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增強6萬倍!中國科學家突破雷達新技術:精确定位西太美軍F-22

作者:星辰大海路上的種花家

#精品長文創作季#

《南華早報》4月18日報道稱,中國科學家開發出了一種隐身戰鬥機探測技術,能将極其微弱的隐身戰機信号放大6萬倍,不止是美軍的F-22和F-35戰鬥機沒有藏身之地,連還未服役的B-21也和裸奔無異!

增強6萬倍!中國科學家突破雷達新技術:精确定位西太美軍F-22

關注中國對隐身戰鬥機探測最前沿領域的網友應該還記得,去年中國科學家也開發出了一種紅外波段下探測定位隐身戰鬥機的技術,能在接近300千米外定位F-22這類大小的目标,很難想象,在中國如此技術的加持下,美空軍在西太基本就在裸奔了!

究竟是什麼技術:能将隐身戰機信号放大6萬倍?

F-22是目前全球頂尖的五代隐身戰鬥機之一,據美軍公布的資料,其正面RCS(雷達散射面積)隻有1平方厘米,也就是相當于一塊指甲蓋大小的金屬面的反射相當,按RCS面積減少10倍,探測距離下降一半多(2/5)計算,四代機的典型反射面積為3~5平方米,雷達發現距離約為160千米!

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按此比例大緻計算,那麼0.5平方米的目标就隻有80千米,0.05平方米就隻有40千米,0.005平方米就隻有20千米,0.0005平方米(5平方厘米)的目标發現距離隻有10千米,而0.0001平方米的目标發現距離小于10千米!

這是一個相當可怕的資料,因為低于10千米就差不多進入目視距離了,也早已進入雷達靜默條件下可以打擊的紅外格鬥飛彈的鎖定距離,簡單地說從理論上看,在和F-22對決時,即使F-22不開雷達,也能在毫無察覺的情況下被對方鎖定,并且被F-22發射的紅外格鬥飛彈擊落,是不是相當可怕?

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有鑒于此,一直以來美軍都将F-22宣傳為世界上最強大的戰鬥機!然而《南華早報》報道稱個,中國科學家在最新一期的《北京航空航天大學學報》發表的論文稱,研究人員已經找到一種探測方法,能将F-22的雷達反射信号增強6萬倍,也就是等效RCS面積超過6平方米,換算成發現距離的話大約能在大于200千米的距離上發現F-22戰鬥機!

《南華早報》報道稱這個技術對F-22影響極大,原因很簡單,原本以F-22的隐身能力完全可以在接近戰區時發射飛彈或投放滑翔炸彈,即使在戰場有預警機支援的情況下,F-22能搭載滑翔距離超過130千米滑翔炸彈,能在安全距離上投放,但在200千米距離外發現F-22戰鬥機後,在這個距離上也非常危險,因為在現代戰場上,從發現到鎖定,再到被擊落基本就是一整套一氣呵成的流程,當F-22在戰場上被發現的那一刻起,不知道将會有多少雷達和飛彈對準F-22!

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并且論文還表示,這種新型探測方法可以覆寫大約6.3萬平方千米的廣袤區域,無論F-22如何機動都無法逃脫雷達的鎖定,并且這種技術的定位精度能在如此寬闊的區域中達到20米的誤差,這種級别的精度完全可以作為中距空空飛彈的火控資料。

中國早已釋出的PL-15遠端空空飛彈的最大作戰距離在200~300千米左右,F-22在200千米的距離上被發現,再配合實時更新的資料鍊,那都是妥妥的“不可逃逸區”,據《南華早報》報道稱,隻需0.008秒即可完成精确的目标坐标和移動速度計算,即使是F-22機隊入侵,也能在0.2秒内擷取到每一架F-22的詳細資料。

