新體制雷達為中國萬里海防裝上了“火眼金睛”

　　2019年1月8日，2018年度國家科學技術獎勵大會在北京召開。哈爾濱工業大學劉永坦院士和華人民解放軍陸軍工程大學錢七虎院士獲得2018年度國家最高科學技術獎。

　　人民日報客戶端介紹劉永坦的主要成就是對海探測新體制雷達理論和技術的奠基人、引領者，1991年和2015年兩次獲得國家科技進步一等獎。率領團隊全面自主創新，實現對海新體制探測理論、技術的重大突破，在工程應用中發揮重要的。

　　劉永坦院士是這樣評價新體制雷達的，這款雷達不僅能夠“看”得更遠，還能有效排除雜波干擾，發現超低空目標，對於對海遠端預警來說至關重要。依靠傳統雷達，中國海域可監控可預警範圍不足20%，有了新體制雷達，則實現了全覆蓋。什麼是新體制雷達？就是高頻地波雷達。

　　高頻地波雷達(HF Surface Wave Radar，簡稱HFSWR)作為一種新興的海洋監測技術，具有超視距、大範圍、全天候以及低成本等優點，被認為是一種能實現對各國專屬經濟區(EEZ)監測進行有效監測的高科技手段。各臨海發達國家均進行了研發投入，並實施了多年的對比驗證和應用示範。

　　高頻地波雷達利用短波（3～30MHz）在導電海洋表面繞射傳播衰減小的特點，採用垂直極化天線輻射電波，能超視距探測海平面視線以下出現的艦船、飛機、冰山和導彈等運動目標，作用距離可達300公里以上。同時，高頻地波雷達利用海洋表面對高頻電磁波的一階散射和二階散射機制，可以從雷達回波中提取風場、浪場、流場等海況資訊，實現對海洋環境大範圍、高精度和全天候的實時監測。

　　高頻地波雷達擁有四個獨特的特點：其一、擁有超遠的測距能力（300-400公里）；其二、擁有超前的反隱身能力；其三、可有效地監控低空突防能力；其四、具有抵禦反輻射導彈的能力。

　　所以各國都在加強這方面的研究，美國、加拿大、英國、日本和俄羅斯也研製了比較先進的高頻地波雷達，用於海上低空目標、艦船的探測，其中俄羅斯在上世紀80年代開始研製第一代高頻地波雷達系統，90年代初裝備部隊，它的探測距離可以超過200公里，用於對海探測，稍後俄羅斯又研製了第二代高頻地波雷達，與第一代相比，第二代採用了更大功率的發射機，發射功率可以達到60KW，採用數字波束成形技術，可以進行空間干擾對消，其探測距離提高到300公里。

　　40年磨一劍打造中國海防“火眼金睛”

　　1981年的金秋，英國進修結束後的劉永坦立刻起程回國。此刻，他的心中已萌生出一個宏願——開創中國的新體制雷達之路。

　　新體制雷達被俄羅斯人稱為“21世紀的雷達”。當今世界的千餘種雷達中，新體制雷達不僅代表著現代雷達的一個發展趨勢，而且對航天、航海、漁業、沿海石油開發、海洋氣候預報、海岸經濟區發展等領域也都有重要作用。20世紀70年代中期，中國曾經對這種新體制雷達進行過突擊性的會戰攻關，但由於難度太大、國外實行技術封鎖等諸多因素，最終未獲成果。

　　除了基本理論和思路外，劉永坦根本找不到多少資料，更沒有相關的技術可供借鑑。對此，當時有人說，大的研究院所尚且不具備這樣的條件和能力，更別說一所大學了；還有人說，這樣的研究風險太大、週期太長，很可能把時間和精力都搭進去了卻一事無成……但是劉永坦不改初衷。1982年初春，劉永坦專程趕赴北京，向當時的航天工業部預研部門領導彙報，詳實地介紹了當時發達國家新體制雷達發展的動態，並暢談了自己的大膽設想。預研部門的領導聽得十分認真，當場拍板支援劉永坦的設想，希望他迅速組織科技攻關力量，早日把新體制雷達研製出來。得到支援後，劉永坦立即進行了細緻的策劃和準備。他根據當時世界上雷達的最新技術資訊，運用自己在國外取得的科研新成果，採用了獨特的訊號與數字處理技術，提出研製中國新體制雷達的方案。

