无源雷达对隐身飞行器探测系统的应用的分析

无源雷达是一种不用发射机发射能量而靠接受温热物体或他源反射的微波能量探测目标的雷达，有天线和灵敏度极高的接收装置。无源雷达鉴别目标的能力，主要取决于目标之间的表面温差和目标的反射系数，天线波束与目标之间的入射余角，无线极化和波束宽度与接收机的最小可检测电子等。

C4ISRnet.com 发布了一篇关于德国雷达公司Hensoldt如何跟踪一对F-35的彩色文章，这些F-35使用他们的“TwInivs”无源雷达系统在2018年离开柏林航展。这篇文章写得很好，提出了关于Hensoldt主张的最明显的观点。然而，我的收件箱和私信开始挤满了读者，他们对社交媒体上一些人所说的“隐形终结”技术表现出极大的关注和惊讶。他们想知道该怎么看待这一切。好吧，让我们从这个开始：不，无源雷达不会使隐身的需求失效，隐身不仅仅是躲避雷达，而是采用广泛的鸡尾酒或措施，通过限制对手探测和瞄准你的能力来大幅提高生存能力。你猜怎么着？它不是隐形的魔法斗篷。它从来没有，也永远不会。无源雷达也不是神奇的隐形探测工具。

一般意义上的雷达，指的是有源雷达，是一种自身定向辐射出电磁波照射目标，进行探测、定位和跟踪的传统雷达。有源雷达发射的电磁信号会被敌方发现，定位，暴露自己，引来“杀身之祸”，致使人们开始研究自身不辐射电磁波的新体制雷达。这种借助非协同外部辐射源进行探测和定位的被动式雷达，就是无源雷达。

由于无源雷达属于被动定位范畴的一种定位手段，利用外辐射源进行目标定位正向利用数字电视信号、同步卫星通信信号和移动通信信号进行定位方向发展，作为电子支援措施系统，这种雷达必须是多频段、宽频带、信道化的，且具有时差或方向精测、参数测量、模式识别配对、数据融合、信息提取和辐射源与载体平台识别等多个分系统。

隐形战机绝对无法被发现吗？答案是否定的。无源雷达是对策之一。9月下旬，美国C4ISRnet网站报道说，2018年柏林航展期间，德国亨索尔特公司利用“TwInivs”无源雷达跟踪了两架来参展的美军F-35战机，证实了无源雷达“隐形战机克星”的称号名副其实。

美国“The Drive”网站随后刊发科普文章称，世界上没有100%隐形的飞机，但也没有能让隐形战机立刻过时的探测手段。无源雷达有望在现代化防空体系中发挥越来越大的价值，但它的普及不至于削弱空中作战参与者对雷达隐身能力的需求。

F-35在德国遭遇挑战

无源雷达的工作原理是利用周边地区的第三方射频信息发现移动的空中目标，与自己释放射频并接收回波的普通雷达存在显著差异。早在“二战”期间，无源雷达便崭露头角；近几十年来，随着隐形战机实用化，全球各国和军工企业以更高的热情追捧这项技术。每隔几年，军事媒体上就会出现“无源雷达令隐形战机无所遁形”之类的标题。

据法国“空天防御”网站介绍，本次事件的主角“TwInivs”无源雷达于去年春天研发完成，由于德国正考虑购买F-35战机，对该机隐形能力的任何挑战都会引起人们的兴趣。但归根结底，“TwInivs”和同类产品并无本质上的不同，作为战场态势感知工具，它并不能直接对隐形战机构成威胁，而是更适合用来向友邻部队“通风报信”。

作为防空作战中的进攻方，隐形战机通常是针对常规雷达优化设计的，能躲避某些频段的电磁波。一般来说，雷达与飞机相距越远，后者的优势越大；即便雷达碰巧扫描到隐形战机，也会因为回波过于分散而无法实现持续跟踪，来不及引导防空武器实施攻击。此外，由于普通雷达发射的信号容易被识别，飞机察觉到潜在威胁后，还可以通过改变航线和释放电子干扰来迷惑、欺骗或蒙蔽雷达，甚至反客为主，对威胁最大的雷达实施“定点清除”。

