盾和彈之間的那點事（四）——綜述篇（1）

涂林峰

在介紹“神盾”艦上的那些“盾”時，必須還要涉及另一個關鍵角色——艦空導彈。僅憑“盾”的性能并不能決定一型“神盾”艦的整體防空水平，彈的角色同樣非常重要，一型優秀的“神盾”艦必須要做到盾與彈的完美結合才能發揮出最佳的防空效能。各國“神盾”艦出于各自不同的國情和作戰需求，在盾與彈之間采取了多種多樣、種類不同的設計方案，最終目標都是實現盾彈合一，達成“神盾”艦最優的防空效能。

L、S、C與X

當前的艦載雷達的工作波段主要分為L波段、S波段、C波段和X波段，按波長長短的排序為L>S>C>X，如果用英文就很好記了，L=Long，S=Short，C=Compromise（意為S和X的折中），X相當于瞄準準星（意思是精度高到足以用于瞄準）。從L到X波段的波長范圍為30～2.5厘米，頻率范圍為1GHz～12GHz。L波段再往上就是分米波和米波波段，由于波長過長，頻率過低，雷達工作在以上波段時將無法保證有效的探測精度，這對于追求多用途的艦載相控陣雷達來說是不可接受的。而X波段再往下就是毫米波波段了。毫米波雖然波長較短，頻率較高，可以保證雷達的探測精度和制導精度，但毫米波在大氣中的傳輸損耗大，容易受惡劣氣象條件的影響（這一點對于海上作戰來說尤其關鍵），很難保證有效的探測距離，因此毫米波雷達多用于中近距離的高精度探測與制導。對于遠程探測與防空能力要求極高的“神盾”系統來說，毫米波波段并不是一個理想的選擇。因此現在的艦載相控陣雷達大多工作于厘米波波段或分米波波段，就是因為在這一波長范圍內雷達可以在探測距離和探測精度上取得較為理想的平衡，沒有明顯的短板。

在L、S、C、X四個雷達波段中，其中波長最長的L波段主要用于遠程警戒雷達，其適用范圍仍然存在著一定的限制，而艦載多功能相控陣雷達則主要工作于S、C、X波段。其中S波段雷達的波長較長，探測距離較遠，一般用于中遠距離的搜索與跟蹤，但探測精度相對較低，無法直接用作火控雷達和照射雷達。而三者中波長最短的X波段則正好相反，它的探測精度在三者中是最高的，適合用于火控、照射雷達，但與毫米波雷達相似的是，它也存在著大氣傳輸損耗大、易受惡劣氣象條件影響的缺點，并且雷達器件的加工難度較大，因此X波段雷達的探測距離很難做上去，其遠程大范圍探測性能天生不如長波段雷達。由于“神盾”艦一般都追求遠程區域防空能力，因此X波段相控陣雷達在“神盾”艦上的應用受到一定的限制。C波段的波長介于S波段和X波段之間，其探測距離一般比X波段雷達更遠，同時精度也比S波段雷達高，是一種中和了S波段與X波段兩者優缺點的雷達波段，也是很有發展前景的一種雷達波段，尤其是在中小型艦艇和中近海作戰領域的發展前景看好。總的來說，在探測距離上，通常情況下三種雷達波段的關系為S>C>X，而探測精度則為X>C>S。

在當今的主流“神盾”艦中，配備S波段相控陣雷達的有我國052C、052D型驅逐艦，美國“提康德羅加”級巡洋艦、“伯克”級驅逐艦，日本“金剛”級、“愛宕”級驅逐艦，韓國KDX-3級驅逐艦，西班牙F-100型護衛艦，挪威“南森”護衛艦，澳大利亞“霍巴特”級驅逐艦，英國45型驅逐艦，印度“加爾各答”級驅逐艦，法國版FREMM護衛艦。配備C波段相控陣雷達的有日本“秋月”級驅逐艦（較大的天線陣面），法意“地平線”級驅逐艦，意大利版FREMM護衛艦，俄羅斯22350型護衛艦。配備X波段相控陣雷達的有日本“秋月”級驅逐艦（較小的天線陣面），德國“薩克森”級護衛艦，荷蘭“七省”級護衛艦，丹麥F-361型護衛艦以及美國DDG-1000型驅逐艦。

