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對(duì)比國(guó)外艦載電子系統(tǒng) 淺談055驅(qū)逐艦的綜合射頻系統(tǒng)

作者:溫哥華的魚(yú)
來(lái)源:新浪軍事
日期:2020-03-23 14:45:33
摘要:自2014年武漢黃家湖701所試驗(yàn)基地的055模型露面,大家就已經(jīng)知道它將裝備一體化隱身桅桿和綜合射頻系統(tǒng),甚至地方電視臺(tái)都毫不忌諱地公開(kāi)了試驗(yàn)的相關(guān)新聞,這種透明度和自信心在昔日是不可想象的。
關(guān)鍵詞:射頻系統(tǒng)

自2014年武漢黃家湖701所試驗(yàn)基地的055模型露面,大家就已經(jīng)知道它將裝備一體化隱身桅桿和綜合射頻系統(tǒng),甚至地方電視臺(tái)都毫不忌諱地公開(kāi)了試驗(yàn)的相關(guān)新聞,這種透明度和自信心在昔日是不可想象的。



回首過(guò)去,我們的艦載電子技術(shù)曾經(jīng)是如此落后。1983年1月美國(guó)劃時(shí)代的CG-47提康德羅加號(hào)巡洋艦服役,而在此2個(gè)月前我們剛?cè)胍哿说?4艘051型驅(qū)逐艦163號(hào)南昌艦。完全不懂雷達(dá)的人都能看出它們之間巨大的落差,完全是高山仰止、判若云泥。



提康德羅加級(jí)首次搭載了宙斯盾戰(zhàn)斗系統(tǒng)和AN/SPY-1A相控陣?yán)走_(dá),對(duì)空搜索最大作用距離約為400公里,可同時(shí)監(jiān)視4百批、自動(dòng)跟蹤1百批目標(biāo)。需要注意的是,前五艘CG-47~51并沒(méi)有安裝垂直發(fā)射系統(tǒng),而是沿用佛吉尼亞級(jí)核動(dòng)力巡洋艦上的MK-26雙臂導(dǎo)彈發(fā)射架。



同期的051型則有點(diǎn)慘不忍睹了,對(duì)空只有機(jī)械式掃描的354型“眼罩”搜索雷達(dá)加515型“網(wǎng)眼”遠(yuǎn)程警戒雷達(dá),甚至沒(méi)有防空導(dǎo)彈,僅靠8座中小口徑高炮,完全還處于二戰(zhàn)水平。

[ 奮起直追 ]

中國(guó)的艦載相控陣?yán)走_(dá)是從1990年開(kāi)始研制的。當(dāng)時(shí)我國(guó)面臨相當(dāng)大的軍事壓力,周邊的日本、臺(tái)灣都已經(jīng)列裝了大量第三代作戰(zhàn)飛機(jī),同期中國(guó)空軍還在苦苦改進(jìn)第二代的殲八-II,三代機(jī)僅有區(qū)區(qū)24架蘇-27;海軍方面1993年日本海自和臺(tái)灣分別裝備了第一艘金剛級(jí)宙斯盾驅(qū)逐艦和第一艘成功級(jí)護(hù)衛(wèi)艦,即使是后者配備的標(biāo)準(zhǔn)1中程艦空導(dǎo)彈也遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于一年后才服役的052型驅(qū)逐艦上的海響尾蛇近程防空導(dǎo)彈。



日本金剛級(jí)霧島號(hào)正在試射標(biāo)準(zhǔn)-3艦空導(dǎo)彈,艦名繼承自二戰(zhàn)中在瓜島被擊沉的舊日本海軍金剛級(jí)戰(zhàn)列艦霧島號(hào)。



臺(tái)灣成功級(jí)田單號(hào),前部Mk13單臂發(fā)射架上已裝填了標(biāo)準(zhǔn)-1艦空導(dǎo)彈。

1996年爆發(fā)臺(tái)海危機(jī),美國(guó)海軍雙航母編隊(duì)展現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)大威懾力,特別是軟性的電子戰(zhàn)壓制能力,給中國(guó)軍隊(duì)和領(lǐng)導(dǎo)層帶來(lái)極大的震撼。

有壓力才有動(dòng)力,中國(guó)軍工部門(mén)發(fā)奮圖強(qiáng),十年磨一劍,終于由南京電子部第十四研究所研發(fā)出了具有當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平的346型相控陣?yán)走_(dá),于2003年裝備在052C型蘭州艦上進(jìn)入海軍服役。它在技術(shù)上甚至比宙斯盾系統(tǒng)的AN/SPY-1無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)還要領(lǐng)先一代,為有源相控陣體制。



無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)僅有一個(gè)中央發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī),發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻能量自動(dòng)分配給天線陣的各個(gè)輻射器發(fā)射出去,目標(biāo)反射信號(hào)經(jīng)接收機(jī)統(tǒng)一放大。而有源相控陣每一個(gè)T/R(發(fā)射/接收)組件都能獨(dú)立發(fā)射、接收電磁波,具有完備的雷達(dá)功能,類似昆蟲(chóng)的復(fù)眼,在頻寬、信號(hào)處理和冗度設(shè)計(jì)上都比無(wú)源相控陣具有較大的優(yōu)勢(shì)。



一位洛馬的工程師正在檢查SPY-1D雷達(dá)的陣面,中國(guó)346系列雷達(dá)內(nèi)部的近距離清晰影像從未公開(kāi)披露過(guò)。

346型雷達(dá)每4個(gè)微波單片集成電路(MMIC)封裝為一組T/R組件,每個(gè)T/R組件功率100瓦以上,單面陣上共集成了567組T/R組件,總功率約60千瓦,和伯克級(jí)采用的SPY-1D雷達(dá)相當(dāng),在整體技術(shù)性能上也基本達(dá)到后期型宙斯盾系統(tǒng)的水平。除了052C,還裝備于遼寧號(hào)航母。