“The Drive”分析认为，无源雷达相较普通雷达的最大优势在于它本身不会释放辐射，也就不会轻易暴露自身位置，从而获得了更强的生存能力。不过，这种特性也带来了一个明显的弱点：由于依赖第三方射频作为发现隐形飞机的“中介”，它在非常偏远的地区难以发挥效果——不可控的背景辐射水平限制了无源雷达的使用场景。

无源雷达是辅助角色

美国“防务新闻”网站援引亨索尔特公司的说法称，该公司的无源雷达成功跟踪了美军的F-35，这些F-35开着应答器，正通过空中交通管制系统和地面通话。同时，这两架飞机还加装了雷达反射器，这些都表明F-35当时是在以“非战斗配置”执行任务。

此外，德国的雷达操作人员非常熟悉当地的电磁环境，懂得如何优化系统来探测将要出现的目标。在这么多接近理想的条件下，他们跟踪了F-35约90英里（145公里）；这看上去是相当长的距离，但同样的设备能否在实战条件下达到同等效果，仍有疑问。

“The Drive”称，无源雷达与先进的红外搜索和跟踪系统（IRST）搭配时最具威力，IRST能让防空系统对无源雷达发现的目标进行更精确的二次锁定，并为防空武器提供更多火控数据。不过，IRST尤其是设在地面上的这类系统，在探测距离和保真度方面一直有很大的局限性，这两个指标在相当程度上取决于外部环境。此外，IRST的扫描速度也比不上雷达。

所以，无源雷达在未来的综合防空系统中理应有一席之地，但它的能力是有限的，基本上只能扮演辅助角色。随着计算机处理能力不断提高，这类系统从“电波海洋”中筛选目标的能力也会上升，防空系统的整体能力随之提高。还有一点不能不提：像F-35这样的隐形战机拥有导弹预警系统这张“底牌”，即便被无源雷达+IRST的组合锁定，也可以采用电子对抗措施引诱来袭导弹脱靶。

从根本上来说，无源雷达概念使用环境射频辐射，例如手机信号塔、电视和无线电广播等的发射，而不是其自身的有源雷达发射器，并使用这些信号的回波来检测穿过天空区域的目标。这个概念已经存在了很长时间。它可以追溯到雷达的黎明，无源雷达在第二次世界大战期间服役。近几十年来，多个国家的多家武器制造商一直在不同程度上追求这项技术。

事实上，似乎每隔几年就会有一篇文章宣布隐形技术可能由于无源雷达系统的进步而无效，从而引起轰动。通常，这些文章都带有威胁 - 伊朗，俄罗斯，中国等。今天在关于低频和量子雷达技术的文章中也有类似的说法。

TwInivs无源雷达系统背后的一般概念，Hensoldt  

亨索尔特自己的说法已经有一年多的历史了，当时德国正在考虑购买F-35来取代其龙卷风战斗机。但实际上，关于这类话题的任何事情似乎都会引发一些错位的歇斯底里，当 F-35 随之而来成为关注的主题时，它一定会吸引眼球。

随着岁月的流逝，无源雷达并没有因为一系列原因而削减隐身技术的实用性。首先，仅仅检测到附近未知的东西并不意味着可以准确地分类或交战目标。换句话说，在大多数情况下，无源雷达不提供使用武器的交战质量遥测。它是一种感知工具，主要用于提示其他更传统的传感器。

换句话说，它可以用来将其他防空传感器（如搜索和火控雷达）指向所述物体似乎所在的天空区域。这是一项有价值的能力，因为其中一些传感器可能能够在飞机上获得更好的跟踪，特别是通过在知道他们正在寻找低可观察目标的情况下改变策略。但考虑到隐形飞机经过优化，可以专门逃避这些雷达使用的雷达波段类型的探测，特别是从某些方面，仅仅将它们的波束指向天空区域可能是徒劳的。如果所述隐形目标与这些传感器相距很远并且相对于它们处于有利方面，则尤其如此。即使实现了跟踪，它也可能是间歇性的，并且持续时间不够长，无法将武器引导到目标上。

此外，一旦这些传感器被无源雷达系统提示，被追捕的飞机将完全知道这种情况正在发生，并将采用航线变化和先进的电子战能力来混淆、欺骗或致盲这些雷达系统。这些有源传感器通过发射来泄露其位置，因此，如果飞机或其联网的其他平台对其任务构成严重威胁，或者飞机的任务本身就是这样做，也可以选择摧毁部分或全部威胁传感器。因此，一旦无源雷达完成其工作并将其他更高保真度的有源传感器引导到目标区域，这些传感器现在就有被抹去的风险。

