近日，央視 4 套播出瞭記錄中國雷達發展的《中國之盾》系列紀錄片。片中記述瞭中國電科 14 所沖破封鎖，獨立研發機載火控雷達的故事。其中，14 所研制的機載有源相控陣火控雷達畫面被大方披露。
據悉，14 所擁有國內最全譜系的機載火控雷達，從殲 -8 系列、殲 -10 系列、殲 -11 系列、殲 -15 直至殲 -20 的戰機，國內所有主戰飛機上的幾乎都裝備由 14 所研制的機載火控雷達。
談到有源相控陣雷達，眾所周知，作為我國的主戰三代機殲 -10A 迄今已服役 10 多年，到瞭而立之年。當然，這對於一款戰機而言它也即將進入一個關鍵的階段——中期大修升級。殲 -10A 未來會如何升級我們不得而知，但有一項升級幾乎是可以肯定的，那就是換裝有源相控陣火控雷達。那麼殲 -10 進行類似升級會難麼？
▲殲 -10A 服役的早、數量規模大，它的升級對於解放軍空軍的戰力提升具有重大意義
換裝有源雷達是現代戰機的趨勢之一，殲 -10A 一旦換上有源雷達其戰場感知能力必將大幅提升，成為早期殲 -10A 的力量倍增器。
那要怎麼換呢？這個問題我們可以參考一下體格、指標都與殲 -10 非常相近的 F-16。前段時間，美國已宣佈將用 APG-83 型機載有源相控陣火控雷達升級其現役的 F-16 戰鬥機。
關於 F-16 升級換裝有源雷達這事兒，可以說 " 歷史悠久 "。早在 2010 年，為 F-16 以及全球輕型戰機改裝市場的巨大份額，美國諾斯羅普 · 格魯曼公司和雷神公司之間的龍爭虎鬥就進行的如火如荼，兩傢公司分別拿出的 SABR（也就是如今的 APG-83）和 RACR 雷達，均代表著自己幾十年機載火控雷達領域最高的技術駕馭水平。2014 年底，諾格公司的 APG-83 拿到瞭臺灣 144 架 F-16A/B 換裝 AESA 的升級合同。
▲最新的殲 -10C 據稱已經使用瞭最先進的有源相控陣雷達
回到正題，我們再來從技術上說說 F-16 是怎麼換裝這個 SABR 雷達的。
首先，為瞭能夠贏得 F-16 的高額升級合同（全球用戶達到 26 個國傢，可升級 AESA 的評估超過 1000 架），RACR 和 SABR 都使出瞭渾身招數，嚴格圍繞 F-16 雷達升級的基本原則進行系統設計，即無機體結構或佈線變動，而且不得改變飛機僅有風冷接口的現狀和其冷卻分配量。
▲可遠程作戰的殲 -11B 重型戰機如果能夠升級，那意義將更加不凡
那麼問題來瞭，大傢都知道，一般高性能有源相控陣雷達往往采用液冷的方法帶走有源相控陣天線熱量，這樣散熱效果較好。如果對天線陣面的熱傳導性能進行優化，也可以用飛機自帶的冷卻風直接吹，也就是我們常說的風冷。
不過這樣的方法較常見於小型相控陣天線的雷達，如直升機載型雷達。而戰鬥機火控雷達如果采用，則需要在結構、工藝和性能等方面做出更多的權衡和取舍，不利於已有成熟設計的系列化、通用化發展。
因此，權衡再三的美國人選用瞭在雷達內部加裝一個小型液冷轉換單元，雷達內部仍然采用液冷，冷卻液帶出的熱量再由飛機的冷卻液 " 吹 " 走，這樣做雷達天線可以直接借鑒 F-22、F-35 飛機上的設計不用改變，而增加的液冷轉換單元的重量和體積可以在雷達內部消化。
▲ APG-83 雷達的研制，臺灣是出資方之一
諾 · 格的 SABR 通常譯為 " 可變靈敏波束雷達 "，雷達繼承瞭 F-22 飛機 APG-77 雷達和 F-35 飛機 APG-81 雷達的基因，是一部全功能有源相控陣機載火控雷達（當然，出口型功能性能應該會有所保留）。SABR 最大的亮點就是，充分采用瞭高集成一體化設計技術，使其可以不改變 F-16 飛機的安裝結構，在已有的供電以及冷卻條件下，實現直接原位換裝，自帶環境控制系統，而整機重量甚至低於被其替換的機械掃描雷達。
