炮位侦察校射雷达发展动向.docx
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炮位侦察校射雷达发展动向
炮位侦察校射雷达发展动向
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火控雷达技术l992年第l期(总第8O期)
炮位侦察校射雷达发展动向.
朱道光
(机电部206所西安710l00)
弋
【摘要】本文介绍了法,德,英三国联合研制的COBRA(CounterBatteryRadar)雷达以及美
国TPQ36,TPQ37雷达的改进,据此分析了当前国际上炮位侦察校射雷达的发展动向.
1COBRA雷达
7O年代末,为研究一种能够对付各种火炮的新一代炮位侦察雷达,法国,联邦德国和英
国进行了这方面的可行性研究.三国政府于1985年初正式确定开始推行COBRA雷达的研制
计划.三国对新型炮位侦察校射雷达的战术使用要求达成一致意见后,于l986年4月23日
签署了方案论证阶段的三方谅解备忘录,并请各工业部门提出没计方案.1987年几乎花了一
年时间对多个国际工业联合组织的方案进行了充分的论证和评估,最后选择了欧洲先进雷达
技术集团(EURO--ART)的设计方案.EURO--ART由法国汤姆逊无线电公司,英国桑?
伊
美公司,西德西门子公司和美国通用电气公司组成.l988年至ll989年期间,在联帮德国的科
布伦茨成立了三国”COBRA”项目办公室,决定与欧洲先进雷达技术集团商讨研制合同的条
款.三国的国防部长1990年2月1日签署了研制阶段谅解备忘录.2月13日,COBRA项目
办公室与欧洲先进雷达技术集团签订了研制合同.美国通用电气公司将在l991年首先建立两
个COBRA天线样机,第三个样机完全由欧洲的公司制造.9O年开始的全面研制工作将持续到
l995年.l993年底将对3部样机中的第l部开始进行试验.3部洋饥的试验将持续两年.l995
~
l997年完成COBRA的生产定型工作.l997-’~2001年将批量生产第一批计划的50多都系
统.将来的市场投放量估计达200”--250部.COBRA雷达预计将在l998年服役.
COI~RA雷达是一种相控阵体制的炮位侦察校射雷达,其主要任务是:
(1)迅速而精确地
测定敌方火炮群位置,使已方反炮群火力有效.
(2)预测敌方炮弹弹着点,以便决定反敌火
炮群优先顺序,摧毁威胁程度最大的敌火炮群.(3)预测已方炮弹弹着点,对已方火炮进行
校身_r.’
COBRA雷达系统山雷达天线,接收机与信号处理机以及操作与通信装置三部分组成.全
部电子设备将装入一个方舱内,如图1所示.它具有防核,生,化袭击?
防电磁脉冲和防小
口径直瞄武器攻击的能力,所以雷达可以配置在距已方地战前沿5~10kin的地方.
-
本文于1992年2月17日收到
COBRA雷达工作在C波段,并将复盖整个波段.电扫描相控阵天线面积为4.5m..天线
阵由2720个砷化镓模块组成.为便于维,每四个模块结合成一组,称为四联单元(Quadra—
I)ack).每个收发组件的输出功率为5w,采用空气冷却.由于采用了固态有源阵,系统电源要
求从50KVA(对一个真空管发射机而言)降『氐到约30KVA.COBRA雷达的收发组件由5种不
同类型的7个微波单片集成电路构成.这种微波单片集成电路采用0.7um工艺制造.每个收
发组件后有一个辐射偶极子天线,由天线罩保护.天线通过移相器作相位/相位电子扫描(俯
仰/方位).
COBRA雷达采用波束形成网络控制发射波和接收波的相位和幅度.由计算机管理天线辐
射方向图,如采用伪随机扫描技术复盖其扇形区,捕获和跟踪空中射弹.在完成其主要任务
一
测定敌炮位的过程中,雷达始终进行擦地搜索,以便尽可能早地捕捉住目标,最大限度地
提高定位概率.雷达在几毫秒的时间内捕捉住一个或数个目标,并且._边进行擦地搜寓,+一
边确认目标信号,然后进行弹道计算,如图2所示.上述步骤最长需花费I2s左右时问,而且
是在不连续的时序内完成有限次测绘,随后汁算结果被送往指挥所.雷达能在大约3min内,最
多可计算出在其搜索区域内射击的40个炮兵连(320门火炮)的中心位置.定位精度与所探
测射弹的物理尺寸成正比,但在最坏的情况下也不会超过几十米,主要原因是使用了激光陀
螺惯性导航系统.COBRA雷达的作用距离与被探测射弹种类有关:
对81~120mm追击炮弹约
为20km,而对l22ram,155mm炮弹及J00mm以上弹径的火箭弹则为25kin以上.
