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

作者:溫哥華的魚
來源: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),甚至地方電視臺都毫不忌諱地公開了試驗的相關(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),甚至地方電視臺都毫不忌諱地公開了試驗的相關(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月美國劃時代的CG-47提康德羅加號巡洋艦服役,而在此2個月前我們剛?cè)胍哿说?4艘051型驅(qū)逐艦163號南昌艦。完全不懂雷達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。



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



同期的051型則有點慘不忍睹了,對空只有機械式掃描的354型“眼罩”搜索雷達加515型“網(wǎng)眼”遠程警戒雷達,甚至沒有防空導(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 ]

中國的艦載相控陣雷達是從1990年開始研制的。當時我國面臨相當大的軍事壓力,周邊的日本、臺灣都已經(jīng)列裝了大量第三代作戰(zhàn)飛機,同期中國空軍還在苦苦改進第二代的殲八-II,三代機僅有區(qū)區(qū)24架蘇-27;海軍方面1993年日本海自和臺灣分別裝備了第一艘金剛級宙斯盾驅(qū)逐艦和第一艘成功級護衛(wèi)艦,即使是后者配備的標準1中程艦空導(dǎo)彈也遠遠領(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。



日本金剛級霧島號正在試射標準-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戰(zhàn)列艦霧島號。



臺灣成功級田單號,前部Mk13單臂發(fā)射架上已裝填了標準-1艦空導(dǎo)彈。

1996年爆發(fā)臺海危機,美國海軍雙航母編隊展現(xiàn)出來的強大威懾力,特別是軟性的電子戰(zhàn)壓制能力,給中國軍隊和領(lǐng)導(dǎo)層帶來極大的震撼。

有壓力才有動力,中國軍工部門發(fā)奮圖強,十年磨一劍,終于由南京電子部第十四研究所研發(fā)出了具有當時世界先進水平的346型相控陣雷達,于2003年裝備在052C型蘭州艦上進入海軍服役。它在技術(shù)上甚至比宙斯盾系統(tǒng)的AN/SPY-1無源相控陣雷達還要領(lǐng)先一代,為有源相控陣體制。



無源相控陣雷達僅有一個中央發(fā)射機和一個接收機,發(fā)射機產(chǎn)生的高頻能量自動分配給天線陣的各個輻射器發(fā)射出去,目標反射信號經(jīng)接收機統(tǒng)一放大。而有源相控陣每一個T/R(發(fā)射/接收)組件都能獨立發(fā)射、接收電磁波,具有完備的雷達功能,類似昆蟲的復(fù)眼,在頻寬、信號處理和冗度設(shè)計上都比無源相控陣具有較大的優(yōu)勢。



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

346型雷達每4個微波單片集成電路(MMIC)封裝為一組T/R組件,每個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,和伯克級采用的SPY-1D雷達相當,在整體技術(shù)性能上也基本達到后期型宙斯盾系統(tǒng)的水平。除了052C,還裝備于遼寧號航母。



又過了十年,更先進的346A型相控陣雷達隨052D型昆明艦于2014年入役。



346A的陣面尺寸比346型有所擴大,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電科集團相關(guān)專家透露:346A雷達的性能,不論在探測距離、火力通道,截獲精度,還是抗干擾能力等等,都遠遠超過美國現(xiàn)役的AN/SPY-1D宙斯盾雷達。346A雷達還配備在第一艘國產(chǎn)航母上,并采用了更加合理、隱身的安裝方式。



[ 關(guān)于346/346A雷達的幾個爭論熱點 ]

網(wǎng)上對這兩型雷達的不少細節(jié)一直存在爭論,做了一些功課試圖解讀一下,因為055的主雷達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型雷達最顯著的外觀特點就是圓弧形的天線罩,世界上獨此一家。



但這只是個外罩,內(nèi)部的天線陣和所有的相控陣雷達一樣都是平面的。052C的滿載排水量只有6千噸級,在當代主流驅(qū)逐艦中屬于偏小的尺度。相控陣雷達系統(tǒng)龐大,安裝位置高,工作時產(chǎn)生巨大的熱量,對重量和冷卻都有非常嚴格的要求。為此346雷達的主體部分采用了獨特的風(fēng)冷方式,相對于液冷等其它方式重量最輕,在當時來說技術(shù)也最成熟。



