[发明专利]一种具全方位监控的战略气球雷达

说明书

技术领域

本发明属于国防装备领域，具体涉及一种具全方位监控的战略气球雷达。

背景技术

目前低空、超低空目标探测较为典型的手段是依靠地面雷达，但覆盖范围有限，受地球曲率的影响，对高度100m 以下的目标仅有50km 的探测距离，地面、海面雷达难以探测低空目标从无线电视距公式我们知道，提高雷达探测距离，尤其是对低空目标探测距离，最为理想的办法就是增加雷达天线高度，也就是我们常说的登高望远，预警机就是这样的雷达系统，它把天线升高至万米高空，极大的扩展了雷达地平线距离，以目前预警机执勤高度在9000米左右计算，它对于低空、超低空目标探测距离可以接近400公里，覆盖范围远远高于普通地面雷达。不过预警机也有缺点，首先是价格昂贵，一架现代化预警机采购单价需要上亿美元，加上后勤保障等费用就更高，一般国家难以负担，另外飞机难以做到24小时在空中执勤，为了保持对战区全天掌握就需要多架飞机轮流升空，这样费用就更高，因此发明了一种具全方位监控的战略气球雷达，简单的说它就是在气球上面安装雷达，以提供空中警戒能力，其与预警机相比，最大的优点就是研制难度小、成本低，使用费用少，一般气球雷达的研发费用可能只需要数百万美元，而研制一架现代预警机可能需要上亿美元，使用费用方面，一个完整的气球雷达监控系统一个小时使用费用仅在百美元左右，大约只是预警机的1/10，并且气球雷达可以长时间在某一个地点进行工作，保持24小时警戒，这是预警机无法做到，气球雷达是利用气球作为升空平台，将一部雷达搭载在该平台上，主要用于低空、超低空预警，对海警戒和对敌边境浅纵深地区的侦察监视，是空中预警飞机和地面雷达网的良好补充，是以雷达为任务系统的一种综合信息系统，广泛应用于预警探测、通信中继、电子干扰、防灾减灾、公共安全等军事和民用领域。气球雷达具有如下特点：(1)低空探测性能好，主要针对各类低空或超低空目标实施远距离探测。(2)留空时间长，可以实施对目标连续监视。(3)效费比高，采购费用低于固定翼飞机数倍至数十倍，日常维修和保障费用比固定翼飞机要低一个数量级。(4)重量轻，采用集成优化技术、轻质材料设计技术等措施来达到轻量化要求，以满足气球负荷能力和升空高度的要求。(5)可靠性高采用成熟技术，以及冗余、降额等措施来提高任务可靠性，保证雷达长时间连续工作。

气球雷达一般安装在氦气球中，气球雷达主要用于探测和跟踪海面目标，为武器系统提供目标坐标和目标指示等，也可用于海上缉私等民用领域，气球雷达可对空中目标实施探测跟踪，将地面和海上发射的导弹导向这些目标，与预警机比较，气球雷达相对节约军费开支，气球雷达是用高空气球承载的雷达，这种雷达能在敌实施电子对抗、目标涂有各种涂层及地面物体具有反射杂波的条件下发现各种小目标，安装在高空气球内的探测、精确跟踪和照射雷达（PTIR）与地面雷达不同，能够对空中目标实施超地平线探测，并能准确地测量目标坐标，对目标进行跟踪，将地面和海上发射的导弹导向这些目标。这种雷达对防空导弹、反导导弹和空空导弹均能进行引导，美国在2O世纪6O年代中期开始研制系留气球，1972年美国空军开始使用第一个全天候系留488 雷达气球装载低空警戒雷达。上世纪8O年代，世界上一些国家在防空预警系统中先后装备了系留气球雷达，1990年海湾危机期问，科威特部署在加哈拉城附近的系留气球雷达及时发现了伊拉克军队对科威特的入侵行动 。美国空军气球雷达系统是在上世纪90年代至2001年间部署的，主要负责对美国南部边境进行侦察监视，阵地为固定式，系统配置的I 一88型雷达为洛克希德·马丁公司研制，它是美国联合对地攻击巡航导弹防御架高的联网探测器系统中的一个气球载监视雷达，使用旋转天线，提供全方位空情图，为作战部队提供具有敌我识别功能的远距离全景空情态势，并借助于联合战术数据分发系统(JTIDS)传输空情图。20世纪90年代，美国开始研制气球雷达,1996年，美国陆军组建了一个执行特种任务的机构，即“气球雷达项目办公室”。该办公室负责组织用高空气球承载情报侦察设备的研制和试验工作，以建立未来高空气球联合雷达系统（JLENS）。该系统由安装在长71米、体积17000立方米的氦气球中的各种雷达、信息处理和通信设备组成。其中还包括专用气象传感器，能及时将当地天气变化情况传送给相关的操作员，以便及时调整气球的高度。为了获得引导火力杀伤武器所需的实时情报，美国陆军采用了统一的信息交换网（JDN）和统一的联合目标跟踪网（JCTN）。1999年，美国对技术验证型联合气球雷达系统进行了试验，结果该系统比地面防空雷达早10分钟发现假想敌的目标，2001年美陆军在新墨西哥州的一个靶场对探测和摧毁巡航导弹的新系统进行了展示性试验，以评估气球雷达系统、哈姆拉姆导弹、阿拉姆导弹实施协同作战的效能。在试验过程中，高度约为300米的气球雷达系统，发现了模拟巡航导弹的BQM—74无人机靶标。哈姆拉姆导弹在雷达系统的引导下将其摧毁，进一步证明了研制气球雷达系统是可行的，2007年底，美陆军计划接装第一套气球雷达系统，从2009年开始大规模生产、采购、装备部队，预计2010年全部完成。根据美国防部的估算，在一个战区部署12套气球雷达系统将耗资16亿美元。机动式气球雷达系统一般可分为车载式和舰载式两种,车载式气球雷达具有野战机动和快速布防能力的特点，例如，美国利用机动的JI ENS系统帮助驻扎在国外的军队应对不断增长的巡航导弹威胁，该系统由两个机动气球系统组成，其中一个气球上装有监视雷达(SuR)，另一个气球上装有精确跟踪目标雷达(PTIR)，两个球载雷达上都配有敌我识别询问机，SuR将目标探测的数据提供给PTIR进行火控精度的跟踪。日本政府也在2013年3月有意将气球雷达用于钓鱼岛等的警戒监视任务，2012年末，日本航空自卫队部署E2C预警机搭载AWACS系统对中国直升机进行警戒，致使面临自卫队队员过度疲劳和燃料费用开支过高的问题，为减轻负担，日本政府开始研究能否利用无人的气球雷达来替代。在日本政府的2013年初期预算案中，有5000万日元是用于扩充F15战斗机和部署气球雷达的调查经费，调查能否先在包括宫古岛在内的先岛诸岛部署气球雷达。