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氮化鎵世界!雷神公司贏得美陸軍“低層防空反導傳感器”項目競標

2019年10月16日,美國彭博新聞率先披露:美陸軍已選擇雷神公司作為“低層防空反導傳感器”(LTAMDS)項目的中標方,標志著洛馬和諾格兩大競標團隊最終落敗,“愛國者”系統(tǒng)雷達未來仍將由雷神研制。美國雷神公司官網(wǎng)也在10月17日宣布了這條消息。

“低層防空反導傳感器”項目是美陸軍未來司令部(AFC)組建后主導的首批重點武器研發(fā)項目之一,大量采用了非傳統(tǒng)采辦策略。該項目旨在研發(fā)一種多功能雷達系統(tǒng),在替換現(xiàn)有AN/MPQ-65A“愛國者”雷達(同為雷神公司研制)的同時填補能力短板,對一體化防空反導體系中的低層傳感器組件進行現(xiàn)代化升級。新雷達將使美陸軍得以充分發(fā)揮“愛國者”PAC-3增強型導彈(PAC-3 MSE)的性能,該彈射程已超過現(xiàn)有“愛國者”雷達的探測范圍。除填補能力短板外,新雷達還將降低使用和維護成本,提升可靠性和可維護性。

“愛國者”PAC-3增強型導彈(PAC-3 MSE)采用了雙脈沖火箭發(fā)動機提高射程、機動性和殺傷力,洛馬公司稱該導彈在2018年7月的攔截試驗中創(chuàng)下了射程紀錄。上圖為該導彈進行試射,下圖從上往下為“愛國者”PAC-3攔截彈、PAC-3 MSE、“薩德”攔截彈和“薩德”增程型攔截彈的模型,它們都是洛馬公司產(chǎn)品。從下圖可見,PAC-3 MSE從中段彈體開始,直徑也比PAC-3原使用的攔截彈略有增大(美國洛馬公司圖片;美國《航空周刊與空間技術(shù)圖片》)

美陸軍于2017年批準了“低層防空反導傳感器”項目的采辦策略,將其形成初始作戰(zhàn)能力(IOC)的時間定在2027年。但美國國會對此并不滿意,于2018年春季將初始作戰(zhàn)能力的最終截止時間提前至2023年12月31日。2018年12月,美陸軍被迫放棄原定采辦策略,轉(zhuǎn)而采用中間層級采辦要求競標團隊進行快速原型研發(fā),同時將初始作戰(zhàn)能力的時間進一步提前至2022年。

“低層防空反導傳感器”項目原定由諾格、洛馬、雷神和第四家公司共同競標,2018年9月范圍縮小至雷神和洛馬兩家,后來又將諾格納入其中。該項目是美陸軍未來司令部放棄傳統(tǒng)采辦策略、改用中間層級采辦所轉(zhuǎn)化的五大正式在冊項目之一。有關(guān)中間層級采辦,詳見我中心蔡天恒先生于2019年7月16日在本號發(fā)表的專欄文章“美軍正使用中層采辦以極其激進的方式加速形成裝備作戰(zhàn)能力”(點擊題名可直接訪問);這篇專欄文章也提供了截至當時已知的、美軍采用中間層級采辦進行快速原型/快速部署的主要采辦項目。

根據(jù)合同要求,雷神公司將生產(chǎn)6套新型“低層防空反導傳感器”項目雷達,用于資質(zhì)認證和初期部署,后續(xù)可能獲得更多生產(chǎn)合同。目前美陸軍列裝有超過60套“愛國者”系統(tǒng)雷達,全球范圍內(nèi)保有量約150套。但美國智庫蒂爾集團電子系統(tǒng)高級分析師大衛(wèi)·洛克威爾稱,新型雷達按1比1比例替換“愛國者”雷達的可能性并不大,“連美陸軍能否買得起60套都是個問題”。這一方面是暗示新型雷達可能造價極高,另一方面美陸軍近年來以耗資數(shù)十億美元升級“愛國者”系統(tǒng),其現(xiàn)有能力仍可滿足未來的部分需求。