又過(guò)了十年,更先進(jìn)的346A型相控陣?yán)走_(dá)隨052D型昆明艦于2014年入役。



346A的陣面尺寸比346型有所擴(kuò)大,接近正方形,配備了更多的T/R組件,外觀也由346型的弧形改為了平板結(jié)構(gòu)。去年珠海航展上中國(guó)電科集團(tuán)相關(guān)專家透露:346A雷達(dá)的性能,不論在探測(cè)距離、火力通道,截獲精度,還是抗干擾能力等等,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)現(xiàn)役的AN/SPY-1D宙斯盾雷達(dá)。346A雷達(dá)還配備在第一艘國(guó)產(chǎn)航母上,并采用了更加合理、隱身的安裝方式。



[ 關(guān)于346/346A雷達(dá)的幾個(gè)爭(zhēng)論熱點(diǎn) ]

網(wǎng)上對(duì)這兩型雷達(dá)的不少細(xì)節(jié)一直存在爭(zhēng)論,做了一些功課試圖解讀一下,因?yàn)?55的主雷達(dá)和這兩型是一脈相承的,讀懂了前兩代才可以更好的理解最新一代的發(fā)展。

其它相控陣都叫板磚,為什么346型卻是圓弧型的?

的確,346型雷達(dá)最顯著的外觀特點(diǎn)就是圓弧形的天線罩,世界上獨(dú)此一家。



但這只是個(gè)外罩,內(nèi)部的天線陣和所有的相控陣?yán)走_(dá)一樣都是平面的。052C的滿載排水量只有6千噸級(jí),在當(dāng)代主流驅(qū)逐艦中屬于偏小的尺度。相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)龐大,安裝位置高,工作時(shí)產(chǎn)生巨大的熱量,對(duì)重量和冷卻都有非常嚴(yán)格的要求。為此346雷達(dá)的主體部分采用了獨(dú)特的風(fēng)冷方式,相對(duì)于液冷等其它方式重量最輕,在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)技術(shù)也最成熟。



一張比較少見(jiàn)的052C吊裝雷達(dá)天線外罩的照片

這個(gè)玻璃鋼外罩不光是一個(gè)保護(hù)殼,更是通風(fēng)系統(tǒng)的靜壓箱。從上圖可以看到,雷達(dá)的四角各有一個(gè)長(zhǎng)方形開(kāi)口,那是冷卻系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口。冷卻風(fēng)進(jìn)入罩內(nèi)形成靜壓,通過(guò)冷卻版均勻分配給各個(gè)元器件,從前向后流過(guò)T/R組件,帶走熱量,再由陣面兩側(cè)的回風(fēng)口回風(fēng)。



早期346雷達(dá)安裝在畢升號(hào)試驗(yàn)艦上進(jìn)行測(cè)試時(shí)的照片,可以清楚地看到底部的進(jìn)風(fēng)管和兩側(cè)粗大的回風(fēng)管結(jié)構(gòu)(052C這些管道都位于艦體內(nèi),不可見(jiàn))。

至于為什么這個(gè)靜壓箱要做成圓弧型,和實(shí)際的陣面形狀有關(guān)。從雷達(dá)孔徑效率和費(fèi)效比來(lái)說(shuō),圓形天線陣要比矩形更高效。因此相控陣天線的實(shí)際列陣形狀都是圓形或者接近圓形但更易制造安裝的八邊型。

這樣形狀的陣面中部的T/R組件最多,為了加大對(duì)應(yīng)區(qū)域的靜壓通風(fēng)量,靜壓箱只能做成中間鼓起來(lái)的圓弧形了。



從左到右依次為伯克級(jí)的AN/SPY-1D雷達(dá),德國(guó)薩克森級(jí)護(hù)衛(wèi)艦的APAR雷達(dá),052C的346型雷達(dá)天線陣

346A型的天線陣為什么又變成平面的了?

經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展,052D上的346A雷達(dá)采用了更高效的液冷方式,由低溫冷卻液在封閉回路中循環(huán),通過(guò)冷板帶走電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量。液冷系統(tǒng)體積小、效率高、能量損失少,也不再需要風(fēng)冷系統(tǒng)龐大而易損的靜壓箱外罩了。同時(shí)可以加大T/R組件的功率,雷達(dá)平均功率、探測(cè)距離、工作時(shí)間、抗飽和攻擊能力等各方面都得以大幅提高。



改裝了346A雷達(dá)后的畢升號(hào)試驗(yàn)艦,繁雜的風(fēng)冷管道全部拆除,顯得非常整潔。

為什么只有中國(guó)的艦載相控陣外觀是矩形的?

052C/D的對(duì)空主戰(zhàn)武器是海紅旗-9艦空導(dǎo)彈,它采用先進(jìn)的捷聯(lián)慣導(dǎo)+指令修正+末段主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)體制,末段由彈載主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭搜索、鎖定目標(biāo),因此052C/D不需要安裝半主動(dòng)防空系統(tǒng)的照射雷達(dá)。但是射程近150公里的海紅-9在進(jìn)入不到20公里范圍的主動(dòng)段之前,仍需要由母艦的雷達(dá)跟蹤目標(biāo),并發(fā)送校正指令將導(dǎo)彈引導(dǎo)到合適的位置。



052C型海口艦發(fā)射海紅-9的壯觀場(chǎng)面,導(dǎo)彈垂直發(fā)射后在母艦的引導(dǎo)下轉(zhuǎn)向飛向目標(biāo)區(qū)。

上面說(shuō)到,相控陣面形狀以圓形最高效。中國(guó)的雷達(dá)工程師們?cè)俅蝿?chuàng)造出中國(guó)特色,在346雷達(dá)的S-波段主陣面上下方各加了一條狹長(zhǎng)的C波段信標(biāo)應(yīng)答天線,用于引導(dǎo)指令系統(tǒng)工作在C波段的海紅-9。就是這兩條天線帶,把圓形的天線陣“撐”成了矩形。這樣的安排節(jié)省了大量空間和重量,系統(tǒng)集成化更高,是一個(gè)神來(lái)之筆。

346/346A雷達(dá)下面的這根管子是什么?



