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美海军欲部署新宙斯盾雷达,纸面数据确实强悍,但换装没那么简单

来源:上虞门户网  2019-11-04 16:29

美国《福布斯》周刊网站近期刊登了署名文章《为什么说美国海军应当在驱逐舰上加速配备SPY-6超级雷达》。

文章称,美国印度洋-太平洋司令部司令戴维森上将今年曾经致信美国国会和五角大楼,要求在其职责范围内加速推进作战技术现代化,其中包括部署一种可以大幅提高海基防空反导效率的新型数字波束成形雷达——AN/SPY-6,并称该雷达的最强版本将使得未来驱逐舰舰载雷达的灵敏度提高100倍,以应对传统空中威胁以及高超音速导弹、弹道导弹的威胁。

那么AN/SPY-6雷达到底是何方神圣?实际性能如何呢?

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“宙斯盾”的苦恼

当今世界上最完善的舰载战斗系统可以说就是美国的“宙斯盾”战斗系统了,这是美国海军现役最重要的整合式水面舰艇作战系统,先后部署在提康德罗加级导弹巡洋舰、阿利·伯克级导弹驱逐舰上,以应付各种空中威胁对水面作战舰艇的饱和攻击威胁。

“宙斯盾”系统的核心是AN/SPY-1系列相控阵雷达,这是一部分分时时彩在E/F波段的无源多功能相控阵雷达系统,也是“宙斯盾”系统的主要传感器,能够自动搜索、跟踪多个空中目标,并引导“标准”-2系列舰空导弹实施有效拦截。AN/SPY-1雷达家族从上世纪60年代开始研制发展至今,已经拥有了大大小小十余种型号,而且特殊的八面雷达阵列成为该雷达家族的显著特征。

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目前美军阿利·伯克级驱逐舰上安装有最新型号AN/SPY-1D近海战雷达,首次拥有了双波束探测功能,提高了探测和跟踪掠海飞行巡航导弹等目标的能力。但是,随着作战环境和潜在威胁的日益变化,美军舰载雷达的任务需求也在不断提高,面对新出现的隐身飞机、高超音速导弹、反舰弹道导弹等威胁,AN/SPY-1系列雷达受限于早期架构已经有一些力不从心。

比如AN/SPY-1雷达采用的是“被动无源相控阵”(PESA)体制,其在波束控制敏捷性、抗干扰能力、系统噪声、功率提升等方面均显示出不足。由于固定馈电网络的存在,其波束扫描能力取决于移相器位数、精度、馈电网络的设置等等,不如当前更新更先进的“主动有源相控阵”(AESA)体制,后者能轻松灵活地进行各类波束扫描操作。

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此外,AN/SPY-1雷达设计的时候并没有考虑到导弹防御能力(这里指的是对弹道导弹的防御,而非对反舰导弹的拦截),因此面对弹道导弹等新威胁,美军从1999年开始启动了新型“防空反导雷达”(AMDR)的研制计划。当年11月,美国海军授予雷声公司一份价值1.4亿美元的5年期合同,用于研制装备下一代固态有源相控阵雷达,以作为海军驱逐舰、航空母舰的多功能雷达系统。

2009年6月,美国海军又将洛克希德·马丁公司和诺斯罗普·格鲁门公司拉进了AMDR雷达的预研分分时时彩中。此后数年中,美国海军持续向这三家公司注资,以推进AMDR雷达的研制分分时时彩。2013年10月,美国海军最终与雷声公司签署了AMDR雷达的工程、制造和研发合约,此时AMDR雷达被正式命名为AN/SPY-6。

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2016年1月,首部AN/SPY-6防空反导雷达阵列构建完成,2016年5月末,完成近场靶场(NFR)测试,验证了系统对真实目标的跟踪能力。6月,首部雷达交付给美国海军在太平洋导弹靶场的先进雷达研发评估实验室(ARDEL)。10月,该雷达通过搜索与截获卫星的轨道,首次跟踪到了距地球数百公里上空的多颗卫星,证实了其对高弹道、高轨道目标的探测跟踪能力。在之后的数个月内,该雷达通过同时跟踪飞机和卫星,实现了首次综合防空反导跟踪。

2017年3月15日,该雷达完成了首次弹道导弹防御试验,搜索、探测并跟踪了从考艾岛太平洋导弹靶场发射的弹道导弹目标。同年5月3日,雷声公司开始了AN/SPY-6雷达的低速初始生产。

AN/SPY-6雷达计划装备正在开发的阿利·伯克Fight Ⅲ型导弹驱逐舰,预计将在2023年形成战斗力。

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高灵敏度雷达

作为下一代将在防空和导弹防御雷达,AN/SPY-6可以有效地对抗各类现役或未来可能出现的新型空中威胁。该雷达采用先进的双波段模式,包括3个主要部件,即S波段雷达、X波段雷达和雷达控制器(RSC)。其中,S波段雷达提供立体搜索、跟踪、弹道导弹防御识别和导弹引导,X波段雷达提供水平搜索、精确跟踪、导弹控制和目标末端照射。

