1. <th id="msju9"><video id="msju9"><acronym id="msju9"></acronym></video></th>
      <big id="msju9"><nobr id="msju9"></nobr></big>
    2. 行業動態

      欄目導航

      行業動態

      首艘國產航母的雷達、指揮、數據鏈都能實現國產化嗎

       4月26日,中國首艘國產航母下水。相比于遼寧號是在蘇聯瓦良格號的基礎是改建的,本次下水的中國首艘航母則是中國自主設計建造的,而且不僅制造了航母的船體,航母的“神經系統”、“千里眼”、“順風耳”等關鍵子系統的核心元器件很有可能也完全實現了國產化。

      相對于昔日的老大哥連兩棲攻擊艦都要從法國購買,中國在航母發展上已經領先于俄羅斯了。

       

      首艘國產航母

      雷達、計算機等設備是怎么被搬上航母的

      航母在問世之初,僅僅是一個海上飛機起降平臺,在二戰前,如今的海上霸占航空母艦也僅僅是戰列艦的配角,艦載機更多是執行偵查、巡邏、艦炮校射任務。

      二戰中,航母逐漸取代了戰列艦,成為海戰的主角。而在雷達問世之后,美國和英國先后將雷達搬上了航母和戰列艦,搜索雷達可以探測上百公里外來襲的飛機,而火控雷達相對于光學測距設備具有全天候任務能力的優勢,而且不像光學測距具有誤差,使艦炮射擊更加精準。相比之下,日本對雷達重要性的認識就遜色許多,在太平洋戰爭中后期才給航母安裝雷達。不過,由于日本在技術上和英美存在一定差距,日本雷達的性能也遜色一些。這使得日本海軍在很多時候因為雷達的因素在局部戰斗中比較被動。

      在二戰后,隨著戰機進入噴氣式時代,以及電子管、晶體管計算機的發明,為了能夠發現、識別、跟蹤速度越來越快的戰機,雷達技術和計算機技術結合了起來,而這使雷達和計算機被一同搬上了航母。

      隨著艦載機性能的提升和各種高速反艦導彈的出現,對航母艦載雷達的分辨能力、抗干擾能力和快速反映能力提出了更高的要求。加上雷達技術的發展和航母使用中的實際需要,大型相控陣雷達、空中管制雷達、著陸輔助雷達、密集陣等近防武器的火控雷達等都被搬上了航母。

      隨著航空工業的進步和信息化時代的到來,艦載機的種類和性能也與日俱增,為了將航母上所搭載的艦載機如臂使指,就必須有完善的艦載指揮引導控制系統。這套指揮控制系統將雷達和各種傳感器傳回的信息進行處理,掌握航母上以及周邊艦載機的實際狀態和飛行參數,然后根據這些數據進行指揮。

      最初,指揮控制系統中間一些環節需要人工作業,這不僅降低了效率,還增加了出錯率。隨著信息技術的進步和戰場數據鏈的完善,從雷達發現目標到數據傳輸和處理都可以實現全過程自動化,這種自動化指揮控制系統大幅提升了航母的作戰效能。

      航母有源相控陣雷達可以實現國產化

      航母上最主要的電子設備莫過于指揮系統、通信系統和雷達系統。在雷達系統中,除了對空/平面追蹤雷達、空中管制雷達,著陸輔助雷達、近防武器火控雷達之外,最引人矚目的莫過于大型相控陣雷達。

       

      裝備相控陣雷達的052D

      有源相控陣雷達上擁有大量T/R組件。而得益于近年來迅速進步的MOCVD工藝(還記得去年中資曾經試圖收購德國企業愛思強公司,最后被美國前總統奧巴馬以國家安全風險為由否決的收購案么,愛思強公司的主營業務就是MOCVD設備),T/R組件本身已經實現材料和工藝的國產化,如中國電科某所在2015年推出的氮化鎵T/R組件系列產品。

      幾個T/R組件組成一個小單位被稱為子陣,每一個子陣會搭配一個FPGA做數據預處理,一般情況下這種FPGA不需要特別高的性能,商業市場上中低端的2000萬門級或者3200萬門級的FPGA就行了。不過,有些情況下會要求更高性能的FPGA。

      在后端的數據匯總處理過程中就需要DSP。必須說明的是,有些對性能要求不是太高的雷達,可以不采用FPGA對數據初步處理,直接匯總到后端的DSP陣列進行數據處理。CPU則發揮著類似指揮官的作用,承擔任務管理職能。

