相控陣?yán)走_(dá)

莊　林

科技的發(fā)展不僅改變了人類的生活方式，也不斷地改變戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)。例如，20世紀(jì)初飛機(jī)的發(fā)明，除了使海洋成為三度空間的戰(zhàn)場(chǎng)外，也改變了傳統(tǒng)海戰(zhàn)的方式，而“艦隊(duì)防空”也因此拉開了序幕。一個(gè)世紀(jì)后，雖然艦隊(duì)防空仍是海戰(zhàn)中最重要的一環(huán)，然而，已見不到模擬式火炮射控雷達(dá)或光學(xué)指揮儀的昔日風(fēng)采，取而代之的是相控陣?yán)走_(dá)、垂直發(fā)射系統(tǒng)以及高性能的防空導(dǎo)彈。由于相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)與新世紀(jì)的艦隊(duì)防空作戰(zhàn)密不可分，因此，有必要先從相控陣?yán)走_(dá)開始談起，如此才能全盤了解艦隊(duì)防空作戰(zhàn)的發(fā)展現(xiàn)況與未來(lái)趨勢(shì)。

何謂相控陣?yán)走_(dá)

相控陣?yán)走_(dá)的種類五花八門，因此在介紹相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)與工作原理之前，要先說(shuō)明“什么樣的雷達(dá)才能夠稱為相控陣?yán)走_(dá)”。從字面上來(lái)看，這個(gè)雷達(dá)必然是由許多小型的發(fā)射組件以發(fā)射／接收單元的形式排列組成，并以“相位”的原理來(lái)操作。然而，這樣的解釋是不夠周全的。因?yàn)橄嗫仃嚴(yán)走_(dá)與一般傳統(tǒng)雷達(dá)之間最大的差異在于掃描的方式：一般傳統(tǒng)雷達(dá)為機(jī)械式掃描，而相控陣?yán)走_(dá)為電子式掃描。所以，相控陣?yán)走_(dá)較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x應(yīng)為：由許多小型的發(fā)射組件以數(shù)組的形式排列組成，并利用相位原理及電子掃描方式操作的雷達(dá)。

相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)

隨手翻開任何一本介紹21世紀(jì)作戰(zhàn)艦艇的期刊雜志，不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的趨勢(shì)——全世界新一代的大型水面作戰(zhàn)艦艇均采用相控陣?yán)走_(dá)作為防空用的“標(biāo)準(zhǔn)配備”。例如，家喻戶曉的美國(guó)海軍“阿利·伯克”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、服役不久的西班牙F-100型護(hù)衛(wèi)艦、挪威F-310型護(hù)衛(wèi)艦、意大利與法國(guó)Horizon型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、英國(guó)T-45D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、德國(guó)F-124型護(hù)衛(wèi)艦、荷蘭LCF型護(hù)衛(wèi)艦、澳大利亞ANZAC型護(hù)衛(wèi)艦、韓國(guó)DX-3型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦以及美國(guó)下一代的DD-21導(dǎo)彈驅(qū)逐艦與CVN-21航空母艦等。為什么這些新世紀(jì)的水面作戰(zhàn)艦艇都采用相控陣?yán)走_(dá)呢?與傳統(tǒng)的搜索雷達(dá)相比，相控陣?yán)走_(dá)的確擁有許多優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的有以下五個(gè)方面：

能瞬間執(zhí)行波束的指向：相控陣?yán)走_(dá)采用電子式掃描搜索或追蹤目標(biāo)，其雷達(dá)波束的指向是以微秒的速度進(jìn)行，而不像傳統(tǒng)的雷達(dá)以RPM(每分鐘多少轉(zhuǎn))搜索目標(biāo)。因此，相控陣?yán)走_(dá)的波束指向與目標(biāo)更新率比一般傳統(tǒng)的搜索雷達(dá)快成百上千倍。相控陣?yán)走_(dá)的瞬間波束指向可形成一個(gè)防護(hù)罩，保護(hù)艦艇免于遭受來(lái)自空中的威脅。

能免除機(jī)械方面的誤差：傳統(tǒng)的火控雷達(dá)追蹤目標(biāo)時(shí)，是借由一組“反饋伺服系統(tǒng)”控制雷達(dá)波束的方位與仰角，以保持與目標(biāo)同步。當(dāng)目標(biāo)以直線等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，“反饋伺服系統(tǒng)”尚可提供令人滿意的追蹤狀態(tài)，然而，當(dāng)目標(biāo)急速轉(zhuǎn)向或在速度方面急劇變化時(shí)，由于伺服控制系統(tǒng)跟不上目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)變率，于是就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械方面的誤差而無(wú)法持續(xù)地追蹤目標(biāo)。另外，“反饋伺服系統(tǒng)”本身是由許多伺服馬達(dá)與回授控制線路組成，因此，機(jī)械發(fā)生故障也就在所難免。

