我国歼20雷达探测范围世界第一，现又增加两倍！这还真不是吹牛

歼20是第五代隐身战斗机，它的隐身能力极强，同类战斗机中隐身能力可谓首屈一指。但它的雷达探测能力也很强，有资料显示之前其雷达探测能力可能是300~600公里。然而据最新消息，它的雷达探测范围因为技术的进步又增大了两倍。

今年6月11日，《南华早报》及部分外媒报道称，中国歼-20隐形战斗机的雷达探测范围增加了两倍，这一惊人消息最初引发了不少人的质疑，笔者开始也是不相信的，因为我国歼20战机的雷达足够大，而且使用的又是氮化镓材料，其探测能力在目前服役的所有战斗机中已经是世界最强了，如果其探测范围再增加两倍，那真是不可想象，可以说是把世界所有战斗机的雷达探测水平都远远甩到了身后，而且甚至很多专门用来探测的预警机和侦察机的雷达探测能力都达不到它的水准。

所以，不单是笔者本人，很多军迷朋友也都难以相信歼20的雷达探测能力能有如此大幅度的提升。

然而随着笔者深入探究后发现，该消息其实并非某些人在信口雌黄空穴来风，而是有着坚实的科研支撑。

《南华早报》等媒体在报道中指出，中国歼-20隐形战斗机的雷达探测范围增加了两倍，且这一雷达性能的飞跃归功于半导体专家徐现刚。这一报道在国内溯源可以找到账号为“Fm1058济南新闻广播”在今年6月1日发表的一篇文章，题目为《山大教授带领团队研发“中国芯”，国产雷达实现“先敌发现、先敌制胜”》，而文章的下面标注了其来源为“山东大学”的公众号，里面就提到了徐现刚教授研究的碳化硅材料对歼20战斗机等使用的雷达的性能有大幅度提升。

文中还讲到由徐现刚教授带领的突破性研究帮助“威龙”（歼-20）将其雷达探测范围扩大至三倍。

外媒同样提到，中国J-20战机雷达探测距离提升三倍，得益于中国山东大学研究团队20年来在碳化硅（SiC）半导体材料上的突破。

从山东大学新媒体发布的信息来看，近期山东大学发布了一期山大贡献人物介绍，其中就重点介绍了徐现刚教授，主要就是他在三代半导体碳化硅上的突破。山东大学成立了新一代半导体材料研究院，不仅在碳化硅方面取得突破，还包括三代半导体的其他重点领域，如氮化镓、氧化镓、金刚石、氮化铝等新一代宽禁带、超宽禁带半导体单晶材料及器件研究工作。这些科研成果为歼-20雷达探测范围的增加提供了坚实的技术基础。

到了今年7月1日，山东省科学技术厅官网也刊登了一篇高度相关文章，其题目是《科技领军人才风采 | 徐现刚：以晶铸魂，破局“卡脖子”的半导体领跑者》，两者所讲的内容都提到了徐现刚教授带头研发的碳化硅材料使我国相控阵雷达技术的探测范围提升了两倍，这些都说明该消息也是高度可信的。

很多军迷朋友都知道歼-20雷达已经用上了氮化镓TR模块，但仍然需要使用高性能的射频芯片基板。目前全世界最尖端的射频芯片基板就是使用碳化硅（SiC）制造而成。以前，中国高度依赖外国采购高端的碳化硅（SiC）晶圆，因为自身还没有办法独立造出非常高端的碳化硅（SiC）晶圆。然而，山东大学的徐现刚团队已经成功研发出了12英寸的碳化硅（SiC）单晶，实现了“碳化硅射频芯片基板”的自由。

有了“碳化硅射频芯片基板”再加上“氮化镓TR模块”，中国的相控阵雷达不仅可以实现百分百的国产化，而且还可以将雷达的探测距离、抗干扰能力等核心性能指标大幅提升。这种“碳化硅射频芯片基板”不仅可以用在歼-20的机载雷达上，今后也将使用于歼35、歼36、歼50乃至其他一些型号的战斗机上，给它们都安装上一对千里眼。这样一来，我国战斗机的雷达探测水平将大大领先于世界其他各型战斗机，形成巨大的代差优势。

