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科学家吴剑旗:在雷达探测之路上砥砺前行

仪表人物中国仪表网2016年04月05日 14:09人气:15800

  【中国仪表网 仪表人物】他带领团队从事雷达研究二十余年,研制出了世界上首个反隐身先进米波雷达,以小的代价解决了国防安全大问题。他不盲从权威,以全新体制研制出新一代三坐标雷达,树立了我国雷达研究的里程碑。他,就是著名雷达专家吴剑旗。
  

  用创新打造探测隐身飞机的“火眼金睛”
  
  隐身飞机号称空战中“看不见的杀手”,它能躲避雷达追踪,凭借其隐形性能在战争中出其不意给敌方以致命打击。1991年,海湾战争中,美军派出了42架F-117A隐身战斗机,出动1300余架次,在仅占2%架次的战斗中去攻击了40%的重要战略目标,发挥了巨大的威力。
  
  隐身飞机的出现让防空网中的主流雷达完全失去用武之地,雷达的探测能力几乎被清零。于是,如何让雷达恢复视力,让隐身飞机现身,就成为亟待雷达研究者解决的首要难题。
  
  1990年,吴剑旗来到以雷达研究为核心任务的中国电子科技集团第三十八研究所工作。1991年,海湾战争中隐身飞机在战场上的巨大威力对吴剑旗产生了强烈震动:“如果没有能探测到隐身飞机的雷达,敌方的飞机到我国的领空就如入无人之境,这对国防安全是个巨大的威胁。必须攻克这个难题,恢复雷达在防空网中的地位,用雷达人的力量捍卫国防安全。”时隔一年,吴剑旗恰巧获得了负责一个旨在解决反隐身问题的预研课题的机会,这个课题名称叫稀布阵综合脉冲孔径雷达试验系统。
  
  回顾雷达的发展历史,米波雷达曾在二战前后占主流地位。然而,随着技术发展,米波雷达不能准确测高、威力覆盖不连续、低角盲区大、阵地适应性差等缺陷逐渐凸显出来,微波雷达以其高精度、更好的抗干扰能力逐渐取代米波雷达,成为骨干雷达。但是,隐身飞机出现后,逐渐被淘汰的米波雷达重新进入雷达专家的视野:它能避开隐形飞机的隐身波段,具有探测隐身飞机的天然优势。
  
  然而,当时的雷达研究界普遍认为:“虽然米波雷达具有探测隐身飞机的独特优势,但它的诸多劣势是难以克服的,米波雷达终究难以担当骨干雷达的重任。” 面对几乎一边倒的传统思维,吴剑旗以一位雷达人独特的敏锐“嗅觉”捕捉到米波雷达的巨大潜力。他下定决心攻克提升米波雷达性能的技术难题:“科研工作者的职责就是攻克技术难题。我有信心革新米波雷达体制,我已经做好了打持久战的准备。”
  
  就这样,没有可以借鉴的成功经验,没有可以模仿的典型案例,没有可以参考的经典教材,只有这支雷达科研团队为国防事业奉献青春的一腔热血。吴剑旗带着他的团队致力于研究反隐身雷达体制,一做就是二十一年光阴。他从空间分集和超分辨处理两个技术路径进行了大胆创新:一是创立具有空间分集作用的稀布阵综合脉冲孔径雷达体制,二是率先使用超分辨处理和分区保形波束设计方法提高测高精度和改善空域覆盖性能。二十一年间,怀着科技报国的信念,吴剑旗以不达目的誓不罢休的韧劲和决心,从理论模型的建立、仿真分析、试验系统到实用装备,在雷达研究史上留下了艰难摸索、奋力前行的脚步。2001年,他的团队完成了课题研究;2012年,完成了世界上首个实用系统研制。吴剑旗用科技创新的力量创造了奇迹,使先进米波雷达具有良好的低仰角空域覆盖性能和精确的测高性能,以较低代价成功解决了雷达反隐身问题,为我国探索出了一条高效、经济的反隐身装备建设之路。
  
  而同时,在遥远的法国,类似的研究也已在同期启动,但是人们只看到了开端,却没有等到结果。
  
  作为一名雷达科研工作者,吴剑旗早已将个人价值融入科技创新和国防事业发展:“技术创新的过程就是实现自我价值的过程。我们通过创新,研制了采购和使用成本都不高的高性能米波雷达,相比美国花巨资打造的隐身突防能力,用小的代价解决反隐身的国防安全大的问题,避免了掉入高昂的军备竞赛陷阱,这正是雷达工作者的人生价值所在。”
  


图为吴剑旗(右二)在雷达技术讨论会上发言
  
  独辟蹊径,铸就雷达研制跨越式发展“里程碑”
  
