军用相控阵雷达，中国做成了白菜价？

来源：正解局（ID: zhengjieclub）

作者：正解局

军民共建，市场扩大，人才和技术大融合，中国相控阵雷达大有可为。

中国制造一旦发力，很多高科技产品将变成白菜价。

比如石墨烯，曾经高达5000多元每克，几年前宁波新建了一条生产线后，成本端价格瞬间降为1元每克……

2022年，一款重量仅有30斤的民用有源相控阵雷达在国内上市，不仅可以监控移动目标，还能自动识别分类。

有农民买来监控野猪。

曾经只有航母和战斗机上才有的高端装备，也被中国做成了白菜价？

雷达是典型的仿生学应用，最初的灵感来自蝙蝠。

蝙蝠在移动中，从喉咙发射超声波，通过对反射回波的接收和处理，就能准确判断前方目标是昆虫还是障碍物，并精准测出相对距离。

雷达的基本原理类似，只是雷达发射的是传播速度更快的电磁波，探测范围更大，距离更远。

雷达 图片来源：pixabay网站

游戏和影视作品中常见的雷达，大多都在摇头晃脑地进行旋转扫描，这种雷达是传统雷达。

传统雷达发射电磁波的角度很小，盲区大，为了扩大探测范围，只好安装在舵机上转动。

但转动总有时间差，所以侦察能力不强。

后来的相控阵雷达，其实就是许多小号传统雷达的集合体，里面每一个小号传统雷达就是一个阵元。

相控阵雷达原理图

一台相控阵雷达就好比一个雷达阵地，不仅响应时间短，追踪精度高，还能同时监控多个目标。

大名鼎鼎的美国宙斯盾系统，就能同时监控200个以上的目标。

与传统雷达相比，相控阵雷达省去了机械驱动系统，体积更小更轻，可靠性更高，平均无故障的时间远高于传统雷达。

再加上抗干扰能力强、波段切换速度极快、智能程度高，军事强国都在加大相控阵雷达的研发和应用。

中国电科在某次展会展出自己制造的小型相控阵雷达

以技术更迭来看，相控阵雷达一共进化出无源、有源、数字三种基本类型。

歼10B搭载的有源相控阵雷达 图片来源：凤凰军事

目前最高级的是数字相控阵雷达，利用数字信号处理技术在基带进行处理，确保每个单独阵元步调一致，这样不仅功耗更低，稳定性和精度都更高。

雷达技术诞生后，相控阵雷达的理论就出现了，受限于相关元器件的制造技术很落后，一直未能落地。

直到1969年，在计算机技术、半导体技术等诸多技术的催生下，美国空军才成功研制出首部大型相控阵雷达AN/FPS-85。

AN/FPS-85相控阵雷达 图片来源：外媒报道截图

这个庞然大物足有11层楼那么高。

舰载的相控阵雷达AN/SPY-1系列也是在上世纪60年代后期开始研发，是宙斯盾的重要组件，能提供强大的侦搜和射控能力。

测试中的美军SPY-6相控阵雷达 图片来源：美国雷神公司网站

中国的相控阵雷达，起步也很早。

1964年，毛主席在“两弹”研制成功时，提出了著名的“有矛必有盾”理论，并成立了“640”工程。

在这个大系统中预警雷达系统是核心技术，项目代号为“640-4”，“640-3”研究的就是之前聊过的激光武器。

1970年5月，陆基远程相控阵雷达立项，代号为“7010”。

1975年，7010雷达正式开机探测。

次年，这个宽40米高20米的“大墙”全面投入运转，并于1977年11月22日检飞成功。

在之后的近20年时间里，7010雷达多次完成我国导弹和卫星的观测任务，是“两弹一星”中最可靠的“眼睛”。

有人认为科幻作家刘慈欣的《三体》中提到的“红岸基地”就源自7010雷达。

当年的7010雷达

可惜的是，陆基雷达的成功并没有延续，我国的舰载相控阵雷达是上世纪90年代在外军的威胁下才开始研制的。

上世纪80年代末90年代初，国际局势剧烈变化。

美苏争霸的格局结束后，中国成为美国的首要对手。

我国周边国家和地区纷纷装备了先进的美式军武，给我国带来相当大的军事压力。

比如，海军方面，日本自卫队列装了多艘金刚级宙斯盾驱逐舰，台湾当局也千方百计地想从美国采购“宙斯盾”系统。

尤其是在台海危机爆发后，在美军先进的军事装备面前，我军常规作战几乎毫无胜算。

彼时，我国的机载雷达技术可怜到了想为给歼-8Ⅱ型歼击机配套脉冲多普勒雷达，却连原理都没搞明白的地步。

加上国内材料及加工精度达不到要求，我们只好花钱从英国买来整套的阵列天线精密加工技术。

而以所谓的“和平典范”工程，和美国一起搞脉冲多普勒雷达的事，也以失败告终。

直到1998年，经过多年技术积累和实践摸索，我国才独立研制成功了性能接近美国AN/APG-68的机载雷达，具备跟踪15个，打击6个的多目标攻击能力，在当时只有F-14战斗机的AWG-9雷达有这个能力。

