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乾貨:尼米茲級核動力航母警戒雷達群詳解,帶著點下酒菜看

航母的威力主要依靠艦載機,因此,為了保障飛機的起飛、降落,必須配備空中交通管制、進場引導、著艦引導等雷達。同時,航母擔負著編隊的遠程預警,預警機載雷達的性能直接關係到航母編隊的控制區域。而引導指示、末端防禦就需要合理配置航母雷達,使航母的探測系統遠中近銜接、高中低互補。美國現役的航母全部為核動力航母,其配置雷達數量多達數十部,按其功能可以分為預警探測、引導指示、末端防禦和進場著艦 4 類。這次單獨介紹尼米茲級航母的警戒雷達。

由於地球曲率的影響,艦載雷達對海搜索限制在視距範圍內,因此航母對海的遠程預警探測主要由預警機來完成。航母戰鬥群位於海上活動時,通常保持 1 ~ 2 架 E-2C 預警機在距離航母 200 千米的警戒線上巡邏,因此,航母對海最大預警距離可達 560千米(預警機 200 千米+機載雷達360 千米) ; 對低空飛機預警距離可達650 千米(預警機 200 千米+機載雷達 450 千米) ,同時艦載 AN/SPS-48E 和 AN/SPS-49(V)5 兩 種 雷 達對空中目標最大探測距離可達 400 千米,彌補預警機與航母之間 200 千米的盲區。

近程對海空搜索由 AN/SPS-67(V) 和具有快速反應搜索能力的 MK-23(TAS) 雷達擔負,對海探測為視距,對空探測 45 千米,因此,美航母的探測系統遠中近銜接、高中低互補。

美國現役航母載預警機 E-2C 的核心裝置是 APS-145 雷達,對沒錯,因為E2負責給航母戰鬥群打傘,所以E2的警戒雷達在這裡也算是尼米茲級的警戒雷達之一~~

該雷達的主要特點在於 : 探測距離遠,對海面和低空目標的探測距離可達 500 千米;具有較強的雜波抑制能力,顯著提高了對低空目標的檢測能力 ; 抗干擾能力強。通過採用副瓣對消、動目標檢測、 自動性能最優化、 無源定位等措施,使得該雷達具有較強的抗干擾能力 ;處理目標能力強,可同時處理 600 批目標。可以看出,探測距離、抗干擾能力和處理目標能力是遠程預警探測的重要指標。

主被動相結合使得航母探測距離大大提高。E-2C 裝備的 ALR-59 是一種被動輻射探測裝置,能在主雷達關閉的情況下依靠敵目標的電磁波輻射進行探測。該系統的有效探測距離比主雷達要遠兩倍, 可達到 900 千米,能做到更早地發現目標,目前這一系統正被 ALR-73 所換裝。同時,分清敵我是作戰的先決條件,E-2C 的APX-100 敵我識別器 (IFF) 和雷達裝在同一個圓形天線罩內,可在第一時間進行目標識別。美國海軍期望在 2010 年具備海上協同作戰能力 (CEC),即多架預警機雷達聯網,使其探測空域遠遠超出地球曲率對單一雷達作用距離的限制。為此出現了新型 E-2D 預警機載雷達 APY-9。在保留原來 360°全方位的機械掃描能力的同時,增加了在方位 ±60°或小於 ±60°的電掃描能力。最近裝備了諾思羅普 · 格魯曼公司的監視紅外搜索與跟蹤 (SIRST) 感測器原型機的 E-2C 飛機進行了飛行試驗。飛機探測和跟蹤了一個從白沙瓦導彈靶場發射的戰區彈道導彈 (TMD)。

SIRST 是一個角跟蹤器,不具有固有的測距能力。然而它能利用同步雷達探測的數據完成導彈發射和著落點的實時計算。最終生產型 IRST 將結合數據鏈路,為新型「福特」級航母提供高度精確的三維定位和跟蹤信息。SIRST 項目是使 E-2 具有探測彈道導彈的能力,在艦隊戰場早期預警和指揮控制功能方面將更具意義,該計劃命名為 E-2D「高級鷹眼」 。核心設備為新型電子掃描 UHF 雷達 APY-9。該雷達的增益有望達到 20 分貝,能在複雜電磁雜波和干擾環境下工作。