很多人認(rèn)為這是346雷達(dá)風(fēng)冷系統(tǒng)的風(fēng)管,在雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)張開(kāi)抽入冷風(fēng)。但采用液冷的346A下方也有同樣的管子,而且無(wú)論是在海上航行還是靠港停泊的時(shí)從來(lái)沒(méi)看到它被打開(kāi)過(guò)。



來(lái)一個(gè)特寫(xiě)鏡頭,可以看到這跟桿子的根部擁有鉸鏈結(jié)構(gòu)和液壓支撐桿;只有一根很細(xì)的電纜通到艦體內(nèi),而沒(méi)有粗壯的通風(fēng)管道,下方還有兩根連接外殼的地線。



再看看下面這張罕見(jiàn)的照片:在大連造船廠內(nèi)拍攝的遼寧艦艦橋局部,兩部346雷達(dá)下方的桿子都伸展開(kāi),桿子頂端的圓柱體正對(duì)雷達(dá)天線罩中線。



可以看出些端倪了吧,這跟桿子頂端安裝的是校準(zhǔn)雷達(dá)用的“饋源頭”。一般在出廠前或者維修升級(jí)過(guò)后,才需要對(duì)相控陣陣面上的各個(gè)T/R組件進(jìn)行校準(zhǔn),必須在廠內(nèi)靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行。

346/346A雷達(dá)上方的這一條又是什么?



很多媒體和軍迷都認(rèn)為這個(gè)條狀天線就是上面說(shuō)到的海紅-9信標(biāo)應(yīng)答天線。在052C上是沒(méi)有這個(gè)天線的,052D更換了新型雷達(dá)后才出現(xiàn),而且四面陣上方對(duì)應(yīng)都有。把信標(biāo)天線從主陣?yán)锓蛛x出來(lái),提高位置,擴(kuò)大主陣面S波段單元的面積,這個(gè)道理也講得通。



但是應(yīng)當(dāng)注意到,同樣安裝346型雷達(dá)的遼寧艦上也有這條天線,寬度比052D上的還大。而遼寧艦是沒(méi)有裝備海紅-9區(qū)域防空導(dǎo)彈的,只有海紅-10近程防御導(dǎo)彈,因此完全沒(méi)必要安裝海紅-9的信標(biāo)天線。

實(shí)際上這是IFF敵我識(shí)別天線,雷達(dá)探測(cè)距離再遠(yuǎn),只看到飛機(jī)而分辨不出敵我也沒(méi)用。在052C上,敵我識(shí)別天線位于主桅頂上,左側(cè)和前方各有一部機(jī)械旋轉(zhuǎn)式天線。遼寧艦和052D上都改為和相控陣對(duì)應(yīng)的固定式平面列陣天線了。



[ 巔峰之作 ]

052D首艦下水之后僅僅三年,055大驅(qū)首艦于2017年下水,它電子系統(tǒng)方面最關(guān)鍵的看點(diǎn)已經(jīng)不是任何一臺(tái)單一的雷達(dá)設(shè)備了,而是完整的綜合射頻系統(tǒng)。

據(jù)研制單位南京中國(guó)電科集團(tuán)14所公開(kāi)報(bào)道:“該所擔(dān)負(fù)了一體化桅桿總體設(shè)計(jì)任務(wù),日前對(duì)艦載綜合射頻系統(tǒng)開(kāi)展聯(lián)合試驗(yàn),標(biāo)志著該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上已經(jīng)完成研發(fā)工作,即將隨著055型驅(qū)逐艦進(jìn)入人民海軍服役。海軍的多個(gè)新機(jī)新艦項(xiàng)目也都規(guī)劃了使用綜合射頻系統(tǒng),如某型在研的中型艦載直升機(jī)(直-20!!)”



傳統(tǒng)的軍艦上雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信設(shè)備都是相互獨(dú)立的,一臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)功能,擁有自己的天線、支座、電源和顯控設(shè)備:比如對(duì)空對(duì)海搜索雷達(dá)、遠(yuǎn)程三坐標(biāo)對(duì)空搜索雷達(dá)、艦空導(dǎo)彈照射雷達(dá)、艦艦導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)、主炮火控雷達(dá)、近防炮火控雷達(dá)、各種電子對(duì)抗天線、衛(wèi)星通訊天線等等。最典型的就是蘇式艦艇,設(shè)備多、體積大,把上層建筑塞得臃腫繁雜,雷達(dá)反射面積大得驚人。



和055噸位相近的俄羅斯光榮級(jí)巡洋艦,上層建筑雷達(dá)電子設(shè)備密布

發(fā)展到綜合射頻系統(tǒng),則用分布式多功能孔徑取代眾多的獨(dú)立天線孔徑,所有主戰(zhàn)電子裝備通過(guò)嵌入式開(kāi)放體系有機(jī)融合為一個(gè)整體,同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、電子戰(zhàn)與通信、導(dǎo)航、識(shí)別等多種射頻功能,電磁資源共享,一體化作戰(zhàn)。從外觀看就是一體化桅桿和天線平面化,對(duì)電磁兼容性和艦艇隱身性帶來(lái)巨大的好處。

