導(dǎo)電滑環(huán)在雷達(dá)上的應(yīng)用
在軍事雷達(dá)，航天，坦克等設(shè)備的高端領(lǐng)域中，多有諸如公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)等多元相對運(yùn)動的要求。即機(jī)械設(shè)備360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時，旋轉(zhuǎn)體上還需要多元運(yùn)動。有運(yùn)動，就需要能源，如電能源、流體壓力能源等。有時，也需要控制信號源，如光纖信號、高頻信號等。任何相對連續(xù)旋轉(zhuǎn)360°的電氣部件之間需要傳輸功能電源、弱電信號、光信號、氣壓、水壓、油壓等不同能源介質(zhì)，以確保電器在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時還能自由運(yùn)動的機(jī)電設(shè)備，都必須使用旋轉(zhuǎn)連通裝置導(dǎo)電滑環(huán)。
可能很多人都已經(jīng)知道了，雷達(dá)的英文原詞實(shí)際上就像許多科技術(shù)語一樣，是縮寫，字面意思是無線電(RAdio)、偵測(Detection)和距離(AndRange)。雖然現(xiàn)代雷達(dá)不僅可以對三維空間內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行測距和定位，更可使制導(dǎo)導(dǎo)彈對目標(biāo)攻擊，但其基本原理還是用發(fā)射電波，并通過物體反射的回波來測得物體距離和方向，也就是以電磁波為媒介偵知物體的存在，所以，談到雷達(dá)就不能不先講到電磁波頻譜。從純軍事角度來說，也只有了解電磁波譜，才能夠掌握電子戰(zhàn)的內(nèi)涵。作為對空雷達(dá)來講，功率越大，探測距離越遠(yuǎn)，而探測低空目標(biāo)的能力也越低。電磁波有很多物理特性，例如紅外線在絕對零度以上的物質(zhì)都會輻射的特性，響尾蛇導(dǎo)彈就是利用目標(biāo)輻射出的紅外線迎擊它的獵物。當(dāng)然，它還有能量輻射性和物理穿透性等等，其中值得我們關(guān)注的一條就是電磁波頻率越高，波長越短。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域中，不同頻率的電波有不同特定的用途，而超過10X12Hz頻率的電波則進(jìn)入光波的領(lǐng)域，光電世界由此開始。
為了突破目前雷達(dá)的一些瓶頸，美國率先開發(fā)出相列雷達(dá)技術(shù)，并在近些年進(jìn)入全固態(tài)相列的領(lǐng)域。所相控陣就是指相位可以控制的天線陣，這種雷達(dá)的特色就是不需轉(zhuǎn)動，只要需要轉(zhuǎn)動的設(shè)備都需要用到導(dǎo)電滑環(huán)，同時能發(fā)射和接收多道波束，集搜索，追蹤，照明，導(dǎo)引甚至敵我識別于一身，不但簡化了部署，且其天線是由成千上萬的發(fā)射/接收(T/R)模組組成，掃描速度極快，是機(jī)械轉(zhuǎn)動雷達(dá)的一百萬倍，且可靠度特別高。幾年使用下來，即使有部分T/R模組損壞故障，也不必維修，而仍能維持良好的雷達(dá)功能。另外，其隨機(jī)發(fā)射和接收不同多波束的方式，使其具有目前所有雷達(dá)技術(shù)中最好的電子反對抗能力，而成為未來新一代雷達(dá)的主流。目前，美國海軍已經(jīng)部署了艦載“宙斯盾”(Aegis)艦隊(duì)防御系統(tǒng)，其使用的四面AN/SPY-1相控陣天線叫人印象深刻。每面雷達(dá)控制90度象限空域，可同時進(jìn)行搜索，偵測及追蹤，由于天線本身無需轉(zhuǎn)動，故雷達(dá)天線中的每個T/R以單一雷達(dá)波束可打平至水平85公里外，對空則是以半徑325公里持續(xù)搜索，一旦雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，立即在1秒內(nèi)對目標(biāo)發(fā)射十?dāng)?shù)道筆狀窄波，為AN-SPG-62照明雷達(dá)提供目標(biāo)的速度，距離，高度，方向等戰(zhàn)斗諸元以便接戰(zhàn)。艦載主要防空武器，標(biāo)準(zhǔn)-2(SM-2)面空導(dǎo)彈在AN/SPY-1的制導(dǎo)下，僅在命中目標(biāo)數(shù)秒前才交給照明雷達(dá)，所以，艦上的4座AN-SPG-62可以在極短的時間內(nèi)多次接戰(zhàn)，也就賦予了“宙斯盾”應(yīng)付飽和攻擊的能力。在預(yù)防反輻射導(dǎo)彈攻擊方面，美軍“宙斯盾”巡洋艦AN/SPY-1A的電波可以半秒內(nèi)在空中消失，不過，再啟動雷達(dá)系統(tǒng)，有10余秒的延遲更新全部戰(zhàn)術(shù)資料，重新掃描記憶體中的威脅源。它另一個絕活兒就是可以集中偵搜威脅可能出現(xiàn)的象限而保持其它面雷達(dá)的無線電靜默。攻擊“宙斯盾”的方法其實(shí)從冷戰(zhàn)結(jié)束前就已經(jīng)是公開的秘密了，方法簡言之就是在美艦的附近引爆電磁脈沖彈頭，使其艦上電子設(shè)備瞬間過載，喪失完整戰(zhàn)斗能力，接下來，就和攻擊一般敵艦相同了，飽以一陣反艦導(dǎo)彈齊射。歐洲各國雖然缺乏技術(shù)儲備開發(fā)類似AEGIS的大型艦載相控陣?yán)走_(dá)，但是，一批例如“SMRT-L”D波段PAR，“APAR”中，小型相控陣?yán)走_(dá)也接踵而至，預(yù)計(jì)將在下世紀(jì)初服役。中國在艦載大型相控陣?yán)走_(dá)方面在近期也將有突破性進(jìn)展，大家拭目以待。
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