解讀艦載多功能有源相控陣雷達最新研究

導讀：美軍將作戰艦艇視作防空反導節點以滿足其軍事戰略的不斷擴展，這也對艦載雷達等電子設備的探測、跟蹤等能力提出了更高要求。作為雷達技術發展的主流方向，一體化集成防空、反導、反艦等多任務能力的綜合化艦載有源相控陣雷達的研發更是備受美國重視，近年來所研發的AMDR、EASR與AN/SPN-50尤其代表了美軍在該領域的研發方向。

在此將三種雷達的技術特點、測試情況以及部署計劃等進行了梳理解析，以期對該領域的關鍵技術以及發展趨勢等有所了解。其中，AMDR創建了利用艦載雷達實現防空反導一體、反艦/反潛/對陸多功能集成、結構和功能完全可擴展、雷達資源高度共用的能力，也將代表未來艦載防空反導雷達系統的發展方向;

EASR與AMDR采用相同的硬件、信號處理和數據處理技術等，將能夠與美軍的協同作戰系統（CEC）聯合，更精確地遠程識別威脅，進一步拓展戰場范圍與火力空間，從而有望進一步推動美軍“海軍一體化防空火控”目標的實現進程;AN/SPN-50空管雷達未來則將被全面換裝于美軍航母與兩棲攻擊艦等大型艦船，解決現有雷達所面臨的頻譜限制問題，提升干擾情況下的目標檢測與跟蹤等能力，并加強美軍航母抵御高超音速武器等威脅的能力。AMDR下一代多功能雙波段防空反導雷達

AMDR（AN/SPY-6（V））雷達是美國海軍下一代綜合艦載雷達系統，是全球第一部以防空反導一體化為核心的多功能雙波段有源相控陣艦載雷達，能夠實現雷達資源高度共用，具備高度模塊擴展性，將替代“宙斯盾”系統核心——AN/SPY-1四面陣無源相控陣雷達，并將作為阿利?伯克級“Flight III”型驅逐艦的核心配套電子裝備。

技術亮點

AMDR雷達采用了模塊化、氮化鎵半導體以及數字波束形成等多項新技術。盡管目前美國海軍對AMDR的要求是比AN/SPY-1雷達的增益提高15dB，但基于開放式體系架構與模塊化設計也可將雷達的增益提高25dB或者10dB。

AMDR釆用雙波段固態有源相控陣體制，由1部四面陣S波段雷達（AMDR-S）、1部三面陣X波段雷達（AMDR-X）以及1部雷達套件控制器組成，通過統一接口與“宙斯盾”作戰系統連接。其中，

AMDR-S負責遠距離探測，用于遠程對空對海搜索跟蹤、彈道導彈跟蹤與識別、支援對陸攻擊以及導彈通信等;

AMDR-X用于超視距搜索，進行水平精確跟蹤、導彈末段照射、潛望鏡探測和導航等;

雷達套件控制器則協調、管理兩個波段的雷達，以及AMDR與“宙斯盾”作戰系統之間的交互關系，以保證AMDR雷達在導彈防御、空中防御以及海面戰中快速轉換其任務角色。

盡管AMDR雷達的X波段雷達由于經費、進度等原因下馬，但美國開展了替代項目——“未來X波段雷達”（Future X-Band Radar，FXR），據推測該雷達將代替AMDR雷達中的X波段雷達。

總之，美軍正致力于開發多個版本的AMDR雷達，將裝備于航母、各型戰艦以及兩棲艦艇上，其最高版本AN/SPY-6雷達將由37個雷達模塊（RMA）組件組成，能夠將未來驅逐艦艦載雷達的靈敏度提高約100倍，從而能夠更為有效地防御現有雷達無法跟蹤或瞄準的空中威脅;普通版本AN/SPY-6由24個雷達模塊組件組成，能夠將阿利?伯克級驅逐艦艦載雷達的靈敏度提高約30倍，使其能夠探測與跟蹤隱身無人機、高超音速目標等。