舉個(gè)通俗的例子,在2000年前后,一個(gè)潮人上街得帶上一堆裝備:聽(tīng)音樂(lè)要Walkman,拍照要數(shù)碼相機(jī),通信要BB機(jī),記事要PDA,辦公要手提電腦。每個(gè)設(shè)備都有自己的充電器,相互傳輸文件要各種不同接口的連線。今天這個(gè)潮人再出街只需要帶一部智能手機(jī),所有功能和數(shù)據(jù)交換全部整合在手機(jī)內(nèi)部。綜合射頻系統(tǒng)也差不多是這個(gè)意思,當(dāng)然功能和構(gòu)架要復(fù)雜得多。

來(lái)看看055的一體化桅桿和上層建筑上到底整合了多少設(shè)備:



055沒(méi)有傳統(tǒng)意義上帶有支架和橫梁的主桅,塔型一體化桅桿之上還有一根集成了多種電子戰(zhàn)(1、2)和數(shù)據(jù)鏈(3、4)天線的信號(hào)桅,外面用頻率選擇性透波材料外罩保護(hù),兼有降低雷達(dá)反射的作用。信號(hào)桅根部?jī)蓚?cè)有兩臺(tái)圓柱型干擾機(jī)(5),和052C/D上的一樣,只是位置提高了很多。

在武漢陸上模型上,這根信號(hào)桅的頂部還安裝了圓盤(pán)狀的塔康系統(tǒng)信標(biāo)天線,用于艦載直升機(jī)或者編隊(duì)內(nèi)其它艦載機(jī)的導(dǎo)航。下水的055艦上尚未安裝,或者不裝了?



天線平板化之后,外觀都是板磚一樣的,再也不能通過(guò)不同的拋物線天線構(gòu)型或者圓形雷達(dá)罩的尺寸來(lái)分析雷達(dá)的性質(zhì)了,只能根據(jù)板磚的位置、高度、大小來(lái)推測(cè),說(shuō)白了就是連猜帶蒙!

一體化塔桅上,頂部有兩塊上下排列的小平板天線,據(jù)信是電子支援ESM與電子對(duì)抗ECM天線(6)。

中部就是引人矚目的X波段相控陣?yán)走_(dá)(7),是第一次出現(xiàn)在中國(guó)軍艦上的新型相控陣,和下面的S波段主陣配合,構(gòu)成了目前最先進(jìn)的雙波段(DBR)相控陣體制。

S波段相控陣主要用于對(duì)空中目標(biāo)的遠(yuǎn)程搜索、跟蹤、識(shí)別和概略火力引導(dǎo),因?yàn)轭l率特性和安裝位置的關(guān)系,它對(duì)海雜波的抑制能力不強(qiáng),低空掠海目標(biāo)探測(cè)能力較弱。因此引入X波段多功能相控陣,負(fù)責(zé)低空補(bǔ)盲、對(duì)空對(duì)海精確跟蹤、武器火控、導(dǎo)航等多種任務(wù)。

這不是單純裝備兩臺(tái)不同波段的雷達(dá),而是兩套雷達(dá)共用后端控制系統(tǒng)和顯示設(shè)備,實(shí)現(xiàn)射頻資源共享和一體化管理,替代多種傳統(tǒng)的機(jī)械式雷達(dá)和天線。這樣能夠減輕重量,提高信息融合度,增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)變能力、任務(wù)靈活性以及多目標(biāo)檢測(cè)能力,直接反映出來(lái)的戰(zhàn)斗力就是增強(qiáng)了對(duì)隱身目標(biāo)和小型掠海導(dǎo)彈的探測(cè)能力,有效對(duì)抗更大密度的飽和攻擊。

X波段雷達(dá)下面還有三個(gè)小陣面(8),包括一個(gè)圓形、一個(gè)長(zhǎng)方形和一個(gè)正方形的平面天線,目前尚不清楚它們的用途,從大小和安裝高度來(lái)看,可能是對(duì)海監(jiān)視或者電子戰(zhàn)用的天線。



艦橋上方平臺(tái)圍了一圈長(zhǎng)條狀的天線陣,可以比較確認(rèn)的是四角S波段主陣上方對(duì)應(yīng)的敵我識(shí)別天線(9)。與052D以及遼寧艦相同位置的敵我識(shí)別天線比較,055上的尺寸更大,幾乎和下面的主陣同寬。這也從側(cè)面說(shuō)明055的相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)距離更遠(yuǎn)了。

和敵我識(shí)別天線間隔布置的還有四條較短較薄的天線陣(10),以前中國(guó)軍艦上從未出現(xiàn)過(guò)。對(duì)此網(wǎng)上有很多爭(zhēng)議,不少人認(rèn)為是C波段海紅-9信標(biāo)天線,也有人認(rèn)為(9)的位置才是信標(biāo)天線。

從安裝角度來(lái)說(shuō),信標(biāo)天線應(yīng)該和主陣面角度一致,而且從052C開(kāi)始到052D再到055,S波段相控陣?yán)走_(dá)都是同一個(gè)研究院設(shè)計(jì)制造的同一系列,雖然在冷卻方式、尺寸、元件材料上不斷改建,但總體結(jié)構(gòu)是一脈相承的。所以我認(rèn)為這個(gè)信標(biāo)天線還是像346型那樣位于主陣內(nèi)部,否則也不必維持矩形結(jié)構(gòu),而可以做成宙斯盾那樣的八角形了。



這四部環(huán)視一周的短條天線,和上方的X波段小陣是對(duì)應(yīng)的,可能是它系統(tǒng)天線的一部分,也可能是近程防御系統(tǒng)的一體化搜索、跟蹤、火控雷達(dá)(統(tǒng)一指揮前部的1130速射炮和后部的海紅-10),或者是電子對(duì)抗天線。

