炮兵的眼睛

2019-09-25 06:09:16 军事文摘 2019年9期

王保成

炮兵侦校定位雷达也称为炮兵定位雷达、反炮兵雷达、炮位侦察雷达等,其利用雷达技术,追踪对方发射的、尚在飞行中的炮弹,然后依据各类火炮弹道特性和规律,反向推算出发射阵地准确位置,为己方火力(炮兵、航空兵等)提供射击诸元进行精确打击:同时,该雷达也可以探测己方炮弹弹道以校正射击。

美国在炮兵侦校定位雷达(以下简称反炮兵雷达)研发领域起步较早,20世纪80年代美国陆军就开始装备反炮兵雷达。目前,反炮兵雷达装备给野战炮兵旅、师属炮兵和旅级战斗队野战炮兵营编制内的目标侦察排,是各级指挥官进行反火力作战的主要侦察装备。

美军炮兵反炮兵雷达基本情况

美国陆军反炮兵雷达有AN/TPQ-36/37、AN/TPQ-48/49/50和AN/TPQ-53,编号中,AN代表陆、海军专用,T为机动式,P代表雷达,Q代表特殊用途。

AN/TPQ-36/37系列雷达都是20世纪70年代由美国休斯飞机制造公司设计,诺·格和雷神公司制造,1981年开始装备美国陆军及海军陆战队。两种雷达相互配合,定位近程、曲射、慢速武器,如迫击炮和近程火炮,AN/TPQ-3 6装备在营及以上部队,AN/TPQ-37装备在旅及以上部队。

AN/TPQ-53雷达由洛·马公司制造,2009年成功测试后开始交付美国陆军,是美军目前最先进的反炮兵雷达。该雷达设计针对迫击炮、火炮、火箭炮提供远距离和全方位火力侦察,用于替换现有的AN/TPQ-36/37系列雷达。该雷达任务可以由软件进行定义,允许快速调整,以满足美国陆军在多域战环境中对无人机、巡航导弹、固定翼和旋转翼飞机等多种目标侦察的需求。

AN/TPQ-48/49/50系列雷达由托比哈那陆军大修基地研发,属轻型反迫击炮雷达(LCMR),48/49为技术验证型,50为正式列装型号。该雷达主要针对射程较近的迫击炮进行设计,整体质量轻,可快速部署,4部雷达联合使用就可以对战区进行全方位精确定位。AN/TPQ-48/49型雷达属于技术验证型,曾經装备给美国陆军火力旅。目前,美国陆军统一使用AN/TPQ-50型雷达,以便战场相互保障、协调。

AN/TPQ-50是对车载型AN/TPQ-53雷达的配合和补充,以免存在探测盲区。两者可以在多种地形和作战环境下进行部署,是美国陆军未来多域战环境应对各种目标进行探测的主要装备。

目前,美国陆军仍装备有AN/TPQ-36/37雷达,但仅作为基础训练使用,一旦投入野战,各级部队都将统一使用AN/TPQ-50和AN/TPQ-53雷达,装备数量略有不同。旅级战斗队野战炮兵营目标侦察排野战时采用“2+4”配置,即2部AN/TPQ-53和4部AN/TPQ-50,师属炮兵和野战炮兵旅目标侦察排野战时采用“2+2”配置,即2部AN/TPQ-53和2部AN/TPQ-50,这种配置确保了在部队机动或一部雷达系统在维修保养时仍有备份雷达向部队提供反火力侦察能力。

野战炮兵旅和师属炮兵目标侦察排编制包括排部、雷达组、目标处理席和测计组。旅级战斗队野战炮兵营目标侦察排用反火力作战席,代替了师旅级目标处理席,该排包括排部、反火力作战席、雷达组和测计组。

使用时,反炮兵雷达在侦测到来袭武器信息后,随即开始进行位置和方位角测量,反推出敌方炮位位置,将该信息传输给本排目标处理席(野战炮兵旅和师属炮兵)或反击作战席(野战炮兵营),测计席同时将火力信息通过战术网及时、准确地分发给各相关单位指挥员、参谋和梯队内各上下级人员。

AN/TPQ-36雷达天线车

AN/TPQ-36/37反炮兵雷达

AN/TPQ-36反炮兵雷达是美国研制的第一代反炮兵专用雷达,于20世纪80年代开始装备美国陆军,主要用于侦察敌方近程曲射火炮、迫击炮、火箭炮阵地和保障己方火炮校射,包括迫击炮或火炮基准面校射、空中炸点预测和弹着点预测。

AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷达系统主要包括作战控制车、雷达天线车、柴油发电机以及连接两车的电源电缆和通信电缆等组成。

AN/TPQ-36雷达天线车底盘为一台改造过的M116A1型3/4吨拖车,搭载有雷达天线、收发器、主柴油发电机组等:作战控制车包括方舱和悍马车底盘(早期型号使用卡车底盘),通过1条通信电缆和1条供电电缆与雷达天线车相连,由雷达天线车为作战控制车供电,并传输数据,两条电缆都为50米?;?,作战控制车负责牵引雷达天线车,两者通过导轨式悬挂系统相连,另一辆悍马车负责牵引备用柴油发电机组和雷达操作人员。

AN/TPQ-37雷达天线车底盘上装搭载有雷达天线、收发机、波束控制单元、射频检测器、发射冷却器、拖车配电盒、??榛轿唤嵌ㄎ幌低匙楹希∕APS-H)等,但没有柴油发电机组。作战控制车包括方舱和悍马底盘,通过1条通信电缆和1条供电电缆与雷达天线车相连。MAPS-H是一种具有GPS辅助定位的惯性测量系统,可提供车载定位定向能力,天线展开后可快速指向指定方向。雷达天线车由1台5吨卡车牵引,卡车载有一部固定式柴油发电机组,可提供400赫兹60千瓦电源,另一台卡车牵引柴油发电机组拖车作为备份电源。

反炮兵雷达探测区是一个由最大和最小距离、搜索扇形区、垂直扫描面共同确定的一个三维空间。实际应用中往往使用计划距离进行讨论,反炮兵雷达最大计划距离只是一个相对概念,在这个距离外的投射物肯定探测不到,在这个距离内可以探测到。

AN/TPQ-36扫描频率为X波段中的32个频点,AN/TPQ-37扫描频率使用S波段中的15个频点。

在探测迫击炮和火炮时,AN/TPQ-36对火炮最远计划探测距离可达到约14.5千米,对迫击炮约18千米,对火箭弹约24千米,最小探测距离为750米。为增加搜索距离,美国在AN/TPQ-36基础上推出了加强型AN/TPQ-37,两者统称为“火力发现者”。该雷达通过升级软件方案大大提升了对雷达覆盖面内对迫击炮定位精度和能力,同时也提升对远程直射火炮和火箭炮的探测能力,AN/TPQ-37雷达对火炮和迫击炮计划探测距离都达到30千米,对火箭炮为50千米,计划探测距离在3~50千米之间可通过软件设定,但最小探测距离为3千米且不可调。

AN/TPQ-36通常距离己方战线后方3~6千米,AN/TPQ-37为8~12千米,如果周围有同类型雷达,相互之间距离最少250米。为了便于隐蔽,这两种雷达作战控制车距离雷达天线车约40米,雷达天线车距离柴油发电机组30米。

雷达工作时对外发射电磁波,在天线阵列正前方属于危险区,人员不得进入。AN/TPQ-36雷达在1600密位扫描时,天线阵列前5米内为危险区:在400密位扫描时,天线阵列前方30米为危险区;固定波束模式下,危险区为75米。而AN/TPQ-37雷达在这几种扫描模式时危险区分别为7米、40米、100米。

AN/TPQ-37雷达天线车

AN/TPQ-53雷达天线车

由于AN/TPQ-36雷达天线阵列面积较大,强风会对其带来严重安全隐患。在工作状态时,平均风速不得超过83千米/小时或瞬时风速不超过120千米/小时。非工作状态时,雷达在风速达到104千米/小时或瞬时风速达到160千米/小時,天线阵列必须收起。

除了探测距离有要求外,这两款雷达对被探测投射物飞行速度也有要求。AN/TPQ-36雷达跟踪接近目标时,投射物地面初速至少50米/秒,但不超过1500米/秒,跟踪离去目标时,地面初速不超过80米/秒。AN/TPQ-37雷达跟踪接近目标时地面初速至少130米/秒,但不超过1500米/秒,跟踪离去目标时地面初速不超过80米/秒。

