捷克的“維拉”被動探測雷達
到達時間差法(DTOA ,Time Difference Of Arrival) 側向,定位的基本原理為:發射源發出的同一信號被位置不同的兩個天線接收,由於兩天線到輻射點位置不同,故以光速傳播的無線電信號從發射源到兩天線所需時間不同。根據兩者的時間差的大小,即可計算出連兩個天線距離發射源的方向。沿著這條線的一條虛擬的射線即為方位線。采用至少兩組方位不同的接收單元側向(或利用一架偵察飛機在飛行中進行兩次定位,適用於固定目標),得到兩條相交的方位線,利用三角函數便計算出了發射源(方位線交點)的位置。
自從中國公布了類似捷克“維拉-E”係統的采用“到達時間差法”進行側向與定位的國產無線電偵察係統後,媒體對這種係統的報道不絕於耳,甚至給其冠以“反隱身雷達”的名字。其真實效能到底如何?澳大利亞防務專家Carlo Kopp博士撰文對被動無線電偵查係統探測隱身目標的能力進行了進一步分析:
所有被動探測係統,無論是維拉-E係統,還是其前任Ramona與Kolchuga 係統,都是被動的電子偵查係統(ESM,electronic support method ),目的為通過定位(無線電)發射源的能力,定位發出無線電信號的目標。他們與美國,法國,以色列等西方國家的係統一樣,任務都為收集,識別,跟蹤與定位目標發出的無線電頻率與信號。
在冷戰的最後20年中,為了強化華約國家的防空能力,維拉等係統被開發出來。在預想戰場上,美國會對華約國家的防空指揮一體化係統的空情雷達,跟蹤與火控雷達等進行劇烈的幹擾。開發維拉這些被動傳感器的意圖在於利用被動無線電探測手段定位與跟蹤美國與北約的軍用飛機,以便為防空自動化係統中的其他節點提供情報支持。
其中捷克在這一領域的發展最為傑出。其所發展的Ramona與Tamara 係統都使用複雜的“到達時間差法”(以下簡稱DTOA ,Time Difference Of Arrival)進行探測。這項技術直到最近才被西方集團國家所采用。然而這些傳感器是否有能力對隱身目標進行有效的探測呢?
事實上“采用DTOA原理的被動無線電偵查係統是反隱身雷達”的論調很難成立。所有利用DTOA的無線電定位係統,對於探測與跟蹤全向的無線電發射源是最為有效的。利用DTOA的無線電定位係統工作時,其最少有三個空間上相互遠離的天線/接收機要接收到來自目標的同一個無線電信號。這就是為什麽華約國家利用DTOA原理的無線電定位係統主要被用來跟蹤敵我識別(IFF)信號,二次監視雷達(SSR)信號、甚高頻全向無線電信標(VOR)/測距裝置(DME)、戰術空中導航係統(Tacan)和聯合戰術信息分發係統(JTIDS)/Link-16。
X/Ku波段雷達發射波束狹窄的,低旁瓣的雷達波束,即便在最佳的幾何空間條件下,也很難被三個或更多相隔幾十英裏遠的利用DTOA原理的無線電定位係統的天線所接收,所以DTOA原理的無線電定位係統無法對X/Ku波段的雷達進行有效的定位。因為需要低增益天線完整地覆蓋所要求的視界,從最基本的無線電物理學觀點來看,DTOA係統也不能定位和跟蹤X/Ku波段的有源電子掃描相控陣雷達(AESA)所發射雷達波的旁瓣。利用DTOA係統可以定位隱身飛機的唯一可能是飛機在飛越敵空域的時候的同時通過全向的JTIDS/Link-16天線發射信號。但這種可能性太低,並不值得進行考慮。
另外唯一的一種可能的反隱身能力“劇本”是:DTOA原理的偵查係統被作為多基地雷達的接收係統使用:假定隱身飛機所在的空域被高功率的UHF/VHF/L波段雷達所照射。特別是對於DTOA係統而言,這時候要麵對功率孔徑的問題。因為DTOA係統基站覆蓋的視界必須非常大,因此會犧牲接收天線的增益。對於多基地雷達係統,為了獲得一定的功率孔徑,這個多基地雷達係統的發射源的增益和發射功率都要非常大,才能彌補接收天線的低增益。
而傳統的測向(Direction finding, 以下簡稱DF)係統,如Kolchuga係統,可探測和跟蹤隱形飛機的觀點也經不起分析。和DTOA定位係統相比,它們天線的增益相對高,但問題是這些係統麵對的是旁瓣非常低的,有射頻管理功能並且頻率捷變的有源電掃相控陣雷達(AESA)--隻有在天線基站位於AESA雷達的波束主瓣內,且發射時對著基站天線的時候,才能探測並跟蹤發射源。這種情況隻有在被攻擊目標的周圍有3個或更多DF係統,而且全都麵對受攻擊的軸線的時候才可能實現。即便這種情況下,DF係統還要麵對定位誤差的幾何分布(Geometrical dilution of precision,GDOP)的問題,這會嚴重影響測距精度。由於DTOA是短基線係統,Kolchuga上運用的DTOA技術不太可能糾正這個問題。
綜上,就像宣傳B-2A的隱身塗料會被雨水衝走一樣,宣稱DTOA或傳統的DF發射定位係統可提供“有效的反隱形飛機”的能力的說法是不可信的。
中國的YLC-20無線電偵查係統類似捷克的KRTP-91 Tamara與“維拉-E”係統,同時具備DF與DTOA側向,測距能力。可以定位機載與地,海麵發射源。唯一公開材料說明YLC-20用於探測、定位和識別:
1.使用雷達的航空輻射源,包括戰鬥機、空中預警飛機&電子戰飛機和無人飛機。
2.地麵目標,包括早期預警雷達、搜索雷達和火控雷達。
3.無線電通信裝備。
澳大利亞防務專家Carlo Kopp博士認為,中國的YLC-20係統很可能是在獲得的捷克維拉-E係統的文件上發展的。中國曾經試圖購買維拉-E係統,但最後並沒有成交。LYC-20在2006年時最先被公開。
到達時間差法(DTOA ,Time Difference Of Arrival) 側向,定位的基本原理為:發射源發出的同一信號被位置不同的兩個天線接收,由於兩天線到輻射點位置不同,故以光速傳播的無線電信號從發射源到兩天線所需時間不同。根據兩者的時間差的大小,即可計算出連兩個天線距離發射源的方向。沿著這條線的一條虛擬的射線即為方位線。采用至少兩組方位不同的接收單元側向(或利用一架偵察飛機在飛行中進行兩次定位,適用於固定目標),得到兩條相交的方位線,利用三角函數便計算出了發射源(方位線交點)的位置。
鏈接:中國的無線電偵查係統
中國的YLC-20無線電偵查係統類似捷克的KRTP-91 Tamara與“維拉-E”係統,同時具備DF與DTOA側向,測距能力。可以定位機載與地,海麵發射源。唯一公開材料說明YLC-20用於探測、定位和識別:
1.使用雷達的航空輻射源,包括戰鬥機、空中預警飛機&電子戰飛機和無人飛機。
2.地麵目標,包括早期預警雷達、搜索雷達和火控雷達。
3.無線電通信裝備。
澳大利亞防務專家Carlo Kopp博士認為,中國的YLC-20係統很可能是在獲得的捷克維拉-E係統的文件上發展的。中國曾經試圖購買維拉-E係統,但最後並沒有成交。LYC-20在2006年時最先被公開。