我還有一種更大膽點(diǎn)的假設(shè),055可采用一坑四彈的模式裝備海紅-16一類的半主動(dòng)中程對(duì)空彈,填補(bǔ)遠(yuǎn)程的海紅-9和近程的海紅-10之間的空擋。配合超視距雷達(dá)和艦載預(yù)警機(jī),可將低層防空反導(dǎo)的殺傷區(qū)域從海紅-10的12公里大幅前推到海紅-16的45公里。那樣就需要為海紅-16配備照射雷達(dá)進(jìn)行末段照射制導(dǎo)。X波段相控陣本身當(dāng)然就可以完成照射,但在一體化塔桅上的小陣面面積不算大,X波段雷達(dá)需要執(zhí)行的任務(wù)很多,下方可以加裝一個(gè)專用的照射天線。



054A護(hù)衛(wèi)艦垂直發(fā)射海紅-16中程艦空導(dǎo)彈,右側(cè)紅圈內(nèi)即為配套的MR-90型“前罩”照射雷達(dá),全艦共裝有四部,每一部可同時(shí)引導(dǎo)攻擊四個(gè)空中目標(biāo)。如果采用相控陣體制,抗飽和攻擊能力更強(qiáng)。

在艦橋兩側(cè)突出的耳臺(tái)四角,還各有一小片矩形的平面天線陣(11)。它們的用途也未知且爭(zhēng)論激烈,電子對(duì)抗、米波集成天線、微波反導(dǎo),各種說(shuō)法都有。因?yàn)槌叽绫容^小,且角度和主陣面一致,我傾向于是某種電子對(duì)抗天線,或者配合主相控陣?yán)走_(dá)的抗干擾旁瓣對(duì)消陣列,類似于紅旗-9地空雷達(dá)上的形制。



陸基紅旗-9地空導(dǎo)彈的相控陣制導(dǎo)雷達(dá),八角形的主陣面上方是長(zhǎng)條型的敵我識(shí)別天線,下方幾個(gè)小方塊就是抗干擾旁瓣對(duì)消陣列,海紅-9發(fā)展自紅旗-9。



上層建筑四個(gè)側(cè)面就是S波段相控陣主陣面(12),據(jù)說(shuō)型號(hào)是346B型,除了尺寸比052D上的346A型更大,射頻組件采用了最前沿的氮化鎵GaN材料,比第二代砷化鎵GaAs功率密度更高,可以用更小的體積達(dá)到更高的功率。

052D最新批次上,原先陣面下方的那根校準(zhǔn)桿已經(jīng)取消,055上同樣也沒(méi)有了。推測(cè)是采用了先進(jìn)的軟件算法進(jìn)行天線校準(zhǔn),簡(jiǎn)化了布局,減少雷達(dá)反射面積。



換個(gè)角度,艦橋側(cè)面特寫(xiě),塔桅和上層建筑遍布“板磚”

下水時(shí)的四面主陣,它們的表面也不一樣,前面兩面是整片式的;后面兩片有一條橫向的中縫,分為上下兩半,似乎只是一個(gè)蓋板,還沒(méi)有安裝雷達(dá)。下方紅旗左側(cè)的大口蓋里面是小艇收納艙,只有操作小艇時(shí)才開(kāi)啟。

在后部上層建筑頂部有一個(gè)圓球型天線罩(14),里面是衛(wèi)星通訊天線。過(guò)去的驅(qū)逐艦后部都安裝有左右兩部衛(wèi)星天線,在055上整合為一部,尺寸似乎擴(kuò)大了些。

最后就是最受關(guān)注又爭(zhēng)議最大的側(cè)面兩塊“廣告牌”了。在艦橋耳臺(tái)下方(13)和后部上層建筑側(cè)面(15)各有一塊矩形平板天線陣,尺寸頗大,超過(guò)主陣面的一半以上,而且厚度也相當(dāng)大,兩舷各有兩塊。



之所以最受關(guān)注,是因?yàn)樵谖錆h陸地模型上是沒(méi)有這兩塊“廣告牌”的,直到下水之時(shí)才第一次被外界觀察到;所有下水之前制作的CG想象圖上也都沒(méi)這兩塊。




對(duì)這兩個(gè)出人意料的裝置到底是什么有很多猜測(cè),ECM主動(dòng)對(duì)抗系統(tǒng)天線、大型米波遠(yuǎn)程相控陣?yán)走_(dá)、前面ECM后面米波、微波反導(dǎo)武器、裝甲?!什么說(shuō)法都有。

前面一個(gè)如果是ECM天線,位置說(shuō)得過(guò)去,和伯克級(jí)AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)的位置完全一樣,但是尺寸就有點(diǎn)太大了。以055這么高的電子系統(tǒng)水準(zhǔn)沒(méi)必要把一個(gè)ECM天線做得這么大。微波反導(dǎo)武器天線,有國(guó)內(nèi)正在研制的報(bào)道,實(shí)用化裝艦似乎為時(shí)還早。



2014年安裝在DDG-96班布里奇號(hào)上試驗(yàn)的最新型號(hào)AN/SLQ-32(V)6艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng),位置也在艦橋耳臺(tái)下,但天線尺寸相當(dāng)小,圖片來(lái)自洛馬官網(wǎng)。

我還是比較支持遠(yuǎn)程對(duì)空警戒雷達(dá)的觀點(diǎn),但光憑外觀很難說(shuō)是什么波段。反對(duì)的人大多提出位置過(guò)低、米波天線尺寸不夠大、只能覆蓋兩個(gè)側(cè)面,探測(cè)不到船頭船尾。針對(duì)這幾點(diǎn),可以有以下的解釋:

如果是遠(yuǎn)程警戒雷達(dá),探測(cè)距離至少是數(shù)百甚至上千公里,目標(biāo)是飛行高度至少一萬(wàn)米以上的飛機(jī)或者彈道導(dǎo)彈一類的高價(jià)值目標(biāo)。對(duì)于這么遠(yuǎn)的探測(cè)距離,雷達(dá)的縱向掃描角度不需要很大,天線安裝的高低相差個(gè)十米幾乎沒(méi)有影響。而且055的上層建筑是內(nèi)傾的,安裝在舷側(cè)的雷達(dá)陣面天然帶有一定的仰角。

米波雷達(dá)的尺寸,以中國(guó)最先進(jìn)的陸基米波三座標(biāo)雷達(dá)JY-26為例,按下圖中輪胎直徑粗略推算,它的天線尺寸大約是6米x4米。該雷達(dá)探測(cè)距離超過(guò)500公里,具備反隱身能力,曾成功探測(cè)到數(shù)百公里外的F-22。055前部那塊“廣告牌”(13)和上方的主陣面(12)的寬度基本一致,尺寸大約是4.5米x2.25米,不到JY-26的一半。加上后面那塊“廣告牌”的話則大體一樣。單面陣裝艦過(guò)于龐大沉重,拉開(kāi)距離分為兩個(gè)孔徑也是可行的。當(dāng)然這完全是非雷達(dá)專業(yè)的外行瞎猜測(cè)的。

四面“廣告牌”只能覆蓋兩側(cè)的問(wèn)題,和第1點(diǎn)的概念類似。如果是遠(yuǎn)程探測(cè)用,五百到一千公里的距離上可以監(jiān)控非常寬廣的范圍。以入韓的薩德系統(tǒng)為例:兩百公里距離上,薩德的視場(chǎng)寬度即達(dá)到300多公里,一千公里距離則為1500多公里,只要將055舷側(cè)面對(duì)主要威脅方向就可以監(jiān)控一個(gè)中型國(guó)家的地域范圍,足夠?qū)椀缹?dǎo)彈等目標(biāo)作出早期預(yù)警和探測(cè)跟蹤。

提到薩德,又有一個(gè)腦洞大開(kāi)的設(shè)想。如果這不是一部米波雷達(dá),而是類似薩德上TPY-2的X波段有源相控陣呢?薩德的雷達(dá)也是長(zhǎng)方型的,面積約為9.2平米,和上面估計(jì)的“廣告牌”尺度差不多。

為什么武漢的陸上模型沒(méi)出現(xiàn)這兩個(gè)“廣告牌”?一個(gè)值得注意的地方是,武漢的這個(gè)055模型,包括它身后的航母模型,實(shí)際上是上層建筑電磁兼容性測(cè)試模型,并不是傳統(tǒng)意義上的1:1等比試裝模型,因此不需要驗(yàn)證的部分都沒(méi)造出來(lái),比如055的首尾分段都沒(méi)有,航母飛行甲板以下的部分也是空的。一個(gè)可能的解釋是:該設(shè)備的波段與艦橋上的其它電磁設(shè)備波段差得很遠(yuǎn),無(wú)需用在陸上模型來(lái)驗(yàn)證電磁兼容性問(wèn)題。

裝備遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)的目的,顯然不僅僅是為了防空預(yù)警這么簡(jiǎn)單,隨著055的噸位和電力供應(yīng)成倍增長(zhǎng),大型垂直發(fā)射系統(tǒng)的裝備,055肯定會(huì)擔(dān)負(fù)更具戰(zhàn)略性的作戰(zhàn)任務(wù):海基反導(dǎo)。即便初期的四艘艦還沒(méi)有來(lái)得及裝備海紅旗-19(類似薩德)和海紅旗-26(類似標(biāo)準(zhǔn)3)一類的反導(dǎo)導(dǎo)彈,先安裝相應(yīng)的遠(yuǎn)程雷達(dá)對(duì)增強(qiáng)戰(zhàn)區(qū)高空-大氣層外態(tài)勢(shì)感知能力還是大有裨益的。

當(dāng)然在技術(shù)、硬件允許的情況下,前面ECM后面米波的組合會(huì)更好:既能用米波反隱身雷達(dá)發(fā)現(xiàn)來(lái)襲的LRASM一類遠(yuǎn)程隱身巡航導(dǎo)彈,引導(dǎo)防空導(dǎo)彈攔截,又能通過(guò)大功率有源電子干擾系統(tǒng)干擾彈載雷達(dá)導(dǎo)引頭,軟硬手段雙管齊下。這是應(yīng)對(duì)美國(guó)B-1戰(zhàn)略轟炸機(jī)攜帶隱身巡航導(dǎo)彈執(zhí)行遠(yuǎn)程反艦任務(wù)或者F-35C隱形戰(zhàn)斗機(jī)反艦的有效方式之一。

Wildest guess到此結(jié)束,不論這四塊天線是什么功能,以如此巨大的尺寸,它們絕對(duì)會(huì)是獨(dú)門(mén)利器。

055和上一代的052D比,有四種重要的雷達(dá)被取消了:



從第一代051型開(kāi)始就盤(pán)踞在國(guó)產(chǎn)驅(qū)逐艦后桅上幾十年的517B型米波對(duì)空警戒雷達(dá),就是被軍迷厭惡已久的八木天線。八木天線的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)陳舊,但它有很多實(shí)用性方面的優(yōu)點(diǎn):最大探測(cè)距離超過(guò)300公里,惡劣氣象條件下工作穩(wěn)定,理論上還有一定的隱身探測(cè)能力。最重要的是極為省電,整機(jī)功耗不到3千瓦,可以24小時(shí)不間斷開(kāi)機(jī)保持對(duì)空警戒,對(duì)過(guò)去供電十分緊張的中國(guó)驅(qū)逐艦來(lái)說(shuō)還是不可或缺的。到了055,這型古董終于撤裝了,被“廣告牌”或者其它陣面所取代。說(shuō)個(gè)題外話,這個(gè)八木天線不是因?yàn)橄癜俗趾湍咀纸M合在一起才這么叫,而是1928年由日本天線專家八木秀次發(fā)明,并用他的姓命名的。老式電視機(jī)用的“魚(yú)骨天線”其實(shí)也是一種八木天線。

