盾和彈之間的那點事（十三）

涂林峰

TVM制導的原理

TVM制導對于防空導彈來說也是很重要的一種制導類型。這是一種比較特殊的制導方式，為一種變形的半主動尋的和指令制導結合的制導體制，既可以把它看作尋的制導方式的一種，也可以把它看作復合制導方式的一種，其中的典型代表包括美國“愛國者”PAC-1、PAC-2和俄羅斯S-300防空導彈系統(tǒng)。TVM制導又稱為“指令-尋的制導”，引用百科的定義就是：“TVM制導通過地面制導站測量目標和導彈的坐標，當導彈接近目標時，導彈上的測向儀接受目標散射的照射信號以測量目標相對于導彈的精確角度，再將測量的坐標數(shù)據(jù)通過下行通道發(fā)回地面，由地面站進行處理，得出導彈的控制指令，再由地面指令發(fā)射機發(fā)射導彈控制指令控制導彈飛行?！币们捌膱鼍皠斫忉尵褪牵菏勘ㄅ灴諏棧╅L有一雙正常的眼睛，但腦子不是很靈光，后方的指揮官（艦載或陸基雷達）用強光探照燈將僵尸（敵方目標）全身照亮（這一點與半主動雷達制導相同），士兵雖然能夠看見僵尸的一舉一動，包括僵尸的方位、行動方向和行動速度，但由于太笨，自己拿不定主意該怎么走，只能把自己所觀察到的信息通過通信設備（雙向數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)）回傳給后方的指揮官，由指揮官分析后給士兵指出正確的前進路線，然后這個比較笨的士兵就可以奔僵尸而去，將其一磚拍死。

可見，TVM制導與半主動雷達制導非常相似，區(qū)別在于半主動雷達制導相當于是一個腦子正常、有自主思考能力的士兵，而TVM制導則相當于是一個很笨、其行動必須依賴后方指揮官指令的士兵。對應到現(xiàn)實中就是，半主動雷達制導導彈的導引頭同時具備對目標的探測能力和數(shù)據(jù)處理能力，而TVM制導的導彈則相當于將目標探測和數(shù)據(jù)處理兩種能力分置，目標探測的部分放在導彈彈體上，數(shù)據(jù)處理部分則放在地面/艦載制導站上。TVM制導實際上是一種變形的半主動雷達制導方式，兩者的區(qū)別在于前者的數(shù)據(jù)處理是由地面制導站代為執(zhí)行的，后者則是由導彈自己執(zhí)行。那么為什么會出現(xiàn)TVM制導這種獨特的制導體制呢？這實際上是尋的制導技術不成熟的情況下產(chǎn)生的一種替代方法。早期的微電子技術比較落后，各種數(shù)字器件計算能力低下，因此在導彈彈上空間有限的情況下，不得不將數(shù)據(jù)處理裝置從導彈身上轉移至地面制導站，從而節(jié)省彈上空間，減小導彈的尺寸、重量和結構復雜程度，使導彈的設計更容易實現(xiàn)。這其實不難理解，在當時的那個年代，誰能想象到現(xiàn)在一個智能手機的計算能力會比當初一個計算機機柜的計算能力還要強大的多呢？因此TVM制導可以看作是早期技術不成熟時的一種替代產(chǎn)物，是一種變形的半主動雷達制導體制。

同時，TVM制導又具備了無線電指令制導的一些特征，比如地面指揮站需要進行數(shù)據(jù)處理與計算，并通過數(shù)據(jù)鏈將生成的控制指令上傳給空中飛行的導彈，控制導彈的飛行彈道并將導彈引向目標。在前篇中曾講過，無線電指令制導的導彈相當于是一個沒有自主行動能力的瞎子士兵，他的行動受到外界的全程遙控，純粹是后方指揮官的傀儡。這一點TVM制導導彈也是一樣，唯一不同的是TVM制導的導彈長了一雙正常的“眼睛”，只不過思維能力受限而與瞎子士兵一樣需要后方的指揮官加以遙控與指揮。由上可見，TVM制導相當于是將半主動雷達尋的制導和無線電指令制導相結合而成的一種復合制導體制，因此又稱為“指令-尋的”制導?？偨Y來說，無線電指令制導、TVM制導和半主動雷達制導三者的關系是——無線電指令制導：既沒眼睛又沒腦子的士兵；TVM制導：有眼睛卻沒腦子的士兵；半主動雷達制導：既有眼睛也有腦子的正常士兵。

