5月7日，巴基斯坦副總理兼外交部長伊沙克·達(dá)爾在正式的議會會議中詳細(xì)通報了此次印巴空戰(zhàn)的詳細(xì)情況，確認(rèn)擊落5架印度戰(zhàn)斗機(jī)和1駕無人機(jī)（三架法制陣風(fēng)、一架俄制蘇-30MKI、一架俄制米格-29，美洲虎和以色列的蒼鷺無人機(jī)也被擊落），同時透露，巴方在當(dāng)天凌晨的“短暫空戰(zhàn)”中，使用了由中國制造的殲-10CE戰(zhàn)斗機(jī)對抗并擊落印度空軍的戰(zhàn)機(jī)。
據(jù)了解，殲-10CE是中國成飛專為巴基斯坦定制升級的一款性能優(yōu)異的三代半戰(zhàn)機(jī)，在殲-10C的基礎(chǔ)上進(jìn)行了諸多優(yōu)化和改進(jìn)。
雖然陣風(fēng)的性能也很先進(jìn)，但有一個很明顯的短板，就是“近視眼”。據(jù)專家分析，巴基斯坦空軍此次取得優(yōu)異戰(zhàn)果主要得益于兩方面因素：一方面是其飛行員訓(xùn)練有素、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)豐富，且具備完善的體系化作戰(zhàn)能力；另一方面，殲-10CE戰(zhàn)機(jī)搭載的先進(jìn)航電系統(tǒng)（特別是采用氮化鎵技術(shù)的有源相控陣?yán)走_(dá)）發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其卓越的探測性能為戰(zhàn)機(jī)贏得了先發(fā)制人的優(yōu)勢。
這場“首殺”揭示了氮化鎵技術(shù)對現(xiàn)代空戰(zhàn)的顛覆性影響，更揭示了“中國禁運(yùn)鎵”背后的長遠(yuǎn)布局。
T/R：有源相控陣雷達(dá)的關(guān)鍵部件
從技術(shù)參數(shù)對比來看，印度裝備的法國"陣風(fēng)"戰(zhàn)機(jī)配備的是RBE2-AA有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA），采用砷化鎵（GaAs）T/R組件，數(shù)量為838個。而殲-10CE則搭載了國產(chǎn)KLJ-7A氮化鎵（GaN）有源相控陣?yán)走_(dá)，其T/R組件數(shù)量超過1200個，探測距離可達(dá)240公里，并具備同時追蹤50個目標(biāo)、攻擊其中6個目標(biāo)的能力。
所以，有人說，殲-10CE的有源相控陣?yán)走_(dá)比法國陣風(fēng)拉開了十年的差距。
殲-10CE與陣風(fēng)參數(shù)對比，圖片來源丨鐵君
相控陣?yán)走_(dá)根據(jù)天線，分為無源相控陣?yán)走_(dá)（Passive Electronically Scanned Array，PESA）和有源相控陣?yán)走_(dá)（Active Electronically Scanned Array，AESA）。PESA僅有一個中央發(fā)射機(jī)和一個接收機(jī)，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻能量，經(jīng)計算機(jī)主動分配給天線陣的各個單元，目標(biāo)反射信號也是經(jīng)各個天線單元送達(dá)接收機(jī)統(tǒng)一放大；AESA的每個天線單元都配裝有一個T/R組件，每一個T/R組件都能自己發(fā)射和接收電磁波，因此在頻寬、功率、效率以及冗度設(shè)計方面均比無源相控陣有巨大優(yōu)勢。
T/R組件是相控陣?yán)走_(dá)的核心組成部分，其核心功能主要通過內(nèi)置的T/R芯片實(shí)現(xiàn)。該組件及芯片主要負(fù)責(zé)信號的放大、移相和衰減等關(guān)鍵處理。值得注意的是，相控陣?yán)走_(dá)的探測性能與T/R組件的陣列單元密度密切相關(guān)，且T/R組件在整部雷達(dá)中的成本占比可高達(dá)50%。
根據(jù)雷達(dá)不同工作環(huán)境和性能要求，有源相控陣T/R組件構(gòu)成形式不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)一致，主要由數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器、功率放大器、低噪聲放大器、限幅器、環(huán)形器以及相應(yīng)的控制電路、電源調(diào)制電路組成。
