美军AN／APG-66机载火控雷达详解.docx

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1、美军AN/APG-66机载火控雷达详解目录前言11 .基本组成和物理参数12 .主要功能和战术技术性能23 .AN/APG-66雷达的主要部件54 .交联关系105 .雷达各工作方式实现的技术途径106 .雷达软件功能16前言AN/APG-66火控雷达为F-16飞机机载火控系统的重要组成部分，是一部工作于X波段的多体制，多功能雷达。该雷达具有空空截击，复杂气象条件下的空地武器投放和导航等功能。可为飞机提供全天候的空空和空地作战能力，可在全高度(包括地面杂波影响严重的低高度)探测和跟踪空中目标。ANAPG66雷达采用了先进的数字信号处理技术和成熟的作战飞行程序。它工作于MPRF,1PRF,在空空

2、远距离搜索和空地功能的地形测绘，信标等工作状态中，采用脉冲体制：在杂波背景中探测及跟踪低飞目标时，采用脉冲多普勒体制。由于数字技术和成熟软件的采用，大大提高了雷达作战性能，可靠性和维修性，雷达不需要在外场进行调整以及使用专业的外场维护设备。1 .基本组成和物理参数AN/APG-66雷达由7个外场可更换部件(1RU)组成，共用了9500多个元器件，有三相交流115V400Hz和28V直流供电。各部件名称和基本情况如下：(1)天线及伺服装置，为61cmX71cm椭圆形开缝平面阵，重量32.2kg,交流耗电250VA：另外有安装在支座上的环形结构波导组件重4.53kg,直流耗电50W(用于驱动波导开

3、关)。(2)发射机。体积30x47x26.7cm3,重量31.3kg,交流耗电1430VA,直流耗电30W。(3)低功率射频组件(1RU2)。体积28.7x17.8x56.9cm3,重量23.9kg,交流耗电605VA,直流耗电I1OWo(4)雷达计算机(RC)。体积28.7X10.16X62.2cm3,重量.Okg,交流耗电355VA,直流耗电5Wo(5)雷达控制板(RCP)O体积14.6X8.57X16.5cm3,重量kg,交流耗电6VA,直流耗电15Wo(6)数字式雷达信号处理机(DSP)。体积28.7X17.8X59.4cm3,重量288kg,交流耗电1070VAo(7)设备安装架及内

4、部连接电缆。体积0.0099m3,重量8.8kg。整部雷达体积为O.11nV,重量146.33kg,总交流供电3.716kv,直流160W,总冷却供风量(27C)307.542kgho2 .主要功能和战术技术性能1)空/空探测功能和基本性能ANAPG-66(V1)(1)上视搜索探测距离4674km(3540nmi1e),上视跟踪距离为3746km(2025nmi1e)使用1PRF波形完成，对中空的目标探测距离提高了25%。检测条件为：搜索空域为方位60、俯仰10；目标雷达截面积为5n?；85%累计探测概率；目标接近速度为615ms0飞行员选定目标后，人工截获过程应在4s内完成。(2)下视搜索探

5、测距离3756km(2030nmiIe).使用MPRF波形完成，可从地杂波背景中检测出目标。检测条件为：地杂波后向散射系数y=015,搜索空域为方位60。，俯仰10,目标雷达截面积为5m；85%累计探测概率；目标接近速度为615ms0飞行员选定目标后，人工截获过程应在4s内完成。(3)空战格斗时最大探测距离限制在18.52km(10nmi1e)内，大于此距离的目标不显示。对12.964km(7nmi1e)内目标，雷达的单次扫描检测概率为90%,应在2s内完成第一个探测到目标的自动截获过程。若在4s内未完成截获，雷达返回到截获前的空战搜索模式。(4)虚警率小于1次/min。(5)自动状态：根据载

