
現代空戰不只由機砲與飛彈決定,也深受雷達技術影響。能否在遠距離偵測、追蹤並接戰敵機,是戰鬥機能力的重要差異。當今先進機型採用兩種重要架構:AESA 主動電子掃描陣列與PESA 被動電子掃描陣列。理解兩者差別,有助掌握現代空戰的技術基礎。
基本原理:戰鬥機雷達是什麼?
戰鬥機雷達發射無線電波,分析天空中物體反射的訊號。透過回波時間延遲、頻率偏移與抵達角度,可以估計目標距離、速度、高度與航向。早期雷達使用機械轉動的碟形天線掃描天空,雖然有效,但掃描速度與功能受到限制。
PESA 與 AESA 都屬於相位陣列雷達,由許多小型天線單元組成面板,透過電子方式改變波束方向,不需要靠機械轉動完成每一次掃描。因此,波束可以迅速從一個目標跳到另一個目標。兩者的關鍵差異,在於各單元的發射能量如何產生。
PESA:被動電子掃描陣列
PESA 使用單一大功率發射器產生訊號,再分配到陣列上的數百個天線單元。每個單元的移相器調整訊號相位,讓波束以電子方式轉向,但所有單元共用同一個訊號來源。
PESA 相較機械天線是重大進步。蘇聯 MiG-31 Foxhound 捕狐犬的 Zaslon 雷達於 1981 年服役,是世界第一套投入作戰服役的戰鬥機 PESA,可追蹤 10 個目標並同時接戰 4 個,在當時相當先進。
PESA 的優點:
- 波束轉向速度比機械雷達快
- 活動零件較少,有助提高可靠度
- 成本通常低於 AESA
- 技術成熟,已有數十年服役經驗
PESA 的限制:
- 中央發射器是可能的單點故障來源,失效時整套雷達可能停止發射
- 同時執行多項功能的彈性較有限
- 原文認為,共用訊號特性使其較容易受到干擾
- 頻率捷變彈性較有限
AESA:主動電子掃描陣列
AESA 採不同方式:以許多小型收發模組(T/R module)取代單一中央發射器。原文以 F-35 Lightning II 閃電 II的 AN/APG-81 為例,列出超過 1,200 個收發模組,各模組提供發射與接收功能。
這種架構帶來下列能力與優勢:
- 高可靠度:即使部分模組失效,仍可繼續運作。原文以 10% 模組失效、性能只略降為例,強調發射功能不再集中於單一來源。
- 低截收機率(LPI):AESA 可使用頻率、波形與能量管理,增加敵方雷達警告接收器截收的難度;原文描述可將能量分散至多個頻率。
- 多功能能力:依陣列與任務設計,不同模組群或時間配置可支援追蹤多目標、地形測繪、干擾及通訊等功能。
- 電子攻擊:AESA 能將電磁能量指向敵方感測器,在適當設計下兼具電子戰用途。
AESA 與 PESA 比較
| 項目 | PESA | AESA |
|---|---|---|
| 發射器 | 單一中央發射單元 | 各單元配置收發模組 |
| 可靠度 | 存在中央發射器單點故障 | 部分模組故障時性能逐步下降 |
| 抗干擾能力 | 原文概評:中等 | 原文概評:優良,具頻率捷變能力 |
| 多工能力 | 較有限 | 可支援多種模式 |
| 偵測距離 | 原文概評:良好 | 原文概評:較佳 |
| 成本 | 較低 | 明顯較高 |
| 電子戰能力 | 原文概評:有限 | 具有整合干擾功能的潛力 |
哪些戰鬥機使用哪種雷達?
第五代戰鬥機普遍採用 AESA。F-22 Raptor 猛禽使用 AN/APG-77,F-35 使用 AN/APG-81;J-20 據信配有 Type 1475 AESA。俄羅斯 Su-57 則以 N036 Byelka AESA 為主要雷達。
許多第四代機也從 PESA 或機械雷達升級至 AESA。部分 F-16 配備 AN/APG-83 SABR,部分 F-15 使用 AN/APG-82(V)1;Rafale 飆風配有 RBE2-AA,Eurofighter Typhoon 颱風則逐步導入 Captor-E。各機隊實際配置取決於批次與升級狀態。
PESA 仍在一些平台服役。Su-35 的 Irbis-E 被原文評為功率最強的 PESA 之一,對大型目標的宣稱偵測距離達 400 km。這顯示,成熟 PESA 在特定條件下仍可具有可觀能力。
未來:AESA 之後的發展
下一步包括分散式孔徑雷達,把多個 AESA 陣列配置於機翼、機身甚至尾部,追求全向 360 度涵蓋。GCAP/Tempest 與美國下一代戰鬥機,預期將研究或使用這類系統。
另一方向是氮化鎵(GaN)收發模組。相較既有砷化鎵元件,GaN 可提供更高功率密度與效率,讓雷達在距離、解析度、耗電與散熱之間取得新的設計選擇;原文形容其可同時提高性能並降低能耗與熱負荷。
本文認為,現代空戰中的雷達可能比機體本身更重要。飛行員常用「先發現、先開火、先擊落」概括資訊優勢。AESA 有助建立這種優勢,但作戰成果仍須由整體系統與任務條件共同決定。