近期,央视国防军事频道《兵器面面观》栏目正式披露,我国改进型052D导弹驱逐舰已换装了采用新工艺、新元件的有源相控阵雷达。外界普遍推测,这款新型相控阵雷达正是采用氮化镓材料制成的先进装备。这一消息不仅标志着052D驱逐舰性能迎来质的飞跃,更意味着作战能力已超过美国海军最新的阿利·伯克3型驱逐舰。这个结论让许多军事专家都很吃惊。

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舰载有源相控阵雷达,是海军现代化主力驱逐舰的核心探测装备,也是衡量一国海军实力的重要标志。尤其是是大型四面阵有源相控阵雷达,技术十分复杂、集成度高,涉及半导体材料、电子工程、机械制造等多个高端领域,目前全世界能够自主设计、生产并成规模列装大型四面阵有源相控阵雷达驱逐舰的国家,只有中国和美国。

我国在舰载相控阵雷达领域的探索起步不晚,早在上世纪80年代,我海军代表团访问美国时,就对“提康德罗加”级导弹巡洋舰上的四面阵相控阵雷达留下了深刻印象,也坚定了自主研制的决心。在1989年,我国正式启动大型舰载有源相控阵雷达研制,经过11年攻坚,到2002年346型相控阵雷达研制成功,2003年装配在052C导弹驱逐舰首舰“兰州”舰上,我国就此成为世界第三个拥有舰载相控阵雷达的国家。

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在346型相控阵雷达的基础上,我国很快就启动了改进型346A雷达的研制,新雷达取消了弧形气冷外罩,采用了更高效的液冷结构,雷达阵面的面积更大、外形更接近正方形。在2014年,装配346A雷达的052D导弹驱逐舰“昆明”舰正式入列。据中国电科相关专家透露,346A雷达的探测距离、火力通道、截获精度和抗干扰能力,均远超美国现役的AN/SPY-1D宙斯盾雷达。

此次052D改进型驱逐舰换装的氮化镓相控阵雷达,是在346A雷达基础上的进一步升级,核心优势是第三代半导体材料氮化镓的应用。在此之前,军用相控阵雷达的T/R组件多采用砷化镓材料,而氮化镓作为更先进的半导体材料,在性能上有着全方位优势,这也是各国军工竞相攻关的重点。目前中国已经实现了“氮化镓自由”。

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与硅和砷化镓相比,氮化镓的临界击穿电场更高,能大幅提升电流密度和耐压容量,降低导通损耗;禁带宽度是硅的3倍,泄漏电流更小,抗辐射和耐高温性能突出,适合舰艇高温、复杂电磁环境下工作。同时,氮化镓的热导率是硅的3倍,散热效率优异,能提升雷达集成度和功率密度,电子饱和漂移速度也更快,可在更高频率下稳定工作。

这些特性反映在舰载雷达上,就是探测距离更远、多目标处理能力更强、抗干扰性能更优,且能在高强度作战中长时间稳定工作。比如,采用氮化镓材料的雷达,在不扩大阵面尺寸的情况下,输出功率可大幅提升,对隐身目标的探测距离也能显著增加,这对应对现代海战中的隐身战机和隐身反舰导弹至关重要。

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美国也同样重视氮化镓技术在舰载相控阵雷达上的应用,其为“阿利·伯克3”型导弹驱逐舰配备的AN/SPY-6雷达,就计划采用氮化镓T/R组件,原本计划2021年开展作战测试,到2023年形成初始作战能力,但实际工程进度却严重滞后。适配该雷达的“阿利·伯克3”型驱逐舰直到2023年才下水,2026年4月才正式入列,导致雷达的测试和战力生成大幅拖延。

更关键的是,AN/SPY-6雷达的部分T/R组件仍沿用砷化镓技术,未能实现氮化镓的全面替代,性能未能达到预期。反观我国,不仅顺利完成了氮化镓雷达的研制和装舰,且进度远超美国,这种效率上的差距,体现出我国半导体工业和舰载电子技术的成熟与突破。

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对于美国而言,AN/SPY-6雷达的滞后和氮化镓技术的应用不足,意味着"阿利·伯克3”型驱逐舰的综合性能已被我国052D改进型超越,短期内想要追赶,不仅需要突破技术瓶颈,还需解决装备研发和生产效率的问题,难度极大。

目前外界仍在关注,此次换装了氮化镓相控阵雷达的052D新批次改进型,究竟是第三批次的052DL还是第四批次的052DM。从实际作战意义来看,批次越早,意味着能换装该雷达的052D数量越多,我国海军就能在舰艇数量和单舰性能上同时形成优势,进一步拉开与美国海军在船电领域的差距。

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美国海军原本凭借宙斯盾系统和AN/SPY系列雷达,在舰载探测领域长期占据优势,但近年来,其装备研发进度缓慢、技术迭代滞后的问题日益突出。而我国在氮化镓技术上的突破,不仅提升了052D驱逐舰的性能,更为后续新型舰艇的发展奠定了基础。

值得注意的是,052D改进型的雷达升级,很可能意味着我国开始舰载雷达全面升级。除了052D系列以外,054B型护卫舰、076型两栖攻击舰乃至福建舰等大中型水面舰艇,都有可能采用氮化镓相控阵雷达。全面普及氮化镓相控阵雷达以后,我国海军的整体探测和作战能力将实现质的提升。

回顾我国舰载相控阵雷达的发展历程,从最初的仰视和羡慕美国技术,到埋头苦干自主研制出346系列相控阵雷达,再到如今换装氮化镓相控阵,实现对世界第一海军的反超,短短三十多年时间,我国就完成了从追赶者到领先者的转变。

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严格地说,在目前,全世界,能够自主设计研发建造四面相控阵雷达的大型驱逐舰,而且能够自主配套大口径通用垂发系统,远程防空反导导弹,反舰/巡航导弹,大口径舰炮,近防炮/弹系统,船电设备,主被动拖曳阵列声呐,反潜导弹/鱼雷,反潜直升机,战区指挥系统,综合电子,综合电力,大型燃气轮主机,而且作战性能还是一流先进的。只有两个国家能做到,那就是中国和美国。