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346型雷達

346型雷達（官方代號：H/LJG-346型雷達；北約代號: Dragon Eye[1]（龍眼）），中方命名海之星（英文：Star of the Sea），是一款高度數位化和多功能的雙波段（S和C波段）的海基有源相控陣雷達。目前已經裝備在中國人民解放軍海軍的052C型驅逐艦、052D型驅逐艦、055型驅逐艦和001型航空母艦、002型航空母艦[2]。同時也是中國80年代末至90年代初兩個「海基有源相控陣雷達」系統項目競標方案中的一個。 由於其高度保密性，346型雷達時常被眾多媒體誤認為是348型雷達，也經常被誤認為是由另一個設計所設計的海獅系列C波段相控陣雷達。[3]在346型雷達已經贏得競標並於2004年進入軍隊服役後，至今已經發展出眾多改型。

位於052C驅逐艦艦橋下的大型346型雷達

發展歷程

346型雷達的發展歷程一路都伴隨著兩個研究機構——位於南京的中國電子科技集團的南京電子技術研究所（14所）和中國航天科工集團第二研究院下屬的第23研究所（23所）——的激烈競爭。在1980年代末，受到「以經濟建設為中心」的思想主導，中國軍費開支大幅下降。這就使得這個項目的競標變得極為重要，不僅是最終贏得競標者將得到2.1億人民幣的開發資金，也包括額外的2000萬人民幣的基礎設施投資資金。[4][5][6][來源可靠？]結果，這場競標最終遠遠超過了單純的技術方面的競標，最終延伸到有中國政府高層參與的政治鬥爭，而這一切造成了項目數年的延遲，並使得項目接近流產。[4][5][來源可靠？]最終14所贏得了競標。

最初研製

最終競標勝利的14所在研究相控陣雷達方面擁有經驗，而最終裝備在中國海軍驅逐艦的雷達是基於曾經研製的兩款相控陣雷達的經驗。在兩伊戰爭接近結束的時候，交戰雙方都請求中國在2、3年內幫他們研製出一個大型預警相控陣雷達。[7]這個任務又分配到了14所的身上，14所動用了所有的資源到這個計劃上。張光義，中國第一個相控陣彈道飛彈預警雷達的總設計師，被人命為了這個計劃的總負責人。[4][來源可靠？]王軍女士和張亞朋則分別被任命為L波段的893型雷達的總設計師和副總設計師。同時李治銘和刁晨曦則分別被任命為P波段的894型雷達的總設計師和副總設計師。然而，就在這兩個雷達即將設計定型並量產時，訂單隨著兩伊戰爭的結束在1989年被取消了。而外國訂單的取消並不意味著計劃的流產因為此時國內對這型雷達的要求依舊很大。1989年11月，兩名14所的工作人員，孫憲章（1461型相控陣雷達總設計師）和蔡本耀在三亞參加了一個由海軍裝備部舉辦的關於在052B型驅逐艦艦載雷達的會議。14所最初的方案是使用一個S波段的主動相控陣雷達，此計劃最終批准。由於年齡和身體原因，孫憲章在14所中標後退休，由王軍作為總設計師，刁晨曦作為副總設計師的團隊接手了這個項目。[4][5][來源可靠？]

1991年夏季早期，當時的海軍裝備部部長賀鵬飛少將（賀龍元帥的兒子）在位於北京的解放軍總參謀部三部會見了14所的團隊。賀部長告知了團隊當時解放軍海軍裝備的海基雷達只有幾十公里的探測距離而同期日本和台灣的戰艦已經擁有了200-300公里的探測距離。而這會導致解放軍的戰艦在發現敵人之前就被擊沉，所以對於中國的雷達研究者們來說，發展一款相控陣雷達來大幅提升戰艦的戰鬥力是非常緊迫的。[4][5][8][來源可靠？]為了達到這款未來將裝備於海軍的海基有源相控陣雷達的要求，14所展示了它們自1989年11月以來的研究與發展成果，張光義也告知了海軍——基於安裝於052B型驅逐艦的雷達天線大小的限制（4 x 4m），一個S波段的有源相控陣雷達將會有300公里的探測距離，比之前海軍要求的200公里還高了50%。

