美國AN-SPY-6還在用砷化鎵，中國的氮化鎵雷達(dá)已經(jīng)上艦了

近期，央視國防軍事頻道《兵器面面觀》欄目正式披露，我國改進(jìn)型052D導(dǎo)彈驅(qū)逐艦已換裝了采用新工藝、新元件的有源相控陣?yán)走_(dá)。外界普遍推測(cè)，這款新型相控陣?yán)走_(dá)正是采用氮化鎵材料制成的先進(jìn)裝備。這一消息不僅標(biāo)志著052D驅(qū)逐艦性能迎來質(zhì)的飛躍，更意味著作戰(zhàn)能力已超過美國海軍最新的阿利·伯克3型驅(qū)逐艦。這個(gè)結(jié)論讓許多軍事專家都很吃驚。

艦載有源相控陣?yán)走_(dá)，是海軍現(xiàn)代化主力驅(qū)逐艦的核心探測(cè)裝備，也是衡量一國海軍實(shí)力的重要標(biāo)志。尤其是是大型四面陣有源相控陣?yán)走_(dá)，技術(shù)十分復(fù)雜、集成度高，涉及半導(dǎo)體材料、電子工程、機(jī)械制造等多個(gè)高端領(lǐng)域，目前全世界能夠自主設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并成規(guī)模列裝大型四面陣有源相控陣?yán)走_(dá)驅(qū)逐艦的國家，只有中國和美國。

我國在艦載相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域的探索起步不晚，早在上世紀(jì)80年代，我海軍代表團(tuán)訪問美國時(shí)，就對(duì)“提康德羅加”級(jí)導(dǎo)彈巡洋艦上的四面陣相控陣?yán)走_(dá)留下了深刻印象，也堅(jiān)定了自主研制的決心。在1989年，我國正式啟動(dòng)大型艦載有源相控陣?yán)走_(dá)研制，經(jīng)過11年攻堅(jiān)，到2002年346型相控陣?yán)走_(dá)研制成功，2003年裝配在052C導(dǎo)彈驅(qū)逐艦首艦“蘭州”艦上，我國就此成為世界第三個(gè)擁有艦載相控陣?yán)走_(dá)的國家。

在346型相控陣?yán)走_(dá)的基礎(chǔ)上，我國很快就啟動(dòng)了改進(jìn)型346A雷達(dá)的研制，新雷達(dá)取消了弧形氣冷外罩，采用了更高效的液冷結(jié)構(gòu)，雷達(dá)陣面的面積更大、外形更接近正方形。在2014年，裝配346A雷達(dá)的052D導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“昆明”艦正式入列。據(jù)中國電科相關(guān)專家透露，346A雷達(dá)的探測(cè)距離、火力通道、截獲精度和抗干擾能力，均遠(yuǎn)超美國現(xiàn)役的AN/SPY-1D宙斯盾雷達(dá)。

此次052D改進(jìn)型驅(qū)逐艦換裝的氮化鎵相控陣?yán)走_(dá)，是在346A雷達(dá)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步升級(jí)，核心優(yōu)勢(shì)是第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的應(yīng)用。在此之前，軍用相控陣?yán)走_(dá)的T/R組件多采用砷化鎵材料，而氮化鎵作為更先進(jìn)的半導(dǎo)體材料，在性能上有著全方位優(yōu)勢(shì)，這也是各國軍工競(jìng)相攻關(guān)的重點(diǎn)。目前中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“氮化鎵自由”。

與硅和砷化鎵相比，氮化鎵的臨界擊穿電場(chǎng)更高，能大幅提升電流密度和耐壓容量，降低導(dǎo)通損耗；禁帶寬度是硅的3倍，泄漏電流更小，抗輻射和耐高溫性能突出，適合艦艇高溫、復(fù)雜電磁環(huán)境下工作。同時(shí)，氮化鎵的熱導(dǎo)率是硅的3倍，散熱效率優(yōu)異，能提升雷達(dá)集成度和功率密度，電子飽和漂移速度也更快，可在更高頻率下穩(wěn)定工作。

這些特性反映在艦載雷達(dá)上，就是探測(cè)距離更遠(yuǎn)、多目標(biāo)處理能力更強(qiáng)、抗干擾性能更優(yōu)，且能在高強(qiáng)度作戰(zhàn)中長時(shí)間穩(wěn)定工作。比如，采用氮化鎵材料的雷達(dá)，在不擴(kuò)大陣面尺寸的情況下，輸出功率可大幅提升，對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)距離也能顯著增加，這對(duì)應(yīng)對(duì)現(xiàn)代海戰(zhàn)中的隱身戰(zhàn)機(jī)和隱身反艦導(dǎo)彈至關(guān)重要。

