這項技術被稱為戰艦「王冠上的明珠」,中國海軍已經擁有!
從054A到052C、052D,中國海軍「下餃子」般的建造速度讓軍迷們大呼過癮。而055型萬噸大驅的問世,真正讓中國海軍的驅逐艦站在了世界頂尖水平上。一萬餘噸的排水量,112單元的大直徑通用垂髮系統,可以容納兩架直-20的雙機庫,新型130毫米艦炮等都稱得上是前所未有的先進設計,但真正讓055型驅逐艦成為「藍星最強」的還要說艦載綜合射頻系統上最耀眼的八顆珍珠。
圖2 網友繪製的055CG圖,可以清晰地看到兩型雷達
所謂艦載綜合射頻系統,就是將現有平台上為數眾多的天線整合為幾個分散式寬頻多功能孔徑,採用模塊化的射頻感測器系統,結合先進的控制與管理調度軟體,同時實現雷達、電子戰與通信、導航、識別等多種射頻功能,完成資源共享。通俗的講,就是共用天線。而在055上,綜合射頻系統最為核心的部件就是兩型共八面相控陣雷達。
類比於美國的「宙斯盾」系統,軍迷們親切地將052C/D上的防空系統稱為「中華深盾」。而055艦位於艦橋上的四面S波段346B型有源相控陣雷達,正是052D上346A「海之星」雷達的最新改型。而位於桅杆上方的小盾則是新型X波段有源相控陣雷達。
眾所周知,雷達的原理在於通過接受被偵測物體反射的由雷達發出的電磁波從而獲取其位置、速度信息的。而雷達的波段正是由雷達所發出的電磁波的頻率劃分的。頻率越高,波長越小,理論上解析度越高,探測效果越好。然而,由於電磁波在空氣中的能量損失,短波雷達的探測距離往往不如衍射效應更強的長波雷達。與此同時,長波還有抗干擾、反隱身的效果,據傳在科索沃戰爭中被南聯盟軍隊擊落的F-117隱身轟炸機就是首先被米波雷達探測到的。
圖3 紅圈處為052D上安裝的長波雷達
因此,一般軍艦都會將不同波段的雷達搭配使用,長波雷達一般負責對空警戒和補盲,而短波雷達則負責對目標的精確探測。例如052D型驅逐艦在舯部就裝有一部517B型VHF對空警戒雷達,對空探測距離高達300公里,可以有效應對中國海軍面臨的反隱身需求和西太平洋複雜惡劣的天氣狀況。其主力探測裝備——346A型有源相控陣雷達則位於S波段。美國、歐洲的主力防空艦在裝備S/C波段雷達的同時一般也都裝備了L波段雷達作為後備。
當今軍艦上主流的對空搜索雷達主要集中在S波段、C波段和X波段,其波長依次減小。波長和天線孔徑大小呈正相關關係,所以我們可以看到,055型驅逐艦上的X波段雷達相比S波段雷達小了好幾號。而C波段介於S和X之間,頻率大約為4-8GHz,波長為0.0375-0.075m,這也就決定了C波段雷達在探測距離和精度上能夠取得平衡。歐洲「地平線」級這樣的「萬金油」驅逐艦就選用了C波段的雷達。
圖4 地平線級驅逐艦
不得不提的是,雷達安裝位置對於探測距離的影響也非常大。由於地球曲率的影響,雷達對低空搜索的範圍是有限的。雷達布放位置越高,其有效探測距離越長。對於軍艦而言,最好的方式當然是將雷達放置在桅杆頂端。比如英國的45級驅逐艦就在桅杆頂端安裝了一面S波段相控陣雷達。由於平面相控陣天線的掃描範圍限制,其探測範圍約為±60°,這樣覆蓋360°需要三塊天線,考慮到艦艇運動的影響,一般需要四塊天線才能保證全向空域覆蓋。相比於宙斯盾和中華神盾的四面盾,45型的一面旋轉天線顯然獨木難支。然而這面天線的巨大重量已經極大地破壞了艦體的重心,極大地影響了適航性。
圖5 45型驅逐艦急轉彎
然而把天線裝高的努力並沒有停止,考慮到天線增益效應,短波雷達的體積重量都相對較小,因此更有安裝到高處的潛力。比如德國薩克森級護衛艦,就在桅杆頂端安裝了四面X波段小盾,低空補盲效果明顯。但其高空探測距離就難以恭維了。
圖6 德國薩克森級護衛艦
那可不可以將這兩種方案結合起來呢?當然是可以的,055型的主要探測手段就是X波段雷達和S波段雷達的完美結合。這其中,包括電磁兼容性問題、供電問題、調度控制問題等一系列複雜技術問題需要解決。在主力相控陣雷達的選型上,還有一段公案值得一說。
當時我國對空雷達的競爭主要在中國航天科工二院的C波段雷達和中國電子科技集團公司第十四研究所所的S波段雷達之間展開。紅旗9系統的成功,標誌著航天二院掌握了C波段無源相控陣雷達的相關技術。由於紅旗9防空系統成為052C的主力防空導彈,它所採用的C波段火控雷達裝備052型驅逐艦才是順利成章的事。更為重要的是,C波段雷達兼顧了精度和探測能力,系統構造也相對簡單。同時,S波段雷達在技術上不成熟,能否在穩定性和可靠性上滿足軍方要求也是一個問題。但從結果上來看,十四所的S波段有源相控陣雷達最終勝出,這個方案不僅技術指標上更先進,同時改進潛力也更大,為中國的跨越式發展、趕超世界先進水平奠定了基礎,節省了時間。
在擁有了X和S雙波段雷達之後,055型萬噸級驅逐艦對空探測和搜索能力得到了極大地加強,可以獨立承擔起打擊編隊的艦隊防空任務,無需通用驅逐艦或者大型護衛艦護航補盲。配合艦上112單元的垂直發射系統,可以真正撐起一張密不透風的防空網,成為海軍艦隊走向大洋的最大倚仗。
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