14所最初並不是有源相控陣雷達的競爭者，23所才是。海軍最初對雷達的探測距離要求只有200公里，而這正是基於23所設計的C波段有源相控陣雷達。當14所參與競標後，其研究證明了一個C波段的有源相控陣雷達無法滿足200公里的要求。[4][5][來源可靠？]經過兩輪在香山的測試後，海軍更傾向於選擇14所的計劃並要求14所在3-5年內提供出一個原型。當時14所的副主任——包養浩和當時的14所副總師——華海根重新在1991年10月選拔了人員組成研發團隊。在1992年3月，S波段有源相控陣雷達的原型 命名為 115型雷達[4][5][來源可靠？]。最初的設計引用了一個類似於美國MIM-104愛國者飛彈的AN/APQ-53雷達的布局——一個擁有3456個收發器的S波段陣列和一個小型的用來控制紅旗-9防空飛彈的C波段陣列並包括了飛彈制導、主動雷達導引和半主動雷達導引的功能。這個設計在200公里探測距離的要求上獲得了海軍比較猶豫的批准，但是在更多的開會討論後，趙登平少將（陳賡大將的女婿）要求14所對設計進行改良升級使得最長探測距離能夠達到300公里。[4][5][6][來源可靠？]

設計升級

對115型雷達的要求是以0°到90°的仰角操作，當船以±20°滾動時掃描範圍為±60°。[9][來源可靠？]14所為此建立了一個以王軍為總設計師、刁晨曦為副總設計師、段慶仁為可靠性總工程師、陳洪元為結構總工程師、李亨昭為製造總工程師、陳振成為收發器設計工程師和陳紅為天線饋線總設計師的研發團隊來完成雷達原型機的工作。[4][5][來源可靠？]來自724研究所、南京航空航天大學和南京理工大學的專家都被邀請前來評估相關性能，經過這些專家的評估後，設計也根據他們的評估改良了。[9][來源可靠？]之後的改良使得每一面的收發器從之前的3456個增加到了4768個，加大了探測面積。[4][5][來源可靠？]在1992年6月上旬，14所的一個團隊第三次前往北京香山報告研究進程，經過兩天的展示，1992年6月10日，海軍方面的代表在會議上告知14所的團隊他們將會向他們的上級領導部門推薦選擇14所作為海基有源相控陣雷達的最終中標單位。接下來的一個月，14所的另一個團隊因此造訪了701研究所（052B型驅逐艦的設計所），同時也會見了052型驅逐艦（以及之後的052C型驅逐艦）的總設計師——袁敦磊（接替當時退休的潘鏡芙院士）和雷達系統的工程師——奚秀娟女士，來討論系統融合的問題。[4][5][9][來源可靠？]

然而此時，14所的競爭對手——23所，卻聲稱14所沒有能力按時造出符合海軍要求的固態收發器，而作為中國當時研製的首款此類設備，海軍也擔心潛在的失敗風險。海軍方面隨即告知14所，要求他們先研發固態收發器，不然就不會再出錢投資這個項目未來的發展。儘管14所之前已經成功研製出L波段的固態收發器，但是全新的波長更短的S波段卻擁有更大的困難因為新的收發器必須更緊湊，更抗干擾。[4][5][來源可靠？]14所隨即再次組建由以下成員組成的團隊，進行新型收發器的技術攻關：張福瓊，在莫家銘的協助下擔任循環器設計師；郭艷玲女士在梁恆心的協助下負責結構、重量和電子反制；黃興富和牛寶君在孫茂友的協助下負責天線。陳振成作為作為發射器模塊設計師；於洪標在顧仲汝的協助下作為接收器模塊設計師。馬恆泰作為陣列更換模塊設計師；施美玲女士負責控制的部分。丁友石被任命負責微電子方面的工作。設計團隊於1992年9月開始工作。[4][5][10][來源可靠？]

由於中國在20世紀90年代早期的技術瓶頸，為有源相控陣雷達上的每一個收發器提供電力是完全不可能的。相反，研究團隊使用了一種類似於英國桑普森有源相控陣雷達和以色列EL/M-2075有源相控陣雷達的方案，將4個收發器組合在利用最高100W功率的發送/接收模塊（又稱：T/R模塊；英文：T/R Module），而每一個T/R模塊都有自己的動力來源。每一個T/R模塊都是20厘米寬，5厘米高和45厘米長。[10][來源可靠？]到了1993年4月，研發團隊終於成功研製出了需要的T/R模組，最終也獲得了1994年由當時尚存在的中華人民共和國電力工業部所頒發的科學技術進步獎的第二名。[4][5][10][來源可靠？]

