中国在先进战斗机航电上是否处于国际领先地位?
原文载于https://www.zhihu.com/question/580815216/answer/3056569209
国际领先应该还谈不上(毕竟领先就要领先美国),但是整体国际一流水平是毫无疑问的,部分项目可以达到领先(譬如雷达设计),另外比起欧洲那些废材,其实也是有一定领先的,在某些前沿领域,欧洲已有逐渐跟不上的趋势,角逐的往往就是中美两国,但是对美帝还是略有不及,整体稍稍落后于(个人估计4-5年),终究还是底子差了一些。
有人拿C919航电与国外合作的事来吐槽我们航电落后,殊不知,主要原因是由于我们国家第一次研制民航大飞机航电系统(运十没走完全过程且人才和配套流失殆尽C919基本上是从头再来),在很多相关经验上是空白的,这些经验是西方几十年用大量人命堆出来的东西,一时半会是无法获得的,包括认证也是,第一次做一种类型的产品由于没有经验,即使标准都是一样的,但是你做出来的东西就是有很多缺陷,不能通过认证。而西方的航电和认证标准是同步发展的,认证怎么样做,航电就怎么样设计,人家轻车熟路的很,反过来也是一样,认证标准也会根据其航电产业的发展同步更新配套,所以人家的航电系统认证是一个很成熟的东西,对我们则是一个完全陌生东西。所以我们先要用ARJ21先去趟一遍这个认证流程,知道大概是怎么一回事。但是到了C919,因为干线客机和支线客机的认证又有所不同,而且航电更复杂,为了能更好地通过认证,免不了也要与国外的成熟供应商合作。这种合作并不是国外设计生产我们拿来用,而是我们自己设计(除了发动机,所有的对外合作的零部件都由中航旗下对应的子公司与国外供应商建立合资公司,由合资公司进行设计),国外公司只是说说行或者不行。就好像前面有两个选择,我们不清楚应该选A还是B,那么外国公司会根据他们的经验告诉你这个应该选A,通过这种方式,我们就没必要去将别人几十年以来趟过的坑通通再趟一遍,大大节约了人力物力以及时间和机会成本。
隔行如隔山,正如某院士所说,民航大飞机设计中有很多隐性经验,你不去做一遍,永远都不会知道,通过与国外公司合作,最快和最低成本地将这些隐性经验学到手,就是我们的主要目的之一,而不单单是因为过认证更容易。
战斗机航电方面又是另一番场景,众所周知,我国航空工业自从建立以来,就一直是以军用为主,所有配套都是以军用目的建立起来的,包括航空电子系统也是如此,从开始模仿苏制航电系统开始,到80年代全面学习西方先进航电技术,到2000年代,基本上已经建立起达到世界上世纪八九十年代先进水平的军用航电研制生产体系,而近十几年又是我国军用航电技术发展最快的一段时间,用飞速跨越式发展来形容也不为过。
就拿第三代半导体的氮化镓技术来说,我国在二代半导体砷化镓时代相比美国等先进国家来说落后较多,由于起步较晚,差距可能在10年以上(指历史进度,但由于二代半导体的发展已经基本进入停滞期,我们现在已经差不多赶上了),但到了氮化镓时代,这个进度差距反而大大缩小,因为起步时间都差不多,我们反而可以迎头赶上甚至在应用上实现领先。就拿生产高性能氮化镓射频器件必用的半绝缘高纯碳化硅衬底来说,山东天岳和美国的wolfspeed(前身为科锐)及贰陆公司就属于三分天下,技术水平相当。而且我国早在2012年左右就已经研制出氮化镓射频功率器件,经过十来年的发展,氮化镓射频产业已经相当成熟,并且早已大量应用


其他如TR模块封装工艺方面,有人吹嘘雷神用于伯克3的SPY6采用的FIN-OUT封装工艺如何先进,以及我国在这方面如何如何落后,宣称此项技术我国十年内都掌握不了。但是实际上FIN-OUT封装工艺我国也早有研究,民用的芯片封装有长电科技世界领先水平,军用的其实也不赖,这个所谓FIN-OUT(扇出型)封装技术,我国也已经投入应用,并且所用设备均为国产。




此前还看到有吹嘘马润即将给F18C换装的APG79(V)4如何如何先进,重量只有45公斤什么的,然后还要贬低一顿国产1雷达如何如何的,实在忍不住,就写了篇打脸文:
AN/APG-79(V)4雷达只有45公斤重量?再戳穿一个美帝神话。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/586467772
另外再借地说一下国内外红外探测器当年的进展吧,国内主要是走较为传统的碲镉汞红外探测器路线,在碲镉汞红外探测器方面基本上已处在和国外最先进水平在同一水平线。已经实现了最高4096x4096分辨率的中短波红外焦平面探测器,长波红外探测器也在2019年左右实现1280x1024红外焦平面探测器的研制,现在可能已经突破了2048x2048像素。目前国际上最高像素分辨率可以达到8Kx8K,但是不是一块完整的焦平面探测器(FPA)做成的,而是几块探测器拼接起来的,实际上单块芯片都只能做到4K的水平,主要是衬底的尺寸限制。昆明物理所研制的70x75mm碲锌镉衬底已经属于目前世界上最大尺寸的碲镉汞外延材料衬底之一了,而且昆明物理所研制的碲锌镉衬底在相关品质上还具有一定优势。



碲镉汞目前在性能上仍然是最好的红外探测器材料之一,但是也有制备困难成本较高,以及稳定性不足的的问题,当然通过各种工艺的改进,这些问题已得到了相当大程度的解决。而且碲镉汞探测器的优势还在于所有红外波段都能覆盖,短中长波甚长波都可以用碲镉汞外延材料制作,不像锑化铟材料虽然有和碲镉汞相当的性能和更低廉的价格,但却只适用于中波红外探测器,由于价格优势,锑化铟材料制作的制冷红外探测器在市场份额中仍然占近60%的份额,但锑化铟的局限性已经限制了它的进一步发展。
另外几种制冷红外探测器路线主要有量子阱红外探测器以及II类超晶格红外探测器,前者由于在性能上远不如碲镉汞材料,目前基本已经被放弃,II类超晶格理论上虽然可以有比碲镉汞更好的性能,不过目前还处于发展的初级阶段,理论性能还远未被开发出来,目前基本可以达到接近碲镉汞材料探测器的性能水平,但目前高端高性能的红外探测器还是以碲镉汞为主。由于这类材料成本较低,而且可以用于制作双色多波长红外探测器,因此发展前景很大,是目前国内外主要的研究方向,国外已经有不少成熟产品出现,国内由于起步较晚,虽然现在已经有不少研究成果,但目前距离国外先进水平还有不小的差距,不过随着投入和关注度的提高,差距相信会迅速缩小。
总体来说,我们的先进战斗机航电技术同美国相比, 还有一点差距, 但是这个差距不大,是可以通过其他方式进行弥补的... 首先, 比如打个时间差, 歼20比F35晚了3-5年才服役, 就有一定的后发优势, 其次, 相同体积的设备可能我们的性能要稍微差一点, 那我就做的大一点, 而性能上则可以做到相同甚至更优. 另外,越是最新的技术领域,二者的技术差距可能反而越小,因为起步时间上没有以前那么吃亏, 且近些年我们开始有钱了, 对新技术发展方面可以做到更大的投入.