　　經過10個月的連續奮戰後，一份20多萬字的《新體制雷達的總體方案論證報告》誕生了。1983年夏，原航天工業部科技委員會召開方案評審會，對這份新體制雷達方案報告做詳細評審。專題會開了整整4天，最後與會專家們一致表決透過該報告。有兩位與會的知名老專家深有感觸地說：“我們已經多年沒有看到過如此詳細的論證報告了！”

　　這是一場填補國內空白、從零起步的具有開拓性的攻堅戰。接下來的戰鬥更加艱苦卓絕，經過800多個日日夜夜的努力、數千次實驗、數萬個測試資料的獲取，劉永坦主持的航天部預研專案“新體制雷達關鍵技術及方案論證”獲得碩果，許多關鍵技術的突破為中國新體制雷達研製成功打下了良好基礎。

　　1986年7月，航天工業部在哈工大舉行了新體制雷達關鍵技術成果鑑定會。50多位專家認真審查、討論和評議，一致認為：“哈爾濱工業大學用兩年多的時間在技術攻關中取得了重大進展，已經掌握了新體制雷達的主要關鍵技術，某些單項技術已經進入國際國內先進行列。由於主要關鍵技術已經突破，證明原定方案是可行的，已經具備了進一步完善雷達系統設計並建立實驗站的條件。”從此，新體制雷達從預研專案被列為國家科技應用與基礎研究專案。

　　1990年建成中國首座高頻地波雷達實驗站

　　劉永坦和他的團隊已經完成了預研使命，完全可以結題報獎了。但是，他認為僅僅“紙上談兵”是不夠的，國家真正需要的是進一步建立有實際意義的雷達實驗站。1986年，劉永坦開始主持“新體制雷達研究”，為研製成完整的雷達系統而奮力拼搏。1989年，中國第一個新體制雷達站建成。1990年4月，雷達站完成了整機除錯。1990年10月，國家多個部門聯合舉行的鑑定會宣佈：“新體制雷達研究成果居國際領先水平。”1991年，該專案榮獲國家科技進步獎一等獎。

　　1990年中國在威海建成首座高頻地波超視距試驗站。逐步實現了成功跟蹤超視距外的艦船和飛機等目標。在此基礎上還進行了艦載地波雷達的試驗工作，成功探測到上百公里外的船舶，為中國產地波超視距雷達的應用打下了堅實的基礎。

　　研究成果雖然獲得了國家科技進步獎一等獎，但劉永坦覺得這還遠遠不夠，他認為這些成果倘若不能變成真正的應用，那無疑就像是一把沒有開刃的寶劍，好看卻不中用，這對國家來說是一種巨大的浪費和損失。“一定要把實驗室裡的成果變成真正的應用。”面對人生的又一次重要抉擇，劉永坦再一次做出了為大義舍小利的決定。這一次，他知道不止需要8年。隨後發生的事情，讓劉永坦“意外”地深深感動了一回。在得知他的決定之後，團隊成員竟然全部義無反顧地做出了全力支援的決定。

　　新體制雷達專案得到了國家高度重視。它對國家、學校和專業都意義重大，我們壓力很大，但必須做好。”1997年，新體制雷達被批准正式立項，哈工大作為總體單位承擔研製工作，這在國內高校中還是首次。大家深知，面前是一條只能進不能退的路。寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。按照國家有關部門提出的繼續提高雷達效能的要求，又是10餘年的艱辛努力和刻苦攻關，劉永坦和他的團隊又一次圓滿完成了任務。

　　研究成果成功轉化為實際應用

　　劉永坦為之不懈奮鬥的新體制雷達打破了國外技術壟斷，使中國成為世界上少數幾個擁有該技術的國家，對長期以來困擾雷達的諸多威脅提供了有效的對抗技術措施，而且比其他技術造價低，具有十分廣闊的應用前景。值得一提的是，這項於2015年榮獲國家科技進步一等獎的成果，將在保衛祖國海疆的過程中發揮不可替代的強大作用。

