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帖子主题:[原创]盾和蛋之间的那点事(四十六)——特别篇:浮空雷达(中) 共 14264 个阅读者 
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[原创]盾和蛋之间的那点事(四十六)——特别篇:浮空雷达(中)

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接上篇《盾和蛋之间的那点事(四十五)——特别篇:浮空雷达(上)》(原文链接:http://bbs.tiexue.net/post_12336743_1.html),继续浮空雷达的相关话题,闲话少说,进入正题——.. 上篇谈到了气球雷达系统的组成原理和性能特点,这种系留式气球由于具备了独特的优点,成为各国争相发展的一种军民两用的浮空器平台,我国在珠海航展上曾展出过自主研制的“大白鲸”浮空器,长32米,容量达1600立方米,可在1000米高空连续漂浮15天,能抵抗10级台风和雷暴天气。此外,我国还曾向俄罗斯采购了“美洲豹”巨型侦察气球,这种气球工作高度3000-3500米,在此高度上的雷达能够发现方圆300公里内的低空目标。另一种很有名的浮空器就是美国JLENS系统,JLENS是一种由浮空器及其搭载的传感器组成的长时间、超视距空中监视系统,每套JLENS系统包括两个74米长的系留式浮空器,以及相关的机动式系泊站、通信和处理设备等,该浮空器可在1万英尺(3048米)高度飞行。JLENS系统主要用于对低空巡航导弹的防御,可以提供持续时间长、探测范围广的低空监视能力,每套JLENS系统均由一部远程监视雷达和一部高性能火控雷达组成,远程监视雷达用于远距离的大范围监视,以发现来袭的低空巡航导弹,而火控雷达则提供小范围的精确跟踪,并为其它武器系统拦截目标提供支持。
铁血网提醒您:点击查看大图我国自主研制的浮空器铁血网提醒您:点击查看大图俄罗斯出售给我国的“美洲豹“巨型侦察气球
.. 此外,这种系留式的气球雷达今后或许可以用于舰上装备,成为军舰上的一种特种装备。我们知道舰上雷达以及光电系统的安装高度都是很有限的,这导致了水面舰艇对海监视范围有限,舰载直升机虽然可以在一定程度上弥补这一缺陷,但舰载直升机升空后的续航时间有限,频繁的起降作业也是对载舰的一大考验。而系留式气球在搭载了光电、雷达等侦察任务载荷后,其具备的探测范围广、留空时间长、使用成本低等优势,可以为水面舰艇提供对周边海域360度全方位持续侦察、监视的能力。虽然这种系留式侦察气球用于战时的侦察预警任务时还存在着一些战术使用上的困难,但用于战舰在和平时期的监视任务还是没问题的,比如和平时期的护航、反恐、押运、巡逻、对峙等任务中,侦察气球可以有效弥补军舰的对海探测盲区,为军舰的对海监视提供良好的视野,更有利于军舰完成任务。我国海军舰艇在过去进行的亚丁湾护航中,舰载直升机起到了重要作用,但我国军舰上搭载的舰载直升机一是数量有限,单机续航时间也不理想,二是舰载反潜直升机作为一种主战装备,其设计主要是针对战时任务而考虑的,在和平时期任务中的频繁起降也不利于装备寿命和维护保障。当然了,即使是和平时期的任务,系留式侦察气球也应与直升机等其它装备配合使用后才能发挥效果,侦察气球在使用中存在着一些固有缺陷,比如侦察气球的气象条件适应性差、升空高度和搭载的任务载荷有限、收放气球耗时较长等,因此需要其它类型的装备进行补充。
铁血网提醒您:点击查看大图船载系留气球铁血网提醒您:点击查看大图我国护航编队舰载直升机夜间起飞..