雷神公司早在2016年3月就展示了改用氮化鎵技術(shù)的AN/MPQ-65雷達,如上圖所示。截至2019年10月17日,該公司已為17個國家和地區(qū)制造了240部“愛國者”系統(tǒng)的雷達。在“低層防空反導傳感器”發(fā)展中,美陸軍全面采用了快速采辦。一是利用中間層級采辦推行快速原型化,為此美陸軍直接舉辦了解決方案原型樣機外場演示驗證競賽活動,雷神、洛馬和諾格團隊均在2019年5月參加了該演示活動,隨后雷神公司才在2019年7月提交了自己的標書。二是美陸軍還利用“其他交易協(xié)議”(OTA)與雷神公司簽訂采購6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的合同,有關(guān)“其他交易協(xié)議”,詳見我中心蔡天恒先生于2019年9月18日在本號發(fā)表的專欄文章“美軍重啟并擴大冷戰(zhàn)產(chǎn)物其他交易授權(quán)的使用以加速采辦中的合同簽訂”(點擊題名可直接訪問)。雷神公司“低層防空反導傳感器”首批6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的單價高達6000萬美元左右,但我們認為:這對于初期系統(tǒng)來說屬于正,F(xiàn)象,隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大、工藝穩(wěn)定成熟,后續(xù)生產(chǎn)型系統(tǒng)的單價將會大幅降低(美國雷神公司圖片)

美陸軍在立項之初就反對“低層防空反導傳感器”項目具備全向探測能力,認為該能力可通過傳感器無縫集成而獲得。該軍種提出新雷達應(yīng)具備的10項關(guān)鍵能力,從高到低分別為:防御戰(zhàn)術(shù)彈道導彈;防御反輻射導彈和對地攻擊導彈;防御非戰(zhàn)術(shù)彈道導彈;全扇區(qū)(full-sectored)防護;防御電子攻擊;支援“殺傷評估/攔截彈”;作戰(zhàn)和維護;訓練;定位精度;“大規(guī)模攻擊”(mass attack)。

美國雷神公司的“低層防空反導傳感器”原型機。該雷達也采用氮化鎵技術(shù),除了前方的主陣列之外,后方增加兩個小陣列,在美陸軍不做強制性要求的情況下仍提供全向探測,表明即使有這兩個小陣列,雷神公司仍有把握滿足美陸軍的成本、進度、“六性”等要求。通過采用氮化鎵等技術(shù),小陣列的尺寸只有“愛國者”現(xiàn)役雷達的一半,探測威力卻達到后者的兩倍以上。贏得該項目競標是雷神公司此前贏得美海軍艦載“防空反導雷達”(AMDR)即AN/APY-6雷達競爭后的又一勝利,凸顯該公司在新型雷達領(lǐng)域的優(yōu)勢,也使該公司繼續(xù)坐穩(wěn)“愛國者”系統(tǒng)雷達供應(yīng)商位置,洛馬公司則將繼續(xù)為“愛國者”系統(tǒng)提供導彈(美國雷神公司圖片)

雷神公司負責一體化防空反導國內(nèi)項目的業(yè)務(wù)拓展與戰(zhàn)略總監(jiān)鮑勃·凱利稱,新型“低層防空反導傳感器”雷達給人的第一感覺是“非常大”,該雷達由三面固定陣列組成,運輸時必須事先折疊。雷達展開時,一面大型矩形陣列豎起在總長近8米的拖車上,兩面較小的陣列則以相反朝向按45°起豎角在拖車后部較低的地方展開。這對較小的陣列在尺寸上只有現(xiàn)役“愛國者”雷達的一半,但探測距離是其兩倍以上。凱利表示,該雷達“能夠同時、全向進行搜索、跟蹤和交戰(zhàn)”。折疊狀態(tài)的新雷達比現(xiàn)役“愛國者”雷達高0.61米、長2.74米、窄0.2米。該雷達的模型于2019年10月14日開幕的美陸軍協(xié)會2019年年會上進行了公開展示,其展開狀態(tài)下頂部距地面約30英尺(約合9.14米)。

