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到底怎樣的雷達,才配得上這艘人民的大船?

航空母艦,簡稱「航母」,是一種以艦載機為主要武器的大型水面艦艇,可以提供艦載機的起飛和降落。航空母艦是世界上最龐大、最複雜、威力最強的武器之一,是一個國家綜合國力的象徵。

一個完整的航母編隊,是當今世界任意一個國家都不能小覷的軍事力量,其能力甚至超出多數國家一國海軍之力。航母的戰略意義,用一句話可以形容:

沒有什麼外交衝突是一個航母戰鬥群不能解決的,如果有,那就兩個!

然而,製造一艘航母談何容易,沒有紮實全面的製造業基礎,根造航母無異於紙上談兵。拿隔壁三哥來說,其國產航母維克蘭特號1989年立項,2004年開工建設,2009年龍骨鋪設完成,到現在剛剛完成一個空殼,這還是其核心電子系統,甲板特種鋼,內燃機等部件全部依賴進口的情況下完成的。

由於歷史原因中國航母的研製是几上幾下,直到1995年5月開始才有了重大的轉機。2012年9月25日,從烏克蘭買來的「瓦良格」號改裝完成,中國海軍第一艘具備完全作戰能力的航空母艦「遼寧」艦正式交付海軍。2017年4月26日上午,又一喜訊傳來,我國首艘國產航母在大連正式下水,這是一艘國人幾十年來夢寐以求的大船,在這一刻,終於夢想照進現實。

與隔壁三哥不同,本次下水的中國首艘航母是中國完全自主設計建造的,不僅製造了航母的船體,航母的雷達,指揮,數據鏈等關鍵子系統也完全實現了國產化。

現代海戰講究「制敵於千里之外」,各種艦載感測器在其中起了舉足輕重的作用,尤其是雷達,更是處於第一序列的感測器。在高強度的現代海空對抗之中,航空母艦不僅要依靠艦載機作為自己的遠程「耳目」,本身攜帶的雷達也起到至關重要的作用。這一雷達除了要為航母與艦隊指揮人員提供一部分的海空戰場態勢感知能力之外,也是航空母艦戰鬥群對空、對海進攻與防禦的重要探測設備,還是支持艦載機正常運轉的關鍵工具。

同時由於反艦導彈等武器的威脅越來越大,特別是反艦彈道導彈、即能俯衝攻擊也能掠海攻擊飛航式反艦導彈構成的多方向、多高度飽和攻擊方式的出現,令相關雷達在近距防空反導彈攔截的搜索、制導任務更為顯得生死攸關。

那麼,到底怎樣的雷達才配得上這艘人民的大船?

本次隨艦下水的主雷達,由譽為「三軍之眼,國之重器」的中電某所打造,其官方冠名為「海之星」。

從網上便出現的該航母模型的最新改建進度圖中,有細心軍迷發現艦橋上方的雷達基座正面分別有呈傾斜布置的2大、2小方形開口,對應在尾部方向也有類似的2大、2大開口。

這意味著,「海之星」可能會採用類似美國海軍的"福特"級航母的首艦"福特"號艦上的雙波段(DBR)雷達系統,滿足遠程海空搜索和近程火力控制雙重任務。

按美國海軍的定義,雙波段雷達,是指整套系統的前端採用工作在不同波段,如X波段與S波段的兩種有源電掃陣列雷達天線,而後端採用共用設備的組合式雷達。採用雙波段雷達的好處不言而喻,X波段雷達擁有目標精確跟蹤與分辨能力,S波段雷達擁有超強的目標搜索能力,兩者結合使其既可遠距離搜索警戒,又可精確跟蹤,整體性能得到了質的提升。加上採用的多種先進的雜波抑制、目標搜索等演算法和計算處理技術,使得雙波段雷達能夠同時完成多部雷達才能實現的目標搜索與跟蹤、目標照射、目標信號獲取、導彈跟蹤等十幾種功能。用在驅護艦上,能夠大大提升驅護艦的搜索攻擊能力,而用在航母上,對於航母的指控能力的提升是跨越性的。

目前美國海軍的"福特"級航母的首艦"福特"號,就使用了雙波段雷達。這型雙波段雷達主要由三個部分組成:第一部分是由雷聲公司開發的X波段多功能雷達,即AN/SPY- 3雷達;第二部分是由洛克希德·馬丁公司研發的S波段遠程體搜索雷達,即AN/SPY- 4雷達;第三部分是由雷聲公司負責研製的共用後端設備。三個部分組合成一個有機整體,可執行之前需要幾十部傳統艦載雷達才能完成的任務。