另外，这种材料还可以大量应用到预警机、电子战机、空空导弹、战略预警雷达甚至是太空卫星的雷达上，应用前景可谓是极为广阔。

制造氮化镓雷达不仅需要“氮化镓射频芯片”，还需要“碳化硅衬底”。因为“氮化镓单晶难以直接制备”，所以需要“衬底”提供晶体结构模板，让GaN外延层在“衬底”上进行高质量的生长。以前雷达射频芯片主要都是使用“蓝宝石”或者“硅”作为“衬底”，但这些材料都无法满足氮化镓雷达的需求，所以开始使用更先进的“高纯半绝缘碳化硅”生产“高端的碳化硅衬底”。

然而，以前生产“高纯半绝缘碳化硅”的技术一直都被欧美垄断，美国的科锐（Cree）、德国的SiCrystal和日本罗姆（ROHM）这三家公司曾一度垄断了全球超过80%的“高端碳化硅衬底”产能。欧美公司凭借垄断优势，不仅设定了很高的出口价格，而且还禁止出口军用级别的“高端碳化硅衬底”，中国就是他们禁止出口的重点对象。

但好在山东大学的徐现刚团队突破了“高纯半绝缘碳化硅”的生产技术，帮助中国实现了“高纯半绝缘碳化硅”的大规模生产。而且现在中国生产的“高端碳化硅衬底”，无论是“缺陷控制”还是“电阻率”都已经超过了欧美生产的“高端碳化硅衬底”，甚至可以说是领先了欧美一代的技术水准，这为中国雷达遥遥领先全世界提供了强大底层支撑。

歼-20雷达探测范围增加两倍的计算与验证

一般认为，我国歼-20战斗机的雷达探测距离在300 - 600公里之间。但这里讨论的是雷达探测范围，下面我们来具体计算一下在使用新型碳化硅材料后，歼-20战斗机所能达到的雷达探测距离。

假设以雷达扫描前方120度角的扫描距离为300公里来计算面积，雷达扫描范围是一个扇形区域，扇形面积公式为S=nπr2360S=\frac{n\pi r^{2}}{360}S=360nπr2（其中n为圆心角度数，r为半径）。当n = 120度，r = 300公里时，可得S=120×π×3002360=30000πS=\frac{120\times\pi\times300^{2}}{360}=30000\piS=360120×π×3002=30000π平方公里。

若雷达探测范围增加两倍，那么新的扫描面积S新=3S=90000πS_{新}=3S = 90000\piS新=3S=90000π平方公里。

设增加两倍后的雷达探测距离为r新r_{新}r新，此时圆心角仍为120度，根据扇形面积公式可得S新=120×π×r新2360=90000πS_{新}=\frac{120\times\pi\times r_{新}^{2}}{360}=90000\piS新=360120×π×r新2=90000π，解方程可得r新=3×300≈519.6r_{新}=\sqrt{3}\times300\approx519.6r新=3×300≈519.6公里。

500余公里的雷达探测距离，已经是不少预警机都难以企及的探测能力了。然而这还只是假设歼20之前的雷达探测距离为最低的300公里的数值是计算的，如果按最高的600公里来算，其探测距离可增加到1000公里。

这是不少大型预警机都难以达到的探测距离，然而，如果要将这种技术应用到我国的各种预警机上呢？其探测能力都将会有一个大的飞跃。

未来，随着中国在半导体领域全产业链的不断突破，相信中国在军事装备和科技领域将会取得更多令人瞩目的成就。

消息来源：山东省科学技术厅官网7月1日报道《科技领军人才风采 | 徐现刚：以晶铸魂，破局“卡脖子”的半导体领跑者》

山东大学公众号6月1日文章《山大教授带领团队研发“中国芯”，国产雷达实现“先敌发现、先敌制胜”》