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雷達的歷史和分類?

雷達的發展歷史和分類

194110上午7點10太平洋瓦胡島北部壹個崗哨站的士兵向美軍防空司令部報告發現不明飛機,但防空司令部認為只是虛驚壹場,沒有采納。僅僅半小時後,美國太平洋艦隊夏威夷基地化為壹片火海,震驚世界的珍珠港事件爆發。那麽曾經有機會挽救這場災難的哨兵為什麽會提前預測到日軍的進攻呢?他真的有千裏眼嗎?日本軍隊裏有間諜嗎?

答案只有壹個:他不是普通哨兵,他是雷達站哨兵。他沒有千裏眼,但他有壹個比千裏眼更神奇的雷達。

雷達的發明可以追溯到19世紀。1887年,德國科學家赫茲在證實電磁波的存在時,發現電磁波在傳播過程中遇到金屬物體會反射回來,就像光會被鏡子反射壹樣。這本質上就是雷達的工作原理。然而,赫茲當時並沒有想到將這壹原理用於無線電通信。

1897年,俄羅斯科學家波波夫在巡洋艦非洲號和訓練艦歐洲號上直接進行5公裏通信試驗時,通信突然中斷,幾分鐘後恢復正常。這種現象接連出現。起初,他認為機器出了故障。經過檢查,壹切正常。排除了機器故障後,波波夫開始關註其他細節。他發現,每當聯絡船“上尉伊利亞”號經過兩船之間時,通訊就會中斷。波波夫憑著他敏銳的嗅覺,立刻意識到是這艘船在兩艘船之間通過時屏蔽了無線電波。他在工作日記中記錄了障礙物對電磁波傳播的影響,並在試驗記錄中提出了利用電磁波進行導航的可能性。但遺憾的是,他並沒有將這個想法付諸實踐。但是,這可以說是雷達思想的萌芽。

1934,英國沃森?瓦特被任命為皇家無線電研究所所長,負責地球大氣層的無線電科學調查。壹天,他像往常壹樣坐在屏幕前觀察接收到的電磁波圖像。突然,他的眼睛被屏幕上壹連串的亮點吸引住了。從亮度和距離分析,這些光斑與電離層反射的無線電回波信號完全不同。原來這些亮點是附近壹棟高樓反射的無線電信號。這個發現讓他非常興奮。既然建築物反射的無線電信號可以清晰地顯示在屏幕上,那麽空中的飛機是否也可以反射到屏幕上呢?要知道,在當時的技術條件下,除了看到和聽到飛機的聲音,根本沒有辦法提前發現飛機。

當時英國加緊發展防空力量時,英國空軍還專門找了壹群聽覺靈敏的盲人,用耳朵搜索敵機。當瓦特把他的發現和想法寫成壹份報告時,空軍部門立即下令資助這項實驗,如果它得到寶藏的話。根據上述設想,瓦特和壹群英國電氣工程師終於在1935研制出了第壹部可用於探測飛機的雷達。

到1939,雷達技術已經到了完全實用的地步。這壹年,二戰爆發,這項發明在二戰中大顯神威,出現了具有地對空、空對地(搜索)轟炸、空對空(攔截)火控、敵我識別功能的雷達技術。雷達的優點是可以晝夜探測遠距離目標,不受霧、雲和雨的阻擋。具有全天候、全天時的特點,具有壹定的突防能力。

雷達使用的電磁波波長比紅外線長,範圍為0.01 ~ 10米(對應頻率為30 GHz ~ 30 MHz),因此具有以下特點:幾乎不受季節、晝夜和天氣條件的影響,可以全天工作;使用大功率發射機、高增益天線和高靈敏度接收機,可以大大提高雷達功率,探測千千數米外的目標。現代機電壹體化和數據處理技術可以使雷達高精度地測量目標的坐標,並能自動搜索和跟蹤目標。在主動雷達反射信號中調制編碼,可以自動識別敵我;采用對抗技術可以實現雷達對抗,既能探測敵方目標,又能隱藏自己;結合計算機技術,可以同時探測多個目標,“合成孔徑”天線可以從空中拍攝地面目標的圖像(與光學探測相比,不受能見度影響)。