對于T/R組件來說，使用何種半導(dǎo)體材料至關(guān)重要。與GaN充電頭一樣，對納米制程相對沒有那么敏感，改用第三代半導(dǎo)體材料，對雷達(dá)來說，可以說是指數(shù)級的提升。
氮化鎵：制勝的關(guān)鍵
GaN屬于第三代半導(dǎo)體材料（又稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料），相比Si和GaAs在參數(shù)方面擁有巨大的優(yōu)勢：
GaN和GaAs的Johnson因子（綜合評價半導(dǎo)體材料在功率和頻率方面應(yīng)用）分別為27.5和2.7，GaN明顯高于GaAs；
相比GaAs（禁帶寬度 1.43eV），GaN材料的禁帶寬度3.4eV，約為GaAs的2.4倍；
GaN器件具有指數(shù)倍更高的擊穿場強(qiáng)，可以在更高電壓下工作；
GaN材料大電場下有更高的載流子漂移速度，從而工作電流更大，而GaAs在低電場室溫下的電子遷移率很高，但在稍大電場下其遷移率急劇下降，變?yōu)樨?fù)數(shù)，表現(xiàn)為載流子漂移速度急劇下降。
而作為研制新型雷達(dá)系統(tǒng)和干擾機(jī)的T/R模塊等軍用電子器件的材料，氮化鎵（GaN）開始取代砷化鎵（GaAs）。
在同樣體積下，GaN可以比GaAs實(shí)現(xiàn)良好的線性度、更高的功率密度（> 5瓦/毫米）、更高的功率性能（5~10倍）、更高的電源電壓（~50-70V）、更高的飽和電流、更寬的頻帶工作，并且堅固耐用。此外，能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的輻射功率，提高探測距離，減小體積重量，增強(qiáng)機(jī)動性和戰(zhàn)場生存能力，縮短維修間隔時間，提高雷達(dá)的可用性。
目前，GaN已在AMDR和愛國者（Patriot）雷達(dá)升級中應(yīng)用，使AMDR雷達(dá)總功率達(dá)到10 MW，作用距離是現(xiàn)役SPY-1D的兩倍。
從實(shí)戰(zhàn)角度來看，殲-10CE的氮化鎵雷達(dá)可鎖定200公里外目標(biāo)，可同時跟蹤12個目標(biāo)并打擊其中6個最具威脅的目標(biāo)，而“陣風(fēng)”雷達(dá)僅能發(fā)現(xiàn)160公里內(nèi)目標(biāo)。
中國禁運(yùn)鎵：掐住西方軍工的“命門”
鎵和鍺是相控陣?yán)走_(dá)的重要原材料。在制導(dǎo)（導(dǎo)彈）領(lǐng)域相關(guān)稀有元素的使用上，鍺和鎵也大有用武之地。
早在2023年7月，中國商務(wù)部與海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)布對鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制的公告。2024年8月，兩部門聯(lián)合發(fā)布公告，決定對部分銻、超硬材料相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制。2024年12月進(jìn)一步禁止對美出口鎵及相關(guān)技術(shù)，直接沖擊半導(dǎo)體和軍工產(chǎn)業(yè)鏈。
首先，是產(chǎn)量和儲量上的優(yōu)勢，中國在鎵金屬儲量上居世界第一，可占世界總儲量的80%~85%，2023年全球鎵產(chǎn)量為730噸，中國的產(chǎn)量約為701噸?，產(chǎn)量占全球比例高達(dá)96.0%?；其次，是回收上的優(yōu)勢，鎵回收依賴中國產(chǎn)關(guān)鍵試劑（如離子交換樹脂），非中國企業(yè)面臨供應(yīng)鏈風(fēng)險；最后，是產(chǎn)業(yè)鏈上的優(yōu)勢，制造氮化鎵必須使用純度>99.999%的高純度鎵，中國獨(dú)創(chuàng)“鎵提取-提純-晶體生長”全產(chǎn)業(yè)鏈。
此次制裁的效果是顯著的。今年2月，消息稱，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)升級TR-3被推遲至2026年，安裝APG-85氮化鎵雷達(dá)的Block4批次也就只有繼續(xù)推遲。
參考文獻(xiàn)
[8]郝躍. 寬禁帶與超寬禁帶半導(dǎo)體器件新進(jìn)展[J]. 科技導(dǎo)報, 2019, 37(3): 58-61; doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2019.03.008
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