参考消息网讯,现今全球军事雷达科技的最前沿,有源相控阵雷达技术,特别是应用了氮化镓技术的先进版本,仍旧是顶尖军事装备的象征,其珍贵程度以至于仅被少数顶级战斗机所装备。然而,中国的歼10、歼11都已经全部升级相控阵雷达。不是说好珍贵无比的吗?怎么在中国就成“白菜价”了?
一、中国战机雷达升级奇迹,上一代战机如何跨越时代瓶颈?早期的歼10A与歼11B战斗机,装备的是传统的机械式扫描雷达,即脉冲多普勒雷达,其工作原理是通过天线机械转动来扫描并探测目标。尽管这种雷达在过去曾满足了基本的作战需求,但随着现代空战对于远程探测能力和隐身性能的日益严苛要求,这种“古董级”装备显然已无法跟上时代的步伐。
与此同时,雷达技术领域的先行者美国和俄罗斯也各有其局限。美国的F-35战斗机虽配备了先进的砷化镓相控阵雷达,性能出众,但高昂的成本和持续存在的散热难题却限制了其广泛应用,而且性能也远不如氮化镓相控阵雷达。
而俄罗斯方面,苏-35战斗机依然在使用无源相控阵雷达,显得颇为“保守”,只有最新的苏-57战斗机才勉强搭载了有源相控阵雷达,然而据称这项技术尚不稳定。
在全球雷达技术陷入瓶颈之际,中国却独辟蹊径,为歼10A和歼11B战斗机全面升级了JKL-24有源相控阵雷达。这一创新之举,标志着中国战斗机已经全面迈入了相控阵雷达时代,且采用的是更为先进的氮化镓技术。
JKL-24雷达是一款机载风冷二维有源相控阵火控雷达,它采用了中国自主研发的高效风冷散热技术,成功攻克了机械扫描雷达战机无法原位直接换装有源相控阵雷达的世界性难题。
中国的这一创新不仅解决了全球战机升级的难题,还以低成本高效率的方式推动了老旧战机的现代化改造,使其重获新生,极大节约了中国空军的资源。在这其中,氮化镓可谓功不可没。
二、氮化镓雷达:超越砷化镓的制胜之选?氮化镓,作为第三代半导体材料的杰出代表,凭借其卓越的电子迁移率、出色的耐压能力、高热导率等一系列优异特性,在微波与毫米波领域大放异彩,展现出无限的应用潜力。相较于传统的砷化镓(GaAs)与硅(Si)材料,氮化镓在功率密度、频率特性、抗电子击穿能力及散热性能等多个维度上均展现出了显著的优势。
氮化镓凭借其独特的性能,已成为相控阵雷达中不可或缺的核心材料。它能够支持相控阵雷达实现更高的功率输出,拓宽工作频率范围,进而提升探测距离和目标锁定的精确度。这一特性在现代战争的超视距作战中尤为重要,为我方提供了在敌方雷达探测范围外实施先发制人的战略优势。
在高功率和高频率的工作条件下,氮化镓材料展现出了极高的稳定性和可靠性。其强大的抗电子击穿能力能够承受更高的电压和电流冲击,有效避免了因电子击穿而导致的性能衰退或设备损坏。同时,氮化镓的高热导率特性也为解决雷达系统的散热问题提供了有效方案,确保了雷达在长时间高负荷运行下依然能够保持出色的性能稳定性。
那么,这么高大上的材料是怎么在中国变成“白菜价”的?
三、中国氮化镓技术突破,开启相控阵雷达全民应用新时代?中国首先突破以硅为衬底的氮化镓器件外延片技术,这一创新成果极大地降低了氮化镓产品的成本。
这项技术的诞生,显著增强了氮化镓器件与现有硅半导体工艺的兼容性,使得半导体器件的集成更为简便。无需新增加工设备,器件的性能和成品率便得到了大幅提升。随着技术的普及,资本纷纷涌入,氮化镓的产品线和产业链迅速构建并完善。
在下游领域,雷达产品的结构从笨重的“砖块”转变为轻薄的“瓦片式”,印制电路板和连接器的数量大幅减少,体积和重量也随之降低。这一变革进一步推动了成本的下降,扩大了应用范围,产品出货量激增。需求的增长反哺产业链,形成了良性循环,促进了产业的健康发展。
在此背景下,国内雷达、电子行业陷入了激烈的竞争态势,多个科研单位竞相角逐,部队对产品的要求也越来越高。
中国试验性小无人艇和300吨级无人艇都配备了先进的有源相控阵雷达,配置之高甚至超越了伯克级驱逐舰。相控阵技术还应用于单兵雷达,一旦获取对方信息,便能迅速通过内部信息化系统分发探测结果,实现快速火力支援。
随着成本的降低,相控阵雷达技术迅速从军用转向民用,中国庞大的市场潜力使得这项技术更加普及。在气象探测领域,相控阵天气雷达对传统雷达形成了降维打击,如北京大兴机场使用的C波段全数字有源相控阵天气雷达,扫描效率远超常规雷达。
军民共建、市场扩大、人才技术融合,中国相控阵雷达的未来充满无限可能。