中国雷达可算是扬眉吐气了一回。

同期，舰载相控阵雷达也有技术突破。

1997年，在前八年充分论证的基础上，舰载多功能相控阵雷达正式立项。

2003年，在中国海军“毕昇号”试验舰上，346型相控阵雷达成功完成测试，同年即装备在052C型兰州舰上。

从技术上看，346型相控阵雷达属于有源相控体制，比宙斯盾系统的AN/SPY-1系列领先一个代际，是当时世界水平最先进的相控阵雷达。

2014年，更先进的346A型相控阵雷达列装，性能远超过美国现役的AN/SPY-1D宙斯盾雷达。

346A雷达主要配备在052D型昆明舰和我国航母上，并且采用了更合理更隐身的安装方式。

052D舰载的346A型有源相控阵雷达 来源：HSH发烧友论坛的视频截图

在半个多世纪里，中国相控阵雷达从无到有，从弱到强，领跑世界。

中国的相控阵雷达不但技术领先，而且成本还很低——这与氮化镓的产业化发展有很大的关系。

在有源相控阵雷达的成本构成中，核心部件就占去超过60％的成本，而核心部件的贵贱又与材料有很大关系。

氮化镓（GaN）是一种非常坚硬且在机械方面非常稳定的宽带隙半导体材料。

与上一代砷化镓材料相比，氮化镓器件具备功率大、高频性能好、效率高，成本还低30％，是新一代有源相控阵雷达的首选。

氮化镓产品的成本能够降低，是因为中国首先开发出以硅为衬底的氮化镓器件外延片技术。

这一突破，让氮化镓器件与现有的硅半导体工艺兼容性增强，半导体器件的集成更加容易，在不必新增加工设备的前提下，大大提高了器件的性能和成品率。

技术普及后资本进入，氮化镓的产品和产业链迅速建立起来。

下游的雷达产品结构从“砖块”发展为“瓦片式”，减少了印制电路板和连接器的数量，再通过封装工艺，减少了体积和重量。

成本进一步降低，应用面更广，产品出货量大增，应用拉动需求，回馈产业链，正循环健康发展。

现代工业的特征之一就是量产摊薄成本。当中国人把氮化镓做出了白菜价，相控阵雷达的价格就变成白菜价，成为中国军备出口的卖点。

近几年，我国为孟加拉国制造了多艘C-13B轻型护卫舰。

这种舰艇总吨位仅1300吨，最大航速25.5节，适合近海巡逻和作战的需求。

而且卖价不到1亿人民币，出厂时却“高配”国产有源相控阵雷达。

要知道，不算军舰不算武器，任何一个版本的宙斯盾系统（不含导弹），成本都在2亿美元以上。

陆基的更贵，2019年，美国卖给日本两套陆基“宙斯盾”，总售价21.5亿美元！

能给1000吨出头的舰艇装上相控阵雷达，目前只有中国军工独一份。

成本降下来，相控阵雷达技术很快军转民，用途超乎想象的广泛。

除了开头提到的农业领域，在气象研究领域，我国也发展出扫描更快速、对强对流天气探测功能更强大的相控阵雷达技术。

比如，X波段双偏振有源相控阵多普勒气象雷达。

在安全防范领域，国内工作频段最高、分辨率最高的安检仪T-safe X2，采用相控阵雷达技术，不仅灵敏可靠，而且对人体没有伤害。

在民航领域，C波段全数字有源相控阵气象雷达于2020年8月在北京大兴机场启用。

这是世界上首部在民用领域业务化的C波段相控阵雷达，也是世界上首次在民航领域业务化应用的相控阵天气雷达。

北京大兴机场C波段全数字有源相控阵气象雷达进入试运行阶段

截图来源：央视新闻频道朝闻天下节目

还有高端智造领域的机械臂动作模拟，相控阵雷达技术让机械臂完美复制人手动作。

至于成本，跟军事用途比起来，那就更是白菜价了。

比如搭载相控阵三坐标雷达的探鸟驱鸟设备，30万就能拿下。

而这远不是极限。

搭载前后两组有源相控阵雷达系统的大疆T50农业无人机，整机旗舰版也就6万出头。

更有甚者，小型相控阵周界防范雷达能做到价格只有40多块钱。

小型相控阵周界防范雷达在某平台的价格

军民共建，市场扩大，人才和技术大融合，中国相控阵雷达大有可为。

用领先世界的科技，造亲民接地气的产品，大概也只有中国做得到吧。