相對(duì)于F22和F35戰(zhàn)斗機(jī)的火控雷達(dá),J20戰(zhàn)斗機(jī)的火控雷達(dá)在工作體制上領(lǐng)先一代,半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)先一代。探測距離上超過F22火控雷達(dá)50%以上,已經(jīng)占據(jù)領(lǐng)先地位,也就是說在輻射水平相當(dāng)?shù)那疤嵯?,?20的機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)在可靠性、重量和功耗上將比F-22更有優(yōu)勢(shì),而F-35的小輻射陣面更無法達(dá)到殲-20的探測距離。F-35戰(zhàn)斗機(jī)裝備的AN/APG-81雷達(dá)升級(jí)為氮化鎵陣面也是大勢(shì)所趨,因此,中國持續(xù)發(fā)展更先進(jìn)的氮化鎵技術(shù);
印度購買“陣風(fēng)”之后,印度國內(nèi)媒體歡欣鼓舞:“陣風(fēng)”裝備了數(shù)字陣列的氮化鎵AESA;
相控陣?yán)走_(dá)使用的半導(dǎo)體功率器件經(jīng)歷了三代的發(fā)展。第一代是硅半導(dǎo)體功率器件,現(xiàn)在已經(jīng)基本上不用了。第二代是砷化鎵半導(dǎo)體功率器件,F(xiàn)22和F35戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)用的就是這種器件。第三代是氮化鎵、碳化硅、氧化鋅等寬禁帶半導(dǎo)體材料,其中以氮化鎵綜合性能最好;第三代功率器件相對(duì)于第二代器件的優(yōu)勢(shì)就是發(fā)射功率可以提高5-10倍,而且可以耐受更高的工作溫度,并且具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等優(yōu)點(diǎn);法國泰利斯公司在2010年實(shí)施“陣風(fēng)”RBE2AESA換裝計(jì)劃的時(shí)候,它就預(yù)計(jì)在5-10年內(nèi)將氮化鎵功率器件、數(shù)字陣列運(yùn)用其中:法國人稱其為“云發(fā)射/接收組件”的新型雷達(dá)架構(gòu);所以,印度人不明所以的以為這是世界上最先進(jìn)的雷達(dá)架構(gòu)和技術(shù),鄰居的殲10/11/16都沒有這種系統(tǒng);孤陋寡聞的印度人不知道的是,中國早在殲-20樣機(jī)研制之初就明確了:在雷達(dá)核心部件收發(fā)組件方面,J20火控雷達(dá)采用氮化鎵半導(dǎo)體器件、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,它要比F22和F35的火控雷達(dá)采用的砷化鎵半導(dǎo)體器件領(lǐng)先一代。J20火控雷達(dá)的發(fā)射功率至少是F22火控雷達(dá)的五倍以上,探測距離比F22火控雷達(dá)的探測距離至少高百分之五十;成飛很了不起,不但有“我為天下先”的氣魄!而且中國擁有實(shí)現(xiàn)它的基礎(chǔ)!2000年,中國研制成功氮化鎵功率器件;2004年,技術(shù)文獻(xiàn)里出現(xiàn)了X波段氮化鎵功率器件研制成功的消息,X波段正是戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)使用的頻段。國內(nèi)氮化鎵功率器件還有過單個(gè)器件實(shí)現(xiàn)119瓦功率的記錄——第二代砷化鎵器件單個(gè)只有幾瓦功率——掌握氮化鎵功率器件生產(chǎn)技術(shù),中國比法國還要早!中電科第十三所官方網(wǎng)站上可以看到相控陣?yán)走_(dá)功率器件和數(shù)字化收發(fā)組件相關(guān)產(chǎn)品的手冊(cè):產(chǎn)品廣泛采用氮化鎵技術(shù),工作波段從L波段到X波段種類齊全,單個(gè)組件功率從20瓦、30瓦、60瓦、80瓦、100瓦、120瓦應(yīng)有盡有。收發(fā)組件的工作波段也可以覆蓋L波段到X波段,全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化:而實(shí)現(xiàn)收發(fā)組件數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字列陣?yán)走_(dá)的前提條件——西方國家頭疼的是:高新技術(shù)在中國屬于“不怕中國做不到、就怕中國白菜化”!海特高新(002023)控股子公司海威華芯專注于氮化鎵、砷化鎵、磷化銦等工藝技術(shù)開發(fā),已經(jīng)具備5G氮化鎵基站芯片代工能力,氮化鎵功率元器件已經(jīng)小規(guī)模量產(chǎn)。AESA的冷卻技術(shù)很關(guān)鍵,尤其是氮化鎵功率器件都是大功率發(fā)熱器件:中科院理化所劉靜教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研制成功液態(tài)金屬冷卻技術(shù)。