【解析】中國海軍艦載敵我識別系統

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雷達敵我識別系統,顧名思義指的是協助雷達對被發現目標進行敵我屬性區分和識別的一套系統。正如古代中國最著名的兵書《孫子兵法》所言:「知己知彼,百戰不殆」。除了表達了解敵我實力的重要性以外,如何區分敵友也是屬於「知己知彼」的範疇。因此自雷達在第二次世界大戰中投入使用並逐漸成為戰爭中最主要的索敵和感知手段,作為其最重要的配套系統之一的雷達敵我識別系統在現代戰爭體系中的地位也是水漲船高,且因為其運用體制的特殊性,其保密程度在各國現代國防建設體系中都是極高的。

雷達自發明以來,在現代戰爭中的地位越來越重要,圖為美國海軍最具代表性的SPY-1型相控陣雷達。

由此不難看出,對於一支現代化海軍而言,敵我識別系統的重要性是不言而喻的,自第二次世界大戰中雷達在各類水面艦艇上的大量運用發展到如今,功能不可謂不強大。而雷達敵我識別系統也緊隨著雷達的發展步伐,在天線體制、工作模式、作用距離、抗干擾能力等性能上都有了十分長足的進步。

艦載雷達敵我識別系統在原理以及構成上與機載及陸基雷達敵我識別系統並沒有太大的差異,也是由詢問機和應答機兩個分系統構成,一般工作在L或UHF波段,較長的波長大氣衰減性較弱可以保證足夠的作用範圍。詢問機天線一般與搜索雷達共平台安裝或單獨安裝在主桅桁架上,儘可能的減少艦船上層建築或各類天線對詢問信號的屏蔽與干擾,而應答機天線則一般安裝於主桅或副桅最頂端位置以更好的接收詢問/發回應答信號。

敵我識別天線的安裝位置非常講究,一般都盡量安裝在受艦船上層建築或各類天線干擾比較小的地方,圖為美國海軍伯克級上敵我識別系統天線的安裝位置示意。

其中詢問機的詢問信號由協同雷達的定時信號控制,應答機的應答信號則受詢問信號控制。當雷達發現目標時,協同雷達輸出定時信號,觸發詢問機產生編碼詢問信號經天線向目標發出。如屬己方目標,其應答機接收詢問信號後進行解碼,並自動發回編碼應答信號,以供詢問方識別。詢問機將接收到的應答信號進行解碼後,輸出識別信號給雷達顯示器,所產生的識別標誌與該目標回波一起顯示在屏幕上,從而確認為己方目標。如屬敵方目標或非合作目標,均無應答信號,雷達顯示器屏幕上只有目標回波而沒有識別標誌,則可判定為敵方目標或是可疑目標,以此來區分目標的敵我屬性。

我國海軍的雷達敵我識別系統最早可以追溯到草創之初被稱為「四大金剛」的鞍山級也就是4條蘇聯紅海軍07型「憤怒」級驅逐艦的購入,雖然一些資料都提到過早期「四大金剛」上裝備了「滑雪桿」敵我識別系統,不過遺憾的是根據一般的命名規則「滑雪桿」應當是屬於敵我識別系統裡面的應答機系統(蘇聯紅海軍取代「滑雪桿」的應答機系統被稱為「高桿」),而同期蘇聯紅海軍在07型驅逐艦上裝備的詢問機則比較混亂,較老的「欄耙」與更新的「方頭」都在不同的船上裝備過。根據早期鞍山級留存下的照片看,只找到了304艦太原號(舷號後改為更廣為人知的104號)一張疑似安裝了「欄耙」敵我識別詢問機天線的圖片,不過在之後圖中,安裝詢問機的位置已經被導航雷達所取代。

蘇聯紅海軍的07型驅逐艦分別使用過多種型號的敵我識別系統,引進鞍山級時裝備的敵我識別系統應該為「欄耙」與「滑雪桿」的組合(圖右)。

在購入「四大金剛」之後,我國也在積極嘗試自行設計建造自己的導彈驅逐艦,如曾經曇花一現的017K、08型等方案,不過都因為當時的落後技術條件和薄弱的工業基礎而未能付諸實際。不過得益於蘇聯轉讓的部分56型驅逐艦技術和圖紙,以及相關配套的研究深入。這些都成了1966年051型導彈驅逐艦項目正式上馬的技術基礎。也是在這個時期,我國海軍真正意義上的第一代敵我識別系統,即包含在56型驅逐艦技術轉讓配套的「方頭」敵我識別詢問機與「高桿」敵我識別應答機(即Nikhrom-2綜合敵我識別系統)作為051項目的相關配套工程也開始了自己的國產化路程。國產第一代艦載敵我識別系統被命名為H/LTB-651型敵我識別問答機系統,並廣泛裝備於021型、031型、051型、052型、053型等解放軍海軍多型水面艦艇。

