近期,央視國防軍事頻道《兵器面面觀》欄目正式披露,我國改進型052D導(dǎo)彈驅(qū)逐艦已換裝了采用新工藝、新元件的有源相控陣雷達。外界普遍推測,這款新型相控陣雷達正是采用氮化鎵材料制成的先進裝備。這一消息不僅標志著052D驅(qū)逐艦性能迎來質(zhì)的飛躍,更意味著作戰(zhàn)能力已超過美國海軍最新的阿利·伯克3型驅(qū)逐艦。這個結(jié)論讓許多軍事專家都很吃驚。
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艦載有源相控陣雷達,是海軍現(xiàn)代化主力驅(qū)逐艦的核心探測裝備,也是衡量一國海軍實力的重要標志。尤其是是大型四面陣有源相控陣雷達,技術(shù)十分復(fù)雜、集成度高,涉及半導(dǎo)體材料、電子工程、機械制造等多個高端領(lǐng)域,目前全世界能夠自主設(shè)計、生產(chǎn)并成規(guī)模列裝大型四面陣有源相控陣雷達驅(qū)逐艦的國家,只有中國和美國。
我國在艦載相控陣雷達領(lǐng)域的探索起步不晚,早在上世紀80年代,我海軍代表團訪問美國時,就對“提康德羅加”級導(dǎo)彈巡洋艦上的四面陣相控陣雷達留下了深刻印象,也堅定了自主研制的決心。在1989年,我國正式啟動大型艦載有源相控陣雷達研制,經(jīng)過11年攻堅,到2002年346型相控陣雷達研制成功,2003年裝配在052C導(dǎo)彈驅(qū)逐艦首艦“蘭州”艦上,我國就此成為世界第三個擁有艦載相控陣雷達的國家。
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在346型相控陣雷達的基礎(chǔ)上,我國很快就啟動了改進型346A雷達的研制,新雷達取消了弧形氣冷外罩,采用了更高效的液冷結(jié)構(gòu),雷達陣面的面積更大、外形更接近正方形。在2014年,裝配346A雷達的052D導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“昆明”艦正式入列。據(jù)中國電科相關(guān)專家透露,346A雷達的探測距離、火力通道、截獲精度和抗干擾能力,均遠超美國現(xiàn)役的AN/SPY-1D宙斯盾雷達。
此次052D改進型驅(qū)逐艦換裝的氮化鎵相控陣雷達,是在346A雷達基礎(chǔ)上的進一步升級,核心優(yōu)勢是第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的應(yīng)用。在此之前,軍用相控陣雷達的T/R組件多采用砷化鎵材料,而氮化鎵作為更先進的半導(dǎo)體材料,在性能上有著全方位優(yōu)勢,這也是各國軍工競相攻關(guān)的重點。目前中國已經(jīng)實現(xiàn)了“氮化鎵自由”。
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與硅和砷化鎵相比,氮化鎵的臨界擊穿電場更高,能大幅提升電流密度和耐壓容量,降低導(dǎo)通損耗;禁帶寬度是硅的3倍,泄漏電流更小,抗輻射和耐高溫性能突出,適合艦艇高溫、復(fù)雜電磁環(huán)境下工作。同時,氮化鎵的熱導(dǎo)率是硅的3倍,散熱效率優(yōu)異,能提升雷達集成度和功率密度,電子飽和漂移速度也更快,可在更高頻率下穩(wěn)定工作。
這些特性反映在艦載雷達上,就是探測距離更遠、多目標處理能力更強、抗干擾性能更優(yōu),且能在高強度作戰(zhàn)中長時間穩(wěn)定工作。比如,采用氮化鎵材料的雷達,在不擴大陣面尺寸的情況下,輸出功率可大幅提升,對隱身目標的探測距離也能顯著增加,這對應(yīng)對現(xiàn)代海戰(zhàn)中的隱身戰(zhàn)機和隱身反艦導(dǎo)彈至關(guān)重要。