6、机的战术使用条件，雷达自动选择“上视”或“下视”工作方式。(6)搜索空域。常规空战(NAM)方式时，天线扫描方位范围为10和30(扫描中心可选定在天线转动极限范围内任何位置)，以及60；俯仰扫描行数可选1行、2行和4行，天线俯仰最大转角为60(具体搜索俯仰范围受油门杆上的天线俯仰电位计控制)；距离量程选择范围分为18、36、72和144km4挡。空战格斗(ACM)方式近距大机动空战时，搜索图形分为4种：基本搜索，方位20。X俯仰20。，以飞机机体为参考坐标系，扫描中心为方位角AZ二0。，俯仰角E1=-15；宽俯仰角搜索图形，方位10X俯仰60,以飞机机体为参考坐标系，扫描中心为AZ=(T,E1

7、=+18.5；可移动搜索，方位60X俯仰20,以惯性空间为参考坐标系，扫描中心初始位置为AZ=Oo.E1=Oo,可通过油门杆上的XY标线控制器移动搜索区；瞄准线，天线固定在AZ=0、E1=+10不动。(7)通过选择脉冲重复频率，使得自15Om起至目标最大探测距离内没有距离/多普勒盲区；空战搜索时的目标速度覆盖范围为一304.8+1066.8ms(Iooo+3500fts),目标径向速度在土30.48ms(100fts)内时除外。(8)目标跟踪时可连续提供探测目标的角度、速度和距离等数据。目标跟踪最小距离为152.4m(500ft),跟踪速度范围为一304.8+975.36ms(-1000+32

8、00fts)距离跟踪精度。在指定跟踪速度范围内的距离跟踪精度(1。)为15.24m(50ft),或为1%跟踪距离两者中的较大者。距离变化率数据。雷达可测量目标沿视线方向的距离变化率，精度(1。)为：当目标距离小于9.26km(5nmi1e)时为15.24ms(50fts);当目标是巨离大于9.26km(5nmi1e)时另定。(9)可适应先进中距空空导弹(AMRAAM)的制导发射。ANAPG-66(V)3型可采用连续波(CW)照射器，对AIM-7空空导弹进行制导。(二)空/地功能和基本性能(1)空/地测距(AGR)可为火控计算机提供目标沿天线视轴的斜距和接近速度。几乎所有的对地武器投放(如俯冲拉

9、起轰炸、航炮对地射击或发射火箭弹、CCRP等)都使用此状态。在擦地角为560的范围内，雷达测斜距范围为152.4Om18.52km(10nmi1e)测距精度如表所示。透过天线罩测斜距时，天线视轴将指向一个23mrad(1o)的固定仰角。上述精度包含有天线罩视轴漂移误差。(2)真实波束地图测绘(GM或RBM),利用1PRF波形和天线真实波束完成，可向飞行员显示飞机前方或地面地形图，用于导航、搜索和攻击地面目标，标定、直接或间接轰炸。方位扫描范围可选择10、30或60,PP1显示；天线俯仰覆盖为1行；距离量程可选择10、20、40或80nmi1e.在IonmiIe挡时的显示距离分辨率不低于76.2

10、18.3m(25060ft)0(3)扩展地图测绘，能在多功能显示器(MFD)上按4:1放大显示被跟踪点附近的地形图。显示放大区域如表所示。(4)多普勒波束锐化(DBS)为PP1显示形式。当目标的实际距离在22.5nmi1e内时，雷达转到此状态工作。多普勒波束锐化提高了方位角的分辨能力。(5)地图冻结(FRZ)为隐蔽攻击行动时采用的导航方法。此时的雷达地形图固定在指定点上，发射机停止工作，随着飞机的运动，飞机符号在雷达地图上移动来进行地图导航。经过一段时间后，雷达重新开机工作，产生新的雷达地图后再关机导航，重复多次后，直到到达预定点为止。(6)信标状态，用于导航和间接投放武器。(7)海1,能在4

11、级以下的海面状况下搜索截获海面上的活动或静止舰船自标。(8)海2,能在更恶劣的海面状态下探测目标。使用了更窄的多普勒滤波器凹口，具有动目标指示(MTD能力；MT1功能也可探测地面上的活动目标。APG-66雷达在空/空、空/地方式工作时的显示模式数据见表。(三)电子反干扰能力具有频率捷变的电子反干扰能力，有4点相参跳频和10点非相参跳频两种抗干扰工作方式。(四)可靠性和维修性原型雷达的平均故障间隔时间(MTBF)设计要求为IoOh,实际达到90h；后期改进改型后达到140h(经验证)或21Oh以上。具有完善的机内自检测(BIT)系统，可在雷达正常工作时连续监视大约300个系统参数。隔离到外场可更