通常,反炮兵雷达工作时分5个阶段,设定搜索区、查证屏蔽顶投射物、确认弹道、跟踪投射物、反推发射位置和确定初始点。在雷达设置为警戒模式时,雷达波束只对处于上升阶段的投射物作出反应,按照其尺寸和速度由软件确定其弹道,并推算出弹道方案,这就要求对投射物有足够的跟踪时间。AN/TPQ-36跟踪时间需要3~5秒,AN/TPQ-37跟踪时间需要5~8秒。这两种雷达只能探测到满足软件技术要求的投射物,而且投射物必须出现在探测区搜索扇面内。经过计算,推算出投射物类型:火炮炮弹、迫击炮炮弹、火箭弹或导弹。

无论是AN/TPQ-36还是AN/TPQ-37,对定位概率影响因素都是一样的。一般情况下,AN/TPQ-37可以定位大于300密位象限内同时发射的10个目标。当超过2个投射物被跟踪时,6千米内或大于3个象限内不再有新的投射物出现才能准确定位。如果以上这两种情况同时出现,定位概率就会低于50%。

AN/TPQ-53雷达

AN/TPQ-53雷达为高机动性火力发现/校正雷达系统,可在复杂环境中定位敌方迫击炮、火炮和火箭炮,并对友军火力进行校射。该雷达设计用于对90°搜索区内提供对各种威胁最优探测的能力,探测距离依据选定模式不同而不同;360°全方位搜索时,对迫击炮探测距离达到15千米,火炮和火箭炮为20千米。

该雷达使用过程包括搜索、跟踪、分类和确定发射点4个阶段,能分辨出敌方间接火力点。AN/TPQ-53通过技术改进大大减少了对后勤系统的依赖,降低了使用成本,一架C-130运输机就能运送整套雷达系统。

AN/TPO-53反炮兵雷达系统主要由雷达天线车、指挥通信车、??夭僮飨低?、通信电缆、供电电缆等部分组成。雷达天线车由载车平台、天线收发组(ATG)、主发电机、通信组件(数据和语音)、??睾拖允镜ピ茸槌?。

指挥通信车由AN/VPC-95作战控制方舱(0CS)和载车平台组成,方舱是乘员该雷达系统作战控制中心。方舱可由载车平台牵引的发电机组供电,也可外接市电供电,外接市电时两车距离可以达到1千米,从而提高士兵生存概率。该雷达系统可在市电、车载电源、主/备电源之间不?;榭鱿率侄蜃远谢?。

两车各自牵引1台发电机组拖车,互为备份。载车平台可以依据客户需求使用装甲型卡车底盘和普通型卡车底盘。

AN/TPQ-50车载型

雷达操作号手可以在1000米外使用加密无线网络或有线(光缆)连接雷达,实施??夭僮?。

雷达天线车阵地选择主要依据战术态势、搜索地域和地形条件确定。通常地面坡度小于等于5。。指挥通信车阵地选择没有要求,由于受电缆和无线通信要求,与雷达天线车距离不得超过1000米,且不得出现在天线扫描区域之内。雷达天线照射方向200~250米处不得有高度超过2~3米的地形凸出部。AN/TPQ-53雷达通常布置在距离前线3~6千米处。

AN/TPQ-53雷达通常不会单独使用,往往是整个战区侦察系统中的一环。其他反炮兵雷达或有源发射器会干扰或衰减雷达波束,从而影响雷达覆盖面,故在多台雷达共同使用时,需要合理布设位置以避免相互影响。

由于AN/TPQ-53雷达天线阵列较大,强风会对其造成严重损害。对于标准底盘型AN/TPQ-53雷达系统,雷达在使用过程中,一旦平均风速超过88千米/小时或瞬时风速超过125千米/小时,天线阵列必须收起;非使用条件下,雷达天线在风速达到96千米/小时和瞬时风速达到136千米/小时时必须收起。对于装甲底盘型AN/TPQ-53雷达系统,雷达在使用过程中,一旦平均风速超过122千米/小时或瞬时风速超过144千米/小时,天线阵列必须收起;非使用条件下,雷达天线在风速达到136千米/小时和瞬时风速达到160千米/小时时必须收起。

AN/TPQ-53雷达并没有特定的友军火力模式。友军火力校射任务可以在执行敌军定位任务时同时进行,90°和360°搜索时都可以进行友军火力模式。校射时,友军炮弹需要射向雷达水平搜索的“窗口”区,雷达跟踪到友军炮弹后开始计算弹着点,计算完毕通过指挥通信车回传。友军炮弹可在3~40千米射程内进行校射。