目前“宙斯盾”基線9作戰系統采用“多任務信號處理器”（MMSP），將防空與反導的信號處理集中在一塊芯片上，具備了多任務并行處理能力，與AMDR的探測能力兼容。而負責該型雷達研發與生產的雷神公司還在加速其與“宙斯盾”基線10作戰系統的集成。

任務能力與測試情況

AMDR可為導彈驅逐艦和7種美國海軍艦艇提供優先進的綜合防空反導，可同時執行防空反導等多任務，可完成對來襲導彈的遠程預警探測、跟蹤識別、攔截引導與毀傷評估全流程作戰，還能執行反艦、反潛、遠程對陸攻擊等多種作戰任務。

而現役的AN/SPY-1雷達在不斷升級后方具備防空反導能力，且防空與反導不能同時進行，并且缺乏對潛望鏡等海面小目標的探測能力，對掠海飛行導彈等低空、超低空目標的探測能力也有所欠缺。

與現役AN/SPY-ID雷達相比，AMDR-S的探測距離提高了2倍，可探測的最小目標體積僅為AN/SPY-ID的1/2，覆蓋范圍提高13倍，同時處理目標與跟蹤目標數量分別約為AN/SPY-ID的30倍與6倍，且制導導彈的數量增加了3倍，故而具有更強的抗飽和攻擊能力。

總之，與現役雷達相比，AN/SPY-6（V）雷達的探測距離更遠、精確度更高、抗干擾能力更強、可靠性和維護性更好，能夠引導“標準”-3導彈和“標準”-6導彈進行反導攔截，還能夠探測部分高超聲速武器，但對于較為高端的高超聲速武器的探測能力仍有待商榷。

AMDR雷達目前已經進入工程制造和研制階段，已于2017年在夏威夷進行了實彈攔截測試，并初步完成了與標準-3型導彈的系統交聯試驗。2020年6月美國雷神導彈與防御分部還完成了首部AN/SPY-6（V）1雷達陣列的近場測試，測試內容包括：

評估5000個以上發射與接收輻射單元的運行狀況;

校準近150個子陣通道和5000個雷達單元;

收集并驗證42000個以上重要參數，以實現在海上維護期間的陣列自主校準;

采集、分析并驗證300個以上的發射與接收陣列波束圖。

該測試的目的在于提高集成速度、消除風險并確保該雷達陣列具備可裝備美國海軍阿利?伯克級Flight III型“杰克?H?盧卡斯”號導彈驅逐艦（DDG-125）的條件。測試結果顯示，在天線孔徑接近一致的情況下，AN/SPY-6的天線增益達到了+17dB的水平，代表探測能力的信噪比也增大了50余倍，由此可知該型雷達的性能較現有雷達的性能大幅提升。

美國海軍已于2020年7月向該艦交付了首臺AN/SPY-6有源相控陣雷達系統，計劃于2023年形成初始作戰能力，并將與現有工作于X波段的SPQ-9B雷達改進型相結合，作為首批“阿利?伯克”級驅逐艦Flight III型的核心傳感器。此外，雷神公司還將在加速生產的同時，繼續開展相關試驗等。

綜上可知，AMDR創建了利用艦載雷達實現防空反導一體、反艦/反潛/對陸多功能集成、結構和功能完全可擴展、雷達資源高度共用的能力，也將代表未來艦載雷達系統的發展方向。而作為先進的主動陣列雷達，AMDR雷達將在一定程度上有效提升航母戰斗群應對各類現役與未來新型戰機、彈道導彈及超聲速反艦導彈的作戰能力。

部署計劃

美軍印太司令部近兩年以利用AMDR雷達，推進宙斯盾導彈驅逐艦隊的現代化進程，以應對高超音速導彈與彈道導彈的威脅作為目標之一，因此美國海軍還計劃相繼為15艘“阿利?伯克”級驅逐艦Flight IIA裝備普通版本AN/SPY-6，第一批雷達將于2024年交付。

