福建舰临近海试的消息传出后,受到了大量的关注,各种各样的解析文章、视频从不同的渠道流出,主题都只有一个“先进”。

说到福建舰的先进,我们就不得不提一提航母的核心系统——雷达,雷达作为航母的“眼睛”,发挥了重要的作用。
福建舰的雷达现有的数据是“三十二面有源相控阵”雷达,不过具体的型号却没有传出,有数据说是接着用辽宁舰和052D上的346A,也有说用最新型055D的346B或更新款的说法也有,不过,雷达在福建舰上的配置可谓是“世界第一”。

具体包括了:S+X双波段有源相控阵雷达、4台S波段远程警戒雷达等等,也包含了很多数据。
不过,大多数人对这些雷达的型号以及数据的专有名词听得云里雾里,也不知道具体厉害在哪里,今天我们就从基础的开始,科普一下雷达的基本信息,让大家伙知道,福建舰的雷达,到底厉害在什么地方。
有源相控阵雷达到底是个啥?
我们常用的手机、电视发射塔会发出一个带有信号的能量波用于传输数据等作用,这个能量波我们称之为“无线电波”。
这种无线电波被发射后以光速运行遇到物体后会根据物体不同的特征(大小、距离、速度)带着不同的信号反弹回来被接收器接收到,能够完成“发送—反弹——接收”过程的设备,我们称之为“雷达”,全称是:无线电侦测和距离定位。

雷达有多种分类,主要分类的依据是“扫描方式”,早些年的雷达是机械扫描雷达,用类似于“锅盖”的天线不停地转动,让电磁波定向发射到不同的区域来探测,这种方式缺点很明显——天线体积大、且由于需要不断地转动,探测覆盖面积较小、探测波段较为单一。

机械雷达安装在固定的车辆、地基上还好,但是像舰船、飞机这种动得又快与此同时也需要大量信息的载具上,机械扫描雷达的缺点就会无限地放大,为了解决这些缺点相控阵雷达出现了。
20世纪60年代,多个国家认识到机械雷达的局限性,也为了解决对外空目标的监视问题,开始发展一种新型的雷达——相控阵雷达。

相控阵雷达,“相”在汉语中的意思就是“指向性查看”,“阵”就是由很多个物体组成的阵列,结合起来“相控阵雷达”可以理解为由多个小雷达作为组件,拼成一个能够查看多个方向的大雷达系统。

组成“相控阵”的众多小型雷达能同时向多个不同的方向发射不同电磁波,也能够调整在同一个方向上使用不同的波段进行探测,由于相控阵雷达不用“转动”,探测“视野范围”非常大,与此同时通过多个小雷达组件的联用,整体雷达的能力:
反应速率、多目标追踪能力、分辨率、多功能性等都提升很大,如机械雷达扫描效率只有秒级,而相控阵雷达的扫描效率达到了毫秒甚至微秒级别。
早些时候的相控阵雷达还是“无源相控阵”雷达,可是这种雷达有一个缺点,只有一个接收发射器,使用时必须启动所有的天线元件,系统功耗可就噌噌的上去了,而且虽说可以多目标,但是不能多任务,就是不能一边对空搜索一边引导导弹。

为了解决这个问题,只能在雷达加上更多的“发射接收器(T/R组件)”,这样雷达就可以把功能区分开,需要搜索飞机就开搜索飞机的,需要引导导弹就开引导导弹的,多任务运行也没问题,平时的功耗也减少了很多,如美军1980年投入的第一台有源相控阵雷达AN/FPS—115“铺路爪”有源相控阵雷达就使用了1792个发射接收器来达到其多任务的设计需求。