该雷达许多硬件、软件和数据处理能力十分强大,一旦技术成熟,仅升级软件就可以执行各种地形和作战环境中的防空监视、防空火力控制、反炮兵和空中交通管制等任务。2018年10月,美国陆军授予洛·马公司一项合同,将氮化镓(GaN)部件插入下一批次AN/TPQ-53雷达中,作为全速率生产标配。新氮化镓部件可以提高雷达反目标探测能力,增加系统可靠性和降低维保成本。

ANTPQ-50便携型

AN/TPQ-50反炮兵雷达

AN/TPQ-50轻型反迫击炮雷达(LCMR)是一种能快速部署,用来?;じ崭战肽吧赜虻幕慷用馐艿蟹较鞯睦状?。有车载型和便携型两种使用配置。两种配置都能对敌方间接火力进行6400密位全方位搜索。该雷达能探测、跟踪和定位迫击炮、火炮和火箭炮,定位距离为0.5~10千米。除了能判别出来袭武器为迫击炮弹、炮弹和火箭弹外,该系统还能分辨出迫击炮发射的是轻型、中型和重型炮弹。

车载型由一辆悍马车、雷达天线、信息显示终端、通信设备组成,停车后就可展开设备进行扫描,使用车载5千瓦柴油发电机组供电,适用于野战环境;便携型包括雷达天线、信息显示终端、通信设备、三脚架、供电电缆等,可以在事先勘察好的雷达阵地快速展开,引接市电或发电机供电,适用于城镇环境。晴好天气时,2名训练有素的操作人员在20分钟内就可完成便携型AN/TPQ-50雷达组装、标校和初始化工作,10分钟内可完成撤收:车载型可在车辆到达雷达阵地前展开雷达以便在到达后就开始工作,撤收可在撤离雷达阵地后进行。该雷达可在视距1000米处通过无线??夭僮?。

AN/TPQ-50雷达阵地周围不应有障礙物,最佳地点为山顶或屋顶,地面坡度小于10°即可。

阵地展开设备后,AN/TPQ-50雷达就可以提供6400密位(360°)连续扫描。如果雷达阵地附近有无法避免的障碍物,如建筑物、车辆或树木等,操作人员可以通过软件设置将扫描角度限制在6400密位(360°)以内,避开障碍物,但最小扫描角度不得小于267密位(15°)。雷达阵地至少20米以内没有能影响反射的物体,否则将会对接收机造成损伤,并降低雷达性能。

由于从其他雷达或通信设备发出的无线电射频信号会降低AN/TPQ-50雷达性能或增加虚警率,因此,AN/TPQ-50展开和计划时需要考虑到所有的可能干扰源:对空警戒雷达和电子对抗系统这类高功率发射机,以及其他与AN/TPQ-50类似的雷达,如AN/TPQ-48、AN/TPQ-49和AN/TPQ-49升级型,这些雷达往往和AN/TPQ-50采用相同频段,也会成为干扰源。干扰源还有友军使用的Duke、Warlock等类型干扰机。

AN/TPQ-50雷达通常部署在距离前方战线1~2千米处,也可根据战术态势及时转移阵地以避免遭到敌方火力打击或更好地扫描重点关注区。

如果多部AN/TPQ-50雷达同时在一个地区使用,每部雷达之间距离最少保持1000米,并且使用不同频率。当同时使用3部及以下时,最小频率间隔为30MHz,超过3部时最小频率间隔为20MHz。

当AN/TPQ-50扫描扇面小于1600密位时,该扫描扇面2.0米以内为危险区,其他非扫描扇面6.4米内为危险区:当扫描扇面大于1600密位时,扫描扇面内0.8米为危险区。

AN/TPQ-50雷达外部有一个防雨罩,可以?;だ状锓婪?、雨、雪、沙。该雷达可在56千米/小时风速下使用,一旦主风风速超过91千米/小时,雷达必须收起以免损坏。

AN/TPQ-50雷达可对友军迫击炮提供圆偏差概率50米的定位精度。在搜索范围内,可同时跟踪20个不同发射点发射的投射物。该雷达主要用于探测迫击炮,对60毫米迫击炮炮弹探测距离最小0.5千米,81毫米迫击炮为0.5~8千米,120毫米迫击炮为1~10千米,对155毫米火炮为1~6千米,对于火箭弹探测距离为1~10千米,圆概率偏差增加为100~200米或射23.5%。

与AN/TPQ-36/37不同,AN/TPQ-50雷达可以同时执行友军和敌军模式,即探测敌军来袭投射物同时对己方炮弹进行校正,如果己方炮弹飞行弹道完全处在搜索区内,可提供误差50米的校正射击。

责任编辑:张传良

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