端射天线值得重视

晨枫

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( h! O' \+ L- {7 @3 W! S' R" wE-7预警机在澳大利亚、英国、土耳其、韩国等地已经投入使用，在美国则上上下下，眼下起死回生了，但再死一回也不必惊讶。


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在雷达设计方面，E-7的“挤扁蘑菇”和萨博“爱立眼”的“平衡木”有明显的传承关系，最主要的差别在于“蘑菇盖”。也正因为“蘑菇盖”，E-7具有全向监视能力，而“爱立眼”只有两侧监视能力，后者显然不大够。
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3 x7 _/ Z5 d/ uE-7的雷达的侧视能力容易理解，“蘑菇根”提供很大的侧里面，这是理想的安装主动相控阵雷达“大板子”的地方。不好理解的是“蘑菇盖”如何提供前后视界。
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“蘑菇盖”有7度前倾角，但这是补偿巡航时机体的自然上扬用的。也就是说，在巡航时，机体有7度上扬角，用来提供一点升力。这是“蘑菇盖”就是水平的。
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也就是说，从对雷达（尤其是平板式的相控阵雷达）的常规理解出发，“蘑菇盖”的前后向视界只有“平板”的边缘，根本不够用来提供足够的雷达天线口径。但E-7的360度雷达视界是均匀的，并没有明显的前后“近视”。这是由于“蘑菇盖”里使用了端射天线。


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一般理解中的相控阵雷达是平板形式的，典型的就像“伯克”级驱逐舰上的“宙斯盾”雷达。这是典型的侧射天线，收发单元平面展开，波束发射和接收方向与平面垂直。当然，在相控阵的电控下，波束容许偏离垂直，一般不超过正负60度，进一步偏离的话，增益、噪声什么的都还是急剧恶化。


; A5 U; M  D+ J8 F- ]/ i6 X; H端射（上）vs 侧射（下）
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$ U7 L2 V: M/ j; _# ?/ ?端射天线（end fire array）则不同，收发单元从前到后一字排开，波束发射和接收方向沿着中轴线。当然，在相控阵的电控下，波束容许偏离轴线，一般也不超过正负60度。
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因此，端射天线的口径由天线的长度而不是面积决定，当然宽度需要满足1/4波长的条件，再小就不行了。

9 c5 C1 y4 a$ k$ a0 U端射天线的方向性特别好，波束窄，常见的八木天线（鱼骨天线）就是一种端射天线，当然，用于看电视的时候，只收不发。这也是信号不好的时候，转动方向常常可以改善接收，因为天气可能改变信号路径，方向性强的特点这时就显示出来了。

9 b9 K1 e$ q  H7 @% t用于预警机雷达时，“蘑菇盖”就用上了端射天线，解决了不用大盘时怎么解决前后探测的问题。
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! R( |+ C: Y; h# t) `! M" |从这里，还可以发挥一下，更加彻底地改变预警机设计，索性取消机背的“大蘑菇”，将端射天线整合到机翼离，作为侧向雷达，并与机体上下表面整合，作为前后向探测。这可以达到最大限度的气动保形，降低阻力，也降低飞控难题。
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3 W4 F/ v4 b# h- W在理论上，甚至可以和无尾飞翼相整合。

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像彩虹-7这样的无尾飞翼，如果外翼段用于侧向的端射天线，内翼段用于前后向的端射天线，不大的无尾飞翼就可以在尺寸上可以提供相当大的雷达孔径的空间，接下来的问题当然就是机上发电能力和数据处理能力。但这是“甜蜜的烦恼”，比没地方装雷达天线要好得多。
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4 @# q% ]2 l9 l* y+ c无尾飞翼预警机对上舰可能有特别的好处。空警600和E-2D在外观上高度相像，是因为这已经在上舰的翼展和高度限制下进行了极端优化。但无尾飞翼化后，高度不再是问题，只要翼展符合舰上运作的限制，设计自由度就大大放宽。与空警600的常规布局相比，无尾飞翼更加适合高空长航时，这对预警机很有用。
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无尾飞翼的升阻比高，有利于上舰。陆地使用取消了翼展限制，更加有利于高空长航时。