海上千里眼「相控陣雷達

「相控陣雷達」屬電於掃描雷達，它通過改變天線中各陣列的電流相位來改變輸出雷達波束的方向。一部這樣的雷達即可同時滿足對空／海搜索、跟蹤及火控指示的不同需求，且數據更新速度快、波束靈活多變、抗干擾能力強，能在提高雷達戰技指標的同時大大簡化繁雜的艦載雷達及其天線的配置，改善電磁環境，提高隱身性能。相控陣雷達的關鍵部位是負責改變電流相位的移相器，早期的移相器採用亞鐵鹽元件製造，成本過高且性能也不太可靠，每面天線僅能覆蓋90-120°的方位角，如果要實現 360°全向監視便需要3-4面天線陣列，如此則進一步增加了成本。到了20世紀70年代末期，伴隨電子工業的進步及固態電子技術的引入，雷達天線移相器的製造技術終於能滿足降低成本和可靠性的要求，這使得開發配備艦載相控陣雷達成為可能。而率先安裝在艦艇上的相控陣雷達便是作為美國海軍「宙斯盾」 （Aegis）作戰管理系統核心的AN/SPY-1型雷達，該型雷達還可用於導彈的中段制導，與飛行末段以分時方式指示的火控雷達相配合。由於1艘「宙斯盾」型戰艦相當於過去4-6艘防空主力艦（以每艘平均3部火控雷達計算）的區域防空能力，由此引發了新一輪世界範圍的相控陣雷達裝艦競賽。

「老」而彌堅的「山姆盾牌」　　AN/SPY-1　其最初的研製方為美國無線電（RCA）公司，AEGIS之名源自「機載預警陸基綜合系統」項目（Airborne Early-warning Ground Integrated system）的縮寫，也恰與希臘神話中的「宙斯盾」拼寫相同，後來通用電機航空航天公司併購了經營不善的RCA，其後又把雷達電子分部轉售給了現在的洛克希德?馬丁公司。AN/SPY-1是一種被動式相控陣雷達，其天線陣列由4面覆蓋90°方位角的天線組成，在最初裝備的「提康德羅加」級巡洋艦前後兩座橋樓內，有64台總功率5兆瓦的並聯發射機組成的機組分別向2面天線發送射頻能量，而後續的「伯克」級驅逐艦則減為l座發射機組，並把4面天線全部集中在前部橋樓。AN/SPY-1對高空目標最遠偵測距離可達450公里，能同時跟蹤200多個目標。該系列中最早的A型裝備1983年開始服役的「提康德羅加」級的前10艘（CG47-CG56）, 而其後的17艘艦則裝備了減重版的B型。兩型雷達均使用AN/SPYK-7型計算機來控制天線的發射／接收單元。有意思的是當初美國海軍對新型雷達的可靠性並不十分放心，又在CG47-CG51號艦額外加裝了l部D波段機械掃描的AN/SPS-49搜索雷達，以備「應急」。20世紀90年代初再度減重的 AN/SPY-1D陸續裝上「伯克」級以及日本海上自衛隊仿製的「金剛」級驅逐艦，日艦改用了新的AN/UYK-43/44計算機，比UYK-7型速度更快，所佔的體積和重量也有所改善。　　外貿型　為了擴大海外競爭力，增強對4000-5000噸級驅護艦的吸引力，AN/SPY-1系列還衍生出了FARS和ADAR-2N兩型外貿雷達。前者的目標是北約的通用護衛艦計劃（NFR），後者則原打算升改台灣海軍的「成功」級，但均未如願。兩型雷達性能相近，以FARS為例，其在設計時將天線尺寸縮小至2.5×2.5米，偵測距離也僅為「宙斯盾」的6成，可制導SM- 2「標準」及ESSM「北約海麻雀」改型防空導彈。而說起歐洲的相控陣雷達艦的起步計劃也可謂一波三折，NFR 計劃取消後，德國、荷蘭、西班牙三國轉而聯合開發安裝「阿帕」( APAR）主動式相控陣雷達的TFC通用護衛艦，英、法兩國則另行合搞AFFF計劃，後來義大利也加入了進來，頂替再度中途退出的英國，於是計劃改稱 CNGF，這就是即將於明年開始服役的「地平線」(Horizon）型防空導彈驅逐艦。而為了鞏固對海外市場的影響優勢，美國方面則開放了限制「宙斯盾」 系統出口的政策，洛?馬公司也及時推出了比前兩型外貿雷達測距和分辯率均有所提高的「正宗」的AN/SPY-1F型。其成功出口案例是1996年西班牙海軍退出TFC後自製的F10O型「巴贊」級6000噸級防空導彈護衛艦（計劃建4艘，2006年將全數服役）以及挪威海軍的「南森」級( F310）選擇了該型雷達。

