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果然被证实:中华神盾神神秘秘新雷达居然是无源 [转贴 2010-04-11 19:13:19]   

 

 

 

自从中国海军170、171号防空型驱逐舰(以下简称"新驱")图片被外界曝光以来,该型军舰,特别是其装备的以相控阵雷达为基础的新型防空系统就成为众人xx的焦点。有关其防空系统性能的分析文章也能经常看到,同时也存在颇多争议,例如该舰采用的是有源相控阵雷达还是无源相控阵雷达?雷达表面为何是与众不同的曲面?又为何采用米波雷达?笔者根据网上披露的有关图片以及其它已经公开的材料,结合相关知识,谈一点自己的看法。

◆有源还是无源

  作为全舰最核心的电子装备,该舰装备的多功能相控阵雷达在很大程度上决定着全舰的对空防御能力。目前,香港媒体及国内大部分媒体都倾向于该雷达为有源相控阵雷达(主动相控阵雷达)。其中一个最主要的判断依据是认为该雷达下方装备了对雷达阵面进行冷却的装置(又有水冷和风冷之说),并且认为只有有源相控阵天线表面才需要大功率冷却装置进行冷却。实际上,这种说法缺乏根据。例如,"宙斯盾"系统采用的AN/SPY-1无源相控阵雷达阵面就使用了冷却装置,其原理是先用水冷却空气,然后再用空气冷却阵面。支持"无源"说的依据则是四部雷达采用了类似"宙斯顿"的较为分散布局方式,以方便安装大型发射机、冷却装置等等。其实,仅仅透过复合材料蒙皮掩盖的外观及布局方式,很难确定该型雷达到底足有源抑或无源,也不好确定雷达阵面下方管状装置的用途。我们不妨从当前我国雷达行业的现状来分析。

  笔者有幸参观了近年在京举办的几届雷达博览会和国防电子展,对雷达行业也只能是管中窥豹。在展览上可以看到,国内厂家对无源相控阵雷达的设计和生产已经趋于成熟,大量新型产品面世,但是部分关键器件,例如铁氧体移相器的生产技术仍还需要引进。目前尚没有看到任何有关"有源相控阵"的信息。在去年雷达博览会中,曾展出用于载人航天工程的大型xx跟踪相控阵雷达。按理说其研制日期不会早于新驱的多功能相控阵雷达,其技术水平应该是有代表性的,而它采用的仍然是无源相控阵技术。根据发展大型防空系统的普遍规律,像新驱防空导弹系统的研制周期应在15年到20年(俄罗斯S-300以及美国"爱国者"防空系统的研制周期都在这个范围内)。也就是说该型雷达的研制年代应该是80年代中期到90年代初期。在那个年代,中国相控阵雷达的试制还处在手工阶段,移相器的精密安装是由人工完成的。相控阵雷达对于当时的中国雷达行业来说过于复杂了,很难想象在那个时代研制更为精密复杂且昂贵的有源相控阵雷达。

  纵观我国防空系统发展,在新驱防空导弹系统披露以前,我们通过官方媒体见到的{wy}装备的国产大型防空系统仍然是"红旗"-2的改进型(KS-1采用了相控阵制导雷达,但是尚没有该型导弹系统装备xx的官方报道)。要想从这种古老的防空系统一步跨越到采用有源相控阵雷达的防空系统,恐怕只能是一个美好的愿望。据此,笔者判断新驱采用的相控阵雷达为无源相控阵。

  在做出上述判断的前提下,或许我们能够找到新驱雷达天线下面的管状装置的用途。由图片可以看出,该装置可以呈打开状态,此时它非常像采用反射阵雷达的溃源。这似乎暗示该雷达采用的是较为简单的空馈方式。

◆为什么是曲面

  关于舰载相控阵雷达,还有一个令人感兴趣的与众不同的特征,即其表面为柱面形。这一点在众多舰载及地面相控阵雷达中较为罕见,有人称之为"曲面阵"。当然,相控阵天线确有线阵、平面阵、柱面阵和球形阵等多种形式,但新驱上的这个曲面,并非是天线阵面。从材料质感上判断,它只不过是阵面外的高分子复合材料保护罩,其作用是保护相控阵天线移相器。无源相控阵天线采用的铁氧体移相器本身就较为脆弱,而且其对安装精度要求极为苛刻,在外力作用下很容易造成失效。虽说部分单元损坏后相控阵天线仍能正常运转,但价格昂贵的移相器也不是能随便当作消耗品使用的。特别是在环境更为恶劣的海上,为雷达天线制作复合材料蒙皮相当必要。