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美國也同樣重視氮化鎵技術(shù)在艦載相控陣雷達上的應(yīng)用,其為“阿利·伯克3”型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦配備的AN/SPY-6雷達,就計劃采用氮化鎵T/R組件,原本計劃2021年開展作戰(zhàn)測試,到2023年形成初始作戰(zhàn)能力,但實際工程進度卻嚴重滯后。適配該雷達的“阿利·伯克3”型驅(qū)逐艦直到2023年才下水,2026年4月才正式入列,導(dǎo)致雷達的測試和戰(zhàn)力生成大幅拖延。
更關(guān)鍵的是,AN/SPY-6雷達的部分T/R組件仍沿用砷化鎵技術(shù),未能實現(xiàn)氮化鎵的全面替代,性能未能達到預(yù)期。反觀我國,不僅順利完成了氮化鎵雷達的研制和裝艦,且進度遠超美國,這種效率上的差距,體現(xiàn)出我國半導(dǎo)體工業(yè)和艦載電子技術(shù)的成熟與突破。
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對于美國而言,AN/SPY-6雷達的滯后和氮化鎵技術(shù)的應(yīng)用不足,意味著"阿利·伯克3”型驅(qū)逐艦的綜合性能已被我國052D改進型超越,短期內(nèi)想要追趕,不僅需要突破技術(shù)瓶頸,還需解決裝備研發(fā)和生產(chǎn)效率的問題,難度極大。
目前外界仍在關(guān)注,此次換裝了氮化鎵相控陣雷達的052D新批次改進型,究竟是第三批次的052DL還是第四批次的052DM。從實際作戰(zhàn)意義來看,批次越早,意味著能換裝該雷達的052D數(shù)量越多,我國海軍就能在艦艇數(shù)量和單艦性能上同時形成優(yōu)勢,進一步拉開與美國海軍在船電領(lǐng)域的差距。
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美國海軍原本憑借宙斯盾系統(tǒng)和AN/SPY系列雷達,在艦載探測領(lǐng)域長期占據(jù)優(yōu)勢,但近年來,其裝備研發(fā)進度緩慢、技術(shù)迭代滯后的問題日益突出。而我國在氮化鎵技術(shù)上的突破,不僅提升了052D驅(qū)逐艦的性能,更為后續(xù)新型艦艇的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
值得注意的是,052D改進型的雷達升級,很可能意味著我國開始艦載雷達全面升級。除了052D系列以外,054B型護衛(wèi)艦、076型兩棲攻擊艦?zāi)酥粮=ㄅ灥却笾行退媾炌В加锌赡懿捎玫壪嗫仃嚴走_。全面普及氮化鎵相控陣雷達以后,我國海軍的整體探測和作戰(zhàn)能力將實現(xiàn)質(zhì)的提升。
回顧我國艦載相控陣雷達的發(fā)展歷程,從最初的仰視和羨慕美國技術(shù),到埋頭苦干自主研制出346系列相控陣雷達,再到如今換裝氮化鎵相控陣,實現(xiàn)對世界第一海軍的反超,短短三十多年時間,我國就完成了從追趕者到領(lǐng)先者的轉(zhuǎn)變。
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嚴格地說,在目前,全世界,能夠自主設(shè)計研發(fā)建造四面相控陣雷達的大型驅(qū)逐艦,而且能夠自主配套大口徑通用垂發(fā)系統(tǒng),遠程防空反導(dǎo)導(dǎo)彈,反艦/巡航導(dǎo)彈,大口徑艦炮,近防炮/彈系統(tǒng),船電設(shè)備,主被動拖曳陣列聲吶,反潛導(dǎo)彈/魚雷,反潛直升機,戰(zhàn)區(qū)指揮系統(tǒng),綜合電子,綜合電力,大型燃氣輪主機,而且作戰(zhàn)性能還是一流先進的。只有兩個國家能做到,那就是中國和美國。
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