而將先進的AMDR部署于印太地區，是美軍最新兵力調整的一部分，也將是美軍進一步提高其艦隊生存能力與殺傷力的有力措施，也由此看出美國正在全方位提升防空反導攔截能力，以應對其所面臨的高超聲速武器與彈道導彈的威脅。EASR三面相控陣雷達

美國海軍于2016年啟動三面相控陣（Enterprise Air Surveillance Radar，EASR）的研發，并由雷神公司負責。EASR 是美國海軍AN/ SPY-6 雷達系列中的最新傳感器，其能夠為航母和兩棲戰艦提供同時的防空、反水面戰、電子保護與空中交通管制能力。

技術特點

EASR雷達工作于S波段，并采用了與AMDR（AN/SPY-6）相同的硬件、信號處理和數據處理技術以及雷達套件控制器（RSC）等，最大限度地實現了技術上的統一化，更具通用性與經濟性，且縮短了研發周期。

該型雷達同樣基于最先進的氮化鎵半導體材料技術，網絡性能更優且更具可靠性，能夠在高雜波、近陸地電磁干擾等極端惡劣的環境下穩定工作，與宙斯盾系統的核心——AN/SPY-1D雷達相比，僅在功能性和靈敏度方面的性能已經提升了約35倍。據稱，美國海軍正計劃基于EXI項目研發一型X波段雷達，以與EASR組成雙波段雷達。

EASR

據美國海軍航母項目執行主管湯姆莫瑞少將宣稱，盡管EASR的雷達陣面僅有9個雷達模塊組件（RMA）（相控陣雷達所擁有的RMA單元數量越高，其發射頻率和性能越優異，同時成本也較高），但在針對EASR雷達的設計過程中已經基于AMDR技術進行了優化提升，因而與擁有30～40個RMA的DBR雙波段相控陣雷達（“尼米茲”航母與“福特”級航母首艦“福特”號裝備的現役雷達）相比，性能依舊強大，足以滿足大型核動力航母的作戰需求。此外，該型雷達還具有以下性能特點：

兼具對空監視、防空作戰、對海搜索等能力，將會取代AN/SPY-4、AN/SPS-48和AN/SPS-49等艦船雷達;

還增加了空中交通管制與天氣監測能力，從而能夠大幅提升航母的態勢感知與預警能力;

采用數字波束成像技術，基于先進算法，可在高電磁干擾環境中正常工作。

綜上可知，由于使用與AMDR通用的軟件，EASR在海軍信息化作戰模式下的兼容性很強，完全符合以航母為中心的“海軍一體化防空火控”概念。

測試情況與列裝計劃

雷神導彈與防御分部與美國海軍已于 2020 年 3 月完成了 EASR 的工程和制造開發測試，并將使用陸基測試將雷達與作戰管理系統相結合，還計劃于 2023 年 1 月向美國海軍交付6 臺EASR。其中，

四臺為AN/SPY-6（V）2 EASR單面旋轉陣列，將被列裝在“美國”級兩棲攻擊艦的三號艦LHA 8、尼米茲級航母約翰?C?史坦尼斯號 （CVN 74）、第13艘“圣安東尼奧”級船塢運輸艦“小理查德·麥考爾”號兩棲平臺船塢艦（LPD 29） 與圣安東尼奧級Flight II型首艦“哈里斯堡”號船塢運輸艦（LPD 30）之上;

兩臺為AN/ SPY-6（V）3 EASR 固定面陣列，將被列裝在第二艘“福特”級航母“肯尼迪”號（CVN 79） 、未來的新一代航母以及未來的 FFG（X） 導彈護衛艦之上，并能夠與國際海軍的護衛艦兼容，將成為美國海軍新型護衛艦的核心設備。

屆時先進的EASR有源相控陣雷達將與美軍的協同作戰系統（CEC）聯合，由CEC將航母戰斗群中各作戰艦艇的目標探測系統、指揮控制系統和武器系統以及預警機等聯系起來，而航母以及護衛艦等所裝備的EASR則執行遠程搜索、空情掌握、指揮通信等任務，由此實現整個戰斗群的高度協同，并進一步拓展戰場范圍與火力空間，實現美軍的“海軍一體化防空火控”目標。

