氮化鎵世界！雷神公司贏得美陸軍“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目競標(biāo)
2019年10月16日，美國彭博新聞率先披露：美陸軍已選擇雷神公司作為“低層防空反導(dǎo)傳感器”（LTAMDS）項目的中標(biāo)方，標(biāo)志著洛馬和諾格兩大競標(biāo)團(tuán)隊最終落敗，“愛國者”系統(tǒng)雷達(dá)未來仍將由雷神研制。美國雷神公司官網(wǎng)也在10月17日宣布了這條消息。
“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目是美陸軍未來司令部（AFC）組建后主導(dǎo)的首批重點武器研發(fā)項目之一，大量采用了非傳統(tǒng)采辦策略。該項目旨在研發(fā)一種多功能雷達(dá)系統(tǒng)，在替換現(xiàn)有AN／MPQ－65A“愛國者”雷達(dá)（同為雷神公司研制）的同時填補能力短板，對一體化防空反導(dǎo)體系中的低層傳感器組件進(jìn)行現(xiàn)代化升級。新雷達(dá)將使美陸軍得以充分發(fā)揮“愛國者”PAC－3增強型導(dǎo)彈（PAC－3 MSE）的性能，該彈射程已超過現(xiàn)有“愛國者”雷達(dá)的探測范圍。除填補能力短板外，新雷達(dá)還將降低使用和維護(hù)成本，提升可靠性和可維護(hù)性。
“愛國者”PAC－3增強型導(dǎo)彈（PAC－3 MSE）采用了雙脈沖火箭發(fā)動機提高射程、機動性和殺傷力，洛馬公司稱該導(dǎo)彈在2018年7月的攔截試驗中創(chuàng)下了射程紀(jì)錄。上圖為該導(dǎo)彈進(jìn)行試射，下圖從上往下為“愛國者”PAC－3攔截彈、PAC－3 MSE、“薩德”攔截彈和“薩德”增程型攔截彈的模型，它們都是洛馬公司產(chǎn)品。從下圖可見，PAC－3 MSE從中段彈體開始，直徑也比PAC－3原使用的攔截彈略有增大（美國洛馬公司圖片；美國《航空周刊與空間技術(shù)圖片》）
美陸軍于2017年批準(zhǔn)了“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目的采辦策略，將其形成初始作戰(zhàn)能力（IOC）的時間定在2027年。但美國國會對此并不滿意，于2018年春季將初始作戰(zhàn)能力的最終截止時間提前至2023年12月31日。2018年12月，美陸軍被迫放棄原定采辦策略，轉(zhuǎn)而采用中間層級采辦要求競標(biāo)團(tuán)隊進(jìn)行快速原型研發(fā)，同時將初始作戰(zhàn)能力的時間進(jìn)一步提前至2022年。
“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目原定由諾格、洛馬、雷神和第四家公司共同競標(biāo)，2018年9月范圍縮小至雷神和洛馬兩家，后來又將諾格納入其中。該項目是美陸軍未來司令部放棄傳統(tǒng)采辦策略、改用中間層級采辦所轉(zhuǎn)化的五大正式在冊項目之一。有關(guān)中間層級采辦，詳見我中心蔡天恒先生于2019年7月16日在本號發(fā)表的專欄文章“美軍正使用中層采辦以極其激進(jìn)的方式加速形成裝備作戰(zhàn)能力”（點擊題名可直接訪問）；這篇專欄文章也提供了截至當(dāng)時已知的、美軍采用中間層級采辦進(jìn)行快速原型／快速部署的主要采辦項目。
根據(jù)合同要求，雷神公司將生產(chǎn)6套新型“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目雷達(dá)，用于資質(zhì)認(rèn)證和初期部署，后續(xù)可能獲得更多生產(chǎn)合同。目前美陸軍列裝有超過60套“愛國者”系統(tǒng)雷達(dá)，全球范圍內(nèi)保有量約150套。但美國智庫蒂爾集團(tuán)電子系統(tǒng)高級分析師大衛(wèi)·洛克威爾稱，新型雷達(dá)按1比1比例替換“愛國者”雷達(dá)的可能性并不大，“連美陸軍能否買得起60套都是個問題”。這一方面是暗示新型雷達(dá)可能造價極高，另一方面美陸軍近年來以耗資數(shù)十億美元升級“愛國者”系統(tǒng)，其現(xiàn)有能力仍可滿足未來的部分需求。