一張比較少見的052C吊裝雷達天線外罩的照片

這個玻璃鋼外罩不光是一個保護殼,更是通風(fēng)系統(tǒng)的靜壓箱。從上圖可以看到,雷達的四角各有一個長方形開口,那是冷卻系統(tǒng)的進風(fēng)口。冷卻風(fēng)進入罩內(nèi)形成靜壓,通過冷卻版均勻分配給各個元器件,從前向后流過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雷達安裝在畢升號試驗艦上進行測試時的照片,可以清楚地看到底部的進風(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)。

至于為什么這個靜壓箱要做成圓弧型,和實際的陣面形狀有關(guān)。從雷達孔徑效率和費效比來說,圓形天線陣要比矩形更高效。因此相控陣天線的實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,為了加大對應(yīng)區(qū)域的靜壓通風(fēng)量,靜壓箱只能做成中間鼓起來的圓弧形了。



從左到右依次為伯克級的AN/SPY-1D雷達,德國薩克森級護衛(wèi)艦的APAR雷達,052C的346型雷達天線陣

346A型的天線陣為什么又變成平面的了?

經(jīng)過十年的發(fā)展,052D上的346A雷達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。同時可以加大T/R組件的功率,雷達平均功率、探測距離、工作時間、抗飽和攻擊能力等各方面都得以大幅提高。



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

為什么只有中國的艦載相控陣外觀是矩形的?

052C/D的對空主戰(zhàn)武器是海紅旗-9艦空導(dǎo)彈,它采用先進的捷聯(lián)慣導(dǎo)+指令修正+末段主動雷達制導(dǎo)體制,末段由彈載主動雷達導(dǎo)引頭搜索、鎖定目標,因此052C/D不需要安裝半主動防空系統(tǒng)的照射雷達。但是射程近150公里的海紅-9在進入不到20公里范圍的主動段之前,仍需要由母艦的雷達跟蹤目標,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)向飛向目標區(qū)。

上面說到,相控陣面形狀以圓形最高效。中國的雷達工程師們再次創(chuàng)造出中國特色,在346雷達的S-波段主陣面上下方各加了一條狹長的C波段信標應(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,是一個神來之筆。

346/346A雷達下面的這根管子是什么?



很多人認為這是346雷達風(fēng)冷系統(tǒng)的風(fēng)管,在雷達開機時張開抽入冷風(fēng)。但采用液冷的346A下方也有同樣的管子,而且無論是在海上航行還是靠港停泊的時從來沒看到它被打開過。



來一個特寫鏡頭,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;只有一根很細的電纜通到艦體內(nèi),而沒有粗壯的通風(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雷達下方的桿子都伸展開,桿子頂端的圓柱體正對雷達天線罩中線。



可以看出些端倪了吧,這跟桿子頂端安裝的是校準雷達用的“饋源頭”。一般在出廠前或者維修升級過后,才需要對相控陣陣面上的各個T/R組件進行校準,必須在廠內(nèi)靜止狀態(tài)進行。

346/346A雷達上方的這一條又是什么?



很多媒體和軍迷都認為這個條狀天線就是上面說到的海紅-9信標應(yīng)答天線。在052C上是沒有這個天線的,052D更換了新型雷達后才出現(xiàn),而且四面陣上方對應(yīng)都有。把信標天線從主陣里分離出來,提高位置,擴大主陣面S波段單元的面積,這個道理也講得通。



但是應(yīng)當注意到,同樣安裝346型雷達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,因此完全沒必要安裝海紅-9的信標天線。

實際上這是IFF敵我識別天線,雷達探測距離再遠,只看到飛機而分辨不出敵我也沒用。在052C上,敵我識別天線位于主桅頂上,左側(cè)和前方各有一部機械旋轉(zhuǎn)式天線。遼寧艦和052D上都改為和相控陣對應(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)鍵的看點已經(jīng)不是任何一臺單一的雷達設(shè)備了,而是完整的綜合射頻系統(tǒng)。

據(jù)研制單位南京中國電科集團14所公開報道:“該所擔負了一體化桅桿總體設(shè)計任務(wù),日前對艦載綜合射頻系統(tǒng)開展聯(lián)合試驗,標志著該系統(tǒng)實質(zhì)上已經(jīng)完成研發(fā)工作,即將隨著055型驅(qū)逐艦進入人民海軍服役。海軍的多個新機新艦項目也都規(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(直-20!!)”