液態(tài)金屬冷卻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)每平方厘米每秒高達(dá)數(shù)百瓦的冷卻能力,比普通液冷的幾十瓦高了一個(gè)數(shù)量級(jí);雷達(dá)電源:“陣風(fēng)”的小身板注定它的空中供電能力不如中戰(zhàn)!而殲—20龐大身軀讓它的AESA擁有足夠電源:兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以配兩臺(tái)發(fā)電機(jī),提供500KW的總功率,給雷達(dá)提供200KW的供電都不是問題——功率之強(qiáng)大讓J20大直徑雷達(dá)天線安裝2200個(gè)收發(fā)組件毫無難度!即使按照60瓦計(jì)算,2200個(gè)收發(fā)組件,雷達(dá)總功率也有132KW;數(shù)字列陣:印度“陣風(fēng)”吹噓的最高技術(shù)含量——20世紀(jì)90年代中期,我國機(jī)載雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)頭人、中國電科總經(jīng)理吳曼青院士在成功試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,率先提出“數(shù)字陣列雷達(dá)”概念,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研制了國內(nèi)第一個(gè)數(shù)字T/R組件及國內(nèi)首個(gè)數(shù)字陣列雷達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)。中國在2005年之前就掌握了大功率氮化鎵收發(fā)組件技術(shù),這些技術(shù)整合在一起就是數(shù)字陣列雷達(dá)——也就是說,法國泰利斯公司苦苦思索的時(shí)候,中國殲-20試飛樣機(jī)已經(jīng)是成熟的數(shù)學(xué)陣列雷達(dá)——按照“小步快跑”原則:列裝型的殲-20可能采用了第二代數(shù)字陣列、氮化鎵AESA了;并且,它的中/小型化、簡易化非常容易:中國有了生產(chǎn)技術(shù)、有了量產(chǎn)型號(hào)、有了全系列功率組件,將其中/小型化用于出口掙錢也是補(bǔ)貼軍費(fèi)的好辦法;雷達(dá)的核心:芯片!殲-20雷達(dá)芯片估計(jì)采用國產(chǎn)化“魂芯二號(hào)A”性能提升6倍,通過單核變多核、擴(kuò)展運(yùn)算部件、升級(jí)指令系統(tǒng)等手段,使器件性能千億次浮點(diǎn)運(yùn)算同時(shí),具有相對(duì)良好的應(yīng)用環(huán)境和調(diào)試手段;單核實(shí)現(xiàn)1024浮點(diǎn)FFT(快速傅里葉變換)運(yùn)算僅需1.6微秒,運(yùn)算效能比德州儀器公司TMS320C6678高3倍,實(shí)際性能為其1.7倍,器件數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)每秒240Gb;不過,殲-20第一批次芯片可能采用28納米工藝——提升至14納米將獲得更高的技術(shù)性能:“魂芯二號(hào)A”(DSP),它配合高速ADC、DAC直接互連,具備相關(guān)時(shí)序接口,可以實(shí)現(xiàn)P波段射頻直采軟件無線電處理形態(tài),實(shí)現(xiàn)軟件定義雷達(dá)的功能;雷達(dá)系統(tǒng)當(dāng)中的CPU:龍芯(龍芯3A3000用的也是28納米工藝)、飛騰、申威等CPU的軍用性能夠用(空警500用的就是龍芯)——即使軟件定義雷達(dá)對(duì)芯片技術(shù)提出更高的要求,中國完全可以解決——?dú)?20后續(xù)批次將采用14納米工藝的CPU;法國泰利斯公司對(duì)T-R組件的生產(chǎn)、研制必須依賴美帝的技術(shù)支援:如果沒有美帝的技術(shù),法國泰利斯就失去了AESA升級(jí)的實(shí)力;也就是說,美帝為了壓制印度,可以要求法國公司停止供應(yīng)“陣風(fēng)”AESA;可是,中國空軍“白菜化”的數(shù)字陣列、氮化鎵AESA完全可以放大、縮小,廣泛應(yīng)用于各類型戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)、地面雷達(dá)等作戰(zhàn)設(shè)備;最大的難題在于:它們的造價(jià)屬于大投入、大回報(bào)——中國的軍費(fèi)比例依舊不能完全滿足在2025年前將3.5代機(jī)的雷達(dá)全部更換;所以,區(qū)區(qū)幾十架“陣風(fēng)”就想取得戰(zhàn)略空中優(yōu)勢(shì)屬于印度政府的意淫風(fēng)格:面對(duì)殲-20隱身重戰(zhàn),印度陣風(fēng)只能被撕裂!