主動與半主動

對于艦空導彈來說，目前有兩種最常見的主流制導方式——主動雷達制導和半主動雷達制導（簡稱主動彈和半主動彈），還有一種在艦空導彈中較為少見的TVM制導，也算是一種變形的半主動雷達制導方式。無論是主動雷達制導還是半主動雷達制導，都屬于艦空導彈的末制導方式，因此主動彈和半主動彈的區別主要在于末段制導方式的不同，兩者中段飛行時的引導方式是相似的，這一點后面再詳談。用一個比喻來說明兩者末制導方式的不同。在一片黑暗中為了發現并準確的擊中目標，半主動彈需要背后有一支手電筒直指目標并將目標照亮，之后半主動彈才能尋著亮光攻擊目標，背后的那支手電筒就是艦載火控/照射雷達。而主動彈則相當于自己配有一支手電筒，背后的艦載雷達只需要給它指明一個大致的方向，主動彈飛抵目標所在區域后自己打開手電筒尋找、定位并攻擊目標。主動彈和半主動彈各有優缺點，其性能先進與否并不能一概而論，但有一點可以肯定，隨著導彈制導技術的不斷發展，主動彈將是艦空導彈未來的一大發展趨勢，各國新一代艦空導彈如美國“標準”6、歐洲“紫菀”系列艦空導彈、我國“海紅旗”9遠程艦空導彈和“海紅旗”-16B中程艦空導彈、美國ESSM block2、以色列“巴拉克”8等導彈無一例外都選擇了主動雷達制導方式。

搜索、跟蹤與火控

對于艦載防空雷達來說，通常情況下都可以分為搜索雷達、跟蹤雷達和火控/照射雷達三種不同功能的雷達系統，通過三種雷達系統的配合，從而實現從發現目標、識別目標、跟蹤目標、引導導彈攻擊目標、攻擊后的效果評估等一整套防空作戰流程。搜索雷達的作用就是發現并確認空中來襲目標，跟蹤雷達的作用是持續跟蹤空中目標，并生成空中目標的飛行軌跡。現代先進艦載雷達很多都已實現了搜索和跟蹤功能的一體化，即用一部雷達同時完成對空中目標的搜索與跟蹤任務，這對于簡化艦上雷達系統的配置來說意義重大。而火控/照射雷達則負責鎖定空中目標并引導艦空導彈等各類防空武器攻擊目標，也是艦上防空作戰中的最關鍵的一環。再用一個比喻來說明三種雷達的功能定位。在一片漆黑的夜里，如何發現房屋四周可能存在的小偷之類的入侵者呢？答案就是用功率大、照射距離遠的大型探照燈把房屋四周的空地全部照亮，這就是搜索雷達的任務，這個大型探照燈不一定要把房屋四周照得亮如白晝，只要能大致區分出可能存在的人影就可以了（這一點對應雷達的探測精度），但照射距離要足夠遠并且要有很大的覆蓋范圍（這一點對應雷達的探測距離與波束寬度），可以在短時間內將房屋四周的空地全部照射一遍，以便不放過小偷在任何角落中可能存在的蹤跡。這種大型探照燈既可以在房屋的四個方向上各配備一部（對應四面固定陣），也可以用一部探照燈不停的旋轉以周期性照亮房屋四周（對應旋轉陣）。而當大型探照燈發現小偷的蹤跡后，則下一步就由跟蹤雷達接手。跟蹤雷達相當于一部比搜索雷達更亮的探照燈（即探測精度要高于搜索雷達），以便能夠穩定追蹤小偷下一步的行動，并將小偷的行動記錄在案。這部探照燈可以是固定指向目標的，從而將小偷的一舉一動都收在眼底，也可以是旋轉式的，在前一圈將小偷的所處位置記錄下來后，當探照燈轉完一圈后，再將小偷所處的最新位置記錄下來，這樣雖不能一直監視小偷的一舉一動，卻也可形成小偷的行動蹤跡，為下一步決策提供依據。

隨著技術的發展，搜索雷達的探測性能和探測精度也越來越高，從而為艦載雷達實現搜索和跟蹤功能的一體化打下了堅實的基礎。而火控/照射雷達則相當于在搜索雷達發現目標、以及跟蹤雷達穩定跟蹤目標后，當小偷進入到我方槍手的攻擊距離內后，或者小偷已經逼近到可能會對房屋造成威脅后，再單獨用一道強光照亮小偷所處的位置，為我方房屋內的槍手提供目標指示以發動致命一擊。這道強光一定要足夠亮（對應雷達的探測與制導精度），從而使我方槍手能對小偷的致命部位發動準確的射擊，但照射范圍可以很小（對應雷達的波束寬度），只需照亮小偷本人所處的位置即可，并且照射距離通常不需要太遠，只要滿足武器的最大射擊距離即可（對應雷達的探測距離）。此外，這道強光必須要有很強的指向性，不能東挪一下西轉一下而影響到攻擊效果，并且還要具備同時照射來自四面八方的不同目標的能力。從這一點上來講旋轉陣一般是不能用于艦載武器的火控和照射的，艦載相控陣雷達用于火控雷達或照射雷達時，必須是四面固定陣或者可停止旋轉“凝視”一個方向的旋轉陣，機械掃描雷達用于火控/照射雷達則一般需要在艦體各個方向上同時布置多部雷達天線，以實現對全方位空域的覆蓋并保證能同時對付多個不同的空中目標。

