我曾在前文《一架F22戦機完勝中共空軍？》裡簡單提到了現代隱身飛機與反隱身雷達之間的發展兢賽，在本文我將補充一些細節。

  既然雷達截面積σ並不是真正的截面積，只是代表雷達波被散射回原方向的一個等效變數，那麼不同的形狀就會造成不同的σ。可是原本雷達截面積只能用測量飛機模型對雷達波的反射來决定，對設計師來講，要如何減低σ這個問題是千頭萬緒，無從著手。

但是在1964年，一個默默無聞的蘇聯數學家Pyotr Ufimtsev向一個很不重要的大學的内部學術期刊Journal of Moscow Institute of Radio Engineering投了一篇論文，叫《Method of Edge Waves in The Physical Theory of Diffraction》（《如何計算邊界波的繞射》），給出了從飛機表面形狀來計算雷達截面積的方程式。

蘇聯的保密審查員有外國的月亮比較圓的偏見，以為本國的基礎研究成果没什麼了不起的，就讓那篇論文發表了，而且還可以寄到美國。

十年後，洛克希德（Lockheed）的一名工程師在圖書館裡偶然翻到這篇論文，認出它是稀世珍寶，由此開發出了世界第一架隱身飛機，也就是F117。

因為40年前的電腦還很原始，F117的設計師們不能探索太多不同的形狀（連曲面都不能算，只好用平面拼出一個好似刀削斧切出的形狀），所以只好專注在隱身性能上，結果氣動效率很低，超音速是不可能的了，只能做為攻撃機（Ground Attack Aircraft）使用。

到了1980年代，美國的隱身技術進步了，才做出隱身和氣動性能兼顧的B2轟炸機；到了1990年代，才做出世界第一架超音速隱身飛機，也就是F22。

B2和F22都號稱將雷達截面積降低了四個數量級，也就是雷達截面積降到了類似其大小的非隱身軍機的萬分之一，所以敵方雷達對它們的探測距離就應該縮减為十分之一（因為雷達的探測能力與σ成正比，而與距離的四次方成反比）。

以台灣的F16裝備的AN/APG-66雷達為例，其對戦鬥機的最大探測距離為140公里，如果降到十分之一，也就是14公里，那麼F22自然可以輕易地在80公里外發射AIM-120中程空對空飛弹將它撃落，自己則輕鬆掉頭飛走。

 戰鬥機用的雷達，因為空間有限，更是全面採用了X Band以下的波段，其波長在3.75公分以下，八倍波長也只有不到30公分。有了新式電腦的F22設計團隊便有了更大的自由來滿足氣動方面的要求。最重要的是F22可以採用常規布局，帶邊條的主翼在前，平尾在後，外形雖然多了不少長度颇小於一公尺的邊線，但是不像F117和B2的飛翼機形在超音速飛行時阻力那麼大。

此外例如弹艙門縫原本是個大反射源，現在可以設計成鋸齒形邊緣；只要鋸齒每一邊都大於30公分，那麼雷達波仍然會被安全地集中反射到旁邊去。又如最新的F35戰鬥攻撃機所用的F135噴射引擎噴射口，還是做了這種鋸齒形處理。不過這些隱身設計既然都是針對短波長的雷達而做的，F22和F35對舊式的長波長雷達的截面積就反而與非隱身戰機差不多了。

但是到了F22出現的1995年，F22設計時的假想對手-蘇聯-早已分崩離析，至今俄國國力仍舊衰弱，雖然對反隱身雷達的研究做了些投資，美國根本不把他放在心上。要有系統有效率地開發出能撃破F22的隱身盾的新長矛，還是只有中共。  F35的尾巴；鋸齒的尺寸顯然小於30公分，是F35隱身能力有限的又一證明。

  既然形狀是隱身技術的主要環節，反制它的最自然的手段就是回頭用L Band以上的大波長雷達波，尤其是VHF，其波長在一公尺以上，F22的許多一公尺上下的邊線，剛好因“干涉”現象而呈現特强的反射。