12、换组件的故障自检测率达到95%,B1T虚警不超过指定故障数的1%o外场可更换部件(1RU)的外场更换时间(MTTR)为5mio(五)ANAPG-66改进型的新增功能随着新的武器和作战需求的牵引，同时也为了体现20世纪80年代电子技术水平的显著提高，在美国空军的要求和支持下，西屋电子公司先后对AN/APG-66作了许多改进，包括提高探测距离等性能、增加新功能和采用新技术、新型元器件等。其改进型先后有：APG-66(V)1型、APG-66(V)2型、APG-66(V)SASS型等。在战术使用上增加的新功能有：(1)为满足先进中距空空导弹(AMRAAM)的制导和多目标攻击要求，提高了雷达作用距离，增

13、加了边扫描边跟踪(TWS)功能，可同时跟踪10个目标，并向火控计算机传送目标位置和状态参数；在多目标跟踪时，还有4个目标的战情提示功能。(2)增加了入侵判断(RAM)工作方式，以判断是单一目标还是群目标，满足对入侵目标规模的了解。(3)可以对半主动雷达制导空空导弹实施HPRF波形的制导照射，无须加装连续波照射器。(4)空空下视探测时能有效地抑制地面动目标引起的虚警，如高速公路上快速运动的车辆和海面上的快艇等目标。(5)进一步提高了对地时具有高分辩率的多普勒波束锐化能力，锐化比从原来的8:1提高到64:1,作用距离达148km(80nmi1e),以满足精确导航、定位和空地武器投放的要求。(6)对

14、地面慢速小目标的动目标指示(GMTI),对地面、海面和沙漠上的固定目标或动目标跟踪，对地图测绘中的空地导弹提供战情提示。(7)增加了地形跟随和地物回避工作方式，以满足低空突防作战时的飞行安全要求。为了实现上述新增功能，同时又满足载机的装机技术要求，要求雷达的体积、重量、结构形式和安装技术条件基本上与原型雷达相同。因此，在改进型设计时尽量采用了各项新技术。主要有：采用可编程信号处理机(PSP)代替原型的固定程序信号处理机和雷达计算机两个外场可更换组件。PSP的采用使得雷达系统在不增加硬件的条件下，可通过软件更新重新调整系统性能和增加系统功能，如前述边扫描边跟踪、地形跟随和地物回避、高分辨率地图测

15、绘等许多战术功能的增加，都是PSP软件重编程序能力的体现。(2)采用新型栅控行波管功率放大器，在原型雷达只有MPRF、1PRF信号波形的基础上，增加了HPRF波形的工作方式。它既能为MPRF、1PRF信号提供较高的峰值功率，又能为HPRF波形提供50%的大占空比，使得雷达可以实现HPRF、MPRF.1PRF交替使用的高性能全向(指目标进人方向)目标探测。使用HPRF工作方式探测迎头目标时，其探测距离可增大40%。3 .AN/APG-66雷达的主要部件AN/APG-66雷达主要由6个外场可更换部件组成，它们之间的接口大部分通过数字式多路总线相互连接，只有数字信号处理机和雷达计算机之间用独立的高速数据总线连接。(一)天线(1RU1)AN/APG-66的天线为61CmX71Cm的椭圆形平板缝阵天线，安装二轴方向环架上。它在全部扫描角度内都有较高的增益，其突出特点是天线旁瓣低，可靠性高，易于维护。天线的功能和性能指标要求为：扫描覆盖：方位和俯仰60；往返时间：200ms;电驱动；频率覆盖：信标状态9.319.375GHZ雷达状态9.709.90GHZ导弹照射10.1010.16GHZ尺寸大小：标定28.156inX18.9in(715.1624mmX480.06mm)