COBRA雷达具有各种先进的信号处理技术:
多『,勒滤波,数字脉冲压缩,虚警消除,近
目标鉴别等等,最新的数据处理技术包括环境的适应性,如波形管理和自适应算法.COBRA
的软件采用Ada语言编写.,
COBRA雷达的电子抗干扰能力很强,具有频率捷变,旁瓣抑制能力,并使用不对称窄波
束.为防御反辐射导弹,COBRA可使用从完全关机到发射欺骗信号等一系列对抗手段.在任
何情况下都要限制雷达发射时间以减少被敌方探测和定位的危险..
COBRA雷达的全部设施都装在一辆重型越野汽车的平板上,全部电子设备装入一个方舱
内,天线安装在方舱后部的转台上,工作时天线固定不动,对指定的搜索扇面(7y位90.,高
低30.)进行电扫描.COBRA只需5min时间就可以作好开机准备,撤收仅需2min(紧急情况
下仅用lmin).一般情况下,该系统由两人操作,但采用自动工作方式时,可由?
人操作.
研制COBRA雷达的任务分配:
法国汤姆逊公司占30,联帮德国西门子公司占30,英
国桑?
伊美公司占15%,美国通用电气公司占25%.通用电气公司参加这一联合体,一方面
是由于它在此领域内有经验,另一方面是COBRA雷达在美国有潜在市场,将用l0O部COBRA
雷达代替TPQ37雷达.
COBRA雷达的研制费用估计为1亿英镑,将生产3部样机.生产费用估计为4亿英镑,按
50部采购数估算的.
2TPQ36,TPQ37雷达的改进
TPQ36雷达自80年代初开始装备美国陆军以来的第一次重大改进称为”Ⅱ型”.其目标
是减小雷达系统体积,提高展开速度,从而提高雷达的生存能力.这实际上要求把雷达目前
2
的各部分重新组装在一辆汽车上.
卡车上装载天线与收发机组,工作
方舱和发电机三大部分.如图3所
示,其特点是利用电动千斤顶进行
平台稳定.并装有组合式水平传感
器.依靠这些设备.雷达在大约140
次试验中.架设时间从21rain缩减
到9rain,撤收时间从1lmin缩减到
3min.休斯公司已获得合同.将把美
陆军l30部TPQ36雷达中的49部
改装成11型雷达.然后将这些雷达
装备重型师.
因为M925型5t卡车过于笨
重,不适合轻型师使用,美军计划
将其余雷达改装成由两辆M998型
“哈默”4×4高机动车加挂拖车运
Ⅱ型雷达的样机已经于1988年年IfI开始试验,在一辆5吨
-
随LCOBRA雷达方舵反主要组成部分
载.一辆汽车及拖车运载天线与收发机组,发电机.另一辆车及拖车运载工作方舱和雷达
分队的装备.轻型师的l型雷达还包括套自主式测地和导航装置.它是由MAPS环型激光
图2COBRA雷达工作方式示意I』!
j四年时间的研究课题.美陆军在决定
是否采纳这项改进计划之前,当然还
会考虑其它可行方案,如英,法,德联合研制的COBRA反炮群雷达.据了解,美陆军炮位侦
察校射雷达的项目管理人员认为,COBRA雷达体积过于庞大,但他们承认,Ⅲ型雷达如果加
装某种报警装置,其体积也会增大.
3
美军大气科学研究所为炮位侦察校射雷达研制的气象数据测量设备在】986财年在联邦
德国进行了试验.试验结果表明,修改软件之后,现有的雷达及其嵌入式计算机可以用米测
量大气风,可以『史它定时地为火炮提供弹道修正用的数据,而不会降雷达性能,也不会影
响其主要功能.美军大气科学研究所利用后向散射的雷达能量米测量风,并从地表测量中导
出垂直通量分布.据称,这个方法精度上至少达到升空气球无线电探空仪的气象数据测量技
术的精度.尽管如此,这方面的要求还没有列入”Ⅲ型”雷达”作战性能要求书”中.
美军炮位侦察校射雷达改进工作的最后一阶段是发展”IV型”雷达.这些是以美陆军中
型战术车辆系列为基础的自行式炮位侦察校射雷达.