傳統(tǒng)的軍艦上雷達、電子戰(zhàn)、通信設(shè)備都是相互獨立的,一臺設(shè)備對應(yīng)一個功能,擁有自己的天線、支座、電源和顯控設(shè)備:比如對空對海搜索雷達、遠程三坐標對空搜索雷達、艦空導(dǎo)彈照射雷達、艦艦導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、主炮火控雷達、近防炮火控雷達、各種電子對抗天線、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,雷達反射面積大得驚人。



和055噸位相近的俄羅斯光榮級巡洋艦,上層建筑雷達電子設(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立天線孔徑,所有主戰(zhàn)電子裝備通過嵌入式開放體系有機融合為一個整體,同時實現(xiàn)雷達、電子戰(zhàn)與通信、導(dǎo)航、識別等多種射頻功能,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,對電磁兼容性和艦艇隱身性帶來巨大的好處。

舉個通俗的例子,在2000年前后,一個潮人上街得帶上一堆裝備:聽音樂要Walkman,拍照要數(shù)碼相機,通信要BB機,記事要PDA,辦公要手提電腦。每個設(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。今天這個潮人再出街只需要帶一部智能手機,所有功能和數(shù)據(jù)交換全部整合在手機內(nèi)部。綜合射頻系統(tǒng)也差不多是這個意思,當然功能和構(gòu)架要復(fù)雜得多。

來看看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)天線的信號桅,外面用頻率選擇性透波材料外罩保護,兼有降低雷達反射的作用。信號桅根部兩側(cè)有兩臺圓柱型干擾機(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,這根信號桅的頂部還安裝了圓盤狀的塔康系統(tǒng)信標天線,用于艦載直升機或者編隊內(nèi)其它艦載機的導(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,再也不能通過不同的拋物線天線構(gòu)型或者圓形雷達罩的尺寸來分析雷達的性質(zhì)了,只能根據(jù)板磚的位置、高度、大小來推測,說白了就是連猜帶蒙!

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與電子對抗ECM天線(6)。

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

S波段相控陣主要用于對空中目標的遠程搜索、跟蹤、識別和概略火力引導(dǎo),因為頻率特性和安裝位置的關(guān)系,它對海雜波的抑制能力不強,低空掠海目標探測能力較弱。因此引入X波段多功能相控陣,負責(zé)低空補盲、對空對海精確跟蹤、武器火控、導(dǎo)航等多種任務(wù)。

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

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



艦橋上方平臺圍了一圈長條狀的天線陣,可以比較確認的是四角S波段主陣上方對應(yīng)的敵我識別天線(9)。與052D以及遼寧艦相同位置的敵我識別天線比較,055上的尺寸更大,幾乎和下面的主陣同寬。這也從側(cè)面說明055的相控陣雷達探測距離更遠了。

和敵我識別天線間隔布置的還有四條較短較薄的天線陣(10),以前中國軍艦上從未出現(xiàn)過。對此網(wǎng)上有很多爭議,不少人認為是C波段海紅-9信標天線,也有人認為(9)的位置才是信標天線。

從安裝角度來說,信標天線應(yīng)該和主陣面角度一致,而且從052C開始到052D再到055,S波段相控陣雷達都是同一個研究院設(shè)計制造的同一系列,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。所以我認為這個信標天線還是像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(統(tǒng)一指揮前部的1130速射炮和后部的海紅-10),或者是電子對抗天線。

我還有一種更大膽點的假設(shè),055可采用一坑四彈的模式裝備海紅-16一類的半主動中程對空彈,填補遠程的海紅-9和近程的海紅-10之間的空擋。配合超視距雷達和艦載預(yù)警機,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配備照射雷達進行末段照射制導(dǎo)。X波段相控陣本身當然就可以完成照射,但在一體化塔桅上的小陣面面積不算大,X波段雷達需要執(zhí)行的任務(wù)很多,下方可以加裝一個專用的照射天線。