052D艦橋上方的366型主/被動(dòng)超視距對(duì)海探測(cè)雷達(dá),是著名的俄制“音樂(lè)臺(tái)”火控雷達(dá)的仿制品。中國(guó)在原型基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),主要用于對(duì)海超視距探測(cè),為艦艦導(dǎo)彈提供遠(yuǎn)程目標(biāo)指示,被動(dòng)模式下部分頻段探測(cè)距離超過(guò)300公里。055上取消了這一雷達(dá),一種可能性是它的超視距探測(cè)功能融合到了某一塊陣面之中。另外也可能因?yàn)樾滦头磁瀸?dǎo)彈的射程已經(jīng)超出了它的最大范圍,像伯克級(jí)那樣把超視距引導(dǎo)任務(wù)完全交給了艦載直升機(jī),因?yàn)?55寬大的艦體可以裝備兩架14噸級(jí)的直-18或者未來(lái)10噸級(jí)的直-20。

052D“音樂(lè)臺(tái)”后面的349A型主炮火控雷達(dá)也消失了,055裝備了H/PJ-45A型130mm艦炮的改進(jìn)型,射程29.5-120公里,都已經(jīng)超出視距范圍,肯定需要火控雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)指示。055的主炮火控功能已經(jīng)集成到了一體化桅桿中的某個(gè)陣面上,所以不需要單獨(dú)的火控雷達(dá)了。

052D主桅頂端的364型X波段雙坐標(biāo)對(duì)海/低空搜索雷達(dá)。主要為1130近防炮等近程防御系統(tǒng)提供指示,兼顧對(duì)海搜索。它如今理所當(dāng)然被更先進(jìn)體制的X波段相控陣?yán)走_(dá)取代了。

可以看到除了S波段主雷達(dá)升級(jí)了之外,055上其它主要的雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)全部都被替換、整合到綜合桅桿和各個(gè)平板陣面中去了,外形異常干凈。



[ 江湖地位 ]

055的艦載綜合射頻系統(tǒng)到底處于什么水平呢?應(yīng)該說(shuō)它不僅代表了國(guó)內(nèi)艦載電子系統(tǒng)的最高水平,全世界目前也只有美國(guó)和中國(guó)完全掌握這門(mén)技術(shù),而從實(shí)際裝艦水平來(lái)說(shuō),055還要?jiǎng)俪鲆换I,已知的大大小小陣面加在一起一共是44塊。別的不說(shuō),電磁兼容性問(wèn)題就沒(méi)有第二家能做得更好了。

從具體的雷達(dá)技術(shù)水平來(lái)說(shuō),目前世界上唯一投入使用的雙波段相控陣系統(tǒng)就是匆忙入役、正忙于海試的福特號(hào)航母。它上面的DBR雙波段雷達(dá)由S波段的SPY-4廣域搜索雷達(dá)和X波段的SPY-3多功能雷達(dá)組成,在構(gòu)架和性能上和055的雙波段雷達(dá)系統(tǒng)處于同一水平。



但是,這里有兩個(gè)但是。但是,DBR太貴了,全系統(tǒng)高達(dá)4.8億美金,地主家也快沒(méi)余糧了,對(duì)于只需要擔(dān)負(fù)自衛(wèi)防空任務(wù)的航母來(lái)說(shuō),這套系統(tǒng)有點(diǎn)奢華得不像話。所以自福特級(jí)二號(hào)艦肯尼迪號(hào)起,用簡(jiǎn)化版、降低性能的EASR相控陣?yán)走_(dá)取代DBR,可以節(jié)省1.8億。福特號(hào)的DBR就此成為絕唱。

有消息說(shuō)根據(jù)FY 2018,DDG 1002預(yù)定的那套SPY-4將被用于CVN 79肯尼迪。不過(guò)目前為止EASR生產(chǎn)商雷錫昂的官網(wǎng)上仍然寫(xiě)著肯尼迪號(hào)將轉(zhuǎn)用EASR。

第二個(gè)但是,從綜合射頻一體化和隱身設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),福特級(jí)和055比還差得很遠(yuǎn),它的艦島上還到處都是圓球和天線,相當(dāng)繁雜。當(dāng)然航母本身就不是用來(lái)和主力水面艦艇比隱身性的。

另外需注意的是,福特號(hào)的DBR是三面陣,勉強(qiáng)覆蓋360度的范圍,在探測(cè)范圍和邊緣精度上不如055的四面陣。

從一體化隱身設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),全球唯一能和055媲美甚至有所超出的就是DDG-1000朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦。它采用相當(dāng)激進(jìn)的全面隱身設(shè)計(jì),所有的電子設(shè)備、煙囪、艦橋等等設(shè)施全部都整合到一體成型的全封閉復(fù)合材料船樓結(jié)構(gòu)中,雷達(dá)反射面積據(jù)說(shuō)只相當(dāng)于小型漁船。



但是,又是但是,還是錢鬧的,原定同樣安裝DBR系統(tǒng)的DDG-1000最終被國(guó)會(huì)的老爺們砍掉了其中的S波段SPY-4相控陣,以節(jié)省2千萬(wàn)美元的預(yù)算,只剩下X波段的SPY-3。