能執(zhí)行多重模式操作：除了具備瞬間波束指向的優(yōu)點(diǎn)外，相控陣?yán)走_(dá)還可以執(zhí)行遠(yuǎn)、中、近距離與高低仰角的搜索；目標(biāo)分類、識(shí)別與高低仰角的追蹤；高仰角彈道導(dǎo)彈的攔截、掠海反艦導(dǎo)彈的攔截以及防空導(dǎo)彈初期與中程的導(dǎo)引等任務(wù)。因此，說(shuō)它是一部“萬(wàn)能雷達(dá)”一點(diǎn)也不為過(guò)。

能同時(shí)執(zhí)行多目標(biāo)處理：由于具有高速的目標(biāo)更新率，以及防空導(dǎo)彈初期與中程導(dǎo)引的能力，相控陣?yán)走_(dá)除了能追蹤大量的目標(biāo)外，還能從容應(yīng)付多目標(biāo)之飽和攻擊。例如，AN／SPY-1D相控陣?yán)走_(dá)即可在同一時(shí)間追蹤200個(gè)以上的目標(biāo)，并可同時(shí)導(dǎo)引“標(biāo)準(zhǔn)”二型防空導(dǎo)彈接戰(zhàn)其中16個(gè)最具威脅的目標(biāo)。

能有效對(duì)抗電子干擾：與傳統(tǒng)的雷達(dá)波束相比，相控陣?yán)走_(dá)具有極窄的波束與極低的旁波瓣，以及脈波壓縮信號(hào)處理的技術(shù)。除了“跳頻”的功能外，相控陣?yán)走_(dá)能在電子干擾環(huán)境下執(zhí)行“被動(dòng)干擾追蹤”、“燒透”、“主波束消除”以及“旁波束消除”等自動(dòng)調(diào)適的電子反制能力，因而能夠有效地對(duì)抗電子干擾。

新世紀(jì)相控陣?yán)走_(dá)

新一代防空作戰(zhàn)艦艇均采用相控陣?yán)走_(dá)作為防空用的標(biāo)準(zhǔn)配備。然而，這些相控陣?yán)走_(dá)的工作模式與能力是不盡相同的。例如，有的相控陣?yán)走_(dá)是旋轉(zhuǎn)型的，有的是固定式的；有的是使用“移相器”的被動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)，有的是使用“T／R模塊”的主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。最先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)為使用“T／R模塊”的主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。目前，全世界已有四種主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)，分別為英國(guó)的“薩姆帕”雷達(dá)、荷蘭的“阿帕”雷達(dá)、日本的FCS-3雷達(dá)以及美國(guó)的AN／SPY-3雷達(dá)。

英國(guó)“薩姆帕”雷達(dá)：由英國(guó)“宇航”公司研發(fā)制造，為惟一“旋轉(zhuǎn)式”的主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。

“薩姆帕”雷達(dá)由兩面數(shù)組天線組成，掃描率為30rpm，每面數(shù)組天線約有2600個(gè)功率10W的“T／R模塊”，所以每面天線的發(fā)射功率約為26kw。“薩姆帕”雷達(dá)的最大偵測(cè)距離為250公里，能同時(shí)追蹤500個(gè)空中目標(biāo)，并能同時(shí)接戰(zhàn)其中12個(gè)最具威脅的目標(biāo)?！八_姆帕”雷達(dá)將配備英國(guó)海軍最新的T-45D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上，并搭配垂直發(fā)射系統(tǒng)與“阿斯特”-30型區(qū)域防空導(dǎo)彈。值得一提的是，由于“T／R模塊”重量輕及不需要導(dǎo)波管等優(yōu)點(diǎn)，“薩姆帕”雷達(dá)可安置于桅頂，如此便可獲得水平面的最大偵測(cè)距離。

荷蘭“阿帕”雷達(dá)：為一固定式的主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。1993年，荷蘭、德國(guó)及西班牙三個(gè)國(guó)家簽訂發(fā)展合約，共同出資，并由荷蘭電信公司負(fù)責(zé)研發(fā)制造，作為三國(guó)共同護(hù)衛(wèi)艦計(jì)劃中的防空雷達(dá)?！鞍⑴痢崩走_(dá)由四面數(shù)組天線組成，每面數(shù)組天線約有3400個(gè)“T／R模塊”。由于頻率較高，目標(biāo)分辨率較佳，但由于雷達(dá)波長(zhǎng)較短，故最大偵測(cè)距離(150公里)不如“薩姆帕”雷達(dá)。該雷達(dá)能同時(shí)追蹤250個(gè)空中目標(biāo)，并能同時(shí)接戰(zhàn)其中16個(gè)最具威脅的目標(biāo)?！鞍⑴痢崩走_(dá)配備在德國(guó)海軍F-124型護(hù)衛(wèi)艦及荷蘭海軍LCF型護(hù)衛(wèi)艦上，并搭配垂直發(fā)射系統(tǒng)與“標(biāo)準(zhǔn)”二型區(qū)域防空導(dǎo)彈。