1969年,上海市為實現魚雷潛艇、導彈快艇的地區配套,經上海市儀錶電訊工業局、手工業局的統籌安排,將敵我識別器下達給上海滬光燈具總廠試製生產。該廠廠房設備簡陋,技術力量不足,後上海市計量局技術測試所14名技術人員參與研製,該廠首次試製軍工產品,並集中全廠技術骨幹成立試製組,沒有像樣的廠房,就利用倉庫作試製場地,自製銑床、100噸油壓機和1200多副工裝模具。該廠技術人員、工人在艱難的條件下,於1970年10月完成了第一套敵我識別器試製任務。該機共有18個分機組成,主要有天線控制部分、發射機、接收機以及密碼處理裝置等。其主要特點是系統性、保密性強,可靠性要求高,與雷達配套工作。除發射機上用了15隻電子管外,其餘均為晶體管,體積小、重量輕。它在規定範圍內能準確無誤識別敵我,達到戰術指標要求。1974年9月通過設計定型,1979年12月生產定型。1980年,獲第四機械工業部科技成果一等獎。1985年終止生產。(摘自上海市地方志敵我識別器相關節選)

651型敵我識別問答機蘇聯海軍Nikhrom-2綜合敵我識別系統(包含「方頭」敵我識別詢問機與「高桿」敵我識別應答機)的國產化型號,工作在UHF頻段。其中詢問機天線採用垂直極化偶極子天線陣列,由兩排偶極子天線組成,安裝在矩形垂直柵格反射體支撐架上,天線尺寸為2*1.5米高,外觀類似一把蒼蠅拍,由一部旋轉電機帶動,以機掃方式協同搜索雷達完成對目標進行詢問,詢問機天線一般安裝在主桅或副桅兩側的桁架平台,應答機天線為一部垂直極化天線,一般安裝於主桅杆最頂端位置。

651型敵我識別問答機是蘇聯紅海軍Nikhrom-2綜合敵我識別系統的國產化型號,因此在天線外觀上與「方頭」詢問機及「高桿」應答機並無二致,圖為在051型驅逐艦上裝備的651型敵我識別問答機系統的天線。

到了80年代,伴隨著海軍第二代導彈驅逐艦052型的立項,在配套了更先進的518型預警雷達與法國「海虎」(國產化型號為360型)兩坐標搜索雷達後,本級艦的對空探測範圍相比之前的型號有了很大的提升,而作為50年代技術水準的651型敵我識別系統無論是在作用範圍還是可靠性以及工作模式上都已經滿足不了海軍的需求,因此國產第二代艦載敵我識別系統也就是的研發自然也就提上了日程。之後,被命名為H/LTB-656型的敵我識別問答機系統被廣泛裝備在我國海軍第二、三代導彈驅護艦與其他水面作戰艦艇,如051B、051C、052B、052C、054、054A、056、071等型號,而原先裝備651型的驅護艦如051、052、053型系列也在之後逐漸改裝656型以替換651型,實現了海軍水面艦艇敵我識別系統的換代和統一。

在後期改裝中逐漸使用656型敵我識別問答機替換651型敵我識別問答機的051型驅逐艦。

此外還需提到的是,上個世紀末開始,中國海軍從俄羅斯購入的2批共4條956E/EM型導彈驅逐艦在交付時依舊保留了全套的Nikhrom-M綜合敵我識別系統,整套系統由與「頂板」三坐標搜索雷達共平台安裝的敵我識別詢問機與在後桅頂部安裝的「鹽罐」應答機組成。中國海軍在購入之初為了使這4條956型驅逐艦融入中國海軍的體系而進行的一系列包含了敵我識別、通訊指揮等項目改造中。雖然為其加裝了本國的656型敵我識別問答機系統,但卻依舊保留了原裝的Nikhrom-M綜合敵我識別系統。在近年136艦開始的大改時,使用國產382搜索雷達替代了原裝的「頂板」搜索雷達後才宣告了「毛版」敵我識別系統的壽終正寢。

