刘永坦院士：我国科学家用雷达、制导和自动化技术构建出强大的海空防御网

最近美国驱逐舰四度穿越台湾海峡，航母“罗斯福号”战斗群三度进入南海搞军演。

这意味着美国仍然在进行蓄意干扰，甚至危害我国台海地区和平稳定局势的“小动作”。

可笑的是，美国不了解我国国防实力的真正水平，他们根本没搞清楚我国海空防御与制导技术有多么强大。

这里要感谢那些默默无闻的，不能显露身份的科学家们在雷达、制导和自动化领域做出的重大贡献。

超视距雷达

雷达技术已有近百年的发展史，随着信息化和数字化时代的到来，雷达技术更是向深度空间、多维度成像、全信息传送等领域进行交叉升级。

如今的“雷达”已从单纯的电磁信号的发射和接收模式，演变成集探测、计算、合成、以及模拟等众多高科技于一身。也就是说雷达从单一技术演变成了系统工程。

如今我国的雷达预警工程对比欧美军事发达国家只能说有过之而无不及。

早在上世纪八十年代，雷达专家刘永坦先生在没有任何理论与技术的参考下，成功创建我国第一部新体制远距离雷达实验系统，全面验证了远距离探测理论体系和方法。这对于我国八十年代的海防，甚至是全球对海探测领域，都是一项重大的突破。

威海雷达实验站

2011年，刘永坦团队在威海荒芜的海岸又成功建立我国首部具有全天时、全天候、超远距离探测能力的新体制雷达。比国际最先进的同类雷达规模更小、作用距离更远、精度更高、造价更低。其核心技术处于国际领先地位。

简单来说，刘永坦的新体制雷达就是全天时、全天候、超视距、海空兼容的边防预警装备。

这种雷达的优势是可以探测到地平线以下的被地球曲率影响的导弹、飞机和舰艇。它们在新体制雷达的监测下，全都“无处遁形”，即使是超低空飞行的战机也逃不过它的“法眼”。

更具突破性的是，这种雷达能在比目标反射波强一百多万倍的海杂波的干扰下，实时精准捕获目标，精度最高可达0.12米左右。这个难度不亚于从太空中精准发现一只游动的“水母”。

我国目前部署有三种新体制雷达：

第一种是地波超视距雷达（刘永坦研制的就是这种），它的基本原理是利用电磁波以绕射方式沿海面传播，通常可以实现400公里以内的海面及其上空目标的探测。由于高频段的优势，地波也具备一定的反隐身能力。

第二种是微波大气波导超视距雷达，其原理是电磁波可利用海水和大气之间的超折射效应，在有限高度以及沿地球表面曲率传播。这种微波雷达也可以探测地平线下的海面和低空目标。

现代级驱逐舰

我国的微波超视距雷达出现于上世纪90年代，是从俄罗斯引进现代级驱逐舰的时候附带的雷达技术。我国海军在此基础上进行了国产化，即所谓的366超视距雷达。

微波超视距水面探测雷达

目前，我国拥有自主技术的最新微波超视距雷达已研制成功，它就是LD-JXC100型微波超视距水面探测雷达，其具有电子波束稳定和修正，以及海杂波抑制等高新技术。

第三种是天波超视距雷达（我国是第三个独立掌握这项技术的国家），它的基本原理是电磁波斜向发射到大气电离层（电离层区域处于60公里1000公里高度之间），然后被折射到远方的地面、海面或空中目标，其回波的一部分将沿着原来的路径或者其他可能的路径再次经过电离层折射回到发射点或接收点，从而实现超远距离的目标探测。其探测距离为800~3500公里。

这三种新体制雷达优点各异：

以目前的实际应用来说，天波的探测距离最远，而且对空、对海均可，它既能探测弹道导弹发射，也能探测大型水面目标，还能探测超低空飞行的小型目标；

地波则对海探测为主，并兼顾低空、掠海飞行的目标，探测距离中等；

而微波主要针对水面目标，且自身体积较小，便于舰载和机载使用。

我国已在综合运用这三种超视距雷达，建立了较完善的海空雷达系统。

天波超视距雷达

天波超视距雷达可以在上千公里外的导弹发射后1分钟就能发现其目标，3分钟后提供预警信息，预警时间可长达30分钟。厉害的是，天波还能探测到最远4000公里的核爆炸，并可通过测量电离层的扰动情况估计核爆炸的当量和高度。