這要命的一刀實(shí)際上砍掉了DDG-1000幾乎所有的防空能力。不僅不能發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-3反導(dǎo)攔截彈,所有現(xiàn)役適用于宙斯盾系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)-2ER Block3、標(biāo)準(zhǔn)-6,甚至點(diǎn)防御用的ESSM改進(jìn)型海麻雀,都因采用S波段數(shù)據(jù)鏈,全部不能使用,需另外專門(mén)采購(gòu)使用X波段數(shù)據(jù)鏈的導(dǎo)彈。

不用再炫耀創(chuàng)新的MK-57舷側(cè)垂直發(fā)射系統(tǒng)可以一坑四彈裝備大量ESSM了,美國(guó)海軍很可能已經(jīng)徹底放棄為它配備防空導(dǎo)彈,只作為對(duì)陸打擊平臺(tái)使用了。一萬(wàn)五千噸級(jí)的科幻巨艦,居然沒(méi)有防空導(dǎo)彈可用,是不是一股“皇帝新衣”的感覺(jué)撲面而來(lái)?

關(guān)于DDG-1000,和瀕海戰(zhàn)斗艦一樣都是戰(zhàn)略思想跑偏、科技樹(shù)長(zhǎng)歪、中看不中用的典型……此處省略三千字,關(guān)于這個(gè)問(wèn)題實(shí)在有太多話可說(shuō),以后另開(kāi)一篇吧。

從實(shí)用性來(lái)說(shuō),DDG-1000華而不實(shí),還有伯克III可以和高大上的055拼一拼。它現(xiàn)在看起來(lái)樸實(shí)多了,20多年來(lái)外觀幾乎沒(méi)怎么變樣。最大的改進(jìn)是終于甩掉了無(wú)源相控陣的SPY-1D,將采用氮化鎵GaN材料的SPY-6有源相控陣。SPY-6也是雙波段體制,遠(yuǎn)距離搜索跟蹤的S波段AMDR-S搭配多功能的X波段AMDR-X,強(qiáng)化防空和反彈道導(dǎo)彈能力。

但是,預(yù)計(jì)采購(gòu)的22艘伯克III中,前11艘的AMDR-X只能配備機(jī)械旋轉(zhuǎn)的SPQ-9B單面陣,后11艘才會(huì)有全固態(tài)的AMDR-X三面陣。



伯克III前11艘的渲染效果圖,主桅第二層就是旋轉(zhuǎn)的單面陣AMDR-X



后11艘的全相控陣雙波段體制

除了主雷達(dá)和綜合作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)以外,伯克III無(wú)論是綜合射頻集成、動(dòng)力、隱身設(shè)計(jì)還是武備等各硬件方面幾乎全面落于055下風(fēng),因?yàn)椴思?jí)9千噸左右的艦體發(fā)展空間早就已經(jīng)被壓榨干了,只能換湯不換藥地支撐下去。

第一艘伯克IIIDDG-124于2016年獲得預(yù)算,定于2024年下水,為第74艘伯克級(jí)。7年之后,大概055A或者B已經(jīng)服役了吧。伯克III未開(kāi)建就已經(jīng)在技術(shù)上落后了,唯一可比的就是數(shù)量。這對(duì)現(xiàn)代美國(guó)海軍來(lái)說(shuō),是破天荒頭一次。

至于剩下的世界其它新銳驅(qū)護(hù)艦只,西歐國(guó)家普遍采用在桅桿頂部的小陣面。德國(guó)、荷蘭的是X波段固定相控陣,探測(cè)精度高,但陣面小、波長(zhǎng)短,最大探測(cè)距離不到大型相控陣的一半。英國(guó)的45型、法意的地平線和法國(guó)的FREMM型等,更是采用了機(jī)械旋轉(zhuǎn)的單面或雙面陣,成本更低、系統(tǒng)重量小,但探測(cè)周期受旋轉(zhuǎn)速度限制,難以適應(yīng)高威脅的作戰(zhàn)環(huán)境。它們都需要在后桅桿加裝一部大型遠(yuǎn)程警戒雷達(dá),這樣的配置僅適合于防空壓力較小的中小國(guó)家。



日本的秋月級(jí)、朝日級(jí)驅(qū)逐艦也裝有國(guó)產(chǎn)小型雙相控陣系統(tǒng)。和DDG-1000的尷尬類似,它的小盾本來(lái)是用于日本國(guó)產(chǎn)主動(dòng)中距彈的,但后來(lái)改為美國(guó)的半主動(dòng)ESSM改進(jìn)型海麻雀,C波段的小盾無(wú)法制導(dǎo),只好又塞進(jìn)一面X波段的小小盾提供照射。兩部雷達(dá)各自獨(dú)立,連雙波段體制都不是;小盾看不遠(yuǎn)、小小盾裝不高,防空反艦火力僅夠自衛(wèi),主要任務(wù)還是反潛。



日本、韓國(guó)、澳大利亞、挪威、西班牙等國(guó)的宙斯盾防空大艦,因?yàn)楸緡?guó)不具備開(kāi)發(fā)制造大型相控陣的能力,永遠(yuǎn)只能跟在美國(guó)的伯克級(jí)之后拾人牙慧了。



俄羅斯這個(gè)昔日的紅色巨人,如今衰敗得最大只能建造五千噸左右的護(hù)衛(wèi)艦加小盾了,而且問(wèn)題叢生,難以形成戰(zhàn)斗力。除了靠蘇聯(lián)時(shí)期的老舊大艦苦撐場(chǎng)面,新艦里拿得出手的只有2千噸以下的輕型護(hù)衛(wèi)艦,雖然艦名都是某某海軍上將號(hào),聽(tīng)著挺嚇人。



30年彈指一揮間,中國(guó)海軍已經(jīng)從當(dāng)年的高山仰止變成了一覽眾山小,055就是站上巔峰的第一艦!


人物訪談