054A護衛(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,全艦共裝有四部,每一部可同時引導(dǎo)攻擊四個空中目標。如果采用相控陣體制,抗飽和攻擊能力更強。

在艦橋兩側(cè)突出的耳臺四角,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論激烈,電子對抗、米波集成天線、微波反導(dǎo),各種說法都有。因為尺寸比較小,且角度和主陣面一致,我傾向于是某種電子對抗天線,或者配合主相控陣雷達的抗干擾旁瓣對消陣列,類似于紅旗-9地空雷達上的形制。



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



上層建筑四個側(cè)面就是S波段相控陣主陣面(12),據(jù)說型號是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到更高的功率。

052D最新批次上,原先陣面下方的那根校準桿已經(jīng)取消,055上同樣也沒有了。推測是采用了先進的軟件算法進行天線校準,簡化了布局,減少雷達反射面積。



換個角度,艦橋側(cè)面特寫,塔桅和上層建筑遍布“板磚”

下水時的四面主陣,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,似乎只是一個蓋板,還沒有安裝雷達。下方紅旗左側(cè)的大口蓋里面是小艇收納艙,只有操作小艇時才開啟。

在后部上層建筑頂部有一個圓球型天線罩(14),里面是衛(wèi)星通訊天線。過去的驅(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,尺寸似乎擴大了些。

最后就是最受關(guān)注又爭議最大的側(cè)面兩塊“廣告牌”了。在艦橋耳臺下方(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,超過主陣面的一半以上,而且厚度也相當大,兩舷各有兩塊。



之所以最受關(guān)注,是因為在武漢陸地模型上是沒有這兩塊“廣告牌”的,直到下水之時才第一次被外界觀察到;所有下水之前制作的CG想象圖上也都沒這兩塊。




對這兩個出人意料的裝置到底是什么有很多猜測,ECM主動對抗系統(tǒng)天線、大型米波遠程相控陣雷達、前面ECM后面米波、微波反導(dǎo)武器、裝甲?!什么說法都有。

前面一個如果是ECM天線,位置說得過去,和伯克級AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)的位置完全一樣,但是尺寸就有點太大了。以055這么高的電子系統(tǒng)水準沒必要把一個ECM天線做得這么大。微波反導(dǎo)武器天線,有國內(nèi)正在研制的報道,實用化裝艦似乎為時還早。



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

我還是比較支持遠程對空警戒雷達的觀點,但光憑外觀很難說是什么波段。反對的人大多提出位置過低、米波天線尺寸不夠大、只能覆蓋兩個側(cè)面,探測不到船頭船尾。針對這幾點,可以有以下的解釋:

如果是遠程警戒雷達,探測距離至少是數(shù)百甚至上千公里,目標是飛行高度至少一萬米以上的飛機或者彈道導(dǎo)彈一類的高價值目標。對于這么遠的探測距離,雷達的縱向掃描角度不需要很大,天線安裝的高低相差個十米幾乎沒有影響。而且055的上層建筑是內(nèi)傾的,安裝在舷側(cè)的雷達陣面天然帶有一定的仰角。

米波雷達的尺寸,以中國最先進的陸基米波三座標雷達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。該雷達探測距離超過500公里,具備反隱身能力,曾成功探測到數(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。單面陣裝艦過于龐大沉重,拉開距離分為兩個孔徑也是可行的。當然這完全是非雷達專業(yè)的外行瞎猜測的。

四面“廣告牌”只能覆蓋兩側(cè)的問題,和第1點的概念類似。如果是遠程探測用,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,薩德的視場寬度即達到300多公里,一千公里距離則為1500多公里,只要將055舷側(cè)面對主要威脅方向就可以監(jiān)控一個中型國家的地域范圍,足夠?qū)椀缹?dǎo)彈等目標作出早期預(yù)警和探測跟蹤。

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

為什么武漢的陸上模型沒出現(xiàn)這兩個“廣告牌”?一個值得注意的地方是,武漢的這個055模型,包括它身后的航母模型,實際上是上層建筑電磁兼容性測試模型,并不是傳統(tǒng)意義上的1:1等比試裝模型,因此不需要驗證的部分都沒造出來,比如055的首尾分段都沒有,航母飛行甲板以下的部分也是空的。一個可能的解釋是: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,無需用在陸上模型來驗證電磁兼容性問題。