雷神公司早在2016年3月就展示了改用氮化鎵技術(shù)的AN／MPQ－65雷達(dá)，如上圖所示。截至2019年10月17日，該公司已為17個國家和地區(qū)制造了240部“愛國者”系統(tǒng)的雷達(dá)。在“低層防空反導(dǎo)傳感器”發(fā)展中，美陸軍全面采用了快速采辦。一是利用中間層級采辦推行快速原型化，為此美陸軍直接舉辦了解決方案原型樣機外場演示驗證競賽活動，雷神、洛馬和諾格團(tuán)隊均在2019年5月參加了該演示活動，隨后雷神公司才在2019年7月提交了自己的標(biāo)書。二是美陸軍還利用“其他交易協(xié)議”（OTA）與雷神公司簽訂采購6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的合同，有關(guān)“其他交易協(xié)議”，詳見我中心蔡天恒先生于2019年9月18日在本號發(fā)表的專欄文章“美軍重啟并擴(kuò)大冷戰(zhàn)產(chǎn)物其他交易授權(quán)的使用以加速采辦中的合同簽訂”（點擊題名可直接訪問）。雷神公司“低層防空反導(dǎo)傳感器”首批6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的單價高達(dá)6000萬美元左右，但我們認(rèn)為：這對于初期系統(tǒng)來說屬于正�，F(xiàn)象，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、工藝穩(wěn)定成熟，后續(xù)生產(chǎn)型系統(tǒng)的單價將會大幅降低（美國雷神公司圖片）
美陸軍在立項之初就反對“低層防空反導(dǎo)傳感器”項目具備全向探測能力，認(rèn)為該能力可通過傳感器無縫集成而獲得。該軍種提出新雷達(dá)應(yīng)具備的10項關(guān)鍵能力，從高到低分別為：防御戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈；防御反輻射導(dǎo)彈和對地攻擊導(dǎo)彈；防御非戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈；全扇區(qū)（full－sectored）防護(hù)；防御電子攻擊；支援“殺傷評估／攔截彈”；作戰(zhàn)和維護(hù)；訓(xùn)練；定位精度；“大規(guī)模攻擊”（mass attack）。
美國雷神公司的“低層防空反導(dǎo)傳感器”原型機。該雷達(dá)也采用氮化鎵技術(shù)，除了前方的主陣列之外，后方增加兩個小陣列，在美陸軍不做強制性要求的情況下仍提供全向探測，表明即使有這兩個小陣列，雷神公司仍有把握滿足美陸軍的成本、進(jìn)度、“六性”等要求。通過采用氮化鎵等技術(shù)，小陣列的尺寸只有“愛國者”現(xiàn)役雷達(dá)的一半，探測威力卻達(dá)到后者的兩倍以上。贏得該項目競標(biāo)是雷神公司此前贏得美海軍艦載“防空反導(dǎo)雷達(dá)”（AMDR）即AN／APY－6雷達(dá)競爭后的又一勝利，凸顯該公司在新型雷達(dá)領(lǐng)域的優(yōu)勢，也使該公司繼續(xù)坐穩(wěn)“愛國者”系統(tǒng)雷達(dá)供應(yīng)商位置，洛馬公司則將繼續(xù)為“愛國者”系統(tǒng)提供導(dǎo)彈（美國雷神公司圖片）
雷神公司負(fù)責(zé)一體化防空反導(dǎo)國內(nèi)項目的業(yè)務(wù)拓展與戰(zhàn)略總監(jiān)鮑勃·凱利稱，新型“低層防空反導(dǎo)傳感器”雷達(dá)給人的第一感覺是“非常大”，該雷達(dá)由三面固定陣列組成，運輸時必須事先折疊。雷達(dá)展開時，一面大型矩形陣列豎起在總長近8米的拖車上，兩面較小的陣列則以相反朝向按45°起豎角在拖車后部較低的地方展開。這對較小的陣列在尺寸上只有現(xiàn)役“愛國者”雷達(dá)的一半，但探測距離是其兩倍以上。凱利表示，該雷達(dá)“能夠同時、全向進(jìn)行搜索、跟蹤和交戰(zhàn)”。折疊狀態(tài)的新雷達(dá)比現(xiàn)役“愛國者”雷達(dá)高0．61米、長2．74米、窄0．2米。該雷達(dá)的模型于2019年10月14日開幕的美陸軍協(xié)會2019年年會上進(jìn)行了公開展示，其展開狀態(tài)下頂部距地面約30英尺（約合9．14米）。