  1999年,我国空军启动机动式三坐标雷达工程的研制工作,吴剑旗所在的第三十八研究所以过硬的雷达研究制造水平承担起了这一重要任务。当时,项目总设计师吴曼青院士率领的年轻研制团队作出了一个决定:采用DBF(数字波束形成)体制,吴剑旗正是这个团队的核心成员。他全力支持采用创新方案,并主动承担起了攻坚克难的重任。在重点工程型号中采用全新方案这一决定立刻在雷达界掀起了轩然大波,众多雷达专家的质疑声不绝于耳:当时“世界上公认最先进的三坐标雷达采用的是多波束相扫体制,沿用这一技术体制,省时省力,又简单稳妥,为何要避易就难,去挑战没有成功经验可借鉴的全新技术体制呢?”诚然,沿用现有的技术体制可借鉴程度高、研制风险小,不失为一个安全系数最大的选择……但是,走别人走过的路,永远无法看到最美丽的风景;爬别人爬过的山,永远无法体会首次攀登最高峰的喜悦。对于吴剑旗来说,如果沿用现有体制,在核心技术上难以实现新的突破,他不愿意总是跟在别人后面跑,“即使没有现成经验可以借鉴,具有相当大的难度、风险和挑战,为了实现赶超,也应该勇敢地试一试,这是科研工作者的使命与责任。”
  
  方案确定后,吴剑旗和他的团队瞄准DBF体制研究,勇敢地迈出了第一步。一项新技术的诞生、应用必然会经历一个艰难的过程,DBF体制三坐标雷达的研制也不例外。背负着重大使命的吴剑旗和他的团队始终处于高度紧张的工作状态。从事雷达技术研究,离不开大量的野外试验、飞行试验。试验地点常常在偏远地区,山势险峻,非常艰苦,试验期间连续几个月无法回家更是常事。因此,他们付出的不仅仅是汗水、亲情,甚至冒着生命危险……历经4年异常艰辛的研制过程,他们克服了一个又一个工程上的困难,终于取得了成功。2005年,DBF体制三坐标雷达获得了国家科技进步一等奖。2015年9月3日,纪念抗战胜利70周年阅兵式上,由吴剑旗团队研制的世界上首个采用DBF体制的305A机动式三坐标雷达在天安门广场接受了党和全国人民的检阅,在我国雷达发展史上留下了浓墨重彩的一笔。
  
  我国的DBF体制三坐标雷达研制成功后,2006、2007年连续两年在国际市场签约达一亿美元,打破了美国、法国长期占领国际雷达市场优势地位的局面,而西方先进国家在2007年后才推出DBF体制的新一代三坐标防空雷达。可以说,吴剑旗团队的成功对我国雷达技术发展产生了里程碑意义:在长期以西方国家为主导的雷达界,我国自主研制的雷达第一次以全新的设计理念和先进的技术性能在国际上取得了前沿位置,标志着我国的雷达研制生产赶上了世界先进水平。
  
  谈到引领雷达发展赶超世界水平的秘诀,吴剑旗语气中充满了坚定与信心:“只要我们认准目标、勇于创新、持之以恒,一定能成为引领者。”
  


图为吴剑旗在国际雷达会议上作大会报告
  
  在国际雷达舞台上展现中国力量
  
  在国际雷达界,由中、美、英、法、澳五国轮流举办的系列雷达会议代表着雷达研究的权威水平,有很大的国际影响力。2013年,国际雷达会议在澳大利亚阿德莱德召开,来自20余个国家和地区近300位雷达专家和学者参加了此次会议。大会开幕式特邀报告席第一次出现了亚洲科学家的身影:吴剑旗。吴剑旗在大会上就先进米波雷达相关问题研究作了报告,引起强烈反响。会后,澳大利亚防务杂志(ADM)以“Radar Smarts on show in Adelaide”为题作了专题报道,重点介绍了吴剑旗的先进米波雷达研究相关问题。
  
  2014年,受法国国际雷达会议主席邀请,吴剑旗再次率领中国电子学会无线电定位技术分会代表团出席了在法国里尔举办的2014年法国国际雷达会议,并在开幕式上作了关于先进米波雷达性能提升研究的专题报告,引起国际知名雷达专家的关注。
  
  “这不仅仅是科学家个人的成绩和影响力,更代表着我国雷达研究的技术水平和国际地位。”在吴剑旗心中,早已将“小我”融入“大我”,将个人荣誉融入国家雷达事业。
  
  对下一步研究方向,吴剑旗谈道:“一方面致力于纵深研究,进一步发掘米波雷达的潜力,提升目标识别能力、探测精度、实现多部雷达协同探测等技术;另一方面要继续创新,研究下一代雷达:综合应用光子和微波技术,研制出具有极大带宽、极高分辨力的数字有源阵列雷达,也就是全息感知雷达。”站在世界前沿,使我国成为雷达技术发展的引领者,这是吴剑旗追求的梦想,也是他坚守的信念和使命。
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