由上可見，搜索雷達對探測距離與探測范圍的要求最高，對探測精度的要求則相對較低，因此搜索雷達多工作于L波段、S波段等波長較長的雷達波段。由于搜索雷達是艦上防空作戰的第一道預警，其必須要為遠程艦空導彈發射與攻擊目標提供充足的預警與反應時間，因此搜索雷達的作用距離一般都要遠大于艦空導彈的最大射程，大多數遠程防空艦的對空搜索雷達的最大探測距離都超過了300千米。跟蹤雷達對精度的要求比搜索雷達要高，但對最大探測距離的要求可以適當放寬，因此跟蹤雷達多工作于S波段、C波段等探測距離與精度較為適中的雷達波段。而火控與照射雷達對精度的要求是三種雷達中最高的，因此多工作于波長較短、頻率較高的X波段，甚至是波長更短的Ku波段和毫米波波段，但對作用距離的要求不高，只需滿足艦上武器的最大射程即可。

“火控盾”

艦載相控陣雷達用作火控或照射雷達時比傳統的機械掃描雷達有著巨大優勢，我們可以形象地稱之為“火控盾”。以美國“伯克”級驅逐艦上的AN/SPG-62照射雷達為例，它為“宙斯盾”系統的“標準”2半主動雷達制導艦空導彈提供末段照射。作為一種機械掃描雷達，一部AN/SPG-62一次只能照射一個目標，如果空中有多個目標同時存在時，則必須要通過機械轉動才能照射第二個目標。假如從幾個方向上同時來襲多個空中目標時，則“伯克”級上的3部AN/SPG-62照射雷達就會陷入左支右絀、顧此失彼的境地。這種情況下，如果是相控陣雷達則可以利用電子掃描的優勢迅速在多個空中目標之間轉移照射波束，或者發出多道照射波束同時照射多個目標，從而能夠非常靈活地同時對付多個空中目標，具有比傳統機械掃描雷達更強的抗飽和攻擊能力。還引用前文的比喻，機械掃描火控/照射雷達就好比是一支單獨的強光手電筒，照了東就照不了西，就算在房屋的不同方向上配備多支這樣的手電筒，除非入侵的小偷們都從同一個方向按先后順序依次出現，否則這些手電筒最終仍將是應接不暇。而相控陣雷達則相當于由成千上萬個LED小燈泡組成的一支大光源，這些小燈泡可以聽你指揮，一部分指東一部分指西，從而實現同時照射多個方位不同目標的能力，并且這支大光源還可以在多個目標之間快速轉移光束，從而可以從容應對更多的目標。

“火控盾”實現的前提條件是什么呢？首先，為了保證足夠的制導精度，必須是X波段相控陣雷達；其次，為了能實現全向范圍的覆蓋，必須是四面固定陣，而不能是旋轉陣。目前世界上已服役的“火控盾”只有日本“秋月”級驅逐艦上的FCS-3雷達系統、歐洲的APAR有源相控陣雷達系統以及美國DDG-1000驅逐艦上X波段的AN/SPY-3多功能雷達系統。“秋月”級的FCS-3雷達系統配備的X波段“小盾”是從戰斗機機載AESA火控雷達移植而來的，性能較為有限，DDG-1000的作戰定位又偏重于對陸而不是防空，因此真正值得稱道的“火控盾”就只有APAR一種了。作為歐洲“小盾”的經典之作，APAR在與“標準”2、ESSM等半主動彈配合使用后可以實現強大的抗飽和攻擊能力。美國海軍最新的“伯克”3型驅逐艦也曾計劃配備X波段的“火控盾”，但由于種種原因最終取消了，只保留了S波段的四面固定陣，火控照射仍然由三座AN/SPG-62機械掃描雷達負責。