TVM制導的優(yōu)點

首先，與單純的無線電指令制導不同的是，TVM制導的導彈可以接收照射雷達對目標進行照射后產(chǎn)生的回波，因此TVM制導避免了無線電指令制導的一大缺點——即制導作用距離偏近。TVM制導和半主動雷達制導一樣，具備了尋的制導方式的一個很重要的優(yōu)點，那就是當導彈越接近目標時，接收到的目標輻射/反射的能量就越強，制導精度也就越高，這一點與無線電指令制導正好相反。因此TVM制導可以用于遠程防空導彈，并且擁有與半主動雷達制導相似的制導精度，非常適合打擊各類空中高機動目標。而從彈上設備的角度來看，TVM制導導彈的彈上設備相比無線電指令制導的導彈要復雜一些，成本也更高一些，但比半主動雷達制導導彈的彈上設備又要簡單一些。那么TVM制導相比半主動雷達制導又有什么不同的特點呢？TVM制導相當于將半主動雷達制導的數(shù)據(jù)處理部分從導彈彈體上轉移到地面制導站上，很明顯，TVM制導比半主動雷達制導是具有一定優(yōu)勢的，因為地面制導站的“大腦”比導彈上的“小腦”要強大的多，也更加“聰明”，地面制導站遠比導彈彈載計算機的計算能力更強大，這樣的直接好處就是可以提高導彈的制導精度和抗干擾能力，甚至可以實現(xiàn)多枚導彈之間對攻擊目標的分配，避免多枚導彈攻擊同一目標，或者有意控制多枚導彈攻擊同一目標。

由上可見，TVM制導與半主動雷達制導和無線電指令制導相比，有著整體上的性能優(yōu)勢。TVM制導相當于半主動雷達制導和無線電指令制導結合而成的產(chǎn)物，所以同時集兩者的優(yōu)點于一身，既有半主動雷達制導的制導精度高、適于攻擊高機動空中目標的優(yōu)點，同時又具備無線電指令制導的潛在抗干擾能力，且彈上結構較為簡單，有利于控制導彈成本，減小導彈的設計難度。最后，TVM制導還有一個很有意思的特點是，敵方目標反射的雷達回波既由導彈導引頭接收，又由地面雷達接收，因此地面制導站可以將兩者的回波信號進行綜合處理，再形成最優(yōu)的控制指令。就好比戰(zhàn)場上不光士兵的眼睛在觀察目標，同時后方指揮官也在不停的觀察目標，由于TVM制導是由后方指揮官來進行決策的，因此指揮官可以將兩者同時觀察到的信息進行對比分析，從而實現(xiàn)比士兵一個人更好的觀察效果，而且指揮官強大的“大腦”也有利于將兩者的觀察信息進行融合處理。而半主動雷達制導則一般都是“士兵單干”，即無論是對目標回波的接收還是對回波信號進行分析解算，都是由導彈自身來完成的，半主動雷達制導的“一人觀察”模式相比TVM制導的“兩人觀察”模式是存在一定劣勢的。