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資料鍊會将這些資料發送給攔截F-22的戰鬥機并且注入空空飛彈作為慣性導航的資料,随後飛彈發射爬高并轉入巡航狀态,在飛行過程中如果F-22機隊資料發生重大變化時會立刻通過資料鍊傳遞給飛彈,彈載計算機會根據最新的慣性導航資料調整飛彈的飛行軌迹,在預設的位置攔截F-22。

在F-22進入飛彈主動雷達的“燒穿距離”時,彈載雷達開機并鎖定F-22,在超高機動性的飛彈面前,F-22再強大的矢量發動機都是徒勞的,在這種情況下,F-22除了被擊中外沒有其他選項,這種猶如上帝視角的戰場感覺技術,将會給美軍的隐身戰鬥機帶來極大的壓力,當然比F-22隐身性和機動性都差的F-35更是壓力山大。

到底是什麼技術?為何能以“上帝視角”感覺F-22?

據《南華早報》報道稱,這個技術是将現有裝備的極緻利用,其原理似乎并不複雜:

中國有多家雷達制造廠家都研發出了反隐身雷達,利用發射低頻電磁波或加大發射功率等各種技術來探測隐形目标,但這些雷達通常被設計為獨立運作,盡管這也能發現F-22和F-35等隐身戰鬥機這一類目标,但在戰鬥機飛行過程中會出現姿态改變,比如機動飛行,側向飛行甚至下降到某一高度等都會影響回波品質,造成反隐身雷達擷取的回波不穩定,在很多情況下都會是以丢失目标或者無法持續跟蹤!

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但發表在《北京航空航天大學學報》的論文表示,科學家已經找到了一種辦法,能将戰區範圍内的多個雷達組成陣列,從不同角度掃描戰場,并且通過一個複雜的信号處理系統将回波信号“疊加”并顯示到戰場動态上,由于是多角度觀察戰場,使得F-22或F-35在絕大部分機動條件下都不會丢失目标,可以長時間穩定的跟蹤

論文表示這并不是一項新技術,此前早就有專家試圖将戰區多個雷達整合到一起組成一個“真陣列”觀察戰場,但因為信号處理的問題無法完美的疊加到一起,會出現多批次目标警告,即目标數量x雷達數量的尴尬場景,但該研究團隊最新開發的信号處理技術與戰區雷達協調技術已經完美的解決了這一問題:

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團隊突破性的開發出了“智能資源排程”方法,允許集中式聯網雷達系統根據戰區隐形飛機的特征和實時位置變化來調整波束參數和每個雷達的功率,使得信号處理與雷達功率協調完美的解決了這個問題。

更為優秀的是這種技術并不需要雷達将所有資源向探測F-22這類隐身目标傾斜,而是隻需要一部分時間與功率指向F-22可能出現的區域即可,除此以外該功能不影響該雷達在其他方向上的探測,簡單的說多個雷達配合的情況下,參與雷達隻需要“兼職”即可,論文表示,最少隻需要3台雷達即可實作對F-22戰鬥機編隊的全面穩定跟蹤,當然參與雷達數量增加,可以提高分辨率與定位精度以及更穩定的跟蹤。

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另外這種技術對雷達要求不高,可以來自陸基雷達或者島嶼上的雷達,甚至是來自艦艇與空中預警機的雷達,這個技術相當于将某一區域的雷達整合到了更大範圍的預警系統中,其中還包括來自預警機的資訊,真正能做到上帝視角觀察戰場,這技術實在是太牛了!

紅外探測:無源探測技術,完全沒有察覺的情況下被鎖定

2022年8月23日,《南華早報》報道了中國科學家團隊開發出一種新型紅外探測技術的新聞,可以在相控陣雷達的探測距離外探測到高速飛行器的紅外信号!報道稱,中國國防工業的工程師在期刊《紅外與雷射工程》上發表了一篇論文,中波紅外系統已經可以在285 公裡(177英裡)的距離内探測并跟蹤民用飛機:

“從紅外光譜圖像中可以清楚地識别出目标的輪廓、旋翼、機尾和發動機的數量”