有了預警機為什麼還需要艦載對空雷達系統呢?雖然航母搭載了很多預警機,但一般並不是 24 小時起飛,且其易受惡劣天氣的影響,此外預警機無法達到實時傳輸數據和目標指示作用,只能提供早期的預警。而 AN/SPS-48E 三坐標雷達彌補了預警機的不足,可提供空中目標的三坐標數據以及給武器控制系統提供目標指示。

為了對付高速巡航導彈和掠海反艦導彈的威脅,美國海軍在新威脅改進(NTU) 系 統 中 配 備 了 AN/SPS-48E 和 AN/SPS-49(V)5 兩種對空搜索雷達以及 AN/SYS-2 型綜合自動探測和跟蹤 (IADT) 系統, 還配用了 「標準」 -2導彈。AN/SPS-49(V)5 雷達同時把數據傳輸給 AN/SYS-2 和戰術數據系統(NTDS) ; AN/SPS-48E 三坐標雷達是IADT 的主要目標捕獲感測設備,其功能是自動探測目標,並向 AN/SYS-2系統內的跟蹤計算機提供準確的目標位置數據信息。

採用平板型天線的AN/SPS-48E 雷達

AN/SPS-48E 雷達既可以遠程對空搜索和目標指示,又能為導彈和武器作戰系統提供準確的目標信息,而SPS-49(V)5 雷達只能提供目標的方位和距離,無法為武器系統提供精確的位置,只作為搜索警戒使用。為什麼在 NTU 系統中又需要裝備 AN/SPS-49(V)5 二坐標雷達呢?從 AN/SPS-49(V)5 雷達的工作頻率可以看出,更低的載頻使得該雷達可探測更遠的距離,有更長的預警時間,同時其他頻段的雷達由於海雜波的影響,對於掠海飛行的導彈和飛機在速度和距離的探測上有嚴重誤差,而 902 ~ 928 兆赫的頻段很好地克服了這個缺點,因此可用於發現低仰角上的空中飛機餘割平方波束,使得垂直面上探測覆蓋範圍達 20°,為 AN/SPS-48E 雷達補盲 ;敵我識別天線 (AS-2188) 安裝在一起,可在第一時間進行自動識別並作出威脅判斷 ; 任何一種艦載雷達都很難探測到導彈,但如果將數部雷

達一起使用,再用 AN/SYS-2 進行綜合數據處理,則探測概率就會明顯提高。因此,為了提高航母的防空反導能力,在 NTU 系統中同時裝備了 AN/SPS-49(V)5 和 AN/SPS-48E 兩部雷達。

AN/SPS-49(V)5 雷達的天線

雖然航母本身不擔負作戰任務,航母上也沒有艦艦導彈以及為此設計的目標指示雷達,但末端防空武器必不可少。MK-23 是「海麻雀」的搜索及控制雷達,它能有效地防禦掠海飛行、高空俯衝和水下發射的反艦導彈。在正常點防禦方式下,對於反艦巡航導彈,其探測距離超過 20 海里;在中程方式下,該雷達系統為預警搜索和空中交通管制提供 90 海里以上的探測範圍。同時,該系統能為艦上防禦

武器指示多個目標,能快速自動控制其探測範圍和輻射周期。MK-23 雷達的探測能力、作用距離、反應時間大大提高了航母的末端防禦能力。正是因為其快速反應搜索能力、多種功能、多種工作方式,使得該雷達既是「海麻雀」近程導彈系統的搜索和作戰控制雷達,又是對海搜索的主要手段。

由於美國現役航母沒有聲吶,因此航母上的對海搜索雷達 SPS-67(V)新增加了 0.1 微秒的工作脈衝寬度,可用來探測近至 69 米的浮標和小目標。另外, 「喬治 · 華盛頓」號航母新增加了 SPS-74 雷達,該雷達天線掃描速度快,靈敏度較高,專門用於自動探測潛望鏡。

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