美军四代战斗机及机载雷达发展现状与趋势

曲 珂，魏雁飞，刘 丹

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003)

·情报分析·

美军四代战斗机及机载雷达发展现状与趋势

曲 珂，魏雁飞，刘 丹

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003)

占据制空权是现代战争的一个至关重要的因素，也是决定战争胜利与否的关键。战斗机在夺取制空权的战斗中起着决定性的作用，自组建空军以来就受到各国军队的高度重视。现代战斗机的不断更新换代对机载雷达的性能提出了更高的要求。简要介绍美军现役四代战斗机概况，梳理其机载雷达现状，分析其机载雷达发展趋势。

美军；战斗机；雷达

0 引言

作为空战的主角，战斗机主要用于歼灭空中敌机和飞航式空袭兵器。当前，战斗机技术发展异常迅速，为适应信息化战争的需求，各国都大力发展新型战斗机。同时，居于各类探测手段之首的机载雷达的功能使用和应用模式也在不断拓展，并逐步引入新的技术和措施，使之满足战斗机多样化任务和复杂作战环境的要求。代表着先进装备技术发展风向标的美军战斗机及其机载雷达的发展现状及趋势值得关注。

1 美军四代战斗机概况

美军四代战斗机包括：F-15“鹰”、F-16“战隼”、F/A-18“大黄蜂”、F-22“猛禽”战斗机和F-35“闪电”II联合攻击战斗机。

1.1 F-15“鹰”战斗机概况

F-15“鹰”战斗机最初由美国麦克唐纳·道格拉斯公司为美国空军研制生产，目前由波音公司生产，是世界上第一种成熟的第四代战斗机，1972年7月首次试飞，1974年首架量产机交付美国空军使用。其型号包括F-15A、F-15B、F-15A/B MSIP、F-15C、F-15D、F-15C/D MSIP等。目前，美国空军现役的主要为F-15C/D型号战斗机。该双引擎、全天候、高机动性空中优势重型战斗机的后续型号能搭载多种空对空武器，可同时执行对空和对地任务。可携带AIM-7“麻雀”空空导弹、AIM-9空空导弹、AIM-120先进中程空空导弹。为使F-15具备对地攻击能力，20世纪80年代麦克唐纳·道格拉斯公司还研制了F-15E型对地攻击战斗机。

1.2 F-16“战隼”战斗机概况

F-16“战隼”战斗机是美国通用动力公司在20世纪70年代为美国空军研制的单发轻型空中优势战斗机，1974年首飞成功。后续型号通过装备先进雷达和空空导弹以及先进目标瞄准系统和精确制导弹药等手段扩展能力后，成为可用于近距离空中支援、地面攻击、侦察等多种用途的战斗机。F-16战斗机几经改进，其主要型号有F-16A、F-16B、F-16C、F-16D等。美空军现役的主要是F-16C/D型，可以携带的武器包括：AIM-7“麻雀”空空导弹、AIM-9“响尾蛇”导弹、AIM-120“阿姆拉姆”导弹、Mk-82自由落体炸弹、CBU-87/89“甘特”子母弹、CBU-97传感器引信炸弹、AGM-65“小牛”空对地导弹、AGM-88“哈姆”高速反辐射导弹等。

1.3 F/A-18“大黄蜂”战斗机概况

F/A-18“大黄蜂”战斗机最初由麦克唐纳·道格拉斯公司生产，目前由波音公司生产，是为美海军研制的舰载单座双发超声速多用途第四代战斗/攻击机，它也是美国军方第一种兼具战斗机与攻击机身份的机种，基于这个原因，作为美国海军最重要的舰载机，F/A-18的用途广泛，它既可用于海上防空，也可进行对地攻击。其主要型号有：F/A-18A、F/A-18B、F/A-18C、F/A-18D、F/A-18E、F/A-18F等。该机于1978年首飞，1983年进入美国海军服役。美海军计划F/A-18A-D型服役到2030年，F/A-18E/F型服役到2040年。

1.4 F-22“猛禽”战斗机概况

F-22“猛禽”战斗机是由美国洛·马公司和波音公司联合研制的单座双发战斗机，是美军部署的第一种具备隐身和高机动性、超声速巡航的先进战斗机，兼具空对空和空对地作战能力，为当今世界综合性能最佳的战斗机。F-22战斗机采办项目于1991年启动，美国空军现役共有182架。美军根据任务需求的变化，对F-22战斗机进行逐步升级改进，提升任务能力，并增强可靠性和维修性。据报道，美国空军计划将F-22机队的服役寿命延长至2040年左右。

