关于052C舰载相控阵雷达背后的故事

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要考虑舰的+/-20度的摇摆情况,以及对HH-9导弹的导引等特殊工作模式)。只要任何一点有欠考虑,打仗时,对舰艇而言,就是毁灭性的灾难。我当时可以说是夜以继日地计算和模拟。就连我太太出国留学,我都未到机场送行。

在全体115雷达设计人员的共同努力下, 于5月初,按新的军方要求和HH-9导弹要求,我们提出了一个完整的舰载相控阵雷达系统方案。所里先组织了评审, 除了请所内的专家外,还请了724所,南航,炮工等院校的专家教授一起对方案作了审核,并请大家对方案提出意见。然后,我们综合大家的意见又对方案进行了完善。

6月初,周祖昌(724所军代表),张总(张光义),华总(华海根), 王军,陈洪元(结构主师),段庆仁(可靠性主师),陈振成老师(发射室主任,“863”T/R组件负责人),郑红权(经营部)和我一起上了香山,会同赵丽华(13所,S波段发射管主任)形成了一个方案汇报团队。海装对这次评审是极为重视的,我们一到山上,海装的领导就与我们见面,并了解了方案的大致情况,然后告诉我们:军委主席江泽民,刘华清要听取评审结果。就这次方案的评审,请了各方面的顶级专家来进行把关。

6月8,9两日我们作了方案汇报,除了对雷达本身的各项功能指标外,大家对雷达的可实现性做了认真的评审。因为为了提高搜索覆盖距离和跟踪距离,同时兼顾HH-9的新要求,阵面对有源单元数由原来的3456个单元增加到了4768个单元,因此对阵面的重量,散热,可靠性,可维护性,及将来国产化都进行了严格的审核。最后专家们认为14所的方案是先进的,可行的,符合国情的。10日,我们接到海装通知,审核团最后一致同意将评审结果上报军委,批准后通知各有关部委院所,进一步配合14所的舰载雷达的研发工作。

当时,我们是非常高兴的,这不光是心血没白花,关键是这雷达在14所手里能够造出来的。我们信心满满。

7月,军委的通知下达了。下旬, 我即与罗超人老师(雷达结构室主任),陈洪元,陈红(硕士,女,天馈线系统总体负责人)一起去武汉船舶工业部701所(舰艇总体所,052B舰抓总单位)进行调研。接待我们的袁敦垒老师

(052B舰总师),小张,小刘(因为只见过一面,名字我记不起来了,两位年轻的女将)和小奚(奚秀娟)。 老袁与我们见面的第一句话就是:我们接到上面通知了,14所是上面认定的舰载相控阵雷达研制单位,可予以接待,并可让其参加共同研讨。而非认定单位是不予接待的。袁老师非常有亲和力(做总师的重要条件),向我们详细介绍了舰的结构和重心,要求抗风浪的能力,舰艇发动机的能力,舰艇进攻,转弯和撤退的速度要求等。重点介绍了舰艇分配给4面阵的面积,重量,厚度,及雷达仓内的大致安排情况。然后我们一起讨论了将来阵面在舰上的摆放位置和角度。冷却系统的设想,电磁干扰的影响,以及与其他武器装备(简称“武备”)系统效能发挥的影响等。我们整整在701所住了三天。7月下旬的武汉真是“火炉”,晚上我们是地上浇了凉水,直接躺在地板上才勉强睡着。然而,我们是兴奋的,每天早晨起来照样精神抖擞。

访问了701所后,我们又去709所等其他在武汉的与舰用设备有关的研究所,进行了雷达的舰用计算机(海上的振动,腐蚀强度是极大的),罗经仪(精度,相应时间)等设备的调研,这些都与雷达系统的设计有密切的关联。

三.技术攻关

回到所后, 我们立即就雷达进行了工程化论证,并展开了天线小面阵的试研(孙茂友老师指导,牛宝君负责天线研制)。同时重点集中到T/R组件的攻关突破。因为,航天部23所到处攻击14所所采用的固态有源阵的核心部件是T/R组件,但14所是做不出合乎阵面要求的T/R组件的。当时,在香山,就已经有专家对T/R组件的研制表示不怎么放心,但14所和13所都当场做出了保证,才使方案通过。 现经23所一挑,军委迫于压力,下指示说,要14所在短期内先突破这一关键技术, 否则经费不予下拨。

这里,我对T/R组件解释一下:T/R组件就是收发组件(T- Transmitter,R- Receiver), 每个组件包括天线,发射模块,接收模块,环流器,收发开关,和移相器等。可以说每个T/R组件就是一个小雷达。

T/R组件是固态有源阵的关键部件。“固态”就是发射管是固态晶体管(寿命长,可靠性高),“有源阵”就是发射管在阵面上(发射损耗小,效率高)。采用T/R组件的方式,不仅大大降低了收发损耗和提高了功率有效性,而且也大大提高了阵面的可靠性和可维护性。是目前世界上最先进的雷达技术。

14所采用的固态有源相控阵方案就是每个天线单元都对应一个T/R组件, 每个阵面4768个天线单元就对应4768个T/R组件, 舰上按90度的角度摆4个阵面来覆盖360度的方位, 总共就要有1万9千多T/R组件。固态有源阵这种最先进的相控阵方案的特点是

1)能量有效率最高(发射效率和接收效率都高);

2)阵面可靠性高。个别单元坏了, 阵面照样能正常工作;

3)单元可更换性好。 某个单元坏了,只要将对应的T/R组件换掉即可。

然而, T/R组件的研制并不容易。 14所过去以“863”高科技课题为基础,研制过L-波段的T/R组件。 但是这次舰载雷达采用是S-波段,它比L-波段的波长短。因此要求T/R的体积组件的体积更小(因为按天线理论,要形成波束,天线单元间隔要求在半波长附近);重量更轻;各单元之间的干扰隔离能力更强。

为了减体积降重量, 我们采用了4个单元做在一起的4单元T/R组件方案。按波长要求,必须在20cm宽,5cm厚, 45cm长的体积内,并排放入4个各自能独立工作的T/R组件单元。由于4个单元满功率工作时最大功率达到近100W,就带来了散热,重量,相互之间的各种物理干扰等搅在了一体的难题。同时大功率发射, 不仅带来了发射管可靠性和自激的问题,同时收发开关和环流器隔离度要求也大大提高。因此外界的责疑是可理解的。如果不能做出满足指标的4单元T/R组件,14所的固态有源相控阵方案就是空话。

为此,我们组织了4单元T/R组件攻关团队:

组件电讯负责人由张福琼担任,莫家铭(馈线室主任)指导和协助;主要负责组件联调和测试,及环流器设计。

组件结构负责人由郭艳玲担任, 梁恒心老师,黄兴富主任指导和协助;集中解决组件重量,体积,及各模块之间的隔离屏蔽问题。

天线由牛宝君负责,孙茂友老师指导;

发射模块由陈振成老师(发射室主任)亲自担纲;

接收模块由于洪标主攻,顾仲汝老师指导;

收发开关和移相器模块由马恒泰负责,移相器控制由施美玲负责。

还有工艺是李亨昭, 微电子是丁友石负责。

我作为雷达总体的组件负责人,对组件的指标提出要求,并进行各方面的组织协调。具体如指标分配,方案讨论,器件采购,加工进度,仪表调配,联试安排,组织攻关等。

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