在本届珠海航展上,中航工业首次向公众展示了一个涵盖平流层、对流层、陆上和海上的“空天地(海)信息一体化”浮空器体系,该体系由太空、临近空间、空中、陆上、海上等各种飞行器平台联合构成,其中浮空飞行器以其独特的优势具备了其它飞行器平台所不可取代的地位。这套一体化浮空器体系中涉及多种不同类型的浮空器,包括平流层飞艇、对流层无人飞艇、载人飞艇、重载飞艇、车载机动系留气球等,众多类型的浮空器可实现空、天、地、海多位一体的覆盖,在军用和民用领域都有着巨大的应用潜力。在浮空器领域,中航工业已成功研制出配备了预警、侦察、通信中继等多种任务载荷的系留气球平台,以及平流层飞艇和对流层飞艇等各类飞艇平台,代表了我国近年来在浮空器领域取得的成就与进展。铁血网提醒您:点击查看大图珠海航展展出的中航工业“空天地(海)信息一体化”浮空器体系
铁血网提醒您:点击查看大图浮空器在军用和民用领域都有着巨大的应用潜力.. 除了系留式气球以外,实际上另一种浮空平台——飞艇,也是一种具有重要军事价值的浮空器系统,其中尤其以预警飞艇的军事价值最为重要。预警飞艇一般通过加装雷达、红外等探测设备,实现大范围的预警探测,而且与系留式的气球雷达只能探测固定区域不同的是,预警飞艇由于具备了自主飞行能力,既可以长期定点悬停,用于对固定区域的长时间监视,也可以跨区域机动,实现类似预警机的远程任务执行能力,并且可以扩大监视范围。预警飞艇的体积通常十分庞大,长度可达数百米,体积可达数百万立方米,但航速一般比较低,最大速度仅有每小时100-200千米左右。按照飞行高度,飞艇可分为一般飞艇、平流层飞艇、近空间飞艇和空间飞艇,其中平流层飞艇是目前比较受关注的一种飞艇,具有很显著的军事用途。一般将大气层中12千米以下称为对流层,12千米-55千米的区域称为平流层,而常规的大型预警机最大飞行高度都在12千米左右,即只能在平流层的底部巡航飞行,再往上就因为空气稀薄、浮力小,而成为普通飞行器的禁区。平流层具有适合用于预警探测平台的许多优点:水汽、悬浮颗粒极少,电磁波衰减小;温度稳定,气体不对流,平台易于保持稳定;平流层中的飞行器数量少,可减少发生意外的概率。不过由于平流层的空气密度极低,浮力也小,预警飞艇要飞到平流层的高度并且还要保证有足够的载重用于任务载荷,必须具备很庞大的规模才可能实现。
铁血网提醒您:点击查看大图大型飞艇铁血网提醒您:点击查看大图平流层底端
铁血网提醒您:点击查看大图预警机的飞行高度有限.. 飞艇由于飞行高度高,可以作为一种临近空间飞行器使用,成为预警机和侦察卫星之间的重要补充。所谓的临近空间,是指连接航空空间与航天空间之间的那一片空间,高度处于2万米-10万米之间,也称作近太空。常规飞机无法飞到这一高度,或在这一高度上难以保持长时间飞行,而卫星也不能在这一高度维持稳定的运行轨迹,形成了“低的上不来,高的下不去”的局面。长期以来,临近空间一直是军事目标难以涉足的“无人区”,但近年来位于临近空间内的运动目标也成为一类潜在的威胁目标,从目前公开的资料来看,当今世界上还没有一个国家能够有效控制临近空间。随着技术的进步,临近空间平台呈现出独特的优势,既能像飞机那样在空中进行机动飞行,也可以像卫星那样具有宽广的视野,对于执行侦察、监视任务非常有利。在危急时刻,临近空间平台可以充分发挥其快速反应、持续时间长和区域覆盖性好的特点,完成探测和通信等任务。卫星虽然具备很强的侦察能力,但低轨道的卫星难以长时间进行战场侦察和监视,多星合作的卫星星座虽然可以保证监视、侦察的连续性,但整个系统的投入成本高,系统复杂性高,预警飞艇可以对侦察卫星起到重要的替补作用,战时如果卫星遭到敌方攻击,飞艇可以迅速升空并发挥替补作用。
铁血网提醒您:点击查看大图低轨道卫星铁血网提醒您:点击查看大图飞艇可以作为一种临近空间飞行器使用,成为预警机和侦察卫星之间的重要补充。