上圖為美國洛馬公司團(tuán)隊競標(biāo)“低層防空反導(dǎo)傳感器”的雷達(dá)原型機，下圖為諾格公司競標(biāo)用原型機。兩型雷達(dá)均采用了氮化鎵技術(shù)。目前，美、英、法、瑞典等國推出的多型陸基戰(zhàn)略預(yù)警、陸基和艦載防空反導(dǎo)雷達(dá)都已采用氮化鎵技術(shù)，其中不少型號都在國際市場上銷售。美國還已啟動將“薩德”反導(dǎo)系統(tǒng)中的雷達(dá)改用氮化鎵技術(shù)的工程研制，這樣其在韓國部署的“薩德”反導(dǎo)系統(tǒng)雷達(dá)，未來探測威力可能提高一倍以上。日本、以色列、俄羅斯等國也已發(fā)展氮化鎵雷達(dá)和／或氮化鎵雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)。瑞典發(fā)展了配裝氮化鎵預(yù)警雷達(dá)的“全球眼”預(yù)警機，已制造了擬配裝JAS－39E／F戰(zhàn)斗機后續(xù)批次的X波段機載氮化鎵有源相控陣火控雷達(dá)，并提供了樣機給美國進(jìn)行技術(shù)評估；以色列從2016年12月開始交付意大利的“灣流”G550預(yù)警機也采用了氮化鎵技術(shù)。此外，美國AN／ALQ－249“下一代干擾機”吊艙、瑞典JAS－39E／F的內(nèi)置和外掛電子戰(zhàn)系統(tǒng)等采用了氮化鎵技術(shù)，瑞典還推出了用于出口、采用氮化鎵技術(shù)的“阿雷克西斯”（Arexis）電子戰(zhàn)吊艙。美國還為目前未見披露具體型號的某種或幾種武器通信數(shù)據(jù)鏈采用了氮化鎵技術(shù)。大致統(tǒng)計，目前國外已有至少20多型雷達(dá)、導(dǎo)引頭、電子戰(zhàn)、通信系統(tǒng)已經(jīng)、正在或即將采用氮化鎵技術(shù)，表明氮化鎵軍用電子系統(tǒng)正在實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。美國防部國防高級研究計劃局（DARPA）和美空軍研究實驗室等正在推進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，有望使未來的氮化鎵雷達(dá)探測威力比現(xiàn)有的氮化鎵雷達(dá)又由大幅提高（美國洛馬公司圖片；美國諾格公司圖片）
作為落選方，洛馬公司與以色列埃爾塔系統(tǒng)公司組成競標(biāo)團(tuán)隊，提出了以后者研發(fā)的ELM－2084多任務(wù)雷達(dá)為基礎(chǔ)的改進(jìn)型雷達(dá)。
諾格公司為美海軍陸戰(zhàn)隊發(fā)展的AN／TPS－80雷達(dá)，從天線陣列外形及其支撐機構(gòu)等來看，與諾格公司的“低層防空反導(dǎo)傳感器”的雷達(dá)原型機很相似。該雷達(dá)于2017年2月完成初始集成試驗，在40多種不同的武器場景中鑒定了應(yīng)對實際開火，完成了針對700多次實彈射擊的跟蹤，包括多種火箭彈、壓制火炮炮彈和迫擊炮彈。2017年3月交付首批低速初始生產(chǎn)型產(chǎn)品。首部采用氮化鎵技術(shù)的AN／TPS－80雷達(dá)在2018年7月交付美海軍陸戰(zhàn)隊，2019年6月7日，美海軍陸戰(zhàn)隊授予諾格公司一份合同，采購30部全速生產(chǎn)階段第6生產(chǎn)批次的該型雷達(dá)。進(jìn)入全速生產(chǎn)階段之后，該雷達(dá)的單價約為2000萬～3000萬美元（美國諾格公司圖片）
諾格公司僅提供了其競標(biāo)方案的部分技術(shù)細(xì)節(jié)，包括采用氮化鎵技術(shù)等，據(jù)估計可能是基于該公司為美海軍陸戰(zhàn)隊研制的AN／TPS－80地面／空中任務(wù)導(dǎo)向雷達(dá)（G／ATOR）。
美國防部國防高級研究計劃局（DARPA）已將氮化鎵研究推向“氮化鎵＋”，擬通過增強的片上冷卻，將氮化鎵晶體管的功率密度由2016前后最高的10瓦／毫米左右，在2020年前后提升到25瓦／毫米左右。這樣可在提高可靠性的同時，將設(shè)備輸出功率提升至2016年時最先進(jìn)氮化鎵技術(shù)的6．8倍，雷達(dá)探測距離和通信作用距離則分別提升至1．6倍和2．6倍。
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