早期試驗和重新設計

T/R模塊的成功研製按理來說應當意味著研究進入下一階段，但是14所卻錯誤地相信了當時的海軍會批准更多的研發資金來支持之後的研究。然而，由於不可控的政治因素和當時「以經濟建設為中心」的基本國策和當時全中國國產軍工業的普遍的低迷，導致了這和14所的想法事與願違。[11] [來源可靠？]而為了得到那一筆大數目的研究資金和其他的基礎設施發展資金，另一個研製海基有源相控陣雷達的競爭者，23所發現了了S波段雷達的潛在不足，並且通過政治操縱得到了當時國務院總理李鵬的支持。李鵬曾經任職於中華人民共和國航天工業部，也就是23所母公司中國航天科工集團的前身。[5][來源可靠？]在政治方面的壓力，又一輪的評估在1994年5月展開，評估者是10名中國科學院院士。他們包括了：陳芳允院士、毛二可院士、保錚院士、王小謨院士和王越院士。同時還有驅逐艦設計師潘鏡芙院士和飛彈專家徐長林院士。[5][6][11][來源可靠？] S波段的探測距離最高達到375公里的有源相控陣雷達很明顯在技術指標上優於23所設計的C波段有源相控陣雷達，因為後者的探測距離最遠只有120公里，[5][來源可靠？]僅達到前者的約合三分之一。而同時S波段的有源相控陣雷達也超過了最初海軍要求的300公里指標的25%。然而，院士們的投票顯示他們的想法並不一致，保錚院士、王小謨院士、徐長林院士和潘鏡芙院士把票投給了S波段設計，而毛二可院士和陳芳允院士卻投給了C波段的設計，因為中國航天工業總公司命令供職於其的陳芳允院士將票投給C波段雷達，並答應事後給予陳芳允院士一筆獎勵。[5][12][來源可靠？]同時中國航天工業總公司也答應毛二可幫助並提名他獲得院士的頭銜作為交換。王越院士則是早年一個與14所競爭373型反炮兵雷達項目的206所的負責人，在這個項目中14所由王德純副總師的設計贏得了競標，所以王越院士投了棄權票。[5][來源可靠？] 由於院士們投票的結果不一致，052B/C型驅逐艦的設計師袁敦壘無法做出最終決定，所以海軍又一次推遲了他們的決定日期並要求進一步對兩種設計的研究。

除了第一次中國科學院院士們的評估以外，又出現了了一個問題：23所，也就是紅旗-9飛彈的研發者，改變了海紅旗-9的參數和要求，這樣子有源相控陣雷達和地對空飛彈系統的融合又產生了新的問題。[5][10][來源可靠？]兩個最主要的改變分別是削弱了海紅旗-9的追蹤信號和追蹤距離。對於信號跟蹤，從表面上講，信號被大大降低，以減少被敵人攔截的可能性。對於跟蹤距離的增加，表面上是由於海紅旗-9的發射距離增加了幾十公里，因此跟蹤距離必須相應地增加。[11][來源可靠？]儘管這兩個改變看上去是合情合理的，但是這些改變是在海紅旗-9的指標在最初競標時就已經設定好發生的，而且這個對最初指標的改變被14所和海軍評估團隊認為是故意通過政治操縱無中生有的。所以極其不合理，14所被迫又一次重新改變其設計方案來達到更嚴格的指標，不然，競爭對手23所就有機會站穩腳跟。而23所的方案看上去是一個妥協——以14所設計的S波段有源相控陣雷達作為搜索和追蹤雷達，和自己研製的C波段有源相控陣雷達作為火控雷達。這個23所的雙雷達概念會大幅度增加設備的重量，而這個問題23所則建議由驅逐艦的總設計師來解決。[4][來源可靠？]很明顯這個短期內無法達成，而為了按時向海軍交付訂單上的驅逐艦，最終決定先進口俄羅斯的MR-710雷達（北約代號：頂盤；Top Plate）來安裝在052B型驅逐艦上，而有源相控陣雷達的安裝則需要等到之後的052C型驅逐艦了。[13][14][來源可靠？]