綜上所述，我們又可以得出新的結論：無線電指令制導雖然是個既沒眼睛又沒腦子的士兵，但眼睛和腦子放在后方的指揮官身上，如果后方指揮官距離士兵過遠的話，就會出現(xiàn)觀察不清、指揮不力的情況。因此，無線電指令制導很難單獨用于遠程防空導彈，但應用在中近程防空導彈上又有一定的優(yōu)勢。半主動雷達制導是個既有眼睛又有腦子的正常士兵，因此后方指揮官只需用探照燈為它照亮目標，士兵過去后可以全自主地尋找目標，找不找的到就全看士兵自己的本事了，因此對士兵自身的能力要求較高，即導彈的彈上設備較為復雜。TVM制導則是一個有眼睛、沒腦子的士兵，但后方有一個大腦非常發(fā)達的指揮官為士兵的行動提供支持，而且指揮官和士兵能同時觀察目標。如果士兵的觀察被僵尸暫時所蒙蔽（對應敵方目標施放的電子干擾），則后方指揮官還能繼續(xù)保持對目標的觀察。而如果后方指揮官由于距離太遠而看不清目標時，則士兵的近距離觀察又能補充上去。由上可見，TVM制導具有良好的制導性能，相比無線電指令制導的“指揮官單干”模式和半主動雷達制導的“士兵單干”模式而言，TVM制導則屬于一種“士兵與指揮官協(xié)同作戰(zhàn)”的制導模式。而且在特殊情況下，TVM制導也可以轉為“士兵單干”模式或“指揮官單干”模式，因此TVM制導的優(yōu)勢自不必多說。現(xiàn)在我們應該明白TVM制導為什么又被稱為“指令-尋的”制導了，TVM制導不但相當于將遙控制導和尋的制導的功能合為一體，并且同時集兩者的優(yōu)點于一身。

TVM制導的缺點

由于TVM制導與半主動雷達制導非常相像，這里主要講一下TVM制導相比半主動雷達制導的缺點。根據(jù)前文的描述，可以看出TVM制導的過程比較復雜，存在系統(tǒng)單元數(shù)目多、結構復雜的缺陷，技術研發(fā)的難度也較大。無論是無線電指令制導的“指揮官單干”模式，還是半主動雷達制導的“士兵單干”模式，都比TVM制導的“士兵與指揮官協(xié)同作戰(zhàn)”模式要簡單一些，這就使TVM制導的應用范圍受到了限制。比如在用于空基平臺時，由于戰(zhàn)斗機難以容納TVM制導那先進的跟蹤雷達系統(tǒng)和龐大的數(shù)據(jù)處理設備，因此以戰(zhàn)斗機為主的空基平臺一般都不會選擇TVM制導導彈，而大多采用半主動雷達制導、主動雷達制導和被動紅外制導等常見的尋的制導導彈。

對于TVM制導來說，由于指令制導的部分需要參與導彈攻擊目標的全過程，包括中段飛行和末段攻擊階段，因此對后方的指揮官（地面或艦載雷達）要求極高，不但要全程奉陪到底，而且對能力的要求也是極高的。同樣，地面或艦載雷達也必須同時具備半主動雷達制導的目標照射功能，以及無線電指令制導的對目標和導彈的高精度跟蹤能力，同時地面/艦上指揮控制系統(tǒng)還必須具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，并配備先進的雙向通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)?？梢?，TVM制導是一種較為復雜的制導體制。因此，采取了TVM制導體制的防空系統(tǒng)如“愛國者”PAC-2、S-300等都配備了先進的相控陣雷達系統(tǒng)，集搜索、跟蹤、引導、火控、照射等功能于一體，而普通的機械掃描雷達是很難擔當此重任的。TVM制導對陸上/艦載系統(tǒng)的要求還要高于以“標準”-2為代表的中段指令修正+末段半主動雷達制導的復合制導體制。作為一種主流的遠程半主動彈，“標準”-2實現(xiàn)遠程區(qū)域防空能力對跟蹤雷達和照射雷達的要求都不是很高，多部不同功能、不同類型的機械掃描雷達配合工作后即可滿足其基本制導需求，這已經(jīng)在“基德”級、KDX-2等非“神盾”防空艦上得到了體現(xiàn)。