不過VHF天線實在太大了，連預警機都裝不下，只有海軍艦隻才適合裝備。在1980年代，中共的軍工技術還只相當於美蘇1950年代的水準，恰好有從蘇聯引進的舊VHF雷達做様本，用現代的積體電路換掉了真空管之後，居然就是一型反隱身能力極强的警戒雷達，這就是H/LJQ-517 。

經過將近30年，中共的軍工技術已經開始超越俄國，可以望美國的项背；但是今年三月才剛服役的最新型052D驅逐艦，仍然裝備了H/LJQ-517系列，可見其藉着大波長的物理性質在反隱身任務上所具有的獨特優勢是很難以工程手段來複製的。

 052C級驅逐艦上的H/LJQ-517B雷達；其由8個八木天線組成的陣列清晰可見。  VHF雷達的波束太寛，雖然可以在遠距離偵測到隱身戰機，却不能進行精確定位，也不能做目標識别。做為警戒雷達，寛波束不是太大的問题，它仍舊可以及早發現可疑的隱身目標，但是接下來的跟踪，鎻定和飛弹制導還是必須由波長較短的雷達來執行。

為了禰補波長上吃的虧，必須用工程上的手段來加强雷達的功率密度和增益（Gain），而這就必須從天線的設計上着手。  遠在1960年代，所有UHF波段以下的雷達天線還都是拋物面式的；當時最尖端的科技是脈沖多普勒雷達（Pulse－Doppler Radar），也就是根據反射波的相位改變來分辨目標的速度，從而把高速邉拥能娛履繕撕捅尘胺蛛x出來；這就是所謂的下視下射（Look-Down Shoot-Down）功能的基礎。在此之前，因為地面的反射波太多太雜，飛機上的雷達是不能向下看的。那個年代開發出來的雷達，現在還在國軍序列中廣泛使用，例如E2T預警機上的AN/APS-145雷達用的就是UHF頻道的拋物面天線（美國最新的E2D將升級採用的AN/APY- 9，還是UHF波段，但是改為AESA天線，不過還沒服役）。

  1960年代開始的新一代陣列式天線的研究，到1970年代之後逐步開花結果，到現在已經全面取代了拋物面式天線。  最簡單的陣列式天線是縫隙陣列天線（Slot Array Antenna），早在1938年就發明了，但是到1970年代微電子技術成熟以後才獲得普及。它利用電磁波相位干涉的原理加強波束中心（“主瓣”）的強度並抑制浪費到其他方向（“副瓣”）的能量。套用在本文前部的公式，就是藉縮小波束寛度s來增加雷達的探測能力；因為s與陣列單元的數量n成反比，而雷達的探測能力也與波束寛度s成反比，所以探測能力與n成正比，不過每個縫隙單元的功率和效率基本等同於雙極天線，一對一比較時是遠遠比不上拋物面式天線的，因此縫隙陣列天線只有在波長較短的X Band以下時有足够大的n，才最有競爭力。

  俄製N011機載X Band雷達採用縫隙陣列天線；突起物是L Band的敵我識别天線；請注意天線後面的機械轉向軸。  縫隙陣列天線基本上仍是一種機械裝置，波束只能向垂直於天線的方向射出，因此與拋物面式天線一様，必須依靠機械轉向。而轉向用的機械必然有重量大，結構複雜，容易故障等缺點；而且機械轉向很慢，對波束寛的警戒雷達來說還不要緊，對搜索雷達而言，完成一次掃瞄需要較長的時間，在敵情千變萬化的現代戰場環境裡，實在是個缺點，也因此使得縫隙陣列雷達的海軍使用比較有限，其應用以1970年代服役的美軍戰鬥機為主；主要是因為其探測距離長的優點，對制導當時剛出現的半主動雷達空空導弹甚為重要。如F14，F15和F16的原裝雷達都是縫隙陣列。又如英國製的EF2000第一版CAPTOR雷達，用的也是縫隙陣列；不過在21世紀，這是已經明顯落後的裝備，只因西歐的軍用雷達技術遠遠落後於美國，不得不為之。

俄國的雷達技術更加糟糕，SU-27的N001雷達原本計劃使用縫隙陣列天線，但是蘇聯在1980年代做不出來，只好仍用拋物面式天線。等到1990年代Tikhomirov設計所終於在Bars N011雷達上用了縫隙陣列天線，結果性能太差，没有顧客，所以又等了十年，有了印度當冤大頭，才有銭改進為採用PESA（Passive Electronic.

