【装备发展】氮化镓世界!雷神公司赢得美陆军“低层防空反导传感器”项目竞标

原标题:【装备发展】氮化镓世界!雷神公司赢得美陆军“低层防空反导传感器”项目竞标

20191016日,美国彭博新闻率先披露:美陆军已选择雷神公司作为“低层防空反导传感器”(LTAMDS)项目的中标方,标志着洛马和诺格两大竞标团队最终落败,“爱国者”系统雷达未来仍将由雷神研制。美国雷神公司官网也在1017日宣布了这条消息。

“低层防空反导传感器”项目是美陆军未来司令部(AFC)组建后主导的首批重点武器研发项目之一,大量采用了非传统采办策略。该项目旨在研发一种多功能雷达系统,在替换现有AN/MPQ-65A“爱国者”雷达(同为雷神公司研制)的同时填补能力短板,对一体化防空反导体系中的低层传感器组件进行现代化升级。新雷达将使美陆军得以充分发挥“爱国者”PAC-3增强型导弹(PAC-3 MSE)的性能,该弹射程已超过现有“爱国者”雷达的探测范围。除填补能力短板外,新雷达还将降低使用和维护成本,提升可靠性和可维护性。

“爱国者”PAC-3增强型导弹(PAC-3 MSE)采用了双脉冲火箭发动机提高射程、机动性和杀伤力,洛马公司称该导弹在20187月的拦截试验中创下了射程纪录。上图为该导弹进行试射,下图从上往下为“爱国者”PAC-3拦截弹、PAC-3 MSE、“萨德”拦截弹和“萨德”增程型拦截弹的模型,它们都是洛马公司产品。从下图可见,PAC-3 MSE从中段弹体开始,直径也比PAC-3原使用的拦截弹略有增大(美国洛马公司图片;美国《航空周刊与空间技术图片》)

美陆军于2017年批准了“低层防空反导传感器”项目的采办策略,将其形成初始作战能力(IOC)的时间定在2027年。但美国国会对此并不满意,于2018年春季将初始作战能力的最终截止时间提前至20231231日。201812月,美陆军被迫放弃原定采办策略,转而采用中间层级采办要求竞标团队进行快速原型研发,同时将初始作战能力的时间进一步提前至2022年。

“低层防空反导传感器”项目原定由诺格、洛马、雷神和第四家公司共同竞标,20189月范围缩小至雷神和洛马两家,后来又将诺格纳入其中。该项目是美陆军未来司令部放弃传统采办策略、改用中间层级采办所转化的五大正式在册项目之一。有关中间层级采办,详见我中心蔡天恒先生于2019716日在本号发表的专栏文章“美军正使用中层采办以极其激进的方式加速形成装备作战能力 ”(点击题名可直接访问);这篇专栏文章也提供了截至当时已知的、美军采用中间层级采办进行快速原型/快速部署的主要采办项目。

根据合同要求,雷神公司将生产6套新型“低层防空反导传感器”项目雷达,用于资质认证和初期部署,后续可能获得更多生产合同。目前美陆军列装有超过60套“爱国者”系统雷达,全球范围内保有量约150套。但美国智库蒂尔集团电子系统高级分析师大卫·洛克威尔称,新型雷达按11比例替换“爱国者”雷达的可能性并不大,“连美陆军能否买得起60套都是个问题”。这一方面是暗示新型雷达可能造价极高,另一方面美陆军近年来以耗资数十亿美元升级“爱国者”系统,其现有能力仍可满足未来的部分需求。

雷神公司早在20163月就展示了改用氮化镓技术的AN/MPQ-65雷达,如上图所示。截至20191017日,该公司已为17个国家和地区制造了240部“爱国者”系统的雷达。在“低层防空反导传感器”发展中,美陆军全面采用了快速采办。一是利用中间层级采办推行快速原型化,为此美陆军直接举办了解决方案原型样机外场演示验证竞赛活动,雷神、洛马和诺格团队均在20195月参加了该演示活动,随后雷神公司才在20197月提交了自己的标书。二是美陆军还利用“其他交易协议”(OTA)与雷神公司签订采购6套生产代表型系统的合同,有关“其他交易协议”,详见我中心蔡天恒先生于2019918日在本号发表的专栏文章“美军重启并扩大冷战产物其他交易授权的使用以加速采办中的合同签订 ”(点击题名可直接访问)。雷神公司“低层防空反导传感器”首批6套生产代表型系统的单价高达6000万美元左右,但我们认为:这对于初期系统来说属于正常现象,随着生产规模扩大、工艺稳定成熟,后续生产型系统的单价将会大幅降低(美国雷神公司图片)

美陆军在立项之初就反对“低层防空反导传感器”项目具备全向探测能力,认为该能力可通过传感器无缝集成而获得。该军种提出新雷达应具备的10项关键能力,从高到低分别为防御战术弹道导弹;防御反辐射导弹和对地攻击导弹;防御非战术弹道导弹;全扇区(full-sectored)防护;防御电子攻击;支援“杀伤评估/拦截弹”;作战和维护;训练;定位精度;“大规模攻击”(mass attack)。