F-22战斗机设有的1个主武器舱最多可内埋6枚AIM-120C先进中程空空导弹，或同时内埋8枚小直径灵巧炸弹和2枚AIM-120C空空导弹，或同时内埋2枚JDAM和2枚AIM-120C空空导弹；有2个侧武器舱，每个舱装l枚AIM-9X近程空空导弹。

1.5 F-35“闪电”Ⅱ联合攻击战斗机概况

F-35“闪电”Ⅱ联合攻击战斗机是一款由美国洛·马公司设计生产的单座单发战斗攻击机，主要用于前线支援、目标轰炸、防空截击等多种任务。按照美国战斗机划代惯例，F-35当属于第五代战斗机，具备较高的隐身性能、先进的机载电子系统以及一定的超声速巡航能力。目前，F-35战斗机已经陆续交付，随着其不断装备和部署，将对美国、联合项目研制国及F-35军购国的未来作战能力产生巨大影响。

美国防部对联合攻击战斗机的要求是“一个型号，三种版本”，即要适合空军、海军，又要适合海军陆战队使用，因此F-35有三种基本的型别：F-35A陆基常规起降型，将装备美国空军，也将是出口的主要型别；F-35B短距起飞/垂直着陆型，将装备美国海军陆战队、英国皇家海军和皇家空军；F-35C弹射起飞/拦阻着舰型(CV)，将装备美国海军。

美海军陆战队F-35B战斗机于2015年7月形成初始作战能力，美空军F-35A战斗机于2016年8月形成初始作战能力，美海军的F-35C将于2018年形成初始作战能力。至今，F-35战斗机服役数量超过200架，累计飞行逾66000小时，同时培训了逾300名F-35飞行员和3000名维护人员。

2 美军四代战斗机雷达发展现状

2.1 F-15“鹰”战斗机雷达

各种型号的F-15战斗机最初配备的是AN/APG-63系列雷达，有基本型APG-63及APG-63(V)1/2/3/4四种改进型。APG-63是美国首次用MPRF实现PD体制的雷达，也是美国首部采用了高、中、低PRF全波形设计的数字化PD雷达。该雷达具有多种对空和对地工作模式，可以根据不同的搜索方式或选择的交战模式来选择不同的脉冲重复频率。

由于设计局限，APG-63雷达没有多余的处理能力和存储能力来升级软件以应对日益增多的威胁，后期的F-15C/D和F-15E开始换装APG-63(V)3、APG-70雷达和APG-82(V)1 AESA雷达。

APG-63(V)3使用在APG-79中应用的新一代“瓦片”型T/R模块和新型阵列电源，还有(V)1的接收机/激励器、模拟信号变换器、雷达处理器和低压电源，这样就提高了雷达的分辨力并增强了系统性能。

APG-70雷达是APG-63的改进型，是第一部采用“高PRF距离选通”技术的脉冲多普勒火控雷达。该雷达增加了SAR高分辨力地形测绘功能，对密集目标的分辨力比原来提高了12倍，具备敌情判断能力，系统内增加了自动电子抗干扰设备，雷达可检测ECM对进入信号的影响。

AN/APG-82雷达是一种X频段机载多模有源相控阵脉冲多普勒火控雷达，如图1所示。装备APG-82雷达后的F-15E可以同时探测并跟踪多个目标，其获得的战场图像与攻击目标的数量是多部现有的机械扫描雷达才能完成的，因此将大幅提升F-15E的作战效能。

图1 AN/APG-82雷达

2.2 F-16“战隼”战斗机雷达

现役改进型F-16C/D战斗机装备的是诺·格公司的AN/APG-68/68(V)雷达，是APG-66的改进型，如图2所示。这种雷达采用全波形设计，工作模式由原来的10种增加到25种，增加了探测距离，抗干扰能力更强。其空中作战模式包括自由搜索、上视扫描、单/多目标跟踪等，最多可跟踪10个目标或5个目标群(飞行中队)；在高脉冲频率模式中可为AIM-7“麻雀”导弹提供持续照射，真正拥有了超视距空战的能力。

