刺穿五代机的隐形外衣:运20版预警机能否用量子雷达破局?

飞帅 2021-05-17 19:57:07

说到我国对世界先进水平的跨越赶超,就不能不提到预警机的研究开发,我军曾长期缺乏预警机这一现代战争的核心装备,导致作战飞机只能依靠来自地面的指挥引导,但地面引导不仅作用距离近,还存在巨大的低空盲区。空警2000的横空出世改变了这一切,它不仅使我国拥有了梦寐以求的预警机,还一步到位实现了预警机雷达的有源相控阵化,极大震惊了当时的世界。空警500则更进一步,完成了预警雷达的数字化,确立了我国在这方面的全球领先地位,那么运20版的预警机实现怎样的跨越,用什么样的传感器才能保持这种领先优势呢?

空警2000使我国在预警机领域一鸣惊人

空警500成功应用了世界上第一款数字阵列雷达

运20版预警机将实现继空警2000和空警500之后的第三次跨越

有人说是共形阵列雷达,但相对于传统雷达,它的变化主要体现在天线上,且并没有革命性进步,并不能刺破五代机的隐形外衣,也无法确保我国的领先地位。运20版预警机的雷达不仅应是跨时代的产物,其对隐形目标的探测能力也要有革命性提高才行,而能做到这一点的,非量子雷达莫属。

日本研发的共形天线

五代机靠吸收和散射雷达回波实现隐形,据此,反隐形技术主要通过改变雷达的频率和探测角度进行破解。因为五代机通常只能对某一波段雷达在特定角度的探测实现最优的隐身设计。所以目前世界各军事强国主要使用无源雷达、米波雷达或双基雷达来探测隐形目标,但它们的探测精度普遍偏低,只能进行早期预警,进一步的识别和跟踪仍然需要预警机的厘米波段雷达来完成,尽管有源相控阵技术的采用,使厘米波预警雷达有了大功率和高增益的优点,但五代机毕竟在设计和用料方面专门针对这一波段进行了优化。因此,当代预警机对它们的作用距离提高有限,仍然时刻面临被五代机狙杀的命运。

052D的米波雷达探测精度仍然有限

那量子雷达对五代机的探测效果如何呢?在回答这个问题之前,先科普一下什么是量子,当从微观角度观测世间万物时,会发现所有物质都会呈现"波粒二象性"的特征。而量子技术,就是用“波粒二象性”产生的振动波作为信息载体来发现目标的,并以这种振动波频率的不同来实现对该物体的准确识别。也就是说,不同的物质有着不同的量子波动频率,比如隐身飞机是由金属和复合材料构成的,由于它们的波动频率和大气中气体分子的波动频率不同,量子雷达通过观测这种波动频率的差异,就可以对隐身飞机进行可靠定位。

量子雷达可以通过振动波频率的差异来探测隐形目标

2016年8月,我国首部基于单光子检测的雷达系统由14所研制成功,单光子雷达也是量子雷达的一种,它本质上是光学探测雷达,传统光学雷达的探测距离容易受到低空大气衰减和湍流等复杂环境的影响,对飞机类目标的作用距离非常近,并没有实用价值。而14所这种单光子雷达最大的突破是将作用距离增加到了几百公里,正在超过有源相控阵雷达的有效探测距离,距离实用化走出了最重要的一步。

典型的单光子量子雷达先是产生大量纠缠态的光子对,再将它们分为探测光子和成像光子,成像光子保留在量子存储器中,探测光子由发射机发射到自由空间,经目标反射后被量子雷达接收。根据探测光子和成像光子的 纠缠关联可提高量子雷达的探测性能。

单光子量子雷达的信息载体为单个量子,信号的产生、调制和接收、检测的对象均为单个量子,也就是说与传统雷达发射与接收信号有同样的基准频率不同,单光子量子雷达可以精确到单个光子的匹配,因此整个接收系统具有极高的灵敏度,它对微弱回波信号的分析解读能力远远超过了空警500的数字阵列雷达。

另外,单光子量子雷达还可以通过量子的“涨落变化”等微观特征获得目标更加丰富而立体的信息,不仅可以大致描绘出目标的外形轮廓,还能将飞行器进行彩色成像。可以说,五代机在量子雷达面前,形同“裸奔”。

单光子激光雷达对100多公里外山峦的成像探测

如果单光子量子雷达能够在运20版预警机上实用化,其意义将是划时代的,带来的影响也远超空警2000和空警500。现在F35的产量已经突破了600架,并在以每年一百三四十架的速度持续高速生产,且其制造实现了高度的全球化,我国几乎是在用一国之力同全世界最强的国家集团在比拼高端航空制造业。因此,比拼数量只会落入西方国家挖好的陷阱,是不得已而为之的下策。只有采用量子雷达的运20版预警机才能真正打破未来数千架F35对我国形成的包围圈。

F35生产的全球化程度非歼20可比

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