雷达控制器为这两种雷达提供共享接口和协调,确保2部雷达在复杂多变的作战环境中完成各自作战任务。与阿利·伯克Flight ⅡA型驱逐舰上的装备的AN/SPY-1D雷达相比,这种新雷达将具有更远的探测距离、更高的识别精度、更高的可靠性与可维护性,以及更低的成本,而其灵敏度更是后者的30倍。

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AN/SPY-6雷达由不同数量的雷达模块组件(RMA)组成,每个组件由一个2立方英尺的盒装独立雷达组成,可以分组集成,以构建任何尺寸的雷达阵列,这种模块阵列几乎是无限可扩展的,从而构建从单个雷达到更大配置的相控阵雷达阵列,以满足各种不同舰船的需求。

初始的AN/SPY-6雷达系统的一块阵列由37个雷达模块组成,整个雷达天线孔径的直径为6.7米,因为其是为了研制中的CG(X)导弹巡洋舰而准备的,但要装在阿利·伯克Flight Ⅲ型驱逐舰上的话,必须满足直径仅4.26米的预设雷达空间。而且一艘驱逐舰上的电力、冷却能力也不足以支撑37个雷达组件分分时时彩,因此在装舰时需要将其缩减到24个雷达组件。但即使是缩减版,其灵敏度也要远远优于阿利·伯克Flight ⅡA型驱逐舰上的AN/SPY-1D雷达。

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要实现预定分分时时彩目标,并具有高灵敏度和高分辨率,AN/SPY-6雷达的天线尺寸和发射功率都要远远大于传统的AN/SPY-1雷达,其涉及到4项关键技术,包括收/发组件和高功率放大器、有源相控阵雷达结构设计、分布式接收机/激励器、大孔径数字式波束成形技术。以第一项技术为例,该雷达的基本构成单元是RMA组件,而非AN/SPY-1雷达的TR模块,一个RMA组件包括24×6=144个TR模块,2个双通道转换器,频率合成器,辅助功率控制器件。其可重构性强,使用了新一代的氮化镓GAN工艺,功率密度和效率极大提高,还采用了第四代数字接收和发射技术。

根据美国公布的AN/SPY-6雷达示意图推测,单个TR组件的平均输出功率将高达152~225W,远远高于目前AN/SPY-1雷达上TR组件的100W功率。这样能在孔径尺寸变化不大的情况下,极大增加单面天线阵的功率输出,达到兆瓦级的平均功率,获得更惊人的功率孔径积,堪比陆基巨型洲际导弹预警雷达。

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这些技术带来的好处是,新型雷达拥有了更强大的抗干扰性能,以及高自由度、灵活的波束控制与波束赋形能力,在面临隐身飞机、隐身巡航导弹等低RCS目标,以及高超音速导弹、弹道导弹等高速目标时更有底气。同时,高精度的波束控制能力,还使得该雷达可能有能力使用其天线阵列进行电子攻击。现有的机载AESA雷达系统,比如F-22“猛禽”战斗机上使用的AN/APG-77雷达, F-35“闪电”Ⅱ战斗机上使用的AN/APG-81,以及F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机、EA-18G“咆哮者”电子战飞机上使用的AN/APG-79雷达,都已经证明了它们的电子攻击能力。同理,AN/SPY-6雷达可以用精确定向的高能无线电波束攻击和干扰空中和水面威胁,使飞机、船只和导弹处于电子盲区。

此外,AN/SPY-6雷达具有良好的网络作战能力,数艘舰船上的雷达可以组网以达到更加强大的探测跟踪能力。

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部署换代不容易

戴维森上将虽然急切地希望在他指挥的阿利·伯克级导弹驱逐舰上换装AN/SPY-6雷达,以应对印太战区出现的越来越多的高技术威胁,但是从AN/SPY-6雷达的开发进度和装舰要求来看,戴维森上将的期盼很可能要落空。

首先,AN/SPY-6雷达目前仍然是一种非完全体雷达。双波段雷达中的X波段雷达还未正式定型,因此美国海军在首批12套AN/SPY-6雷达中并没有安装X波段雷达,而是用现役的AN/SPQ-9B雷达来代替其功能,这将使得驱逐舰对空中目标的高精度探测难以达到预期设想。

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其次,AN/SPY-6雷达的高性能伴随着带来的是高耗电量,甚至比AN/SPY-1D雷达要高1倍。目前正在建造的阿利·伯克Flight Ⅲ型驱逐舰已经针对这种情况更改了发电机组的设计,发电功率大幅提升以满足雷达需求。但是戴维森上将手中现役的那些FightⅡA型驱逐舰,甚至更加老款的FightI型驱逐舰,其电力系统无论如何不可能支持如此巨大的雷达耗电量,要重新设计替换升级是一件非常麻烦的事情。

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最后是生产速度的问题。美国海军目前优先将AN/SPY-6雷达安装到Flight Ⅲ型驱逐舰上,首批3艘驱逐舰的合同正在执行,其中2艘由通用动力公司巴斯钢铁厂建造,另一艘将由亨廷顿英戈尔斯公司建造,但目前一艘都还没有建成。在这种情况下,对现役阿利·伯克级导弹驱逐舰更换AN/SPY-6雷达的改造看来是不大可能这么快实施,毕竟要等新雷达在新战舰上磨合完成后,并形成完善的使用经验后,才可能用于老战舰的更新换代。

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