图2 AN/APG-68雷达

2.3 F/A-18“大黄蜂”战斗机雷达

F/A-18A-D型战斗机配备的是休斯公司的AN/APG-65数字多模脉冲多普勒雷达。APG-65雷达代表了20世纪80年代机载PD火控雷达的最高水平。该雷达首次采用了可编程行波管发射机和可编程信号处理机，采用全波形工作，从而成功完成了世界上第一部空空、空地功能联合设计的雷达。该雷达在边扫边跟时保持同时跟踪10个目标，显示8个目标。先进的数字与模拟技术使雷达能对抗多种ECM威胁。

AN/APG-73/73(V)是美国原Hughes Aircraft公司为美国海军F/A-18C/D、F/A-18E/F战斗机研制的机载PD多功能火控雷达，也是一种全天候相参多功能多波形边搜索边跟踪探测器。它是APG-65(V)的改进型，同时吸收了APG-70和APG-71(V)的成功雷达技术。APG-73虽采用了与APG-65(V)相同的天线和行波管发射机，但数据处理机、电源和接收机/激励器是重新设计的，此外，增加了存储器、宽带和频率捷变功能。A/D取样速率更高、分辨力更好，还新增了导航和地形测绘工作方式，电子抗干扰的能力也得以改善。

AN/APG-79/79(V)是为F/A-18E/F战斗机和EA-18G“咆哮者”电子战飞机设计的一种可执行空空和空地作战任务的全数字全天候多功能火控雷达，如图3所示。该雷达是APG-73的改进型，是一种宽带有源电子扫描阵列雷达。与APG-73相比，有了很大的改进：探测距离更远，是APG-73的2～3倍；可靠性约提高5倍；雷达以接近“光速”进行扫描，可同时完成多项工作。即：雷达在跟踪和制导武器的同时，还可以对一定的空域进行搜索扫描；雷达在对飞机前方空域搜索时，还可以同时进行对地面的高分辨力地形测绘。

2.4 F-22“猛禽”战斗机雷达

F-22配备的是AN/APG-77有源相控阵雷达，如图4所示，它能同时跟踪30个目标、攻击10个目标；具有下视/下射、侧视及云雾图像测绘能力；还具有高速数据传输、高功率主动干扰等功能，可实现边干扰、边跟踪、边搜索的工作模式；采用低截获概率信号设计技术，降低了雷达主动辐射时的被截获概率，增加了电磁隐蔽性，增强了抗干扰能力。它可全天候探测远程多目标和隐形飞行器，并可执行电子智能信息收集。

APG-77可使F-22在强杂波和多目标威胁的环境下具有全天候、全向、全高度空空和空地作战能力。2012年3月，美国空军已经开始部署完成了“增量”3.1升级的F-22战斗机。“增量”3.1升级为F-22的AESA雷达，增加了SAR工作模式和机载电子攻击能力，提升了对敌方雷达的地理空间定位能力。升级后的APG-77雷达在SAR工作模式下能够获得达到黑白照片质量的地表图像，使飞行员能够从图像中找到目标；机载电子攻击能力使载机能够利用APG-77雷达干扰敌方的雷达。

2.5 F-35“闪电”Ⅱ联合攻击战斗机雷达

AN/APG-81雷达是诺·格公司为F-35战斗机研制的一款有源相控阵多功能火控雷达，如图5所示，它由先进的AESA天线、高性能的接收机/激励器和商用处理器组成。该雷达能够同时承担通信、干扰或目标搜索等任务，实时跟踪目标，监视敌电子辐射信号和干扰敌雷达，向飞行员提供精确的目标定位信息和自动目标跟踪提示。在动目标光电指示系统的协助下，能够准确识别10.46km距离内地面坦克的类型，发现145km距离内的空中目标和定位约80km处的地面目标。其主要功能包括：空空搜索与跟踪；空地攻击；SAR成像；超高分辨率SAR成像；单脉冲地形测绘；高增益的ESM；ECM。

图5 AN/APG-81雷达

3 美军四代战斗机雷达发展趋势

3.1 AESA雷达成为先进战斗机的标准配置

21世纪以来，现代战斗机的不断更新换代对机载雷达的性能提出了更高的要求。与传统机载火控雷达相比，机载有源电子扫描阵列(AESA)火控雷达具有射频功率效率高、探测距离远、隐身目标探测能力强、抗干扰能力强、同时多功能等特点。从国际市场来看，AESA雷达市场份额快速增长，并开始逐渐大量服役，特别是在军用机载雷达领域。可以预言，在不远的将来，有源相控阵技术必将广泛进入机载雷达领域，并成为先进战斗机的标准配置。

