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舰载雷达的历史
1935年,德国在 “贝雷”号试验船上首次进行舰载雷达试验,这是一种对海警戒雷达,当时对海上舰船的探测距离仅9公里。世界上最早实用舰载雷达的是德国研制的 “海上节拍”式对海警戒雷达。它在1936年夏首先装备了 “海军上将施佩尔伯爵”号袖珍战列舰等3艘大型军舰。
1938年,美国海军研究试验室最早研制出频率为195兆赫,对飞机探测距离达137公里,对水面舰艇探测距离大于20公里的XAF型舰载警戒雷达, 安装在“纽约”号战列舰上。
第二次世界大战期间,美、英、苏、日等国海军的部分舰艇,陆续装备了对空、对海警戒雷达,主要用于及早发现敌方飞机和舰艇,以保障适时和有效的攻击。如在1941年3月28日马塔潘角海战中,英国舰队由于装备了舰载雷达,得以在黑夜中探测到意大利舰队的位置,争取了主动,取得了击沉意巡洋舰3艘、驱逐舰2艘的战果。
大战末期至20世纪50年代,各国海军舰艇先后装备了炮瞄雷达、 鱼雷攻击雷达和导弹制导雷达。60年代,有些舰艇装备了三坐标雷达。这种雷达既能担负警戒任务,又能为武器系统指示目标和对舰载机导航,成为舰艇作战指挥系统中的重要设备。
70年代,许多国家的海军十分重视对电子干扰和掠海飞行反舰导弹的防御,应用了频率捷变、单脉冲跟踪、脉冲压缩、动目标显示、脉冲多普勒、多目标跟踪,数字技术和光电技术(电视、红外、激光)等先进技术成果,先后研制并装备了一些抗干扰性能比较好、具有探测低空飞机和掠海飞行反舰导弹能力的新型警戒雷达和跟踪雷达。
发展趋势:发展多功能雷达,以提高雷达效能,减少舰上雷达的数量;进一步提高抗干扰能力,抑制海浪杂波,克服低空多路径效应,改善低空探测和跟踪性能等。
最早造出雷达的是哪国人
很难说涉及究竟谁是第一部雷达发明人。美国在1936年1月研制出可探测40公里外飞机的脉冲雷达;德国在1935年9月制造出可探测19公里外海岸和8公里外舰船的船用雷达;而法国在1936年已经把早期的雷达装上了 “诺曼底”邮船,以防碰撞冰山。但现在人们普遍认为最早投入实用的军用雷达是由英国研制的。其中英国科学家罗伯特·沃森—瓦特起了关键性的作用。沃森—瓦特当时任英国国家物理实验室无线电研究室主任,30年代初曾领导利用无线电波探测电离层的研究,他使用阴极射线管接收和显示无线电回波,并计测电波从发射到反射回来的时间,从而确定电离层的高度。1935年1月,当他受英军委托研究利用电波探测空中飞机的装置时,充分利用已取得的研究成果,迅速研制出对空警戒雷达的试验装置。2月26日,沃森—瓦特为军事部门领导人进行雷达表演,雷达探测到了16公里外的飞机。后来经过改进,到1936年1月,沃森—瓦特雷达探测距离已达120公里。(图)(意大利自行高射炮,在炮塔顶部可见其炮瞄雷达。)
1938年,英国开始用沃森—瓦特设计的雷达组建世界上最早的防空雷达警网。1939年9月,第二次世界大战爆发时,英国已在东海岸建立起了一个由20个地面雷达站组成的 “本土链”雷达,网。在第二年夏天抗击的纳粹德国大规模空袭英国的 “不列颠战役”中,英国正是靠 “本土链”为每次德国人来空袭时赢得了20分钟宝贵的预警时间,以约900架战斗机抵挡住了德国2600余架飞机的疯狂进攻。
参考资料:
雷达是什么时候发明的?