雷達有很多種。雷達作為現代軍事武器系統的重要裝備,可分為遠程預警雷達、警戒雷達、導航雷達、炮瞄雷達、導彈制導雷達、機載攔截雷達、火控雷達、偵察雷達等。根據其技術特點,雷達可分為波束掃描雷達、單脈沖雷達、相控陣雷達、連續波雷達、脈沖多普勒雷達、電控相位掃描雷達和雷達。

戰場偵察雷達:戰場偵察雷達是陸軍用來探測和監視敵方地面武器、車輛、人員和低空飛機活動的地面運動目標偵察雷達。其技術特點是增加了移動目標顯示,取消了固定目標。使用厘米波段,可分為遠程、中程、近程三種。遠程戰場偵察雷達安裝在車輛上,可探測20 ~ 30公裏範圍內的敵軍、車輛和火炮的移動,以及7公裏距離內單兵的活動。中程戰場偵察雷達可以探測到8 ~ 10公裏範圍內的坦克和車輛的活動,以及5公裏範圍內的人員。近程戰場偵察雷達可探測0.5 ~ 3公裏範圍內的敵方活動,質量小於2.5公斤,可安裝在三腳架上,便於攜帶。戰場偵察雷達的特點是體積和質量小,結構簡單,架設迅速,機動性好,操作方便。但此時由於風或植物的影響較大,很難分辨目標,需要配合其他偵察手段才能有較好的分辨率。

警戒雷達:警戒雷達部署在國家的沿海地區、邊境地區和縱深地區,用於探測遠距離的敵機、導彈和艦船。其特點是探測距離長,但探測精度不是很高。按探測距離分,有:近程警戒雷達,探測距離200 ~ 300公裏;探測距離300 ~ 500公裏的中程警戒雷達;遠程警戒雷達,探測距離500 ~ 4000公裏;超遠程預警雷達,探測距離4000公裏以上。

超視距雷達:超視距雷達利用短波電磁波無法穿透電離層反射回地面產生跳躍傳播的特性,研制不受地球曲率限制、無法直接探測目標(視距)的設備。超視距雷達可以發現剛從地面發射的彈道導彈和軌道轟炸武器,提供更長的預警時間,但信息的準確性有待提高。

側視雷達:側視雷達是壹種從空中探測地面目標並繪制圖像的高分辨率設備。天線安裝在飛機下方,波束很窄,覆蓋兩側數十公裏內的目標,故名“側視”。雷達采用合成孔徑技術處理接收到的信號,相當於壹個巨大的天線陣(增大了幾百倍)和壹個極窄的波束,所以分辨率很高,圖像清晰度和光學攝影差不多,但可以全天工作。側視雷達用於繪制戰場地形圖非常方便快捷。

相控陣雷達:相控陣雷達利用計算機控制發射和接收信號的相位,以提高發射功率、天線增益和接收機靈敏度。它可以集成遠程警戒雷達、制導雷達、多目標跟蹤雷達和制導雷達,效率非常高。這是計算機技術和現代雷達技術相結合的結果。該天線陣列可以實現360度全方位探測,無需旋轉。如果解決了雷達信號的遠距離相控問題,就有可能將雷達的天線陣列遍布全國,形成壹個非常龐大的雷達網,使之變成壹個堅不可摧的電子網絡,具有陸地預警、跟蹤和對抗的綜合功能。

雷達制導方式有無線電波制導和激光制導,此外還有紅外制導,其中激光制導是壹種利用激光跟蹤引導物體的制導方式。由於激光的優越特性,激光制導具有很強的抗幹擾性和較好的測量精度,但激光制導也有壹些缺點,如不能全天使用,制導復雜度比較高。不同的引導方式各有利弊,在不同的條件下可以發揮各自的作用。精確制導武器作為精確測量技術和精確控制技術,在軍事上得到應用。雖然單枚制導武器的成本比普通武器要貴,但正是因為大大超過了傳統武器的命中率,所以作戰成本在下降,可以減少對其他目標不必要的傷害。精確制導技術是指按照壹定規律控制武器飛行方向、姿態、高度和速度的軍事技術,簡稱制導律,用於引導其彈頭準確攻擊目標。這樣,精確制導武器就成了各國軍事投入的重點,並將在未來的現代戰爭中發揮越來越重要的作用。