據稱，在 F-16 上換裝 SABR 隻需要一個下午就能夠全部完成。為瞭宣傳，諾 · 格還專門做瞭一部宣傳片介紹雷達的整個換裝過程，我們可以通過這個片子來瞭解整個過程。
首先，將飛機上原有的四個在線可更換單元（LRU）——天線、發射、接收 & 激勵，以及處理單元全部拆下，同時也拆下原有的適配安裝架。如下圖所示。
▲第一步，拆除原有雷達可更換單元示意圖
然後，開始安裝全新的有源相控陣雷達，即 SABR。
先換上全新的雷達適配安裝架（含新的電纜與管路），該全新安裝架仍然使用飛機上原有的 13 個連接點。
▲第二步，新的安裝架安裝示意圖
像所有的高性能有源相控陣雷達一樣，SABR 需要通過液冷進行冷卻，因此，如前所述，SABR 自帶瞭一套環境控制系統，實現自身液冷與飛機風冷之間的熱交換。該系統連接在雷達 LRU 與飛機原有的風冷接口之間。如下圖。
▲第三步，環境控制系統安裝示意圖
SABR 雷達將傳統的接收 & 激勵單元，與處理單元進行瞭合並，成為一個新的單一 LRU，大幅提高瞭集成性，該單元稱為 Receiver Exciter Processor（REP），其采用模塊化設計，諾格公司稱該集成單元不但繼承瞭所有之前的成熟技術能力，而且還具備更高的性能、更高的可靠性、更準確的故障隔離能力，以及更輕的重量。
▲第四步，REP 單元安裝示意圖
接下來是安裝一個小型化的電源轉換器，該轉換器直接將飛機上的交流供電轉換為 AESA 所使用的直流供電，同樣，該設備不會改變飛機的原有供電分配。
▲第五步，電源轉換單元安裝示意圖
最後，是諾 · 格公司的輕薄化有源陣面，通過飛機上原有的四個安裝點，固定在飛機的安裝面上。
▲第六步，天線單元安裝示意圖
從整個換裝過程來看，SABR 雷達通過在已有的成熟有源相控陣雷達基礎上，充分進行瞭輕薄化、小型化的改進，使得雷達具備瞭良好而廣泛的適裝性，同時也得益於高集成設計，使其可完全自身消化熱交換要求，從而可以不改變飛機的既有冷卻介質與接口，實現瞭直接原位換裝。
而這種直接原位換裝方式，對於用戶的吸引力體現於：
不僅提高瞭戰鬥機改裝的簡易程度，而且也大大降低瞭雷達升級工程的成本預算，同時雷達與其他 AESA 雷達系列化程度高，維護保障更加便捷高效。
▲ KLJ-7A 型機載火控雷達在珠海亮相，官方資料顯示其技術水平堪比 F-35 的 APG-81
在 2016 年的珠海航展上，中國電科 14 所展出瞭競標 " 梟龍 "Block 3 戰機雷達項目的 KLJ-7A 機載有源相控陣火控雷達。該雷達的工程師在接受《現代兵器》雜志采訪的時候曾變化搜，這款雷達就可以很好的適裝性，可根據原飛機機體選擇冷卻方式。
應該說，KLJ-7A 要像 F-16 一樣原位換裝雷達應該不存在問題。美國人說 F-16" 一下午 " 可以升級有源雷達更多的是說更換簡便，相信美國人的 " 標準 " 以 14 所為代表的我國科研單位也完全能做到。美國人如果真說一下午能辦到，相信我們的科研單位也能辦到。
更主要的是 KLJ-7A 就技術水平而言，已經與美國五代機的先進雷達相當。出口產品尚且如此，我國自用型號更不必多說。可以期待，假如未來老的殲 -10A 也升級有源相控陣火控雷達，那性能上的巨大提升將非常值得期待。
來源：北國防務
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