在知道這個雙雷達設計是完全不可能的情況下，14所的設計團隊抱著必勝的決心。最初的海之星雷達設計包括了兩個主動陣列：是一個直徑4米的八邊形S波段陣列，擁有3456個收發器用於搜索與追蹤，和一個小型的直徑60厘米麵基0.3平方米的C波段陣列用主動雷達導引、飛彈制導、半主動雷達導引來控制已經增加距離和減少追蹤信號的海紅旗-9。而僅僅大約0.3平方米大小，這個小型C波段雷達無法有效的控制改變指標的海紅旗-9。所以就需要一個更大的C波段陣列。14所隨即放棄了小型C波段陣列的方案，並且選擇了使用兩個大型0.2 x 4m的長方形陣列。而對於區域大小，每個C波段陣列都比之前的直徑0.6米的小陣列大了2.5倍。[4][13][14][來源可靠？]重新設計的有源相控陣雷達完全滿足了海紅旗-9的最新要求。分別於1994年3月和8月，經過海軍和兩個競標單位的又兩輪激烈的討論，重新設計的海之星雷達方案成功收尾並於1994年10月正式提交給了海軍裝備部。然而，兩個月來14所都沒有收到關於這個方案的回覆，因為23所又一次試圖通過其母公司中國航天科工集團來讓國務院總理李鵬選擇他們的C波段設計方案。[15][來源可靠？]而這一次為了抗擊23所的政治手段，14所則選擇直接寫信給了中央軍委副主席劉華清上將和曾經供職於中國電子科技集團前身的電力部門的中共中央總書記兼中央軍委主席江澤民[15][來源可靠？]。最終在1995年4月，海軍方面通過電話告知了14所他們將在下個月進行又一次的評估。[4][來源可靠？][13][15]

最終試驗和再次重新設計

又一輪的海基有源相控陣雷達的評估從1995年5月4日持續到了5月6日。這一次，被挑選參與評估的中國科學院院士的名單為了避免受到政治方面和賄賂的影響直到現在都嚴格保密。[15][來源可靠？]也是在這一次的評估結束後，14所基本確定贏得了此次競標，除了一些小小的細節方面的技術問題需要解決，而這些問題也成功於1995年8月和10月與海軍方面的兩次會議中得到了解決。[4][13][來源可靠？]1995年11月7日，14所被正式宣布成為「海基有源相控陣雷達」競標的獲勝者，他們的項目得到的海軍官方代號為H/LJG-346或者簡稱346型雷達，14所也因此獲得了2.8億元人民幣的科研資金，[13][16] [來源可靠？]而這也是從最初計劃的2.1億元人民幣的第三次上漲。由於中國在微電子產業的巨大進步，T/R模塊的設計也迅速得到改善，其每個模塊的長度從45厘米降到了40厘米，並且利用新研製出的材料大幅度減少了模塊的重量。基於這個過程，海之星有源相控陣雷達在1996年3月經歷了又一次設計改良，將之前的每個陣列4768個收發器增加到了超過5000個。[4][13][來源可靠？]結果，最終的最大探測距離又增加了7%達到了超過400公里。每個陣列增加的收發器意味著需要更強的電力，這些電力可以有助於減少用於地對空飛彈的過多功率分配。而多出的電力也使得雷達增強了他的多功能用途。

隨著346型雷達的研究繼續進行，14所的團隊面臨著另一個人事變動。由於對融合俄制MR-710雷達和052B型驅逐艦的迫切需求，最初的總設計師王軍被重新分配作為這個項目的總工程師，而之後，副總設計師刁晨曦於1996年7月離職前往加拿大[來源請求]。周萬幸被指派作為346型雷達的總設計師[4][來源可靠？]。大約5年後，2001年12月下旬，對試產單位的海試於華北展開。2002年4月，隨著雷達於海試中突然停轉，研發進程又遇到了新的問題。經過兩天的模擬後，團隊找到並解決了這個問題。[17]2003年，14所的研發團隊花費了半年時間解決了海波干擾的問題。2004年6月，最後的一次展開並於當年的冬天圓滿結束，而這型有源相控陣雷達正式獲得准證並於第一次海試一年半之後進入中國人民解放軍服役。[17]這項計劃歷時將近15年。