　　高頻地波雷達，可能很多軍迷可能感到陌生，而實際上該雷達在珠海航展已經亮過相了。不過由於該雷達不是單獨介紹的，可能很多人沒有注意到。

　　在2016年航展上中國航天科工集團不僅推出CM302超音速反艦導彈，而且也推出兩款與之配套的超視距雷達，一款是微波超視距雷達另一款就是根據劉永坦院士的研究成果製造的LD-JHC300地波超視距雷達。

　　據介紹，LD-JHC300地波超視距雷達，利用垂直極化高頻電磁波可沿海面繞射傳播的特點，突破地球曲率的限制，不依賴氣象條件，實現對海面艦船等目標的超視距、連續監視，並提供先期預警情報。可應用於對海面大中型運動目標的超視距、連續監視，提供對國家海洋經濟專屬區的保護。該雷達還可以多部進行組網，並與其它海岸監控雷達進行資料融合，形成統一的海面態勢監控體系。

筆者注意到一些網友認為寫得這麼細是不是有洩密之嫌，筆者不存在洩密問題，因為所有的內容都是公開發表的，此外以此理論製造雷達已經在珠海航展公開展示。

劉永坦院士最偉大的貢獻，不僅僅是高頻地波雷達，而是成功的把這種雷達移植到軍艦上，並且對高中空超低空和隱形飛行器一律通殺。這個就大大的厲害了。要知道，如果高頻地波雷達只能部署在陸地島嶼上，雖然能全方位覆蓋三百公里，畢竟還是探測距離有限，能留給陸地的預警時間不多。可是現在能分散移植到艦船上，就能夠無限前推警戒距離並實現全方位覆蓋。即使是沒有預警機的航母艦隊，至少也有了三百公里的預警範圍，就連貼著海平面突防的反艦導彈和隱形飛機都能精準探測到。也就是說，水下，有核潛艇保駕護航。空中，無論是高低空，還是隱形非隱形，三百公里範圍全方位嚴密監控，無一例外。航母艦隊就已經先立於不敗之地了，如果在三百公里以外再依次分散部署裝備此雷達的艦隊，那航母艦隊簡直就是天下無敵的存在了。

標準的逆合成孔徑雷達是基於時間軸反捲積技術的應用，簡單說你點燃了一個爆竹，聲波從一個強點像漣漪一樣擴散到四周邊界，假如有一個錄音機錄下了全過程的話，在邊境放置大量小喇叭，逆放這個錄音，在空間中心會產生高能量匯聚點，你有很多個記錄音軌就可以在空間不同點產生強波點，依次掃描就可以探測空中有無飛機。其實超聲波碎石就這個機理，但是說容易做起來難，不知是否有實用的逆合成孔徑雷達

哈爾濱工業大學劉永坦院士團隊，研發的雷達叫地波雷達，利用電磁波繞射原理，可沿海面探測，任何低空掠海飛行器，艦船，包括飛機，隱形飛機，直升機，無人機，上浮水雷，魚雷，巡航導彈，超低空導彈等等，均系其捕獲的目標。

海上多艦分部載這款雷達那就全海無死角了，至此渤，黃，東，南海的中低空，在不用擔心敵情發生，南海防空識別區，水面以上完成雷達偵搜，水下的聲納環交工就齊活了，就可以公佈南海防空識別區了。

航母叢集都裝上他，就取代了艦載預警直升機，並與叢集艦隊聯網，集整個叢集三百公里內偵搜查打全覆蓋，如果叢集周邊180浬部署艦船，能使航母安全縱深達到800浬，其意義非常重大。

所謂新體制雷達……應該是一種“相控陣高頻警戒雷達”……

高頻電波的特性決定了它具有超視距與隱形飛機的觀察能力……

但是，這種雷達一般體積巨大，而且定位精度與抗干擾能力比較差……

據說，劉先生的研究改善了上述的缺點……獲得了比較實用的綜合性能……

所謂的新體制雷達是相對於常規雷達來講的。新主要體現在哪裡呢？比如，相控陣雷達、天波超視距雷達、地波超視距雷達，還有一些特種雷達等。