大家都知道在夜间飞行的蝙蝠,它的喉部能发出超声波,这种超声波遇到蚊虫或飞蛾等障碍物时能反射回来,它再用耳朵来接收这个回波信号。蝙蝠有这种能力,而人却没有,但是人们通过巧妙地利用电磁波,可以更准确地发现目标和更精确地测量距离,而完成这个任务的装置就是雷达。
利用电磁波探测目标是在20世纪30年代出现的。1930年1月,德国盖码公司的鲁道夫·库诺,从蝙蝠产生超声波来获得信息这一生物现象中受到启发,经过几年的艰苦努力,终于研制成功了早期的雷达。这种雷达实际上就是一种特殊的无线电装置,它能向空间发射电磁波,这种电磁波遇到目标时便反射回来,雷达根据电磁波往返的时间及发射时的方位角和仰角,能迅速计算出目标的距离和位置,并在监视器上显示出目标的特征。1934年,英国的一位科学家在对地球大气层进行无线电回波信号研究时,偶然发现荧光屏上有一串明亮的光点,他经过反复试验和研究,证实了这是附近某一大楼对电磁波反射的回波信号。这个意外的发现,使他萌发了用无线电回波来探测移动目标的设想。1935年由沃森·瓦特和其他英国电气工程师研制了第一部用于探测飞机的雷达,当时探测的距离虽然只有几十千米,但其意义很大,从此开辟了用电磁波探测和定位的发展道路。
早期的雷达只能发现目标和测量目标的距离,所以把它叫做“无线电发现和测距”,人们取这句话英文字的开头几个字母构成一个新词“Radar”,中文的译音就是“雷达”。
在第二次世界大战中,雷达技术得到了广泛的应用和迅速的发展。在大战开始阶段,作战双方都用雷达来预报对方飞机的入侵情况。比如,1940年8月,在纳粹德国征服了欧洲大陆后,准备占领英国。为此希特勒亲自制定了代号为“海狮”的作战计划,出动了近千架飞机向英国进发。然而,他没有想到的是,德军第一次偷袭都被英国空军拦截,仅在2周内德军就损失飞机600多架。希特勒妄图占领英国的计划失败了。为什么英军能对德军进行准确的打击呢?原来英国人在沿海地带建造了许多雷达站,用它来预报来犯的德国飞机的数量、航向和距离,从而及时采取了防御措施,使德军遭到了惨败。这是第一次在实战中使用雷达。再比如,在“珍珠港事件”之前,美国军队也设有雷达站,还发现过来犯的日本飞机,但美国指挥官太大意了,结果耽误了时间,使来犯的日本飞机对珍珠港袭击成功,把驻守在珍珠港的美国太平洋舰队的主力,打了个稀巴烂。这时。轻视雷达作用的美国人才从迷梦中猛醒过来,但为时已晚。
在雷达用于空防之后不久,在军舰上也安装了雷达,这对海军的战术产生了重大的影响。英国军舰利用自己在使用雷达搜索目标方面的优势,即使在风大浪高、天空漆黑的夜晚,也能发现和追击德国的战舰。所以在第二次世界大战后期,德军被击沉的舰船和潜艇的数目迅速增加。到1943年,英国普遍使用了雷达,仅在9月份一个月内,就摧毁德国潜艇64艘,使德国军队受到了很大的创伤。
在第二次世界大战后期,雷达又与武器操纵系统相结合,使雷达也具备了攻击性。炮兵部队使用了这种雷达之后,不仅能自动搜索、跟踪目标,而且还能攻击目标,从而大大提高了火炮的命中率和炮兵的战斗力。
也是在第二次世界大战的后期,一种新的敌我识别系统用于雷达,使雷达又具有了识别敌我月标的能力。有的雷达还能随着环境和目标的变化,自动调整自己的工作状态,使雷达的威力更大了。
第二次世界大战以后,雷达开始被广泛地用于经济建设中。
在陆地上,利用雷达发射的电磁波,测量物体运动的速度;测量风速和风向;预报台风和暴雨;在机场用雷达实现现代化管理和调度等。
在高空中,利用雷达发射的电磁波,帮助高速飞行物飞越崇山峻岭;雷达与电视技术相结合,能使飞行员在自己的荧光屏上形象地看到目标的形状和环境的图像;雷达与天文学相结合,形成了“射电天文学”,用雷达发射的电磁波,可以探测流星的余迹,并推算出120千米以内的大气温度、密度、风向等。1964年,用雷达发射出的电磁波,为飞船在月球上着陆选定了合适的登陆点。