在海基平臺上，早期的防空艦大都采取了類似“標準”-2的中段指令修正+末段半主動雷達的制導方式，或者采取全程半主動雷達制導，而很少采用TVM制導方式，就是因為TVM制導相比半主動雷達制導對艦上系統(tǒng)的要求更高，導致艦上系統(tǒng)過于復雜。因此我們可以看到采取TVM制導體制的多為陸基防空系統(tǒng)，就是因為陸基防空系統(tǒng)對系統(tǒng)復雜度的承受能力要好一些。而?；脚_受限于艦艇噸位的限制，對于包括雷達在內(nèi)的艦上設備是能簡化則盡量簡化，否則就有可能超出艦艇平臺的承受能力，或擠占其它作戰(zhàn)系統(tǒng)的空間。但也有例外，那就是俄羅斯“里夫”-M/SA-N-6艦空導彈系統(tǒng)。“里夫”-M是從陸基S-300防空系統(tǒng)移植而來的，也繼承了后者的TVM制導方式，這造成的直接后果就是整套系統(tǒng)體積龐大、設備復雜。這一點我國海軍也是深有體會的。我國當年為了建造051C驅逐艦而引進俄制“里夫”-M艦空導彈系統(tǒng)時，由于整套系統(tǒng)過于龐大，連俄羅斯人都不認為這玩意能塞進051C驅逐艦7 000噸級的艦體，要知道人家那邊是裝在萬噸以上的巡洋艦上的。據(jù)說“里夫”-M不包括雷達和垂發(fā)，整套系統(tǒng)僅后端處理設備就多達20多個機柜，為此很讓我國軍工頭疼了一陣，最后我國設計人員愣是將其簡化到2個機柜，并硬生生地塞了進去。051C驅逐艦為此付出的代價也是不小的，雖然勉強搭載了48單元的導彈垂發(fā)系統(tǒng)，但艦橋前方的平臺只能配備2組共16單元垂發(fā)，艦體后部平臺上雖然配備了4組垂發(fā)，卻是以犧牲直升機庫為代價而獲得的，這直接影響到了艦載直升機的搭載能力，并進一步影響到051C的其它作戰(zhàn)能力，如反潛能力。當然，“里夫”-M系統(tǒng)體型龐大以及051C驅逐艦搭載困難，不光是導彈制導體制方面的問題，還有其它方面的原因，不過這是題外話了。

051C型驅逐艦配備的是俄制30N6E1型搜索/火控雷達（該雷達也配備于俄羅斯“彼得大帝”號核動力巡洋艦上），采取相控陣雷達體制，屬于一種單面旋轉陣，據(jù)稱工作于X波段。由于雷達天線的尺寸較大，發(fā)射功率增強，最大作用距離可達300千米，能同時制導12枚導彈攻擊6個不同目標。整個系統(tǒng)除了防空作戰(zhàn)外，還具備了一定的反導攔截能力，其制導精度足以用于攔截末段高速飛行的戰(zhàn)術彈道導彈。不過，30N6E1相控陣雷達的性能指標雖然看上去較為理想，但由于采取了單面旋轉式的雷達天線，只能在90°～120°左右的方位角范圍內(nèi)對特定方向的空中目標進行跟蹤和防御作戰(zhàn)，因此它的整體防空性能與“神盾”艦相比存在著明顯差距。加上30N6E1相控陣雷達的天線尺寸較大，難以安裝至較高的位置，只能安裝在051C艦體后部的平臺之上。由于前方建筑和相關設備的遮擋，使30N6E1雷達的前方視野受到很大限制，綜合以上因素導致了051C型驅逐艦并不具備全向的遠程區(qū)域防空能力。實際上，30N6E1作為一種作用距離高達300千米的X波段相控陣雷達，它的先進程度是不容否定的，而且它無論是性能還是功能都足以滿足TVM制導的苛刻要求。但正是由于TVM制導體制的要求較高，導致了30N6E1雷達的尺寸重量過大，無論是俄羅斯“彼得大帝”號巡洋艦還是我國051C型驅逐艦，都無法將其安裝至桅桿頂端，從而導致其全向視野范圍受到影響。再加上TVM制導的特殊性要求導致了30N6E1雷達不能采取類似英法“神盾”艦的旋轉陣體制。30N6E1雖然采取了旋轉式的雷達天線，但在與目標接戰(zhàn)時只能停止旋轉“凝視”一個特定的方向，所以30N6E1相控陣雷達的整體性能雖然不輸于英法旋轉陣，甚至在某些方面還有所超出，但卻只具備特定方向的遠程探測能力，其綜合防空性能是比不上英法旋轉陣的，原因還是要歸于TVM制導的特殊性上。