　AN/SPY -1系列雷達「標準」導彈為提供中段制導後交由X波段的MK-99火控系統的AN/ SPG-62雷達提供末段半主動制導，這樣的搭配可同時提高系統快速反應多目標的能力和交戰個數。比如「提康德羅加」級4座、「伯克」和「金剛」級為3 座、「巴贊」和「南森」級則搭載2座火控雷達，分別可同時攻擊16、18及12個目標。1998年，洛?馬公司為了配合美國海軍「由海及陸，縱深攻擊」的戰略轉變，又推出了AN/SPY-1D（V）型，提高了對付低空陸地目標及抗電磁干擾能力，該雷達已裝備「伯克」Ⅱ型（DDG-78之後）各艦。據稱， 「宙斯盾」雷達在對彈道導彈的監測能力方面也曾有過上佳表現，這也是美國海軍今後重點需要提高和加強的方向。歐羅巴百舸爭流　　「阿帕」(APAR）　主動與被動式相控陣雷達的區別在於前者的每一個天線陣列單元都配有一個獨立的發射機，只要增加天線的發射／接收單元就能增加發射功率，所以APAR（主動式相控陣雷達的縮稱）又被稱為「有源相控陣雷達」；而被動式相控陣雷達（如AN/SPY-1）天線的所有子陣單元都由共同的發射機負責發射雷達波，所以又稱「無源」雷達。APAR天線直徑約l米，有3200個接收／發射單元，每套系統的4 面天線負責360°全方位覆蓋，工作頻率使用解析度較高的高頻X 波段操作，該波段雷達存在大氣衰減問題，雷達的探測距離因此受到限制。APAR雷達還負責導彈的中段制導及末段指示，X 波段的APAR的精度能滿足武器指控要求，所以無需火控雷達就能同時引導32枚導彈攻擊目標；S波段的AN/SPY-1的較遠測距卻犧牲了一部分解析度，所以才需要額外火控雷達的末段輔助指示，這也算是不同的設計思路在技術與需求之間的「中庸之道」吧。目前德國海軍的「薩克森」級、荷蘭海軍的「七省」級（LCF）護衛艦均已進入全面服役期，加拿大海軍的CPF (「哈利法克斯」級的改進計劃）也選中了APAR雷達。

　　「桑普森」(SAMPSON)　由英國航空航天防禦公司（BADS）研製的該型雷達也屬於主動式相控陣雷達，起源於「地平線」計劃，僅採用了2面每分鐘30轉的機械式旋轉天線和基座，在減重和降價的同時，由於更新速度較固定天線慢而對高速或近距離目標的偵測能力有所不足。另外，SAMPSON仍沿用MESAR（多用途電子掃描適配雷達）的「自適應」功能，可隨外界操作環境自行校正並提高精度，其每面天線上有2500個10瓦的接／發單元，平均總功率25千瓦，最大偵測距離250公里，可同時跟蹤500個目標並迎戰其中12個。SAMPSON還兼作PAAMS（主力防空導彈系統）的火控雷達用於制導「紫箢」-15/ -30型末端主動雷達制導導彈。「紫莞」-15對飛機和超音速反艦導彈的有效攔截距離分別為10-15公里和5-10公里；具有區域防禦能力的「紫箢」- 30則各為35- 45公里及10-15公里（從後一項指標可見對低空高速目標的攔截距離並不理想）。未來計劃發展X波段具備NCTR技術的高精度衍生型來彌補，而暫時在 45型（「果敢」級）艦上裝備了GEC-馬可尼公司的S1850型D波段遠程搜索雷達作為輔助，「果敢」號估計於2009年前服役，由於其前身MESAR 具備了較強的探測彈道導彈的能力，所以未來SAMPSON雷達也具有開發歐洲版「海上TMD」的潛力。