在地下,利用探地雷达发出的电磁波,能够准确地探查出地球的断层、空间、陷落等地壳结构的缺陷。它利用渗入到地下的电磁波和反射回波进行分析,可以探得地面以下20米范围内的地层情况,从而可以预防地陷滑坡和堤坝崩塌等灾难性事件,还可以用它来探查地下古物或金属矿藏等等。
随着科学技术的不断进步和经济建设的迅速发展,雷达的应用领域还在进一步扩大。现在人们已经普遍认识到,雷达是帮助人类认识世界和观察宇宙奥秘不可缺少的工具,雷达在经济建设领域中也发挥着重要的作用。所以,人们形象地称雷达是“高级侦探”,是人类的好朋友。
说了这么多雷达的好处,你可能会着急地想到:雷达到底是如何工作的呢?怎么会有这么大的本领呢?现在我们就来简单地谈谈这方面的问题。
雷达的基本组成包括三个部分:发射机、接收机、天线。开始时将接收机关闭,把发射机打开,由发射机产生一定形式的高频电磁波(超短波或微波),经发射天线按特定的方向辐射出去。然后再将发射机关闭,把接收机打开,这时原来的发射天线就变成了接收天线。当电磁波在空间传播途中遇到目标时,就有一部分高频电磁波会反射回来,接收天线就会把这个信号接收下来并且输入到接收机中。观察人员就可以在接收机的输出端来判断有无目标以及目标的性质。电磁波从发射机发出到接收机收到反射回来的电磁信号所需的时间,再乘上电磁波的速度(即光速:30万千米/秒),就是电磁波在雷达和目标之间的往返距离。然后再被2除,所得结果就是所测量的目标的距离。利用天线的方向性或者利用双波束天线系统,就可以测量出目标的角位置。
多普勒效应是人们常遇到的一种自然现象。比如,当你站在铁路旁边时,迎面飞驰过来一列鸣笛的高速火车,这时你会听到汽笛的声调变高;当火车远离而去时,你又会听到声调变得低沉;而听到静止的火车鸣笛时,则声调不变。这说明声波的频率(声调的高低)会因波源与观察者之间的相对运动而改变,这种现象就叫做多普勒效应。雷达发出的超高频电磁波也具有这种性质,利用电磁波的多普勒效应,人们就可以测量出目标是向着雷达站运动还是背着雷达站运动,并且可以计算出其速度的大小。
按辐射电磁波的类型及其功能的不同,雷达可分为多种类型,不同类型的雷达有着不同的用途。对此我们简单介绍如下:圆锥扫描雷达。这种雷达的天线为特殊形状,它转动时在辐射空间形成一个圆锥形的覆盖区。这种雷达整体结构简单;主要用于测量目标角位置和角度的自动跟踪,曾广泛地用于高射炮火的控制。它的缺点是只能跟踪较慢的目标,同时也有一定的误差。
单脉冲雷达。它只需发射一个电磁波脉冲信号,就能实现对目标角度的定位和自动跟踪。它的优点是精确度高,抗干扰能力强。缺点是结构复杂,使用起来有所不便。
三坐标雷达。它可以在几个方面同时确定目标的位置,主要用于空中警戒方面。这种雷达对电磁波的波束形式要求严格,必须有多路接收装置,所以结构自然也就比较复杂了。
合成孔径雷达。它利用运载工具的有规律运动,依次在不同位置上发射相干的电磁波脉冲信号,然后对一连串回波信号进行处理并合成,所得结果分辨率高,适合于在高空飞机和卫星上使用。它的缺点是发射功率较小,对信号噪声比要求高。
相控阵雷达。它由很多个辐射单元在空间排列构成,通过技术上的特殊处理,能实现辐射电磁波束的空间扫描。能灵活地实现同时对多批量、多目标的搜索和跟踪,它主要用于警戒和跟踪。其优点是探测速度快,抗干扰能力强,功能多,测量距离远,可以达3700千米。因此它的用途非常广泛,被称为雷达家庭中的“骄子”。它的缺点是结构复杂,造价高,设备庞大而难以隐蔽。虽然这样,但由于它的优点特别突出,目前仍是雷达技术发展的一个重要方向。
按雷达所在的位置来分。有地面防空雷达,用于警戒敌方侵袭;机载雷达,它能搜索地面防空雷达所看不到的目标,而且不易遭到敌方袭击;舰载雷达,它的个头虽小,但“能力”很强,被称为是“特种雷达”。此外,还有专门为天气预报服务的气象雷达等等。
以上这些雷达的性能和特点,都是用控制天线电磁波束的空间扫苗运动得到的。因此,掌握电磁波的辐射特性和有关的规律,是了解雷达特定功能进而使用雷达为人类服务的关键。
舰载雷达最早投入实用的是哪一款?