設計特點

作為第一款中國自行研製的海基有源相控陣雷達，海之星的設計定型一波三折而最終投入量產的版本與最初的原型大相庭徑。系列最初的原型115型的布局類似於美國MIM-104愛國者飛彈——主陣列是一個直徑4米的八邊形S波段陣列，擁有3456個收發器用於搜索與追蹤，和一個小型的直徑60厘米麵基0.3平方米的C波段陣列用主動雷達導引、飛彈制導、半主動雷達導引來控制海紅旗-9；和太空目標追蹤陣列系統，則是一個基於115型雷達的刪除了C波段陣列的改型，刪除的原因是因為這個改型的目的是在放大後追蹤來自太空的物件。而隨著海紅旗9的制導要求越來越高，115型雷達的設計是已經過時的而最終的量產版本則使用了另一種不同的陣列布局。[14]

海之星雷達的量產版本有一個全新的每一面超過5000個收發器的S波段陣列，達到了增加的超過400公里的探測距離。這個主要的S波段陣列被夾在兩列C波段陣列裡面，而這每一個陣列都是0.2 x 4m的大小。[14]這兩個C波段陣列是用來控制海紅旗-9的。第一個量產的安裝於052C型驅逐艦的型號被命名為346型雷達並且使用風冷系統，而在其之後的改型346A型雷達中被改成了水冷系統，安裝於052D型驅逐艦。346型繼承了原型用自己的電源將四個收發器組合成一個100W峰值功率T / R模塊的設計特點。[4][10]

安裝於052D型驅逐艦的346型雷達在面對現代的隱形戰機的功效仍然未知。隱身戰機針對高頻雷達頻段進行了優化（C, X和Ku），但是像尾鰭這樣的特徵可能會受到較低的S或L頻段頻率的影響。但是，S波段或L波段雷達的大型傳感器可能無法在戰術上很遠的距離上追蹤飛彈制導軌跡；通過將多個低頻雷達聯網來改善解析度可能會有助於解決此問題。[18]

改型

346型雷達一共有4種改型（截至2016年）：[4][5][14]

  • 155型雷達：擁有打的S波段陣列和C波段陣列的原型雷達，布局略微類似於愛國者飛彈的AN/APQ-53型雷達。
  • 太空目標追蹤陣列系統：帶有128個T / R模塊的小型輕量技術演示器，用於計劃中的，直徑30米的大型APAR雷達。曾經設想用來取代7010型遠程預警雷達。此改型沒有用於火控的C波段陣列，因為它是一個僅用於搜索和追蹤的雷達。目前已知僅停留在原型階段。
  • 346型雷達：第一種海基版本，其大S波段陣列夾在兩排C波段陣列之間，利用空氣冷卻系統，識別特徵為曲面的雷達陣列蓋。安裝於052C型驅逐艦和001型航空母艦。
  • 346A型雷達：採用了液體冷卻系統並增加T / R模塊數量提高雷達覆蓋範圍的346型升級型，識別特徵為平面的雷達陣列蓋。安裝在052D型驅逐艦和002型航空母艦上。
  • 346B型雷達：346B主動相控陣雷達是346A型雷達的改進型，採用液冷結構，雷達天線直徑比346A型雷達的4.3米直徑大，射頻收發(T/R)模塊採用最新的氮化鎵(GaN )材料，同時使用了最先進的「氮化鎵微波單片整合電路(MMIC)」技術。安裝於055型驅逐艦。[19]

性能參數

346型雷達:[4][5][14]

  • 總共面數: 4
  • 波段: S和C波段
  • S波段雷達大小和形狀：直徑4米的8邊型
  • C波段雷達大小和形狀: ≈ 0.8到1平方米的長方形.
  • S波段陣列數量: 4 (每面一個)
  • C波段陣列數量: 8 (每面兩個)
  • 最遠探測距離(km): > 450
  • 重量(t): < 16
  • 掃描: 120°
  • 標高: 0°至 90°
  • 冷卻系統: 風冷(Type 346)，水冷(Type 346A)

引用

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  2. ^ Tate, A. China's Second Aircraft Carrier begins sea trials. 簡氏防務. [March 6, 2015]. （原始內容存檔於2018-05-19） （英語）. 
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  4. ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 雷达. [February 25, 2016]. （原始內容存檔於2016-09-11）. 
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  19. ^ 應紹基. 中共海軍發展 「仿神盾」艦的歷程與展望 (PDF). 海軍學術雙月刊. 2018, 52 (3): 6 [2024-05-25]. （原始內容存檔 (PDF)於2024-02-05）. 
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