此外，影響TVM制導上艦的另一個限制因素是，在同等級別的艦載雷達系統(tǒng)的支持下，TVM制導的多目標攻擊能力要差于半主動雷達制導體制。這是因為在TVM制導體制下，艦上系統(tǒng)的制導負擔要遠大于半主動雷達制導體制，無論是艦載雷達的跟蹤和火控能力、艦上指揮控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，還是雙向數(shù)據(jù)鏈的通信能力，都有可能會構成瓶頸而影響到TVM制導的多目標攻擊能力，即水面艦艇的抗飽和攻擊能力，而這正是艦上防空的重要指標之一。半主動雷達制導的艦空導彈無論是中制導還是末制導階段，對艦載雷達系統(tǒng)的要求都相對較低，尤其是在末制導的目標照射階段對艦載火控/照射雷達的要求低，不但“火控盾”能完美支持末段目標照射服務，甚至老式的機械掃描式照射雷達也能支持（比如“伯克”級驅逐艦上的AN/SPG-62照射雷達和KDX-2型驅逐艦上的STIR-240照射雷達）。但TVM制導就要挑剔的多了，其不但要求艦上火控雷達提供對目標的照射，還要求火控雷達具備很強的目標跟蹤能力，一般的火控/照射雷達是難以滿足TVM制導的要求的。我們可以看到，不光051C型驅逐艦采用了先進的30N6E1相控陣火控雷達，而且俄羅斯“光榮”級、“基洛夫”級（改進前）巡洋艦也都配備了體型巨大的“頂罩”火控雷達（采取無源相控陣體制），其尺寸達到6.2米（長）×5.6米（寬）×7.65米（高），天線總重量達到26.5噸，為艦上的SA-N-6艦空導彈系統(tǒng)提供火控支持。而這些尺寸巨大的雷達系統(tǒng)無疑對載艦提出了更高的要求，其適裝性不容樂觀?？梢姡啾萒VM制導體制而言，半主動雷達制導的艦上適配性更好，更適合上艦。綜上所述，作為兩種非常相似的制導體制，雖然TVM制導相比半主動雷達制導在性能上存在著一定的優(yōu)勢，但在多種因素的限制下，導致其并不適合上艦。相反，半主動雷達制導由于制導體制相對簡單，在艦載防空系統(tǒng)上得以普遍應用。

事實上，陸基防空系統(tǒng)也在逐漸淘汰TVM制導體制。前文講過了，TVM制導方式是當初那個特殊時代下的特殊產(chǎn)物。而如今隨著科技的進步，不僅半主動雷達導引頭技術早已成熟，更先進、結構更復雜的主動雷達導引頭技術也已經(jīng)成熟?，F(xiàn)在的主動雷達導引頭早已實現(xiàn)體型小型化、成本白菜化，而且性能也越來越強大，其大規(guī)模應用已不存在問題。與TVM制導相比，主動雷達制導導彈的彈上結構更復雜，但可以簡化地面/艦上系統(tǒng)的復雜程度，并且主動雷達制導艦空導彈的多目標攻擊能力更強，更適合用于艦上防空。因此我國“海紅旗”-9艦空導彈系統(tǒng)的研制并沒有采納TVM制導，而是一上來就采取了主動雷達制導方式。再看美國“愛國者”防空系統(tǒng)從PAC-2發(fā)展到PAC-3，以及俄羅斯S-300發(fā)展到S-400防空系統(tǒng)的過程，TVM制導體制都已被放棄，轉而采用更先進的主動雷達制導體制。這種統(tǒng)一是時代發(fā)展的必然規(guī)律，TVM制導將和其它過時的軍事技術一樣，最終在博物館里度過余生。