大多數紅外感覺的探測系統距離很難超過20千米,因為中紅外波很容易被大氣吸收,但研究團隊發現,中紅外波段中有一些強烈的紅外信号可以穿透空氣傳播到很遠的距離。不過要實作這種探測很難,因為要穿透大氣到達探測器的光子數量很少,監測非常困難。

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不過報道稱研究團隊已經使用了一種尖端光學傳感器,可以有效地檢測極少數量的光子,此前這種技術已經應用到了墨子号衛星上用來檢測單光子,現在這種技術從民用轉向了軍用,成為紅外探測領域的最前沿技術。

更為神奇的是,如果嫌圖像不夠清晰的話,甚至還能補射一束雷射,進而增強目标反射光子的數量,使得圖像更加清晰,從論文的配圖中可以看出,一架在285千米外飛行的客機,通過這種觀測技術,可以達到數舷窗的程度,你可以想象一下,這有多恐怖!因為鎖定一架戰鬥機完全不需要這麼高的分辨率,一個三維空間内的坐标再加目标信号特征即可!

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并且研究團隊還表示,這種系統結構比較小,可以安裝在車輛、戰鬥機甚至衛星上,非常友善可以整合到戰鬥機中,并且據Flightglobal.com上的一份報告顯示,中國的J-20已經可以150千米和110千米外接收美國B-2隐形轟炸機和F-22戰鬥機的紅外信号,這個資料還是在2015年公布的。

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各位可以想象一下,如果這種紅外觀測技術與雷達陣列技術相結合,西太的區域對中國來說幾乎就是透明的,不知道美軍的F-22和F-35是有多大的勇氣來中國家門口溜達,看來這些戰鬥機的到來隻會增加我們對技術革新的興趣!

延伸閱讀:B-21還有用嗎?

4月16日,美國空軍參謀長戴維·W·奧爾文在參議院軍事委員會聽證會上表示,美國空軍不會采購超過100架的B-21轟炸機,此前美國空軍全球打擊司令部和各類智囊團則表示至少需要225架~250架B-21,但是美國空軍堅持采購不超過100架。2015年,B-21的需求為80~100架,後增加到100架。

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這是美軍新型的隐身轟炸機的最新消息,首飛結果月後美軍就宣布這種隐身戰鬥機進入了量産,可見美軍對這種轟炸機滿意程度!B-21是美軍給予厚望的轟炸機,去年12月2日在加利福尼亞州帕姆代爾的諾斯羅普·格魯曼公司首次亮相,尺寸比B-2稍小,但航程卻不低,美媒猜測,B-21可以在不加油的情況下飛行4,000千米,另外B-21還可以控制“忠誠僚機”,速度據之前稱是高亞音速,速度也沒有比B-2更快,但隐身性能會也比B-2更好。

從B-21的定位來看,美軍希望其執行的是穿透式作戰任務,簡單了解就是這種轟炸機将抵達中國沿海甚至進入内陸腹地執行穿透防空系統的打擊任務,這是當年B-2轟炸南聯盟以及伊拉克與阿富汗的模式,現在美軍居然打算将這個模式搬到中國,簡直就沒有可能!

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即使中國沒有那麼先進的探測手段,但在防空雷達與反隐身雷達如此密集的東南沿海想要突破防控網,B-21基本也是沒可能的,現在有了戰區上帝視角觀測的技術,還有在300千米外被動發現隐身戰鬥機的技術,這個戰場對中國來說基本就是單向透明的,這仗還怎麼打?蒙面偷偷潛入對手家想玩一把大的,結果卻被人家家裡安裝的攝像頭給直播了,盡管蒙着臉,但大家還是認識這架就是村裡的一霸,沒翻臉之前大家都不想惹他,但要是翻臉了,分分鐘教他重新做人

參考:

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3259428/chinese-scientists-increase-f-22-fighter-jets-radar-signature-60000-times-new-detection-method-study?module=top_story&pgtype=homepage

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