在四代机开始蔓延的今天，传统的雷达制导的中远程空空导弹面临着诞生以来最严峻的考验！主流的脉冲多普勒主动雷达导引头对四代机的探测能力仅为20千米左右，而且很大概率不能锁定目标，直接脱靶。如果己方也是四代机还好，能进入近距离格斗来一决胜负；如果己方仅是三代/三代半，就只能单方面被四代机屠杀。在这种情况下，针对四代机的弹载主动有源相控阵雷达导引头便出现了！
四代机是三代半杀手
三代/三代半携带传统的中距导弹只能被四代机屠杀
现在主流的“脉冲多普勒雷达导引头”一般由平板缝隙雷达天线，机械位标器和发射机组成。通过机械位标器的转动来实现扇面扫描。虽然具有技术成熟，成本低，整体重量轻，扫描范围大等优点。但也存在机械结构复杂，可靠性一般，以及占用空间较大导致雷达天线尺寸受限制等缺点。此外，机械位标器的转动终归比不过电扫描，刷新频率低，信息更新慢，对RCS微小的目标锁定能力偏弱。
脉冲多普勒雷达导引头
有源相控阵雷达（AESA）是相控阵雷达里的高端产品。采用集中式收发机模块，天线阵面由一个个T/R组件组成，打个比方，类似于在平板上安装一个个独立发光的LED小灯泡，可以利用不同数量的T/R组件形成多个不同功率的照射波束，虽然多个波束会导致单个波束的功率降低，探测距离也没有“脉冲多普勒雷达”和“无源相控阵雷达”远（多普勒雷达和无源相控阵雷达都只有一个发射机）。
机载有源相控阵雷达
不过有源相控阵雷达的机械部件体积比多普勒雷达和无源相控阵雷达的小很多，天线阵面反而可以做得更大，可以安装更多的T/R组件，整体功率可以更高；而且，针对特定目标，有源相控阵雷达可以调用“更多甚至全部的T/R组件”来形成“更大功率甚至全功率”的单一波束，探测能力将大大高于多普勒雷达和无源相控阵雷达；此外，还可以通过采用“新的材料提高T/R组件的单位功率”，从而提升整个雷达的功率。
目前T/R组件的生产材料是GaAs（砷化镓）。如果采用新型的GaN（氮化镓）或SiC（碳化硅），T/R组件的单位功率理论上可以提高近10倍，雷达的探测距离和稳定跟踪距离将大幅度提升（集中波束的探测距离可以增加87%），将可以更加有效应对四代机等隐身目标。
T/R组件的数量和单位功率影响有源相控阵雷达的探测距离
使用SiC（碳化硅）等新型材料可以提高T/R组件的功率
现有的中远程空空导弹的雷达导引头基本采用的是单脉冲体制，雷达天线均采用轴对称设计（外观呈正圆形），这是为了适应弹体的结构和简化气动控制，保证导弹大过载机动和滚转时雷达天线的稳定。
现在的雷达制导空空导弹均采用轴对称设计
有源相控阵雷达导引头采用的是固定阵面的全向电扫描，雷达天线已经成为弹体稳定结构的一部分。这样，弹体就可以采用“碟形截面”或“扁圆形截面”这样的升力弹体设计和升力更高的“小翼/无翼”气动布局；同时在确保“雷达天线直径不下降”的前提下，雷达天线罩可以采用阻力和雷达反射信号更低的异形设计。
AESA雷达有助于导弹采用隐形效果更好，气动升力更高的异形设计
AESA雷达发展到现在，按照T/R组件安装位置的不同可以分为平面阵（T/R组件安装在平面上），曲面阵（T/R组件安装在曲面上）和共形阵（T/R组件与安装平台外形贴合）三种。目前的弹载AESA雷达主要采用平面阵和共形阵两种天线形式。其中前者用于扫描夹角较小的导弹；后者则用于对扫描夹角要求较高的导弹。
典型的平面阵设计
大部分的弹载AESA雷达一般都采用的是技术难度较低的平面阵。不过，共形阵却是未来中远程空空导弹发展的趋势。共形阵不仅在正面具有很好的指向性，在侧向也有很好的指向性。其电扫范围可达正负150度，最佳扫描范围也达到了正负120度，远超过平面阵的正负45度。