1935年,德国首次进行舰载雷达试验,当时对海上舰船的探测距离仅8千米。世界上最早使用舰载雷达的是德国研制的“海上节拍”式对海警戒雷达。第一部舰载对空警戒雷达是美国海军实验室于1938研制成功的XAF型雷达,它对飞机的探测距离达137千米。对空、对海警戒雷达的装备使用,可及早发现敌方飞机和舰船,保障适时和准确地进行攻击。
最早的雷达是哪个国家制造的?
各种现代侦察手段中,用得最多的是雷达侦察。天上、地上、海上,陆海空军中到处都有雷达。雷达是外来语,英文的缩写音译,意思是无线电定位。
它利用物体对无线电波的反射特性,探测飞机、导弹、舰船、车辆、兵器、桥梁、居民点等等目标,测定目标的位置,包括距离、高度和方位角。发射的电波同回波频率相同,便是固定目标;不相同便是活动目标。回波频率高于发射频率,是目标向雷达这边靠近;低是相反,说明目标正背离雷达远去。目标运动速度越快,频率变化就越大。这就是雷达探测的一般原理。
据说雷达最早还是德国人发明制造的呢!1933年前后,第一台可供实用的防空警戒雷达,就由德国科学家研制成功。
但是被德国空军头目戈林扼杀,理由是如果技术被盗走,对德国空军是极大灾难。所有技术资料毁的毁,存的存,一切继续研究工作都停了下来。相反,英国、美国在严格保密的条件下加紧研究。1936年,英国科学家瓦特研制成功实用防空雷达。1938年,英、美两国同时造出了机载搜索雷达和舰载预警雷达。德国得知消息,回头重新开始研究,已经落后于别人5~6年时间。
雷达的实际应用,开始于第二次世界大战中的英德空战。德国集中2400架飞机,其中轰炸机1480架,空袭英国。英国一共才有1300架飞机,用于防空作战的只有700架,力量差远了。
但是,英国借助雷达,不等德军飞机飞到英伦三岛上空,就知道有多少批多少架飞机袭来,然后派出战斗机在有利空域去痛击。结果,一个多月时间,德国损失的飞机达到1500架。劣势的英国空军胜过占优势的德国空军,雷达立了不小功劳。
发展到今天的雷达,真正成了战场上的“千里眼”。它可以发现数千里外的目标。它几乎不受昼夜各种天气条件限制,全天时、全天候地工作。它能够自动搜索和跟踪目标。它能够按照预先编好的密码,通过一定的附属设备辨别敌我。世上还没有别的侦察手段能替代它。
雷达的工作波长在10米~1毫米之间,相应的频率是30兆赫到30万兆赫。
通常把波长10米~1米的雷达称为超短波雷达,把在1米以下的雷达叫做微波雷达。按工作方式分有两类:一类是连续发射电波的,叫连续波雷达;另一类发射的电波是间隙的,像人的脉搏跳动一样,叫脉冲雷达。
雷达的组成部分,一般包括发射机、天线、接收机、天线收发转换开关、显示器、天线控制设备和电源设备等。最新的相控程雷达,每个天线阵内都有几百个单元,每个单元都可以是一个微小的但是强有力的发射器和接收器,一部雷达能同时搜索、探测、跟踪数百个目标。雷达设计采取了模块方式,民用变军用,增加或减掉某种功能,只需要调换模块就行。
用于地面侦察的军用雷达,现在有:
战场侦察雷达,也叫地面活动侦察雷达,主要是陆军侦察部队用来侦察、监视地面的兵器、车辆、人员和低空飞机活动情况的。远距离的侦察雷达,探测距离在20~30公里范围,重60公斤,常安装在车辆上。中距离的探测范围在10~18公里间。近距离的探测范围在3公里以内,重量只有二三公斤,一般装在三角架上就可以工作。
警戒雷达,配置在沿海、边防和纵深地区,有的设在高山上,用来发现远距离的飞机、导弹和舰艇,保证自己有充分的战斗准备时间。这类雷达按探测距离远近,分为近程、中程、远程和超远程等几种。近程在200~300公以,中程在300~500公里,远程在500~4000公里,4000公里以外的就是超远程了。
还有一种超视距雷达,用来探测从地面发射的洲际导弹、部分轨道式轰炸武器,以及可以作超低空飞行的高速战略轰炸机。
它同一般雷达不同的地方是工作频率低,在2~60兆赫之间。它发射的电波不能穿透电离层,而是在电离层和地表面之间跳跃向前,直到遇到目标再跳跃地反射回接收机。它比一般雷达能提供更多的预警时间。对从三四千公里外袭来的超音速飞机,可以提供1小时以上的预警时间,一般雷达只能有10分钟。它的弱点是有跳跃盲区,需要有常规微波雷达弥补。
雷达是一个庞大的家族。除了一般通用的雷达以外,还有许多专用雷达和专门为改善某一方面性能的雷达。专用雷达如引导雷达、制导雷达、炮瞄雷达、迫击炮定位雷达。专门改善某类性能的雷达有:能提高距离分辨率的脉冲压缩雷达,能提高角分辨率的单脉冲雷达,能提高抗干扰能力的频率分集雷达等。
雷达的出现,促进了反雷达技术的研究和采用。最简便的办法就是采取欺骗雷达的办法。隐蔽真的,提供假的。
1982年,以色列空军袭击叙利亚导弹基地前,先发射了两种无人驾驶侦察机,带着3种装置。
一种是金属反射器,直径虽然只有30厘米,但功率大,雷达回波显示会误以为有35平方米面积的大规模突击机群袭来。另两种是电视图像摄像机和雷达频谱数据接收仪。叙军受骗,误假为真,导弹制导雷达全部开机,结果不但没有侦察到以军情况,反而把自己的雷达位置、参数等等全部暴露给了以军。这是用假骗真的例子。
1991年海湾战争中,伊拉克军队受了很大损失,但还是保存了许多的坦克大炮,有一部分军队也躲过了轰炸,原因是伊军搞了假工事、假坦克、假飞机、假导弹发射装置,甚至垒起了一座座墙,让美国卫星、空中和地面雷达误以为真的,引导飞机、导弹去袭击。
真的坦克、大炮埋进沙漠里隐蔽了起来。多国部队空袭15天以后,伊拉克90%的飞机、99%的坦克没有损失。空袭33天以后,伊军仍保持70%的坦克,65%的装甲车和大炮。直到战争结束前,伊拉克的飞毛腿导弹还一直可以发射。
雷达侦察和反雷达侦察,干扰雷达和雷达反干扰、抗干扰,已经成了一种新的战术技术。
许多国家正在做和想要做的事情,是怎样完善和发展自己的雷达,又怎样破坏和摧毁敌方的雷达。自己耳聪目明,让敌方变成聋子、瞎子,至少也是个耳背的睁眼瞎。世上会不断地推出新的雷达,也会不断地有新的干扰技术问世。
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