.. 平流层飞艇由于飞行高度极高,其设计特点与系留气球存在着较大的区别。首先,飞艇不能像中低空飞行器那样采用燃油发动机提供动力,由于平流层飞艇在20000米左右的高空飞行,空气密度极低,传统的燃油发动机在这种情况下的效率很低,而且飞艇还会受到所携带的燃油量的限制,无法做到长时间留空。这种情况下采用太阳能电池作为动力来源是一个较为理想的选择,因为平流层在云层之上,太阳光的照射非常强烈,也没有云雨等天气变化,非常有利于太阳能电池的工作,目前各国研制的平流层飞艇基本上都采用了太阳能电池作为能源解决方案。平流层飞艇在白天利用太阳能电池直接为飞艇提供动力,并保证雷达、光电系统等电子设备的供电,剩余的电能储存起来,以供晚上没有阳光时各种系统所需的能源,从而可以实现平流层飞艇的长期留空和不间断工作。太阳能电池板可以设置在飞艇的顶部,宜采用高效、轻质、柔性的薄膜太阳能电池。飞艇也可以保存一定的燃料,但保存的燃料只是用于保证飞艇在特殊条件以及应急情况下的机动飞行,并不作为主能源使用,其原理类似于卫星自带的燃料。此外,平流层飞艇由于飞在云层之上,白天受太阳光照射严重,晚上散热又极快,工作环境较为恶劣,因此飞艇应采取相应的抗热设计,需研究相关的低吸收材料和涂料技术,并采取热能管理技术以尽可能降低太阳能量的吸收。
铁血网提醒您:点击查看大图飞艇顶部的太阳能电池板.. 关于预警飞艇的雷达,其设计也与预警机雷达等其它雷达系统存在着很大区别。我们知道,通常情况下雷达系统要实现较远的探测距离,雷达自身应具备较大的功率孔径积,即雷达的发射功率和天线孔径的大小是雷达实现远距离探测的两个重要参数,要么增大功率,要么增大孔径,或者两者齐头并进。传统雷达由于平台的限制,以及控制成本和复杂度等各种原因导致了天线孔径大小都是受限的,在孔径有限的情况下,雷达通常是靠增大发射功率来实现远距离探测的。但预警飞艇由于受到供电能力的限制,难以使用大功率发射机,因此必须依靠超大孔径天线来解决远距离探测的难题,即小功率的极大孔径雷达。预警飞艇的艇载雷达宜采用柔性、轻质的薄膜天线技术,当采用薄膜天线后可以有效利用飞艇自身巨大的尺寸和面积,可实现将雷达天线阵列与飞艇的结构做成一体,将整个平台变成一个超大型传感器,从而可以增大天线孔径、提升探测性能。薄膜天线还有一大优点是可以大大减轻天线的重量和体积,这对于预警飞艇来说也是很重要的,因为在高空中飞行的飞艇每增加一点载重都是要付出很大代价的。由上可见,预警飞艇搭载的雷达系统与传统雷达存在着很大区别,采取了比较独特的设计方式,以美国正在研制的ISIS大型无人驾驶预警飞艇为例,其计划加装面积高达1600平方米的天线,天线的单位重量达到20千克每平方米,对于飞艇来说,这个重量仍然偏大,当达到每平方米2千克左右才是比较理想的。
铁血网提醒您:点击查看大图传统雷达在强调发射功率的同时并不过分追求天线孔径铁血网提醒您:点击查看大图ISIS大型无人驾驶预警飞艇配备的雷达系统(飞艇中间位置)
.. 预警飞艇具有和气球雷达系统类似的优点,即留空时间长、侦察探测的覆盖范围大、使用效费比高等。利用预警机执行空中预警和侦察任务时,由于受到续航时间的限制,需要保持多架预警机轮流升空的状态,机组人员的工作负荷大,还不能得到很好的休息,预警机在空中进行长时间不间断的巡逻将会耗费大量的人力和物力。而预警飞艇则可以保持长时间的留空,并且由于平流层预警飞艇的飞行高度可达2万米以上,远比预警机的飞行高度要高,因此其视野范围远大于预警机和气球雷达。比如美国研发的HAA高空飞艇的飞行高度可达21000米,初步设计时的续航时间定为1个月,只需要数量较少的飞艇即可实现对整个美国本土的监视,或用于对海岸线进行长时间不间断的监视,美国专家宣称,一支由这样的10艘巨型飞艇组成的飞艇群就能为美国本土提供预警屏障。这种高空飞艇和气球雷达一样存在着体积大、速度慢、自卫能力差的缺点,战时容易受到攻击,但飞艇由于飞行高度高,已经超出了很多防空导弹系统的最大射高,对于地空导弹具有一定的防御能力,但面对敌方战斗机的打击时就显得比较脆弱了。高空飞艇在用于预警作战时最大的问题就是飞行速度过慢,其最大时速只有100-200千米/时,这导致其在防空预警作战中无法跟上战斗机的飞行速度,再加上战时的生存力很低,使得预警飞艇并不适合用于进攻作战,而更适合用于国土防御作战。
铁血网提醒您:点击查看大图预警飞艇的监视范围极大,可在国土防空作战中发挥重要作用铁血网提醒您:点击查看大图美国 HAA 飞艇想象图..
本篇至此告一段落,敬请期待下一篇《盾和蛋之间的那点事(四十七)——特别篇:浮空雷达(下)》,谢谢关注!.