裝備遠程警戒雷達的目的,顯然不僅僅是為了防空預(yù)警這么簡單,隨著055的噸位和電力供應(yīng)成倍增長,大型垂直發(fā)射系統(tǒng)的裝備,055肯定會擔負更具戰(zhàn)略性的作戰(zhàn)任務(wù):?;磳?dǎo)。即便初期的四艘艦還沒有來得及裝備海紅旗-19(類似薩德)和海紅旗-26(類似標準3)一類的反導(dǎo)導(dǎo)彈,先安裝相應(yīng)的遠程雷達對增強戰(zhàn)區(qū)高空-大氣層外態(tài)勢感知能力還是大有裨益的。

當然在技術(shù)、硬件允許的情況下,前面ECM后面米波的組合會更好:既能用米波反隱身雷達發(fā)現(xiàn)來襲的LRASM一類遠程隱身巡航導(dǎo)彈,引導(dǎo)防空導(dǎo)彈攔截,又能通過大功率有源電子干擾系統(tǒng)干擾彈載雷達導(dǎo)引頭,軟硬手段雙管齊下。這是應(yīng)對美國B-1戰(zhàn)略轟炸機攜帶隱身巡航導(dǎo)彈執(zhí)行遠程反艦任務(wù)或者F-35C隱形戰(zhàn)斗機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,它們絕對會是獨門利器。

055和上一代的052D比,有四種重要的雷達被取消了:



從第一代051型開始就盤踞在國產(chǎn)驅(qū)逐艦后桅上幾十年的517B型米波對空警戒雷達,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)相當陳舊,但它有很多實用性方面的優(yōu)點:最大探測距離超過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能力。最重要的是極為省電,整機功耗不到3千瓦,可以24小時不間斷開機保持對空警戒,對過去供電十分緊張的中國驅(qū)逐艦來說還是不可或缺的。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。說個題外話,這個八木天線不是因為像八字和木字組合在一起才這么叫,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。老式電視機用的“魚骨天線”其實也是一種八木天線。

052D艦橋上方的366型主/被動超視距對海探測雷達,是著名的俄制“音樂臺”火控雷達的仿制品。中國在原型基礎(chǔ)上進行了改進,主要用于對海超視距探測,為艦艦導(dǎo)彈提供遠程目標指示,被動模式下部分頻段探測距離超過300公里。055上取消了這一雷達,一種可能性是它的超視距探測功能融合到了某一塊陣面之中。另外也可能因為新型反艦導(dǎo)彈的射程已經(jīng)超出了它的最大范圍,像伯克級那樣把超視距引導(dǎo)任務(wù)完全交給了艦載直升機,因為055寬大的艦體可以裝備兩架14噸級的直-18或者未來10噸級的直-20。

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

052D主桅頂端的364型X波段雙坐標對海/低空搜索雷達。主要為1130近防炮等近程防御系統(tǒng)提供指示,兼顧對海搜索。它如今理所當然被更先進體制的X波段相控陣雷達取代了。

可以看到除了S波段主雷達升級了之外,055上其它主要的雷達系統(tǒng)已經(jīng)全部都被替換、整合到綜合桅桿和各個平板陣面中去了,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)該說它不僅代表了國內(nèi)艦載電子系統(tǒng)的最高水平,全世界目前也只有美國和中國完全掌握這門技術(shù),而從實際裝艦水平來說,055還要勝出一籌,已知的大大小小陣面加在一起一共是44塊。別的不說,電磁兼容性問題就沒有第二家能做得更好了。

從具體的雷達技術(shù)水平來說,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航母。它上面的DBR雙波段雷達由S波段的SPY-4廣域搜索雷達和X波段的SPY-3多功能雷達組成,在構(gòu)架和性能上和055的雙波段雷達系統(tǒng)處于同一水平。



但是,這里有兩個但是。但是,DBR太貴了,全系統(tǒng)高達4.8億美金,地主家也快沒余糧了,對于只需要擔負自衛(wèi)防空任務(wù)的航母來說,這套系統(tǒng)有點奢華得不像話。所以自福特級二號艦肯尼迪號起,用簡化版、降低性能的EASR相控陣雷達取代DBR,可以節(jié)省1.8億。福特號的DBR就此成為絕唱。