日本FCS-3雷達(dá)：由日本三菱公司研發(fā)制造，為世界上第三部主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。FCS-3雷達(dá)于1986年開始陸上測(cè)試，1995年安裝于測(cè)試艦“飛鳥”號(hào)后開始執(zhí)行海上測(cè)試。在FCS-3雷達(dá)先期研發(fā)階段時(shí)，曾考慮使用單面、旋轉(zhuǎn)型天線，最后在經(jīng)濟(jì)與性能的比較下，仍選擇使用性能較佳的四面固定式數(shù)組天線。FCS-3雷達(dá)每面數(shù)組天線約有1800個(gè)“T／R模塊”。由于此型雷達(dá)正在測(cè)試階段，有關(guān)其偵測(cè)距離、目標(biāo)追蹤數(shù)量以及未來(lái)將搭配何種防空導(dǎo)彈等情報(bào)，目前尚不得知。

美國(guó)AN／SPY-3雷達(dá)：為了對(duì)付未來(lái)的空中威脅(如戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、掠海飛行的超音速反艦導(dǎo)彈以及無(wú)人飛行載具)，美國(guó)雷聲公司已經(jīng)開始為美國(guó)海軍下一代的導(dǎo)彈驅(qū)逐艦與航空母艦量身打造最先進(jìn)的AN／SPY-3主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)。此型雷達(dá)的操作頻段為x波段，使用三面固定式的數(shù)組天線來(lái)涵蓋360度方位，每面數(shù)組天線約有5000個(gè)“T／R模塊”。由于采用x波段，AN／SPY-3雷達(dá)擁有極佳的目標(biāo)鑒別率，因此本身就可以勝任導(dǎo)彈導(dǎo)引的工作，無(wú)須另外加裝照明雷達(dá)。然而，同其它的x波段雷達(dá)一樣，AN／SPY-3雷達(dá)也有偵測(cè)距離較短的缺點(diǎn)。因此，遠(yuǎn)距離的目標(biāo)偵測(cè)則交由另一座長(zhǎng)距離空搜雷達(dá)負(fù)責(zé)。AN／SPY-3雷達(dá)將配備美國(guó)海軍下一代的DD(x)型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。與美國(guó)現(xiàn)役的驅(qū)逐艦相比，DD(x)型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的特點(diǎn)為人員編制少、隱身性能佳、攻擊火力強(qiáng)。由于DD(x)的偵察系統(tǒng)、武器系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)等均采用整合型的自動(dòng)化操作，所以人員的需求可降至最低。以DD-21型為例，人員編制為95人，但現(xiàn)役的“阿利·伯克”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦人員編制則為330人。換句話說(shuō)，新一代的DD(X)型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦將可為美國(guó)海軍省下大筆的人事費(fèi)用。在武器系統(tǒng)方面，DD(x)配備有“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈、“標(biāo)準(zhǔn)”三型防空導(dǎo)彈、改進(jìn)型“海麻雀”防空導(dǎo)彈以及“先進(jìn)型艦炮系統(tǒng)”。其中，“先進(jìn)型艦炮系統(tǒng)”的兩門155mm艦炮可在1分鐘內(nèi)發(fā)射12枚GPS制導(dǎo)的遠(yuǎn)距離攻陸型炮彈，每枚炮彈的最大射程可達(dá)360公里。DD(x)的排水量約12000噸，最大速度30節(jié)。第一艘DD(x)于2005年建造，2013年服役。

由以上相控陣?yán)走_(dá)與艦隊(duì)防空作戰(zhàn)的探討，可以歸納出以下幾點(diǎn)：(1)主動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，而被動(dòng)式相控陣?yán)走_(dá)正準(zhǔn)備走入歷史；(2)相控陣?yán)走_(dá)將主宰21世紀(jì)的艦隊(duì)防空作戰(zhàn)，誰(shuí)能擁有最先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)，誰(shuí)就能掌握局部的制空權(quán)；(3)面對(duì)飽和攻擊，若沒(méi)有相控陣?yán)走_(dá)、垂直發(fā)射系統(tǒng)與區(qū)域型防空導(dǎo)彈，就沒(méi)有戰(zhàn)場(chǎng)存活率可言；(4)沒(méi)有相控陣?yán)走_(dá)的海軍，永遠(yuǎn)無(wú)法成為第一流的海軍。