美國也同樣重視氮化鎵技術(shù)在艦載相控陣?yán)走_(dá)上的應(yīng)用，其為“阿利·伯克3”型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦配備的AN/SPY-6雷達(dá)，就計(jì)劃采用氮化鎵T/R組件，原本計(jì)劃2021年開展作戰(zhàn)測(cè)試，到2023年形成初始作戰(zhàn)能力，但實(shí)際工程進(jìn)度卻嚴(yán)重滯后。適配該雷達(dá)的“阿利·伯克3”型驅(qū)逐艦直到2023年才下水，2026年4月才正式入列，導(dǎo)致雷達(dá)的測(cè)試和戰(zhàn)力生成大幅拖延。

更關(guān)鍵的是，AN/SPY-6雷達(dá)的部分T/R組件仍沿用砷化鎵技術(shù)，未能實(shí)現(xiàn)氮化鎵的全面替代，性能未能達(dá)到預(yù)期。反觀我國，不僅順利完成了氮化鎵雷達(dá)的研制和裝艦，且進(jìn)度遠(yuǎn)超美國，這種效率上的差距，體現(xiàn)出我國半導(dǎo)體工業(yè)和艦載電子技術(shù)的成熟與突破。

對(duì)于美國而言，AN/SPY-6雷達(dá)的滯后和氮化鎵技術(shù)的應(yīng)用不足，意味著"阿利·伯克3”型驅(qū)逐艦的綜合性能已被我國052D改進(jìn)型超越，短期內(nèi)想要追趕，不僅需要突破技術(shù)瓶頸，還需解決裝備研發(fā)和生產(chǎn)效率的問題，難度極大。

目前外界仍在關(guān)注，此次換裝了氮化鎵相控陣?yán)走_(dá)的052D新批次改進(jìn)型，究竟是第三批次的052DL還是第四批次的052DM。從實(shí)際作戰(zhàn)意義來看，批次越早，意味著能換裝該雷達(dá)的052D數(shù)量越多，我國海軍就能在艦艇數(shù)量和單艦性能上同時(shí)形成優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步拉開與美國海軍在船電領(lǐng)域的差距。

美國海軍原本憑借宙斯盾系統(tǒng)和AN/SPY系列雷達(dá)，在艦載探測(cè)領(lǐng)域長期占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但近年來，其裝備研發(fā)進(jìn)度緩慢、技術(shù)迭代滯后的問題日益突出。而我國在氮化鎵技術(shù)上的突破，不僅提升了052D驅(qū)逐艦的性能，更為后續(xù)新型艦艇的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

值得注意的是，052D改進(jìn)型的雷達(dá)升級(jí)，很可能意味著我國開始艦載雷達(dá)全面升級(jí)。除了052D系列以外，054B型護(hù)衛(wèi)艦、076型兩棲攻擊艦?zāi)酥粮＝ㄅ灥却笾行退媾炌В加锌赡懿捎玫壪嗫仃嚴(yán)走_(dá)。全面普及氮化鎵相控陣?yán)走_(dá)以后，我國海軍的整體探測(cè)和作戰(zhàn)能力將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升。

回顧我國艦載相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展歷程，從最初的仰視和羨慕美國技術(shù)，到埋頭苦干自主研制出346系列相控陣?yán)走_(dá)，再到如今換裝氮化鎵相控陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)世界第一海軍的反超，短短三十多年時(shí)間，我國就完成了從追趕者到領(lǐng)先者的轉(zhuǎn)變。

嚴(yán)格地說，在目前，全世界，能夠自主設(shè)計(jì)研發(fā)建造四面相控陣?yán)走_(dá)的大型驅(qū)逐艦，而且能夠自主配套大口徑通用垂發(fā)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程防空反導(dǎo)導(dǎo)彈，反艦/巡航導(dǎo)彈，大口徑艦炮，近防炮/彈系統(tǒng)，船電設(shè)備，主被動(dòng)拖曳陣列聲吶，反潛導(dǎo)彈/魚雷，反潛直升機(jī)，戰(zhàn)區(qū)指揮系統(tǒng)，綜合電子，綜合電力，大型燃?xì)廨喼鳈C(jī)，而且作戰(zhàn)性能還是一流先進(jìn)的。只有兩個(gè)國家能做到，那就是中國和美國。