美国雷神公司的“低层防空反导传感器”原型机。该雷达也采用氮化镓技术,除了前方的主阵列之外,后方增加两个小阵列,在美陆军不做强制性要求的情况下仍提供全向探测,表明即使有这两个小阵列,雷神公司仍有把握满足美陆军的成本、进度、“六性”等要求。通过采用氮化镓等技术,小阵列的尺寸只有“爱国者”现役雷达的一半,探测威力却达到后者的两倍以上。赢得该项目竞标是雷神公司此前赢得美海军舰载“防空反导雷达”(AMDR)即AN/APY-6雷达竞争后的又一胜利,凸显该公司在新型雷达领域的优势,也使该公司继续坐稳“爱国者”系统雷达供应商位置,洛马公司则将继续为“爱国者”系统提供导弹(美国雷神公司图片)

雷神公司负责一体化防空反导国内项目的业务拓展与战略总监鲍勃·凯利称,新型“低层防空反导传感器”雷达给人的第一感觉是“非常大”,该雷达由三面固定阵列组成,运输时必须事先折叠。雷达展开时,一面大型矩形阵列竖起在总长近8米的拖车上,两面较小的阵列则以相反朝向按45°起竖角在拖车后部较低的地方展开。这对较小的阵列在尺寸上只有现役“爱国者”雷达的一半,但探测距离是其两倍以上。凯利表示,该雷达“能够同时、全向进行搜索、跟踪和交战”。折叠状态的新雷达比现役“爱国者”雷达高0.61米、长2.74米、窄0.2米。该雷达的模型于20191014日开幕的美陆军协会2019年年会上进行了公开展示,其展开状态下顶部距地面约30英尺(约合9.14米)。

上图为美国洛马公司团队竞标“低层防空反导传感器”的雷达原型机,下图为诺格公司竞标用原型机。两型雷达均采用了氮化镓技术。目前,美、英、法、瑞典等国推出的多型陆基战略预警、陆基和舰载防空反导雷达都已采用氮化镓技术,其中不少型号都在国际市场上销售。美国还已启动将“萨德”反导系统中的雷达改用氮化镓技术的工程研制,这样其在韩国部署的“萨德”反导系统雷达,未来探测威力可能提高一倍以上。日本、以色列、俄罗斯等国也已发展氮化镓雷达和/或氮化镓雷达导引头技术。瑞典发展了配装氮化镓预警雷达的“全球眼”预警机,已制造了拟配装JAS-39E/F战斗机后续批次的X波段机载氮化镓有源相控阵火控雷达,并提供了样机给美国进行技术评估;以色列从201612月开始交付意大利的“湾流”G550预警机也采用了氮化镓技术。此外,美国AN/ALQ-249“下一代干扰机”吊舱、瑞典JAS-39E/F的内置和外挂电子战系统等采用了氮化镓技术,瑞典还推出了用于出口、采用氮化镓技术的“阿雷克西斯”(Arexis)电子战吊舱。美国还为目前未见披露具体型号的某种或几种武器通信数据链采用了氮化镓技术。大致统计,目前国外已有至少20多型雷达、导引头、电子战、通信系统已经、正在或即将采用氮化镓技术,表明氮化镓军用电子系统正在实现大规模应用。美国防部国防高级研究计划局(DARPA)和美空军研究实验室等正在推进该技术的进一步发展,有望使未来的氮化镓雷达探测威力比现有的氮化镓雷达又由大幅提高(美国洛马公司图片;美国诺格公司图片)

作为落选方,洛马公司与以色列埃尔塔系统公司组成竞标团队,提出了以后者研发的ELM-2084多任务雷达为基础的改进型雷达。

诺格公司为美海军陆战队发展的AN/TPS-80雷达,从天线阵列外形及其支撑机构等来看,与诺格公司的“低层防空反导传感器”的雷达原型机很相似。该雷达于20172月完成初始集成试验,在40多种不同的武器场景中鉴定了应对实际开火,完成了针对700多次实弹射击的跟踪,包括多种火箭弹、压制火炮炮弹和迫击炮弹。20173月交付首批低速初始生产型产品。首部采用氮化镓技术的AN/TPS-80雷达在20187月交付美海军陆战队,201967日,美海军陆战队授予诺格公司一份合同,采购30部全速生产阶段第6生产批次的该型雷达。进入全速生产阶段之后,该雷达的单价约为2000万~3000万美元(美国诺格公司图片)

诺格公司仅提供了其竞标方案的部分技术细节,包括采用氮化镓技术等,据估计可能是基于该公司为美海军陆战队研制的AN/TPS-80地面/空中任务导向雷达(G/ATOR)。

美国防部国防高级研究计划局(DARPA)已将氮化镓研究推向“氮化镓+”,拟通过增强的片上冷却,将氮化镓晶体管的功率密度由2016前后最高的10瓦/毫米左右,在2020年前后提升到25瓦/毫米左右。这样可在提高可靠性的同时,将设备输出功率提升至2016年时最先进氮化镓技术的6.8倍,雷达探测距离和通信作用距离则分别提升至1.6倍和2.6倍(DARPA图片)

(中国航空工业发展研究中心廖南杰,张洋)返回搜狐,查看更多

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