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

第二個但是,從綜合射頻一體化和隱身設(shè)計來說,福特級和055比還差得很遠,它的艦島上還到處都是圓球和天線,相當繁雜。當然航母本身就不是用來和主力水面艦艇比隱身性的。

另外需注意的是,福特號的DBR是三面陣,勉強覆蓋360度的范圍,在探測范圍和邊緣精度上不如055的四面陣。

從一體化隱身設(shè)計來說,全球唯一能和055媲美甚至有所超出的就是DDG-1000朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦。它采用相當激進的全面隱身設(shè)計,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,雷達反射面積據(jù)說只相當于小型漁船。



但是,又是但是,還是錢鬧的,原定同樣安裝DBR系統(tǒng)的DDG-1000最終被國會的老爺們砍掉了其中的S波段SPY-4相控陣,以節(jié)省2千萬美元的預(yù)算,只剩下X波段的SPY-3。

這要命的一刀實際上砍掉了DDG-1000幾乎所有的防空能力。不僅不能發(fā)射標準-3反導(dǎo)攔截彈,所有現(xiàn)役適用于宙斯盾系統(tǒng)的標準-2ER Block3、標準-6,甚至點防御用的ESSM改進型海麻雀,都因采用S波段數(shù)據(jù)鏈,全部不能使用,需另外專門采購使用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,只作為對陸打擊平臺使用了。一萬五千噸級的科幻巨艦,居然沒有防空導(dǎo)彈可用,是不是一股“皇帝新衣”的感覺撲面而來?

關(guān)于DDG-1000,和瀕海戰(zhàn)斗艦一樣都是戰(zhàn)略思想跑偏、科技樹長歪、中看不中用的典型……此處省略三千字,關(guān)于這個問題實在有太多話可說,以后另開一篇吧。

從實用性來說,DDG-1000華而不實,還有伯克III可以和高大上的055拼一拼。它現(xiàn)在看起來樸實多了,20多年來外觀幾乎沒怎么變樣。最大的改進是終于甩掉了無源相控陣的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,遠距離搜索跟蹤的S波段AMDR-S搭配多功能的X波段AMDR-X,強化防空和反彈道導(dǎo)彈能力。

但是,預(yù)計采購的22艘伯克III中,前11艘的AMDR-X只能配備機械旋轉(zhuǎn)的SPQ-9B單面陣,后11艘才會有全固態(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

除了主雷達和綜合作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)以外,伯克III無論是綜合射頻集成、動力、隱身設(shè)計還是武備等各硬件方面幾乎全面落于055下風(fēng),因為伯克級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。7年之后,大概055A或者B已經(jīng)服役了吧。伯克III未開建就已經(jīng)在技術(shù)上落后了,唯一可比的就是數(shù)量。這對現(xiàn)代美國海軍來說,是破天荒頭一次。

至于剩下的世界其它新銳驅(qū)護艦只,西歐國家普遍采用在桅桿頂部的小陣面。德國、荷蘭的是X波段固定相控陣,探測精度高,但陣面小、波長短,最大探測距離不到大型相控陣的一半。英國的45型、法意的地平線和法國的FREMM型等,更是采用了機械旋轉(zhuǎn)的單面或雙面陣,成本更低、系統(tǒng)重量小,但探測周期受旋轉(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程警戒雷達,這樣的配置僅適合于防空壓力較小的中小國家。



日本的秋月級、朝日級驅(qū)逐艦也裝有國產(chǎn)小型雙相控陣系統(tǒng)。和DDG-1000的尷尬類似,它的小盾本來是用于日本國產(chǎn)主動中距彈的,但后來改為美國的半主動ESSM改進型海麻雀,C波段的小盾無法制導(dǎo),只好又塞進一面X波段的小小盾提供照射。兩部雷達各自獨立,連雙波段體制都不是;小盾看不遠、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、澳大利亞、挪威、西班牙等國的宙斯盾防空大艦,因為本國不具備開發(fā)制造大型相控陣的能力,永遠只能跟在美國的伯克級之后拾人牙慧了。



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



30年彈指一揮間,中國海軍已經(jīng)從當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!