在“无源”到“有源”的发展过程中,由于T/R组件的加入,雷达在探测频道宽度、灵敏度、信号处理能力上极大的增强,我们也能够简单的知道评估有源相控阵雷达主要能力的参数简略为:
多任务搜索、探测范围、探测精度、处理能力。
那我们就能够好好地比对福建舰的雷达到底先进在什么地方。
福建舰雷达
由于福建舰的雷达具体型号未知,但是大概率使用与055D同样的最先进的雷达346B,我们就从多任务搜索能力、探测范围及探测精度、处理能力上来解析。
多任务搜索能力多任务搜索能力与雷达面数和发射接收器的数量脱不开干系,发射接收器越多,能够执行的任务也就越多,美国预计未来在福特级上替换的AMDR雷达使用6个阵列,每个阵列有两面,总共12面,而福建舰达到了恐怖的32面。

福特级航母使用的AMDR雷达每一面拥有5000个发射接收器,总数大概6万个,而在福建舰上使用的雷达单面超过5000个,总数量也达到了16万,也就意味着福建舰在多任务能力上远超福特级。
探测范围及精度雷达的具体探测数据可以说一个军事机密,具体的数据没人能够知道,现在网上关于346B的探测数据较为保守,只说了最远探测距离超过450千米,我们只能用美国的雷达来作为参考。
美国的宙斯盾(AN/SPY-1D)雷达公开的数据是——
可以在165公里外精确跟踪一个高速运行的高尔夫球大小的物体。

高尔夫球大小的物体雷达截面约为0.0025平方米,而美国未来的AMDR雷达在精度等方面有质一级的提高,距估计,探测类似于弹道导弹这类大型目标的最远探测距离达到3000公里以上,小型的导弹探测距离在1500千米以上。
福建舰的雷达性能要优于AMDR雷达,假设福建舰在我国东海执行任务,那么其雷达对弹道导弹的探测范围能够覆盖整个日本延伸到太平洋区域,配合上预警机、卫星系统后探测范围将会更大,这对驻日美军及太平洋舰队来说是极大的威慑。

雷达的处理验算能力与半导体的发展脱离不开干系,半导体的材料的更新也是雷达数字化更新的重要组成部分,现有的先进雷达如英国的MESAR使用第二代半导体砷化镓来作为材料,我国半导体的发展第三代半导体——氮化镓,发展已经非常成熟,能够让雷达的性能大幅提升。

氮化镓材料能够使用在相控阵雷达的T/R组件上,减小雷达体积、重量,根据福建舰居然能够装上32面雷达的数据,很可能放弃055D的第二代半导体砷化镓改使用了第三代氮化镓材料。
在氮化镓材料的加持下,福建舰能够拥有更高的处理性能,在传输延迟、灵敏度、频段宽度上拥有极大的提升。

与此同时,使用了新材料和设计的T/R组件芯片,能够拥有更强的抗干扰素力,使得敌军的电子干扰素力大大下降。
从现有的资料来说,随着福建舰装载的雷达在多任务搜索能力、搜索范围和精度、处理能力上的提升,成称是世界上最先进的舰载雷达,没有之一。
结语
1980年末期的时候,我国海军开始现代化改革,着手研制具有相控阵雷达的水面舰艇,而有源相控阵就是研究的方向之一。

1990年,南京第14电子所开始研发有源相控阵的T/R组件,研发团队在极少的文献资料下开始不断地摸索,几年的努力下,终于在18项关键技术上有了突破。
1996年,海军有源相控阵雷达项目正式立项,可是,当时我国集成电力生产技术不成熟,导致相控阵所需要的T/R组件生产成本太高,达到了1.25万美元一个,是同期美国的25倍,在制造成本太高的限制下,迟迟无法量产。
随着从以色列、乌克兰引进的半导体制造技术,我国终于攻破了T/R组件大量量产的问题,到了2004年,测试工作才终于开始展开,整整晚了欧美国家几十年。

20年过去了,我国制造工艺达到了世界先进行列,现在T/R组件制作与装配大幅简化,单位成本也压低了很多,借用海军装备论证所伊桌少将几年前的说法:
现在我们的346A雷达实现了全面数字化,雷达器件实现了全固态化,走在了世界的前列。
在福建舰装载的雷达上,体现的不仅是军事能力的增强,其是我国半导体、制造业、研发能力的缩影,也是我们国家国力强盛的表现。