附《盾和蛋之间的那点事》系列全收藏: http://tlflaomao.blog.163.com/ ...................................
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延伸阅读: 欧阳炳强 景冈山 少帅
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      人生就是不停的思考,生活就是不停的战斗。
      2016/11/30 16:45:09

      网友回复

      1. 军衔:陆军少校
      2. 军号:9094272
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      6楼 新天
      图文并茂的科普贴,顶,浮空器和直升机搭配使用,平时使用浮空器,战时使用直升机,大幅提高直升机的使用寿命。
      我这同行有技术有知识,就是过于钻科普,少人缘,吃不开。去军事专刊谋生存去了。
      2018/5/17 10:24:13
      1. 军衔:陆军少校
      2. 军号:9094272
      3. 工分:31870
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      12楼 zjdlccdq
      中国的国土防空任务很重,发展预警飞艇有很大好处。比如在沿海布置,整个台湾、韩国都可以观察到。平时也没人敢打到中国陆地上来。
      这个大家伙,老钟家军民都在使用。
      西南电力筑塔引线用过,边防区域也用过。邻居很羡慕,还来人商量"多家合作共用·区域控制·反恐防暴"呢。
      2018/5/17 10:21:02
      1. 军衔:陆军少尉
      2. 军号:2942220
      3. 工分:23226
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      中国的国土防空任务很重,发展预警飞艇有很大好处。比如在沿海布置,整个台湾、韩国都可以观察到。平时也没人敢打到中国陆地上来。
      2016/12/31 22:38:10
      1. 军衔:陆军上尉
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      3. 工分:20053
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      7楼 老枪火
      飞艇+炸弹 这不是红警么
      8楼 191056065
      “基洛夫is ready!”,一听到这个,立马调航空兵准备。。。
      9楼 wyansheng
      防空兵啊!
      不是防空兵,是飞行兵,那个跟小蜜蜂一样打基洛夫很管用
      2016/12/2 8:45:29
      1. 军衔:海军中尉
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      3. 工分:15118
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      好贴要顶上去!!
      2016/12/1 23:07:19
      1. 军衔:陆军少校
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      7楼 老枪火
      飞艇+炸弹 这不是红警么
      8楼 191056065
      “基洛夫is ready!”,一听到这个,立马调航空兵准备。。。
      防空兵啊!
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      2016/12/1 22:03:39
      1. 军衔:陆军上尉
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      3. 工分:20053
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      7楼 老枪火
      飞艇+炸弹 这不是红警么
      “基洛夫is ready!”,一听到这个,立马调航空兵准备。。。
      2016/12/1 18:51:59
      1. 军衔:陆军中尉
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      飞艇+炸弹 这不是红警么
      2016/12/1 16:40:51
      1. 军衔:陆军大校
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      3. 工分:332926 / 排名:3420
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      图文并茂的科普贴,顶,浮空器和直升机搭配使用,平时使用浮空器,战时使用直升机,大幅提高直升机的使用寿命。
      2016/11/30 19:36:58
      1. 军衔:中国海军少将
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      3. 工分:642656 / 排名:982
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      盾和蛋系列知识贴一直都是那么经典,为军迷们科普是个非常考验耐心的事,加油,我们都支持你。
      2016/11/30 17:19:19
      1. 军衔:陆军上士
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      3. 工分:57817
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      看介绍兴登堡飞艇的记录片,发现原来那个飞艇居然用了那么多的钢材来做骨架,需要多少浮力来消除这些钢材的重量哦。如果将来用石墨烯材料做骨架,估计同样体积的飞艇承载能力可能提高数倍,或者说得到相同浮力可以做得更小,这样的军事用途应该更为强大吧。
      2016/11/30 17:18:09
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      3. 工分:170381 / 排名:9008
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      使用先进的氦气飞艇构建浮空雷达站,甚至浮空雷达指挥控制中心的确有独特的意义,尤其是建成以后的运营经济性、雷达运行不间断性方面简直是让空中预警指挥机难望其项背。不过,它的系留支援系统同样成为这种雷达系统的阿历克斯之锺-----------------
      距离探测区太远,自己倒是相对的安全却基本无法发挥作用;能够有效发挥作用的距离自身的安全性又实在是没有什么把握。所以,虽然西方发达国家,甚至苏联/俄罗斯都曾经大力研究,终究是难成气候。这一点从中国在浮空雷达站和空中预警机的研发资金投入上也能看出个究竟。
      2016/11/30 17:09:13
      1. 军衔:中国空军中校
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      继续顶了,知识贴,收藏!
      2016/11/30 16:50:23
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