可以知道,呈现在警戒雷达或引导雷达荧光屏上的目标反射信号是不能区别出这一目标到底是自己的还是敌人的。因此在自己飞机上设置有一种特殊仪器,事实上是一套微型的无线电收发信机。在每个地面的警戒或引导雷达站上也装有一套这样的收发信机。地面雷达站在“捕捉”到一个目标时,雷达也对目标发出一种询问信号,自己的飞机在接到这种询问信号时会自动地发出短暂的回答信号。这种回答信号与目标反射信号一起呈现在地面雷达站的荧光屏上,把自己飞机和别人飞机区别开来(图4)。

雷达反射信号

雷达反射信号


为使敌人不能利用假的信号来冒充自己飞机,这种回答信号所采用的脉冲电波,它的数量和持续时间是由预先编好的电码组成,而且是经常周期变化着的。

2.无线电测距仪和瞄准雷达
为控制射击炮火的准确,在歼击机的光学瞄准环上还装有小型的无线电测距仪、距测仪发射出的波束很尖锐,并且与光学瞄准环的视度一致。它的显示器装设在机舱内的仪表盘上,飞行员用光学瞄准环瞄准敌机时,测距仪也自动的确定出与敌机间的距离和适宜于开炮攻击的时间。
但在夜间或能见度很差的条件下,光学瞄准器往往失去效用。这时歼击机发挥作用要靠机上装置的瞄准雷达。和无线电测距仪有所不同,瞄准雷达有两个用途:它一方面保证当歼击机飞向目标的方向途中,自动地进行搜索和监视目标;在捉住目标进行攻击时,精确地定出目标的方位座标。搜索目标是由这具雷达在两个平面的束射偏转来实现的。它在歼击机飞向目标的途中,向前方的空间进行连续的扫掠(图5),扫掠的范围为扇形几十度。显然,有了这种装备可使对地面引导雷达站在精确度上的要求减低一些,同时保证飞行员在能见条件恶劣的情况下进行对敌搜索。瞄准雷达的有效距离大约是15-30公里。它测定出的数据经过本身的计算装置可以自动算出射击时必要的条件。

连续扫掠

连续扫掠


3.“护尾”雷达
歼击机的尾部上装有一种雷达接收设备。它是用来使飞行员可以察觉和预防敌机从尾部接近前来袭击的,它可以察觉敌机所发出的瞄准和攻击的雷达信号,这些信号经过放大后推动机上的光和声音信号设备发生作用,使飞行员警觉,以便及时地改变航向脱离对方追踪。

4.雷达测高计
歼击机除了装有作战用的雷达以外,还装有导航用的雷达设备,雷达测高计是其中之一,它是供飞机在盲目飞行中可以测出飞机对地面的确实高度,是利用飞机本身装设的雷达设备发出的脉冲电波从地面或海面反射回来所需的时间计算出来的。雷达测高计的发射和接收天线是装设在飞机两翼(图6),在高空中测高误差不超过几十公尺。

雷达测高计

雷达测高计


除了雷达测高计以外,歼击机上一般还装有其他导航和盲目降落设备。

高射炮用雷达
现代高射炮兵也装备着各种型式的雷达设备:有的是指示目标的,有的专供瞄准使用。

1.目标指示雷达
这种雷达担任指示高射炮火防护区以内的空中情况,并把目标指示和分配给各炮位。这种雷达不需昼夜值勤;它可以在获得警戒雷达站关于目标接近的通知以后时开始工作。这个雷达站的内部组织结构,很多地方与警戒雷达站或引导雷达站相似,只是有效范围较小,约150-200公里。

2.炮瞄雷达
大口径和中口径高射炮的瞄准雷达是一种现代化十分复杂的无线电技术设备,一般都装设在单独的机动车上,配属于每一个高射炮兵战斗单位。它具有两个工作系统,即搜索目标系统与跟踪目标系统,目标的大概方位座标是由目标指示站确定通知,炮瞄雷达根据指示方位在这一部分空间进行全面搜索(图7)。发现目标后工作即转入对目标进行跟踪的系统,用自动、半自动或手动的方法来确定目标的座标。这种雷达的精确度极高,确定数十公里以外高速飞行中的目标座标误差不超过20公尺,其跟踪最大距离随着高射炮射程远近而不同。在跟踪敌机的同时,电子计算设备能够根据测到的目标方位算出敌机的航向和速度,使高射火炮自动地瞄向目标。在小口役炮上使用炮瞄雷达有效测程较小,所以发射、接收机件和天线系统的结构也比较简单,一般都是附装在高射炮身上的。

炮瞄雷达

炮瞄雷达


另外对空探照灯也装有这样瞄准雷达,是和探照灯装在一起的,还可以自动跟踪目标。一般在开灯照射以前,先用雷达搜索,捉到目标以后才开灯照射,这样可以隐蔽自己,不致将自己暴露给敌人。

喷气高射炮—“地——空”导弹
现代飞机的速度和高度日益提高,致使高射炮的效率相对减低。例如高射火炮射出的炮弹,如果到达目标的时间大于20-30秒,在这时间内高速度的喷气飞机已经飞出10公里以外,这样要使炮火能够击中敌人,就必须把炮弹射到与目标所在位置相距很远的预定点上去。但在这时间以内敌机的航向和速度是会改变的,这样就使炮弹难于命中。现代更有效的对空防御武器是利用雷达控制的喷气高射炮,也就是“地—空”导弹、它的特点是可以自动地确定本身的航向,向航行中的敌机目标进行攻击。这种导弹的制导方法分为命令式的,波束式的、主动寻的式的,半主动寻的式的,被动寻的式的和利用无线电导航设备制导的等等多种。
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