　「埃姆帕」（EMPAR）　該型雷達的名稱取自「歐洲多功能相控陣雷達」的英文縮寫，是由義大利阿萊尼亞公司研製的C 波段被動相控陣雷達，其四方形的天線尺寸為1.5×1.5米，有2160個子單元，與垂直方向呈30°角的單面天線能覆蓋120°的高低角和90°的方位角，雖然避免了4面天線配置的高成本，但卻影響了數據更新速度，所以只能用60轉每分鐘的機械式旋轉基座來彌補不足。最大偵測距離180公里（飛機120 公里），對小型導彈和掠海飛行目標則各降為50和23公里，能同時跟蹤300個目標（優先168個）並引導24枚導彈攻擊12個目標。EMPAR現正裝備於「龍騎兵」號（F-581) 護衛艦海試。2006年，首批義大利版的6艘「地平線」驅逐艦「貝爾戈米尼」級將開始服役，法國的4艘「福爾班」級也將同步進行相同的建造工作。　　「阿拉貝」（ARABEL）　法國在FSAF/SAMM中使用的是湯姆遜-CSF公司研製的ARABEL雷達，採用與EMPAR相同的單面旋轉式天線配置和每分鐘60轉的旋轉基座，工作頻率為更高一些的X波段，其解析度比C波段的EMPAR高，偵測距離較短，主要制導「紫箢」15近程防空導彈，天線與垂直方向間有30°的傾斜角，每面覆蓋90°方位角及75°的高低角，共由4000個統一發射雷達波的單元組成（被動式）。對反射橫截面0.5平米目標的有效探測距離為50公里，大一些的則可達100公里；ARAEEL能同時跟蹤最多60個空中目標（監視120個）並制導16枚導彈攻擊其中的10個以上目標。目前該型雷達已裝備「戴高樂」 號航母，還計劃裝備出口沙烏地阿拉伯的「沙瓦利」Ⅱ型護衛艦。第三方之選　　三菱FCS-3　由日本防衛廳技術研究本部繼FCS-1、-2之後開發，由三菱電機公司具體負責研製，1995年FCS-3裝備當年完工的「鳥海」號武器試驗艦（ASE- 6102）進行海試。該型雷達為艦載主動相控陣雷達，在權衡了性能與經濟性的兼容利弊之後，仍選擇了4面固定式天線的配置，天線尺寸約為1.6×1.6 米，每面有約1800個發射／接收單元，還採用了先進的砷化稼半導體技術。據推測FCS-3的工作頻率可能為C波段工頻，可引導近程防空導彈或艦炮同時對抗多目標的飽和攻擊，配用的導彈可能是目前仍在研製中的XAAM-4空空導彈的艦載垂直發射防空型。試驗艦上相關配套系統的測試估計已近尾聲，聯想到日本海上自衛隊主力戰艦大半已實現垂直發射，有利於快速提高戰鬥力，因此，日制相控陣雷達今後的裝備走向值得密切關注。　　「望天」（Sky Watch)　 1987年服役的前蘇聯海軍「基輔」級4號艦「戈爾什科夫上將」號（原名「巴庫」, 2007年轉役印度海軍）首次安裝了與「宙斯盾」類似的大型相控陣雷達，北約稱之為「望天」。該系統由直徑約為6 ×6米的天線陣組成，每面天線約有5110個移相單元，工作頻率為E/F(S）波段，使用6台高速數字式計算機控制全系統的操作，能同時跟蹤上百個空中目標並引導己方防空導彈精確攻擊其中的15-18個目標。至於其他技術細節目前仍為「不詳」。而其裝備的現役戰艦也只剩1991年服役的「庫茨涅佐夫」號航母孤零零一艘，其落漠情景似乎與當前各國轟轟烈烈的「大躍進」形成了鮮明的反差。

　　除了歐美先進國家海軍圍繞相控陣雷達戰艦的一系列如火如荼的競爭外，隨著澳大利亞未來防空艦「宙斯盾」雷達選型的塵埃落定以及韓國海軍KDX-Ⅲ型防空導彈驅逐艦的開工建造，亞太地區相控陣雷達戰艦的發展也進入了高歌猛進的快車道，澳大利亞CEA公司也不失時機地推出用於改造其「安扎克」級護衛艦的CEA-FAR普通版主動相控陣雷達，該雷達對反艦導彈的防禦能力較為突出，每個獨立接／收子單元面積僅為332毫米2，重9公斤，將是一款性價比較佳的相控陣雷達戰艦。在可預見的未來數十年里，相控陣雷達戰艦將更有一番龍爭虎鬥！
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