      就各種軍用芯片而言,軍民融合的現象比較普遍,很多軍用芯片都是已成熟的民用產品做修改開發而成的。在這方面,美國有著非常豐富的經驗,比如曾經被應用于軍用電子設備的486DX,再比如美國國防后勤局就曾采購過賽靈思的FPGA用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。

      其實,這種例子在中國也不是沒有。根據媒體報道,全軍武器裝備采購信息網發布競標消息,面對軍隊采購方提出的產品指標,有同行給出了2億元的報價,龍芯表示只需2000萬元。龍芯方面解釋了其中的原因:“這項技術,我們民品已經做成熟了,按軍用要求修改即可,自然比從頭做起要省錢得多。”

      國內自主設計的CPU首推龍芯和申威,雖然不確定首艘國產航母是否會采用這兩種CPU,但就CPU性能和穩定性、可靠性,以及以往在類似裝備上的使用經驗而言,就承擔有源相控陣雷達任務管理職能的CPU而言,龍芯和申威是完全能頂上去的。

       

      就DSP而言,國內有魂芯和華睿。中電38所研制的“魂芯一號”被授予“國防科技工業軍民融合發展”技術創新獎,并在很多方面有所應用。華睿2號是基于龍芯3B修改的,龍芯3B是一款向量CPU,雖然通用性能有限,但這款向量CPU在很多特殊領域頗具潛力。中電14所對龍芯3B進行修改成為華睿2號。華睿2號將雷達信號處理算法提煉成FFT、FIR、相關、矩陣求逆等17種基本計算構件,通過計算構件的邏輯組合實現復雜算法,較好地解決了雷達系統大帶寬、高吞吐的應用需求。該技術成功應用于面向先進雷達的高性能數字信號處理器研發及應用中。

       

      就FPGA而言,國內有國微電子、智多晶微電子、同創國芯、高云半導體、京微雅格、771所和772所等公司或單位。這些單位或公司中有體制內單位、也有由美國歸來的技術人員創辦的公司,比如智多晶微電子的團隊來自美國FPGA廠商萊迪思(就是去年有中資背景基金試圖收購,被20余位美國國會議員的聯合阻撓的那家)。據小道消息,國內有一些反向設計的產品供國防軍工需要。

       

      KJ500指揮預警系統的核心元件已100%實現國產化

      正是中國電子工業的進步,使得中國完全有能力實現航母搭載的大型相控陣雷達的國產化。其實,在最近問世的某款預警機上,指揮預警系統的核心元件已經100%實現國產化。

      數據鏈和通信系統、軍事指揮系統也能國產化

      除了有源相控陣雷達的核心元器件能夠實現完全國產化,數據鏈和通信系統、軍事指揮系統在上世紀90年代末或本世紀初就解決了國產化的問題。隨著國內技術進步,這些系統的基礎軟硬件也隨著技術進步而更新。

      指揮系統主要由CPU、DSP和操作系統輔以一些其他元器件構成。而且使用了自主CPU之后,經過系統優化,實際表現一點不遜色于國外CPU,比如龍芯首席科學家曾經介紹:某指揮系統應用,X86 i7平臺每秒20幀,龍芯平臺優化前每秒3幀,優化后每秒30幀。雖然不清楚國產首艘航母的指揮系統會采用什么CPU,但自主CPU完全能勝任這項工作,而且經過系統優化后可以表現的比X86 i7更好。

       

      數據鏈

      至于戰場數據鏈和通信系統,其實就是更高端的民用通信系統,或者說現在大家使用的無線通信系統其實就是戰場數據鏈玩剩下的。主要由CPU、DSP、ADC(模擬數字轉換器)、DAC(數字模擬轉換器)、射頻、天線等組成。CPU、DSP、天線不用多介紹了。射頻芯片具有射頻收發和功率放大等功能,ADC是將數字信號轉化為模擬信號,而ADC則反過來,將模擬信號轉化為數字信號。由于數據鏈和通信系統中要涉及模擬信號和數字信號的轉換,因此在接收端和發射端就需要有ADC/DAC。此外,超高速ADC/DAC是雷達的重要器件,在電子戰中,頻率捷變也必須仰仗超高速ADC/DAC。

      在數據鏈和通信系統上,其實軟件的難度比硬件更大,對于硬件而言,基本不超過工控產品的要求,但在軟件上就要下一些功夫了。

      總而言之,首艘國產航母上的指揮系統、通信系統和雷達系統,中國是完全有能力實現國產化的。