即使与有源雷达相比，无源雷达的优势在于它不会发出辐射，从而泄露其位置，甚至不会泄露其在该地区存在的事实。这意味着很难追捕和摧毁。直到它向其他防空节点广播信息，例如提示火控和/或搜索雷达，如果它这样做没有通过硬线连接到它们。在大多数情况下，如果无源雷达硬连线到其他传感器，它将处于固定位置或靠近这些系统，因此也容易受到攻击。任何通过无线电发射与另一个集成防空节点通信的脆弱性取决于所使用的数据链路类型及其相关硬件。无论如何，这是需要考虑的非常重要的事情。

无源雷达还依靠密集的第三方射频辐射来利用可以发现隐形飞机的介质。因此，在非常偏远的地区使用它即使不是完全无用，也是有问题的。换句话说，由于辐射水平不能由其操作员控制，因此系统受其所处的环境RF环境的影响。这限制了有效使用系统的方式和地点。即便如此，它们的范围和保真度也是有限的。

例如，在德国无源雷达的故事中，该公司表示它跟踪了两架F-35的飞行，但当时这些F-35已经打开了转发器，并且正在谈论空中交通管制频率（发射自己的射频能量）。他们甚至可能已经利用了基本模式。他们还在机身上安装了雷达反射器，飞机处于非战斗配置和软件模式。运营商还非常了解当地的射频环境，以及如何优化系统以发现他们已经知道将在那里的飞机。即使在这些近乎理想的条件下，他们声称他们跟踪了飞机大约90英里。这是一个相当大的距离，但并不能说明在实战条件下可能实现的射程，即使他们会看到一架未经宣布的、无声的、战斗配置的、支持电子战的 F-35。

无源雷达系统最有能力的地方是当它们与先进的红外搜索和跟踪系统配对时。这可以允许对无源雷达在其瞄准镜上看到的任何内容进行更精确的二次瞄准。它还可以提供分类数据，甚至武器使用信息。但是IRST，尤其是安装在地面上的IRST，本身有很大的局限性，特别是在范围和保真度方面，这可能与环境条件高度相关，更不用说扫描速度了。

帮助战斗机瞄准普通雷达看不到的潜在感兴趣目标的能力是这种系统的另一个潜在有效应用。但这意味着战斗机需要在空中或附近处于戒备状态，才能使这种概念发挥作用。

因此，关键是无源雷达在先进的综合防空系统中占有一席之地。但他们的能力是有限的，而且在很大程度上是支持性的。随着计算机处理的不断改进，它们从人口稠密地区的电磁频谱混乱中挑选目标的能力将得到提高，IADS的整体能力也将随之提高。此外，从双基地无源雷达配置（如TwInivs）转向多静态系统，其阵列分布在大地理区域，也应该提供更强大的功能。

最终，人们可以想象这些系统的处理能力和复杂性变得如此复杂，以至于可以将红外寻的导弹带入正确的区域，从而可能锁定隐形飞机。这将是远程，所有被动，地对空交战的“圣杯”，根本不使用主动雷达。尽管如此，导弹和无源雷达系统之间仍需要数据链连接。但事实是，在这一点上，能够支持这种交战的导弹在很大程度上仍处于概念阶段或部署的数量非常有限，能够为它们提供高质量遥测的无源雷达在很大程度上是一个想法，而不是现实。此外，像F-35这样的飞机具有先进的导弹进近预警系统，仍然可以发现导弹朝向它们的方向，并且可以采用各种形式的红外对抗甚至硬杀伤系统。

最重要的是，这假设了一个完美的场景，并且有大量的射频辐射被泵入天空。无论多么先进，大幅降低这些系统有效性的一种方法是打击支持它们的商用射频发射器。很多时候，无论如何，这是空袭的第一步。事实上，这些系统中的许多系统在战争时期都会停止广播。

因此，总体而言，无源雷达不是一种使隐身无效的能力。至少在短期内，在可预见的未来可能没有时间，如果有的话。事实上，它使隐身变得更加重要，因为它允许飞机躲避雷达，如果无源雷达检测到它们的存在，这些雷达将用于攻击它。