主動彈的解決方案

S波段和C波段相控陣雷達由于波長過長，精度偏低，因此通常都用于搜索和跟蹤雷達，并不適用于火控/照射雷達。那么，配備這兩種相控陣雷達系統的“神盾”艦該如何實現對空中目標的精確打擊呢？答案就是配備主動雷達制導的艦空導彈。主動彈相當于將半主動彈安置在艦上的照射雷達直接搬到了導彈上，即導彈自身攜帶了一支“手電筒”，自己解決了目標照射的問題，從而不需要在發射艦艇上另外再配備專用的照射雷達。引用前文的比喻，像052C/D驅逐艦這樣的S波段“大盾”艦只配備了四面大型探照燈，其照射亮度（即精度）只能發現、跟蹤目標而不足以為艦空導彈提供對目標的照射，那么在配備主動雷達制導的“海紅旗”9艦空導彈后，052C/D上的大型探照燈只需要給“海紅旗”9導彈指出一個大致的方位，導彈在飛抵目標所在區域后自己打開高亮度“手電筒”，鎖定并攻擊目標。因此052C/D驅逐艦沒有為艦空導彈單獨配備X波段的照射雷達（配備的X波段的SR-64雷達主要用于低空搜索和警戒）。從某種角度上講，配備了主動彈的“神盾”艦是不需要另外單獨配備照射雷達的，采取類似方案的還有英國45型驅逐艦、法意“地平線”級驅逐艦、法意FREMM型護衛艦、印度“加爾各答”級驅逐艦、俄羅斯22350型護衛艦等，這種方案的優點在后文會有詳細介紹。

搜索/跟蹤/火控一體

雖然主動彈憑借其獨特的優勢不需要在艦上單獨配備照射雷達，但對于半主動彈來說，搜索、跟蹤雷達和火控/照射雷達一個都不能少。當今世界上還有相當數量的半主動彈，典型代表就是美國海軍的兩大主力當家彈——“標準”2遠程艦空導彈和ESSM/“海麻雀”中近程艦空導彈，不但美國海軍自己使用，還出口至眾多盟國和準盟國，因此如何為半主動彈搭配照射雷達就是很多國家海軍不能不考慮的問題了。最簡單粗暴的解決方法當然是美國“宙斯盾”系統，直接用幾部機械掃描雷達頂上去；其次是日本“秋月”級驅逐艦，搞一個低配高價版的“雙波段雷達”，好歹也算解決了問題；比較聰明的解決方案還是歐洲“小盾”的代表——APAR有源相控陣雷達。作為一種四面固定式X波段“火控盾”，APAR通過一部多功能雷達即實現了半主動彈制導的目標搜索、跟蹤與火控照射等功能，其探測與制導精度、低空探測能力、應對多目標的能力都堪稱完美，可謂是歐洲海軍裝備的經典之作。不過APAR雖然具備了較為出眾的優點，但它的性能局限性也是很大的。作為X波段“小盾”，其每面雷達天線陣面配備了多達3 200個T/R組件才勉強實現了150千米左右的最大探測距離，而且這還只是理想條件下的理論值。作為一種搜索、跟蹤與火控照射等功能一體化的多功能相控陣雷達系統，其跟蹤與火控照射的意義比遠程搜索更大。APAR的遠程搜索能力并不足以支持“標準”2這樣的遠程艦空導彈，其另外配備的大型遠程警戒雷達就像瘸子的拐杖一樣必不可缺，而遠程搜索與區域防空能力恰恰是“神盾”艦最重要的一種能力。真正能夠實現遠程大范圍搜索、中近距離精確跟蹤與火控照射等功能于一體的解決方案恐怕就只有雙波段雷達了，通過工作在兩個不同波段的相控陣雷達以實現彼此之間的性能互補，否則單一波段的艦載雷達由于性能上的局限性總是要在某一方面讓步。

盾彈合一

前文中大家對盾和彈的關系已有所了解，那么盾和彈之間可以有哪些搭配方案呢？什么樣的搭配方案才能最終實現盾彈合一，并使“神盾”艦實現最優的綜合防空效能呢？目前看來，“神盾”艦上的盾和彈之間的搭配方案可以分為以下幾種：S+主，S+C+主，C+主，S+X+半，X+半，C+X+半，L+X+半，L+C+主，L+S+主等。這些方案各有各的性能特點，很難說哪種方案才是對于“神盾”艦來說最先進、最理想的解決方案，因為還要考慮四面固定陣與旋轉陣的區別、有源陣和無源陣的區別、復合制導與單一制導方式的區別、雷達布局與安裝高度的區別、不同雷達型號的性能區別、所在國家的定位與需求等種種因素，就算把這些全部都考慮進去了，最后還要考慮成本與效費比的問題。總之，一型“神盾”艦的性能優劣必須從各個角度進行綜合性全局分析后才能得到最終答案，這些都將在后續篇章中娓娓道來。