  那么,为什么新驱却采用制作工艺上更为复杂的曲面罩呢。有观点认为,这是为内部天线器件留有更大空间,以便采用风冷装置对天线表面进行冷却。但是,如果出于此目的,相控阵天线距离整流罩距离不一样,空气流量也难免造成不均匀,因此会造成对内部天线冷却不一致。实际上,若想留有更大空间,更好的做法是整体提升保护罩距离天线电子器件的高度,而不是制作工艺复杂的曲面整流罩。

  由公开图片可见,由于相控阵雷达天线安装位置较低,其中心线接近730近防系统的炮口高度。当730火炮向两侧射击时,其炮口距离雷达天线非常之近,产生的巨大冲击波将对阵面产成严重冲击。此外,由于舰载防空导弹采用了外倾的准垂直冷弹发射方式,导弹会在舰艇侧舷上方约20米处点火,这个位置恰好处于雷达阵面的正上方。导弹点火产生的高温高压气流也会对雷达阵面产生冲击。这种冲击力是不能低估的。与此类似,俄罗斯S-300地面防空系统的阵地甚至专门为发射装置建有掩体。这种掩体不是为了保护发射装置免遭空袭,而是专门阻挡导弹燃气对周围建筑和设备产生破坏,垂直冷发射大型导弹燃气威力之大可见一斑。由此可见,国产新驱的大型雷达天线战时工作条件相当苛刻。而采用曲面外表的整流罩,在抗气流冲击方面要比平面整流罩好很多。需要注意的是,曾装备于970试验舰上的同类雷达采用的就是平面状复合材料蒙皮。970舰将该雷达装于军舰上层建筑一侧,不会受到任何气流冲击。因此,笔者判断,外形独特的整流罩可能是用于抵御强大气流的。这也从侧面表明,国内在高透波率、高抗冲击的复合材料研制方面还欠缺火候。

◆米波雷达的作用

  该舰防空系统的另外一大特点是,在21世纪的今天,仍然采用了米波警戒/目标指示雷达(非常类似前苏联早期装备的"匙架"雷达),这在当前世界同类舰艇中可谓是独树一帜。通常认为,采用这种米波雷达主要是为了反隐身飞机。其实,从原理上讲,虽然米波雷达较其它波长雷达反隐身飞机的效果好,但并不意味着隐身飞机在其面前就会失效。米波雷达目前在反隐身方面的优势,主要是源自当前隐身飞机的吸波涂层针对厘米波段左右的电磁波设计,对米波雷达的吸波效果欠佳。但是,隐身飞机的外形隐身是仍然对普通米波雷达起作用的。而外形隐身,又是隐身飞机最重要、最基本的隐身手段。目前,反制外形隐身效果较好的是天波/地波超视距雷达,其工作频率在4-5MHz之间,波长和大部分飞行器特征尺寸接近,目标散射处于谐振区和瑞利区,反射面积和飞行器的形状细节没有关系,因此外形隐身是无效的。但是,普通米波雷达没有这种功能。退一步讲,即便米波雷达发现了隐身飞机,如果火控雷达不能截获目标也是无可奈何的。因为米波雷达主要用于警戒和目标指示,无法控制导弹。
  从作战需求角度来看,反隐身飞机作战似乎并不是海军的主要任务。目前,美军隐身飞机主要用于突击地面固定目标,对海军舰艇的威胁尚小。而且对于舰艇而言,抗击攻击自身的导弹要比攻击隐身飞机更为容易些。因此,为完成并不急需的反隐身飞机任务而装备并不可靠的反隐身装备,却要占用舰上宝贵空间,恐怕是得不偿失的。
  那为什么要安装这种米波雷达呢?从中国海军舰艇装备来看,米波雷达几乎是标准的国产对空警戒雷达配备。近几年建造的驱逐舰,除112、113以及使用俄式防空系统的几艘舰艇外,几乎无一例外采用了类似的米波雷达。甚至早期一些没有装备防空导弹的舰艇也装备此类雷达,用作对空获取情报。因此,这种雷达的使用恐怕只是中国海军对以前装备的延续,主要进行对空搜索,进行早期预警,并可对防空系统进行目标指示。

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