地波超视距雷达可以在200~800公里的距离发现低空入侵的飞机、巡航导弹和海面舰艇。对飞机目标的预警时间约可增加10倍；对舰艇目标的预警时间可增加30~50倍。

微波超视距雷达可装载在舰艇和飞机之上，不但可以进行海上超视距目标探测与指示，还具备较强的对低空、掠海目标探测能力。

综上所述，我国对海防御能力丝毫不惧任何军事强国的挑衅。

但是，对于非常令人头疼的隐形战机来说，超视距雷达还无法有效远距离发现和跟踪隐形目标。

目前隐形战机装备的主流反隐形雷达是L波段雷达，虽然号称“全能雷达”的米波雷达可以有效发现隐形战机，但其探测精度较差，无法引导地面导弹打击目标。

吴培亨

我国科学家吴培亨、张蜡宝和康琳团队共同研制的量子雷达正是隐形战机的克星。

这种雷达利用光子的量子特性来对目标进行成像。由于任何物体在接收到光子信号之后都会改变其量子特性，因此这种雷达能轻易探测到隐形飞机，而且几乎是不可被干扰的。

F-22隐形战机

量子雷达不仅能探测到大气层内的低空隐身目标（如F-22），还能探测到中高层大气层高速来袭的目标，从原理上来讲，目前各国争相研发的高速声速导弹、水漂弹等，都是它将来要探测的目标。

除了量子雷达技术，我国还有微波光子雷达技术。

潘时龙

2017年6月，年仅35岁的雷达专家潘时龙带领团队研制成功可实现小目标实时成像的微波光子雷达验证系统。

这种微波光子雷达技术可在不损失信息量的前提下极大地压缩数据量，实现对小尺寸目标的实时高分辨成像，且成像精度可高达2cm。此技术突破了电子技术对带宽与处理速度的限制，为高精度实时雷达目标监测提供可靠的技术支持。

这项尖端技术被世界各军事强国都明确认为是在“未来战争”中取得优势的重要核心技术。

微波光子雷达的成像

更为厉害的是微波光子雷达能大致描绘出目标的基本外形轮廓，这对于接下来选用什么型号的导弹来实行精确打击才是最至关重要的。

那么，随着微波光子雷达技术的发展，理论上它的作用距离可以达到几千公里，这将彻底改变目前的预警卫星、预警机和战斗机的探测范围。

所以，我国的反隐形雷达网，只需布置几部微波光子雷达系统就能实现对我国领空全域的覆盖。并且基于这种雷达系统建立的地面防空火力网，能实现对隐形目标的超远距离感知和精确制导打击。

b2隐形轰炸机

举例来说，美国b2隐形轰炸机只要在日本关岛一升空，我国的微波光子雷达即可探测到。此时便可提前预警，同时可由光子雷达引导防空导弹实施精确打击。

反导系统→精确制导技术→逆合成孔径雷达制导

但是，要想精确打击雷达探测到的敌对目标，首先自己要准备一套反导系统，因为在你发现敌人的同时，人家极有可能已经先下手为强了。

P波段远程预警相控阵雷达

2017年，我国披露了一款新型远程预警雷达——P波段远程预警相控阵雷达

这种大型相控阵雷达的主要功能是对敌方的弹道导弹进行拦截，以及监控导弹的发射，确定其发射地点，命中地点，还有飞行速度与弹道等参数。

这并非是我国新型远程预警雷达的首次露面。

其实早在2015年，网上就流传出一组国产相控阵雷达的照片。

这座雷达部署于我国东北某地，距离俄罗斯边境不到130公里。它的高度相当于一座12层楼房。雷达阵面为单面，八边形设计，雷达整体结构从侧面看为不规则的三角形。

美国的“铺路爪”雷达

其外形和美国的“铺路爪”雷达十分相似。

这次主动曝光的远程预警相控阵雷达，除了雷达阵面变成圆形之外，雷达建筑的整体结构和从前也有较大不同，变得比从前更加壮实，体积有较大增加。

据说，它的探测距离至少在5000公里以上。

这次披露的另一个重要信息，就是这种远程预警雷达为P波段。

而美国的远程预警雷达，大多采用X波段。

如美国“萨德”反导系统的核心就是一部X波段雷达，还有海基SBX雷达，都是如此。

萨德系统的AN/TPY雷达

X波段的优势是精度高，美国“铺路爪”雷达号称可以在3000公里距离发现一个飞行的高尔夫球。缺点是目前所有的隐身飞机都针对X波段而敷设了对应的吸波材料，所以它的反隐效果较差。

而P波段的优势在于大气衰减率低，探测距离远，且能探测到隐身目标，其雷达元件相对于X波段工艺难度更低。缺点是天线功放功率较低，散热重量大。

美国F-35隐形战机

俄罗斯SU-57隐形战机

印度FGFA隐形战机

日本ADT-X隐形战机

有意思的是，这种P波段的远程预警雷达，除了反导之外，还能有效对抗强大的第五代隐身战机，如美国的F-35；俄罗斯的SU-57；印度的FGFA；日本的ADT-X等。

虽然卫星也能对来袭导弹进行预警，但就性能来说，还是只有高精度的地面雷达才能判别出导弹的国别、袭击规模、飞行弹道和最终落点等，甚至还可以在数秒之内，就判别出这是一次意外的导弹发射，还是蓄谋已久的敌对进攻。