為航母研製雷達,並非是一朝一夕的事。事實上在第一艘航母遼寧號上,相關研製方就收穫了將雷達搬上航母的寶貴經驗。遼寧號雖然是一艘改造的俄羅斯航母,但通過裝備中國自行研製的相控陣雷達,去掉了累贅、不可靠、落後的俄羅斯「空中哨兵」相控陣對空搜索雷達,以及「頂板」 B三坐標對海對空雷達。「空中哨兵」雷達是蘇聯最為重要的相控陣艦載雷達,它具備類似美軍「宙斯盾」SPY-1雷達系統的功能,包括搜索、識別、跟蹤和制導主要艦空導彈攻擊目標的能力。例如在遼寧號的前身「瓦良格」號上,這一雷達可以為自身攜帶的SA-N-9中近程艦空導彈提供中段指令制導。不過這兩種雷達的水平可以說早已過時,因此我軍為遼寧號選用了更為出色的本國雷達系統。

中國電科在宣傳資料中表示「海之星」在有效距離、通道、精度、電子戰能力等方面,超越了美國主力的「宙斯盾」系統AN/SPY-1D雷達。一大原因是,中國相關雷達採用了有源相控陣技術,這要比「宙斯盾」無源相控陣技術更為先進 —— 但是「有源」不等於一切,雷達的具體實戰表現還受到很多其它因素影響,包括了演算法、整體可靠性等等,但至少這說明了中國自己的「神盾」起點之高,連老美都嚇了一跳。

必須承認,美軍最新的福特號航母的AN/SPY-3有源相控陣艦載雷達,依然代表了世界艦艇雷達的最高水平。

AN/SPY-3使用新的I/J波段,使用約兩萬個收發組件構成天線陣列。這一雷達還大量採用砷化鎵固態收發組件,出色的降低了重量。

但是可以肯定,中國相關的有源相控陣艦載雷達,已經超越了西歐傳統海軍強國的水平。

西歐傳統海軍強國也已經邁入了使用相控陣艦載雷達的時代,最新建造的若干主力戰艦,例如法國戴高樂級航母、英國伊麗莎白級航母與45型驅逐艦,以及最新的若干護衛艦,都使用了相控陣雷達作為最主要的探測與火控手段。其中標誌性的設備,當然是具備相控陣天線的全相掃三坐標對空搜索艦載雷達。

但是一看細節,西歐這些產品,與中美「神盾」相比較就出現明顯的短板了:

例如法國戴高樂級航母的DRBJ-11B對空搜索雷達,和上述兩種英國戰艦使用的Sampson雷達,都不是使用多個固定天線的相控陣雷達。DRBJ-11B雷達採用單個圓形相控陣天線,需要不斷旋轉來覆蓋所有角度,旋轉速率15周/分鐘。這一雷達實際上並不能用於高強度的艦空導彈攔截作戰,因為它的信息更新率過低。

在英國方面,原本計劃考慮歐洲設計的一種出色艦載相控陣艦載雷達——EMPAR雷達。它有著非常獨特的八陣面天線設計,某種程度上緩解了中美「神盾」四陣面帶來的每一陣面過度龐大、易於超重的問題。但最終英國為兩種主力戰艦配備了單面天線的Sampson雷達,這一雷達採用了兩個背對背陣面,通過兩秒一周的旋轉實現全方位覆蓋,同時通過波束控制可以營造出特定波束擺離線械旋轉干擾、「凝視」一個目標區域的效果。但這種方法依然無法趕上固定多陣面相控陣天線的優越性,所以還是不如中美「神盾」。不過Sampson等雷達有著重量輕、體積小、可布置到艦艇最高點、對艦艇總體布局影響小等優點,最重要的是成本和技術難度低,因此相關國家海軍從本國實際情況出發,選擇了這樣的雷達。

除了搜索雷達,航空母艦上還裝備有導航雷達、航空控制全自動著艦導引雷達和導彈火控雷達。導航雷達主要為航空母艦提供導航數據,以確定航空母艦的海上相對位置,探測艦船、浮標、航標、空中飛機以及海岸線的相對位置,同時輔助航空母艦的對空監視探測、提供目標位置數據,從而構成航空母艦C4ISR系統中的一種目標探測感測器,並能為艦載著艦雷達系統配合提供目標監視數據。航空控制全自動著艦導引雷達主要是用來對航空母艦艦載機作戰飛行實施指揮控制的雷達。

這些雷達,在目前下水的山東艦上還未見端倪,但也同樣是我們未來可以關注的要點。

公眾號ID:RFLab射頻實驗室


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