ESA就是針對機械轉向很慢這一缺點而改進的；它和縫隙陣列一様都由全陣列共用一個微波幅射產生器，但是（依接受方向的順序）加入了移相器（Phase Shifter）和1級與2級饋電裝置（Level 1 & Level 2 Feed），然後才經過縫隙陣列也有的雙工器（Duplexer），波導（Waveguide），接收機保護裝置（Receiver Protection）和放大器（Amplifier）。其主要的新功能在於每一個天線單元都可以有它自己不同的相位，如此一來波束可以偏離垂直方向，不需機械轉向就能掃瞄大片的空域，這便是所謂的電子掃瞄（Electronic Scanning）。電子掃瞄比機械掃瞄快得多了，完成一次搜索只需幾毫秒。PESA的缺點在於其電磁波通路最長，移相器和饋電裝置對增益有負影響（單程大約-2.1dB），浪費了部分功率。不過PESA的快速掃描能力對全自動高速掠地飛行和非目視精確轟炸至關重要，而且轟炸機的電力供應遠比戰鬥機充裕，一點額外的損失無傷大雅，所以總體來考慮，PESA特别適合低空轟炸機和其他大型軍機。

最早的空用PESA是1977年服役的E3預警機所用的AN/APY-1（增加對海搜索能力後，改名為AN/APY-2）和1983年開始服役的B1B所用的AN/APQ-164（同年，Ticonderoga號巡洋艦服役，其所裝備的AN/SPY-1神盾雷達也是PESA）。随後的B2所用的AN/APQ-181原本也是PESA，在2010年改進成了AESA。

俄軍的SU-34戰鬥轟炸機用的V004雷達也是PESA。至於空優戰鬥機用PESA的就不多了，只有AESA技術有問题的俄國（SU-30MKI和SU-35）和法國（Rafale，陣風）才不得已而為之。

"F-117的飛行性能基本上像一隻裝了印擎的猪，執行任務全靠隱身，一旦遇到L-Band預警機就只有等被燒烤的份"

XD 希望有耐心讀完全文的讀者到此了解為什麼F22和F35對共軍已經没有壓倒性的優势。 ---

最新的雷達天線技術是AESA。英文的“Active”一般翻譯為“主動”，它的真正涵義是指陣列的每個單元都有自己的驅動邏輯，可以獨立工作。而“Passive”（“被動”）當然就是指很多單元共用一個驅動邏輯。這個技術性的辭彙定義和15年前用在LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示）螢幕的所謂Active Matrix（主動矩陣）和Passive Matrix（被動矩陣）是一様的。用在雷達天線陣列上，主動陣的每個單元有它自己的T/R Module（發射/接收組件），而被動陣必須共用一個微波產生器。

AESA相對於PESA的優點在三個方面：首先，AESA的電磁波通路比縫隙陣列還要短，雖然T/R Module的效率稍低於PESA和縫隙陣列用的TWT（Traveling Wave Tube，行波管），但是整體來說，AESA的效率還是最高的。其次，現代的T/R Module用的是固態（Solid State）的砷化鎵（GaAs）晶片，可靠性要遠高於TWT。但是最重要的差别還是在於AESA可以數位化，以軟體程式來控制波束，所以有許多以前想都想不到的新功能，例如它可以同時發射好幾個波束，這些波束甚至可以用不同的頻率等等。又如雷達干擾器的工作方式之一是在接受到敵方雷達波後，立刻送回一個和反射波相似但是频率稍變的波束，用以困惑對方的相位多普勒電路，這個功能可以整合進AESA雷達裡面。
最早實用化的AESA是瑞典Ericsson在1985年開始研發的Erieye空用預警雷達（AEW&C，Airborne Early Warning & Control）。Ericsson是世界微波通訊的領頭企業，完全有能力獨力發展全新一代的微波探測技術。而當時美國的軍用雷達製造商已經花了20年的心血和資金在老技術上，把縫隙陣列的技術潜力發揮得淋漓盡致，第一世代的AESA看來就並不是特别有吸引力。1993年Erieye服役之後證實了AESA雷達的革命性優势，AESA成為所有新雷達的標凖，除了破產的俄國和歡欣享受和平紅利的英法没有積極發展AESA之外，世界上主要的軍工國家都全力投入，也就是以色列，美國和中共。