3.2 GaN开始成为研制新型雷达系统的材料

2013年7月，氮化镓(GaN)开始取代砷化镓(GaAs)作为研制新型雷达系统的T/R模块等军用电子器件的材料。与GaAs设备相比，GaN晶体管可以在温度更高的条件下运行，在电压更大的条件下工作。GaN射频功放提供的功率比GaAs多5倍。少数高功率GaN单片微波集成电路(MMIC)可用于取代大量低功率GaAs MMIC，相同功率的GaN芯片尺寸显著下降。以雷声公司为例，其正在培植人造钻石的片材，与基于GaN的半导体结合使用后，可以进一步增强冷却性能。如果能够实现，该技术将成为未来雷达、通信和电子战系统的核心，这些系统将比目前更小且更高效。

3.3 通用化、系列化、模块化是未来必然选择

机载传感器尤其是雷达设备的研制、采购、维护保障成本问题越来越突出，同时，以往“一型机配一型雷达”的现象比比皆是，容易造成资源浪费。计算机技术、高速信号和数据处理技术等发展带来硬件的集成度大大提高，以及软件规范化、标准化、系统化理念的推广带来软件的开放性和可重构性大大加强，为雷达通用化、系列化发展打下了坚实基础。采用开放式体系结构设计，便于软硬件升级改造；采用通用的后端处理，通过更换天线前端可满足不同装机要求；采用通用化、标准化接口，实现雷达与机上电系统的交联。因此雷达的通用化、系列化、模块化必将成为其发展道路。

3.4 多功能综合射频一体化技术将成未来发展方向

现代战争要求新型战斗机具有多种作战样式和作战功能，作战平台上不可避免地装备多型雷达、电子战、通信等电子信息设备。电子信息系统的增加直接导致了平台上天线数目急剧增多，这样不可避免会带来一系列问题，如电磁兼容、RCS增大、维护困难等。随着有源电子扫描阵列、开放式架构和数字处理技术的发展，多功能综合射频一体化逐渐成为未来机载电子系统的发展方向。射频综合的目的是降低成本、质量和体积，用户在经济上可以承受，可用性和可靠性也得到提高。综合射频技术将采用模块化、标准化的设计方法，各个子系统的各种功能重新划分、组合，传感器前端组件、信号处理组件和数据处理组件等组成具有资源共享、可重构和通用化的新型系统。这些系统在系统软件的控制管理下可实时完成各种作战任务，系统的战术技术性能有较大改善。

4 结束语

世界上各军事强国都十分重视战斗机的发展，尤其是在当前，以美俄为首的军事强国在强力推进第五代战斗机研发和部署的基础上，积极开启第六代战斗机研发计划。而且，在现代日益精密的防空系统下，战斗机所面临的战场环境比以往任何时候都更具有威胁性，加强态势感知能力和快速反应能力是提高生存力的关键。密切关注美军战斗机及其机载雷达的发展动向，具有比较重要的参考意义和现实意义。■

[1] 许鑫家.2013世界机载雷达发展年度报告[J]. 空载雷达，2014(1)：1-17.

[2] 范振宇，陈思兴.国外战斗机电子战系统浅析 [J].外军信息战，2010(3)：26-29.

[3] 熊金石，陈睿洁.美军战斗机电子战[J].国际电子战，2013(7)：12-16.

[4] 薛慧，张昊.机载多功能综合射频一体化发展研究[J].中国电子科学技术研究院学报，2016(5)：532.

[5] 孙勇.机载电子战设备的发展动向与分析[J].舰船电子工程，2014(7):29-33.

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[7] 温杰.F-16战斗机的设计与性能特点[J].国际航空，2015(11):20-23.

Status and development trend of the fourth-generation fighters and their airborne radars of U.S. military

Qu Ke, Wei Yanfei, Liu Dan

(Luoyang Electronic Equipment Test Center, Luoyang 471003，Henan，China)

Documenting of the air is vital to modern warfare. It is also key to the success of war. Fighters are decisive in the war of winning the air superiority. It has been highly valued since air forces were established all around the world. The updating of modern fighters needs higher level of radar performance. The status of the fourth-generation fighters and their airborne radars are briefly described, and then the development trend of the radars are analyzed.

U.S. military;fighter;radar

2017-03-17；2017-05-12修回。

曲珂(1980-)，女，工程师，硕士，从事情报研究工作。

TN97；V271.4

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