因此地面预警雷达才是防御导弹袭击的核心所在。

那么，只有提前预警，防住敌人导弹袭击后才能做出反击，这时候就要依靠精确制导技术了。

目前，最先进的弹载合成孔径雷达制导技术是合成孔径雷达(SAR)和精确制导相结合的一个高新科技，它是当下各军事强国提高精确打击目标的重要方法。

利用合成孔径雷达技术成像的美国五角大楼

合成孔径雷达技术属于一种高分辨率的有源雷达系统：用脉冲压缩技术提高距离向分辨率，用合成孔径技术提高方位向分辨率。因此它可以实现二维或三维的区域成像。

脉冲压缩技术：这是去年诺贝尔奖啁啾脉冲放大的原理之一。通常在雷达中，距离分辨率与脉冲宽度成反比（即脉冲宽度越窄，分辨率越高），但是窄脉冲的信噪比低，发射端处理复杂，而宽脉冲的信噪比高。由此演化出脉冲压缩技术。

那么，雷达发射调制过的宽脉冲，在接收端经过压缩处理使得接收脉冲等效窄脉冲，通常用来压缩的信号是线性调频脉冲压缩（LFM)，这就是啁啾信号。

合成孔径：就是利用机载雷达与目标的相对运动，把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径。

天线孔径有时候叫有效面积。我们可以想象一副天线可以以多大的有效面积去吸收电磁波。天线接收的功率和功率密度的比值就是天线孔径，单位是m2。

合成孔径雷达的数据处理算法，历来是科技含量最高的领域之一。

优秀的合成孔径算法能够将分辨率提高到米级，甚至分米级，对于航母这么大的钢铁物体，能够做到准确分辨到底是航母还是货轮、油轮。

那么反过来，当雷达不动，目标移动的时候，同样是一种相对运动，这种运动也可以用以合成孔径，可称为ISAR——逆合成孔径雷达。

利用这种技术可使地面雷达对空间运动目标——卫星、飞机、导弹等三维成像。

这也是刘永坦先生研制出的“独家秘技”，我们只能自行脑补。

有了超视距雷达和远程预警雷达，以及精确制导技术，那么便“万事俱备，只欠东风”了。这时我们还需要一种快速反应机制，因为作战指令不可能一级一级地传下去，这样会耽误稍纵即逝的宝贵时机。

作战指挥自动化系统

李贤玉

“火箭军”首位女将军——导弹专家李贤玉打造出我国独有的作战指挥自动化系统。

作为全军一体化指挥信息系统的总师组成员和第二炮兵分系统副总师的李贤玉，花费整整六年时间，建成了我国战略导弹部队的自动化打击系统。

这种自动化系统可以形成极为强大的打击与反击能力。比如海军预警与陆空雷达融合组网，水面舰艇与空中战机联手抗导，潜艇导弹与岸岛火器合同打击。

和电影中的情节一样，只需最高指挥员轻点鼠标，就能够实现了多支导弹旅、多种型号武器装备在同一作战指令下同时行动，对预定目标实施精确火力打击。

令人振奋的是，获得“中国青年女科学家奖”的年轻导弹专家魏诗卉，还提出一种发射导弹的捷联惯导新方案和关键技术，解决了导弹快速发射以及精确打击的重大技术瓶颈。

高精度惯性导航

惯导即惯性导航，它是校准各项误差、影响最终测控精度的重要设备之一。惯性导航是一种可以不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。它具有隐蔽性好，可在空中、地面、以及水下等各种复杂环境下工作的特点。

捷联惯导系统由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。陀螺和加速度计分别用来测量运载体的角运动信息和线运动信息。再由计算机根据这些测量信息解算出运载体的航向、姿态、速度和位置。

捷联惯导系统由于省去了复杂的机电平台，因而结构简单、体积小、重量轻、成本低、维护简单、可靠性高、还可以通过冗余技术提高其容错能力。

魏诗卉

之后，魏诗卉又结合我国装备实际，主导攻关了自主导航和制导误差补偿新技术，大幅提高了在复杂电磁环境下导弹的命中精度。

终上所述，凭借刘永坦的超视距雷达技术、远程预警相控阵雷达和李贤玉的导弹自动化系统，以及魏诗卉的精确制导技术，我国可以在短短几个小时之内，用庞大的导弹数量精确摧毁犯我边境的所有敌对目标。

结语

现今世界上， 具备太空监视、载人航天能力的国家仅有中国、美国和俄罗斯； 具有三位一体核打击能力的国家仅有中国、美国和俄罗斯； 具有中段反弹道导弹能力的国家仅有中国和美国； 具备使用中远程弹道导弹打击海上活动目标的国家仅有中国。 我国已不再是任人欺凌的“睡狮”，我们的军事力量不惧任何国家的挑衅。

来源：时史文科