瑞典空軍的Erieye預警機，載機是Saab 340。 蘇聯解體之時，軍工企業忽然斷炊，連薪水都發不出来，絶大多數猶太裔的專家因而移民以色列，以色列一夕之間躋身一流軍工國家之列，在雷達方面他們的杰作就是Phalcon（Phased Array L-band Conformal Radar）空用預警雷達。Phalcon採用L Band，比用S Band的Erieye抗隱身能力更勝一籌，是1990年代世界最佳的空用預警雷達，比美軍的E3用的PESA先進了一代。

第一代的Phalcon預警機，型號EL/M-2075，載機是波音707。第二代的Phalcon預警機，型號EL/W-2090，載機是俄製的IL-76；原本為中共開發，後來轉售給印度；轉盤裡是背對背的雙面陣列，依賴機械旋轉來完成360°掃瞄。

中共在1994年簽約引進Phalcon，但美國强迫以色列於2000年撕毁合約，拆下已裝好的雷達，於是中共加速投資自主開發的L-Band AESA。2005年，首艘052C驅逐艦服役，艦上裝有四面H/LJG346陣列，是世界第一部大型艦用AESA雷達。2013年，052D驅逐艦服役，裝有更先進的H/LJG346A雷達，改用更大功率的T/R module和内建液冷系統，因而外表不再是為氣冷而設計的曲面。在空軍方面，空警2000預警機於2007年加入中共空軍序列，性能超過了Phalcon。随後又發展了小號的空警200。去年，第二代的空警500開始露面。如今共軍預警機的開發瓶頸不在雷達，而在載機，這必須等到C919客機在2016年服役之後才能完全解决。

共軍的空警2000，載機也是俄製的IL-76，原本裝了Phalcon，後來以色列拆下雷達將空機交給中共；雷達盤為固定式，内含三個陣列，由純電子掃瞄便可完成360°監視。

美國在蘇聯解體之後，也享受和平紅利，並没有急着換裝已有的縫隙陣列和PESA雷達；只有為全新的F22開發X-Band AESA，這就是AN/APG-77，2006年服役，它是世界第一部實用的戰鬥機用AESA（之前日本F-2裝備的J/APG-1性能並不比同時代的縫隙陣列雷達有明顯的優勢），至今仍是所有其他戰機雷達的標竿。到2010年後，升級F15，F16和F18用的AESA雷達先後完成，不過美國目前財務困難，全面換裝遥遥無期。

AN/APG-77和F-22；這個AESA有1956個單元，至今仍無其他戰機雷達能出其右。

AN/APG-77和後續為F35而衍生的AN/APG-81雖然技術先進，功能强大，其反隱身的能力仍然受X-Band波長的限制，遠不及共軍裝在預警機和區域防空艦的L-Band和S-Band AESA。這當然不是巧合。美國獨霸隱身技術有30年之久，他自己没有迫切的反隱身需求，而中俄則相反。尤其是中共，其軍用電子技術經過20多年的精心培育，已經發展到幾乎趕上美國的地步，不但在大型低頻AESA領先美國，連X-Band雷達也只有5-10年之遥，例如前年定型的J-10B配有中共第一代X-Band AESA（有人說J-10B原本裝了PESA，生產很小的數目後AESA就出來了，從此改用新雷達；不論這傳言真假，2014年下線的J-10用的確是AESA），相當於美國正在兜售給國軍F-16A/B升級用的SABR（Scalable Agile Beam Radar）；而J-16所配備的中共第二代X-Band AESA則基本