隐形技术并不是让飞机消失的单一“东西”。这是一项广泛的措施，包括机身整形、复合结构、雷达吸收材料、低概率拦截雷达和通信、红外信号衰减、增强态势感知、高质量情报、基于该情报的任务和路线规划、摧毁和压制敌方防空系统、量身定制的战术使用、弹药选择，以及现在比以往任何时候都更多的电子战.所有这些要素以及更多要素都与绩效和任务目标相平衡。即使以最佳方式使用了这些元素中最好的元素，这并不意味着飞机对雷达不可见，而是意味着在特定威胁传感器的给定范围和方面，它的可探测性要低得多。仅仅因为隐形飞机可以被短暂探测到，并不意味着它可以成功交战。

F-35，在今天飞行的所有其他飞机上，其传统的隐形技术得到了其他能力的支持，即电子战和增强的态势感知，以帮助确保其在未来几年可能遇到的许多威胁场景中的生存能力。即使在今天，无论美国空军高层在大型公开演讲中宣布什么，F-35都不会在不显着降低敌人的IADS拳头的情况下徘徊。这就是防区外弹药的用途，它们也正在成为敌方防空网络的破坏者。

除了F-35之外，未来的战斗机将使用非常低的可观测设计概念，使其能够在更广泛的频段上衰减射频能量。这与雷达吸收涂层和结构的先进性一起，甚至会影响无源雷达的有效性。他们的自卫系统也将是基于动力学和激光的。这意味着如果它们确实被发现，导弹将很难真正到达目标并受到打击。

正如我多次说过的那样，隐形技术并不是让飞机消失的单一“东西”。这是一项广泛的措施，包括机身整形、复合结构、雷达吸收材料、低概率拦截雷达和通信、红外信号衰减、增强态势感知、高质量情报、基于该情报的任务和路线规划、摧毁和压制敌方防空系统、量身定制的战术使用、弹药选择，以及现在比以往任何时候都更多的电子战.所有这些要素以及更多要素都与绩效和任务目标相平衡。即使以最佳方式使用了这些元素中最好的元素，这并不意味着飞机对雷达不可见，而是意味着在特定威胁传感器的给定范围和方面，它的可探测性要低得多。仅仅因为隐形飞机可以被短暂探测到，并不意味着它可以成功交战。

F-35，在今天飞行的所有其他飞机上，其传统的隐形技术得到了其他能力的支持，即电子战和增强的态势感知，以帮助确保其在未来几年可能遇到的许多威胁场景中的生存能力。即使在今天，无论美国空军高层在大型公开演讲中宣布什么，F-35都不会在不显着降低敌人的IADS拳头的情况下徘徊。这就是防区外弹药的用途，它们也正在成为敌方防空网络的破坏者。

除了F-35之外，未来的战斗机将使用非常低的可观测设计概念，使其能够在更广泛的频段上衰减射频能量。这与雷达吸收涂层和结构的先进性一起，甚至会影响无源雷达的有效性。他们的自卫系统也将是基于动力学和激光的。这意味着如果它们确实被发现，导弹将很难真正到达目标并受到打击。

无源雷达本身并不发射能量，而是被动地接收目标反射的非协同式辐射源的电磁信号，对目标进行跟踪和定位。所谓非协同式外部辐射源，是指辐射源和雷达“不搭界”，没有直接的协同作战关系。这样就使得探测设备和反辐射导弹不能利用电磁信号对无源雷达进行捕捉、跟踪和攻击。

无源雷达系统简单，尺寸小，可以安装在机动平台上、易于部署，订购与维护成本低。无源雷达不发射照射目标的信号，因此不易被对方感知，一般不存在被干扰的问题。它可以昼夜、全天候工作：可连续检测目标，一般为每秒一次，信号源是40—400兆赫的低频电磁波，有利于探测隐身目标和低空目标：不需频率分配，因此可部署在不能部署常规雷达的地区。

无源雷达自身不发射信号，既带来优点也带来缺点。由于依赖于第三方发射机，操作员对照射器无法主动控制，在被探测目标保持无线电静默、照射器又不工作的情况下，无源雷达就成了无源之水，不能发挥作用。此外，一些发射机的有效辐射功率较低，易受干扰和空射诱饵的影响而且要求发射机与目标、目标与接收机以及接收机与发射机之间信号不受阻挡，限制了无源雷达的使用。

编辑：黄飞