AN/SPN-50最新型艦載航空管制雷達

美國海軍于2019年在馬里蘭州圣伊尼戈斯的海軍空戰中心飛機師韋伯斯特機場首次演示了最新型號的AN/SPN-50航空管制雷達。該雷達將由瑞典薩博公司開發的“海上長頸鹿”有源相控陣雷達升級而來，未來將被全面換裝為美軍航母與兩棲攻擊艦等大型艦船的空管雷達，以加強美軍航母抵御高超音速武器威脅的能力。

技術要求

美國對該型雷達的能力要求在于其需具備更精確有效的監視和探測能力，將工作頻段由原型的S段改為C段（4GHz～8GHz），以消除與美國本土岸基信號沖突的風險，且在尺寸和重量上需與現役空管雷達——AN/SPN-43c雷達相當，以便于替換。通過“海上長頸鹿”雷達的升級，AN/SPN-50的探測能力等較AN/SPN-43等雷達而言，將有大幅提升。

探測范圍將更廣，AN/SPN-43系列雷達的最大探測距離約185.2公里，而AN/SPN-50的探測距離將進一步擴大;

引入高超音速目標的探測與追蹤模式，能夠為美軍反導武器爭取一定防御空間，在一定程度上保證航母編隊的生存能力;

基于新型數位式雷達系統與信號處理技術，能夠在強電磁干擾下保持高探測與跟蹤的能力，并解決傳統雷達的頻譜限制問題;

將具多任務能力，可同時執行干擾機跟蹤、自動對海監視以及目標分類識別等任務，并依據天線所提供的目標的三維數據，從而能夠大幅提升美國海軍武器系統對防空、水面作戰和遠程地空導彈等的目標識別能力。

此外，AN/SPN-50還將基于更為完善的信號采集與數據處理功能，一方面能夠為管制員提供執行飛機起降控制、空域飛機識別、空中管制、安全警戒、天氣處理和著陸制導所需的數據，另一方面能夠通過信號數據更為有效地連接信息與指揮平臺。

測試與列裝計劃

未來AN/SPN-50裝備于航母或者其他大型作戰艦船上，將在提升戰機出勤率的同時，在一定程度上提升艦船抵御高超聲速武器威脅的能力。

目前AN/SPN-50（V）1尚處于工程與制造期間，已經進行了多次測試和評估活動階段，計劃于 2022 年底達到初始作戰能力。美國海軍計劃將兩臺 AN/SPN-50（V）1安裝在德懷特?D?艾森豪威爾號航母 （CVN-69） 上進行操作測試，還將優先裝備于“美國”級兩棲攻擊艦第三艦（LHA-8） 上，并計劃在 2028 財年采購 25 臺 AN/SPN-50 艦載空中交通雷達。

小結：新型艦載有源相控陣雷達是美國海軍提升下一代水面作戰艦艇綜合能力，應對未來高烈度、超視距、分布式海上作戰的關鍵之一。一方面，美國海軍正致力于通過采用開放式的結構體系、模塊化技術以及通用性技術，實現新型有源相控陣雷達的研發與升級，以適用于不同艦船平臺，同時降低成本;

另一方面，則致力于在提升新型雷達探測與跟蹤等以及抗干擾能力的同時，構建雷達的防空反導、應對高超聲速、空中管制等多任務執行能力，提升雷達在海軍信息化作戰模式下的兼容性，以及航母與“宙斯盾”導彈驅逐艦隊的現代化水平，從而進一步提升艦隊的生存能力與殺傷力等。

總之，列裝新型有源相控陣雷達的航母、導彈驅逐艦以及其他各型艦船等將是美軍最新兵力調整組成的一部分，將有力推動美軍全方位構建防空反導攔截等能力的進程。

編輯：jq