大连某航修厂专家为您揭秘雷达的原理与应用

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2021-12-23 13:08:45

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虽然形状各异，雷达的工作原理却大致相同：靠电磁波的发射和回波来实现探测功能。这种方法看似简单，但在实际应用中，电磁波的探测之旅却一路坎坷。如何减少“杂波”干扰、提高探测距离和探测精度，推动着一代代雷达设计师进行艰难的探索。

早在19世纪末，麦克斯韦方程组的建立帮助人类叩开了电磁理论的大门。随后，意大利工程师马可尼提出了无线电在远距离探测方面的潜力。

战争的爆发刺激了科技的飞速发展，也使很多曾经概念性的设计理念得到实际应用。

事实上，雷达的最初发明来自于人类的“无心插柳”。1935年，英国科学家罗伯特·瓦特团队希望把无线电波作为一种攻击武器用来摧毁德军飞机，但很快便得到了失败的结论。

意外的是，他们发现通过测量从机身反射回来的无线电回声长短，可以得知飞机的飞行方向和距离。同年，该团队为英国空军带来振奋人心的消息，世界上第一部雷达研制成功。

雷达的横空出世，让英国人在空战中占尽优势。当时，英国军队在海岸线上架设了大型雷达天线，其提供的探测信息帮助英军拦截了不少德军轰炸机。雷达在实战运用中的大获成功，使得设计师们萌生了把雷达装上飞机的想法。

1937年，英国“安森”号飞机安装了世界上第一台机载雷达。3年后，装备在“英俊战士”战斗机上的机载雷达在空战中首次使用并崭露头角。

受到雷达技术限制，这时期的雷达探测距离只有几公里。由于位于机身外部的“犄角”天线体积庞大，影响飞机机动，雷达并没有得到广泛应用。

早期雷达采用普通脉冲体制，探测能力较弱，尤其是下视探测时，微弱的目标回波信号几乎被淹没在杂波中，从而失去对目标的探测能力。这种探测方式很快被历史淘汰。

20世纪60年代，机载脉冲多普勒火控雷达研制成功并逐渐投入使用。它克服了早期雷达的缺陷，具有下视功能，抗干扰能力强，在三代机上普遍应用。

这种机械式雷达通过旋转天线进行扫描，发射单一波束，即靠“身体转动”来带动“眼睛”探测。空战中，随着战机速度提高、数量增多，设计师发现，机械扫描方法速度慢，极易跟丢目标，多目标跟踪时更是“力不从心”。同时，由于发射机只有1个，一旦损坏，整部雷达也会失效，可靠性难以保证。

于是，采用电子扫描相控阵雷达应运而生，并经历了无源到有源的发展。先进的有源相控阵雷达把整部发射机分散到数以千计的收发组件上。即使一个收发组件损坏，也不会影响整部雷达工作。这种雷达天线类似于蜻蜓的“复眼”，不仅实现了“身体”能动，“眼球”也能动，还可以瞄准不同方向、不同目标，同时进行跟踪。

不仅如此，通过强大的数据处理技术，雷达能够同时实现对空、对地探测等多种功能。作用距离远、抗干扰能力强、隐身性能好、可靠性高等一系列优势，使其成为战机上科技含量最高、技术最复杂的装置之一，也成为衡量战机战斗力的一项重要指标。

尖端工艺

作为战机的“千里眼”和“顺风耳”，雷达最重要的性能之一便是要保证探测的准确性。

要保证准确性，电磁波的发射、接收、信号转换等一系列步骤，必须绝对可靠、畅通无阻。