如圖所見,大改中的136艦去除了毛版敵我識別系統,而還未開始大改的137艦依舊是656型與毛版敵我識別系統共存的局面。

656型敵我識別問答機的詢問機天線外形為棍狀,因此經常被與導航雷達搞混,體積相比蒼蠅拍狀的651型小了很多,推測棍狀天線為天線反射體,裡面排列若干根垂直極化偶極子組成天線陣列。安裝位置一般為主桅或副桅兩側的桁架平台,在工作方式上繼續沿用了651型的機掃工作方式,協同機掃搜索雷達對目標進行敵我識別詢問。而應答機天線也也與651型類似,為垂直極化的偶極子天線,一般安裝於主桅杆最頂端位置。

656型敵我識別問答機與651型敵我識別問答機的天線對比。

656型敵我識別問答機的機櫃分系統(圖:pop3)。

進入新世紀後,我國海軍水面艦艇技術有了突飛猛進的發展,其中最負盛名的無疑是被稱為「中華神盾」的052C型導彈驅逐艦的的面世。而這級船最大的亮點自然是那四面固定陣列的346型有源相控陣雷達。這種固定陣列相控陣的模式得益於其波束指向的靈活性,相比傳統的機掃雷達在掃描刷新率上有著無與倫比的優勢。因此,作為其配套的敵我識別系統,也自然而然的儘可能的提升自己的協同能力,也就是在這種背景下,相控陣體制的敵我識別詢問機天線應運而生,典型的如美國海軍的UPX-27/29系列敵我識別系統的詢問機就是採用了OE-120環形相控陣天線,以更好的配合其宙斯盾系統進行敵我識別。

為了更好的配合SPY-1相控陣雷達,美國海軍宙斯盾艦上的敵我識別詢問機採用了OE-120環形相控陣天線。

而與傳統機掃雷達配套的656型受限於其機掃天線體制,無法做到與固定陣列相控陣雷達做到比較好的協同,簡單的講就是跟不上相控陣雷達的節奏,容易出現相控陣雷達快速掃描到一個方位角發現目標後,656型敵我識別問答機的機掃詢問機天線無法做到在第一時間對該目標發送詢問信號進行敵我識別的情況。為了解決這一系列問題,海軍的第三代艦載敵我識別系統的詢問機也就自然而然的採取了相控陣天線體制。新一代艦載敵我識別問答機首先在001型航母和052C的改進型052D型導彈驅逐艦上投入了使用。

最早在001型航母上投入使用的新一代艦載敵我識別問答機的詢問機天線採用了相控陣天線體制。

相比上一代的656型,新一代的敵我識別詢問機因為採用了相控陣天線體制,導致其重量和體積都有了比較大的提高,因此並沒有如656型一樣安裝在主桅杆桁架上,而是選擇安裝在了艦橋上甲板並一對一與相控陣搜索雷達配套使用,用4部固定陣列完成了對360°方位角的覆蓋(應答機天線則依舊為安裝在主桅杆頂部的垂直極化偶極子天線)。但是同樣得益於相控陣天線體制,新一代敵我識別問答機在作用距離和協同性能上都有了本質上的提高。而我國最新的055型導彈驅逐艦上,因為採用了最新的改進型346B型相控陣雷達,對空探測範圍相比前型增加不少,因此其配套的敵我識別詢問機的天線孔徑也同樣被加大,用於匹配搜索雷達更遠的探測範圍。

055上使用的改進型詢問機天線在安裝方式上與001與052D類似,不同之處在於增大了天線孔徑以滿足其新雷達更遠的探測範圍。

結語:總的來看,中國海軍的艦載敵我識別系統根據時間劃分大致可分為651、656、新型艦載敵我識別問答機這三代。從傳統的機掃模式到先進的相控陣體制,從最早單純的外來技術的國產化仿製到自力更生的探索,再到如今緊跟先進技術的應用。走過的路程倒是和從無到有,從弱到強的人民海軍有些類似,這也是如今大多數領域幾十年發展的真實寫照。此外個人有關我國海軍的艦載敵我識別系統發展的簡單梳理因為話題特殊性導致公開的資料實在是有限,加上有些需要考證的東西因為年代久遠而資料匱乏,難免會出現錯漏,在此希望各位觀眾老爺多加諒解,同時也感謝94等提供參考資料考證的朋友。


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