上圖為美國洛馬公司團隊競標“低層防空反導傳感器”的雷達原型機,下圖為諾格公司競標用原型機。兩型雷達均采用了氮化鎵技術(shù)。目前,美、英、法、瑞典等國推出的多型陸基戰(zhàn)略預(yù)警、陸基和艦載防空反導雷達都已采用氮化鎵技術(shù),其中不少型號都在國際市場上銷售。美國還已啟動將“薩德”反導系統(tǒng)中的雷達改用氮化鎵技術(shù)的工程研制,這樣其在韓國部署的“薩德”反導系統(tǒng)雷達,未來探測威力可能提高一倍以上。日本、以色列、俄羅斯等國也已發(fā)展氮化鎵雷達和/或氮化鎵雷達導引頭技術(shù)。瑞典發(fā)展了配裝氮化鎵預(yù)警雷達的“全球眼”預(yù)警機,已制造了擬配裝JAS-39E/F戰(zhàn)斗機后續(xù)批次的X波段機載氮化鎵有源相控陣火控雷達,并提供了樣機給美國進行技術(shù)評估;以色列從2016年12月開始交付意大利的“灣流”G550預(yù)警機也采用了氮化鎵技術(shù)。此外,美國AN/ALQ-249“下一代干擾機”吊艙、瑞典JAS-39E/F的內(nèi)置和外掛電子戰(zhàn)系統(tǒng)等采用了氮化鎵技術(shù),瑞典還推出了用于出口、采用氮化鎵技術(shù)的“阿雷克西斯”(Arexis)電子戰(zhàn)吊艙。美國還為目前未見披露具體型號的某種或幾種武器通信數(shù)據(jù)鏈采用了氮化鎵技術(shù)。大致統(tǒng)計,目前國外已有至少20多型雷達、導引頭、電子戰(zhàn)、通信系統(tǒng)已經(jīng)、正在或即將采用氮化鎵技術(shù),表明氮化鎵軍用電子系統(tǒng)正在實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)和美空軍研究實驗室等正在推進該技術(shù)的進一步發(fā)展,有望使未來的氮化鎵雷達探測威力比現(xiàn)有的氮化鎵雷達又由大幅提高(美國洛馬公司圖片;美國諾格公司圖片)

作為落選方,洛馬公司與以色列埃爾塔系統(tǒng)公司組成競標團隊,提出了以后者研發(fā)的ELM-2084多任務(wù)雷達為基礎(chǔ)的改進型雷達。

諾格公司為美海軍陸戰(zhàn)隊發(fā)展的AN/TPS-80雷達,從天線陣列外形及其支撐機構(gòu)等來看,與諾格公司的“低層防空反導傳感器”的雷達原型機很相似。該雷達于2017年2月完成初始集成試驗,在40多種不同的武器場景中鑒定了應(yīng)對實際開火,完成了針對700多次實彈射擊的跟蹤,包括多種火箭彈、壓制火炮炮彈和迫擊炮彈。2017年3月交付首批低速初始生產(chǎn)型產(chǎn)品。首部采用氮化鎵技術(shù)的AN/TPS-80雷達在2018年7月交付美海軍陸戰(zhàn)隊,2019年6月7日,美海軍陸戰(zhàn)隊授予諾格公司一份合同,采購30部全速生產(chǎn)階段第6生產(chǎn)批次的該型雷達。進入全速生產(chǎn)階段之后,該雷達的單價約為2000萬~3000萬美元(美國諾格公司圖片)

諾格公司僅提供了其競標方案的部分技術(shù)細節(jié),包括采用氮化鎵技術(shù)等,據(jù)估計可能是基于該公司為美海軍陸戰(zhàn)隊研制的AN/TPS-80地面/空中任務(wù)導向雷達(G/ATOR)。

美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)已將氮化鎵研究推向“氮化鎵+”,擬通過增強的片上冷卻,將氮化鎵晶體管的功率密度由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。這樣可在提高可靠性的同時,將設(shè)備輸出功率提升至2016年時最先進氮化鎵技術(shù)的6.8倍,雷達探測距離和通信作用距離則分別提升至1.6倍和2.6倍。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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