不过共形阵技术难度较高，而且T/R组件的“指向轴向”存在角度差，容易在在空间位置上形成波束差异，必须使用专门的“信号处理软件”来进行消除，但是“信号处理软件”的设计难度却是极其巨大，目前各国都还没有较好的“信号处理软件”出现。
典型的共形阵天线设计
随着雷达功率的提升，对载体的供电和冷却能力提出更大的挑战，供电相对而言还比较好解决，但是如何保证AESA雷达在散热不良（弹体空间小）和高气动加热（中远程空空导弹速度可达4马赫）的恶劣环境下保持正常工作变成了科学家们需要面对的巨大挑战。事实上，据统计，军用电子设备有55%的故障是由于高温引起的，雷达也不例外。
虽然都是AESA雷达，但是机载AESA雷达的散热方式并不适用于弹载AESA雷达，需要寻找新的散热方法。目前国外研究的的一种弹载AESA雷达散热方案是将AESA雷达天线整体浸入高比热容的冷却液中。还有一种方案是利用“固态石蜡/石墨”复合循环“储/放热”液体强冷装置进行散热。这两种散热方式对于零部件加工的工艺要求和品控有着极其苛刻的要去，良品率一般，耗费的时间和成本非常高。需要进一步研究降低成本和工时。
机载AESA雷达的散热方式并不适用于弹载AESA雷达
AESA雷达的成本是相当高昂的，并不是每个国家都用得起，比如英国的45型驱逐舰便只采用了单面的AESA雷达。事实上，舰载AESA雷达和机载AESA雷达好歹还能重复使用来降低成本，而弹载AESA雷达却只能是一次性的，在必须保证性能的前提下，成本可以说是居高不下。必须采用新的技术来降低成本，不然没人用得起。目前，“数字式移相器”和“微波集成电路技术”的成熟，使得弹载AESA雷达成本的降低有了希望。
目前国外明确采用有源相控阵雷达导引头的中距空空导弹有日本的AAM-4B型中距空空导弹和俄罗斯的R77M中距空空导弹两款。
AAM-4B型中距空空导弹是日本AAM-4型中距空空导弹的最新改进型号，重点改进导弹攻击RCS较小目标的能力，如隐身飞机和空地导弹等。采用主动有源相控阵雷达导引头。性能大致相当于AIM-120C7的水平，不过在目标探测和抗干扰方面更好一些。是世界上第一型采用AESA雷达导引头的空空导弹。虽然该款导弹的AESA雷达导引头还没有曝光， 不过从现有的资料判断，应该是最简单的平面阵天线设计，并且仅采用电扫，没有使用机扫的方式进行辅助，其扫描范围应该不大，仅在正负45度左右。
日本AAM-4B型中距空空导弹
日本AAM-4B型中距空空导弹示意图
俄罗斯则公开了采用AESA雷达导引头的R77M中距空空导弹。正如前面讲的，为了控制成本和降低难度，俄罗斯的这款AESA雷达导引头采用的是简单的平面阵天线设计；此外，为了增加扫描角度，还采用了“电扫和机扫”结合的方式：“在小角度采用电扫，大角度则采用了机扫”。巧妙的解决了成本高昂的问题，性能也能接受。不过缺点也很明显，那就是重量和体积较大（因为增加了机扫用的部件），天线罩的外形任然要受到机扫的限制，而且雷达天线的尺寸也受到了限制，一定程度上削弱了AESA雷达的性能优势。
苏57携带R77M中距空空导弹
R77M采用的有源相控阵雷达
中远距空空导弹的弹载AESA雷达导引头是未来中远程空空导弹发展的趋势，其优异的综合性能是对付四代机的大杀器。不过其超高的技术难度，目前仍然处于应用前的研发阶段，虽然有已经有采用AESA雷达导引头的导弹出现，但是从些导弹的性能来看，并没有表现出对传统的“脉冲多普勒雷达导引头”的压倒性优势，而且成本非常高昂。如果性能不能突破，成本也不能得到大幅度降低，其将会和目前的四代机一样，成为穷国的禁区，富国的专属。只有突破效费比的瓶颈，有源相控阵雷达中远距空空导弹才有取代现有导弹的可能。
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