图3TPQ36”宙j圣董在一-11’9r1屯卡平
3炮位侦察校射雷达发展动向
从法,德,英联合研制的COBRA雷达,从美军TPQ36下11TPQ37甫达改型,可以看}u当
前国际上炮位侦察校射雷达的发展动向.
3.1增加作用距离
由12km左右的反追击炮雷达向巾程火炮(25”---,30kin),火箭炮(3O~50km)雷达发展.
3.2提高雷达生存能力
在常规兵器战场上,炮位侦察校射雷达往往是被攻击的首要目标.因而,提高雷达的生
存能力是第一位的要求.首先要求缩小体积,减轻重量,改善机动性能,缩短架设撤收时问
和转移阵地的时间.整个雷达最好能装载在一辆车上,同时应具有空运性.另外要求雷达具
有强的抗电子干扰的能力,通常采用宽频带频率捷变,复杂信号形式和管理,自适应旁瓣相
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消,不对称窄波束等等措施.可以采用完全关机到发射欺骗信号来防御反辐射导弹.尽量缩
短开机发射功率时间是防护自己的重要一环.再次,要求保护固态有源阵的天线罩和容纳电
子设备的方舱,使其具有防电磁脉冲和核,生,化能力以及防弹片和直瞄武器攻击的能力.
3.3由无源阵天线向田态有源阵天线发展
雷达天线阵由儿千个功率大,体积小的收发组件组成.通常这种收发组件采用高集成度
的砷『匕镓微波单片集成电路工艺,在单片上制造低噪声放大器,功率放大器,移相器和开关
等可以充分利用固态器件的平均功率,发射峰值功率相对低,相对地不易被敌人截获.可
靠性高,有源天线阵具有自然的冗余度,一个模块损坏,不会影响雷达功能运行.一个大约
6000个收发组件的有源天线阵,萁q15模块发生故障后,雷达性能才稍有降低.如果每隔
半年更换一次故障摸块,这种雷达可以使用3~4年而不会产生影响执行任务的故障.固态元
件寿命也很长,维护也简单,采用许多相同的组件还可以减少制作成本和备件的绪存.采用
固态有源阵,可以大大地降低能量损耗并提高效率,发电机的容量也可以大大降低,这又进
一
步改善了雷达性能.
3.4配置高精度自定位系统和气象数据测量设备
COBRA雷达将装嵛激光陀螺惯性导航系统,使其雷达定位精度最坏情况亦不超过几十
米.TPQ36雷达的Ⅱ型装备一套自主式测地和导航装置,其类同于激光陀螺性导航系统.美
陆军工程兵地测研究所还在研究采用新技术和革新方法来进一步改进这种MAPS(组合式定
位定向系统).一种方案是使玎丁GPS全球定位系统作为MAPS的起始位置测最系统.两者的结
合将最终淘汰MAPS的手工预置起始点坐标力二
未来的炮位侦察校射雷达应当具有综合性能.它不仅可以完成射弹的搜索,截获,跟
踪测量任务,同时也应当具备测地,导航,气象数据和弹道修正的功能.
3.5确保雷达与C.系统连接.
恨据作战需求,发挥各自的侦察积极性.自动工作方式时,雷达从上级直接得到所有的
作战数据和雷达参数.如任务种类,{=!
ji察方向,侦察地域和侦察重点,优先测定的目标,发
射周期的开始和结束等等.这些数据由C.直接把其输到雷达计算饥里,充分发挥炮位侦察校
射雷达的效能.
综上所述,当前国际上炮位侦察校身寸雷达正向着远距离,固态有源相控阼体制,高度机
动性和生存能力,高度自动化,多功能综合的方向发展.
参考文献
[I]’.COBRA:
Counter—BatteryCo—operation”,MilitaryTechnology,I990,No.,IPP.60”---6l,译文参
考”外军炮兵”l990,No.1
E2]”COBRA--theartilleryforcemultiplier”,IDR,l990,No.7pp.76l~764,译文参考”外军炮兵”
I99l,No.I
[3].’Firefinderfuture”,IDR,1989,No.IIPP.I555----I556,译文参考”外军炮兵”l990,No.5
[43”COBRAProgram”,Microwaves&.RF,I99I,No.5PP.47”--5I
[5].’COOPERATIONSURLESANTENNESACTIVES”,AIR&.COSMOS,No.1273P.34
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