漫談天線“塞進”桅桿

來自北京的讀者@圍觀老劉追兔向《兵器》提問：055級大驅(qū)最近挺火，上面的隱身復合桅桿令小伙伴們都很感興趣。請問為何要把雷達天線裝到桅桿里呢？

對此，編輯部安排了作者uncelb回答如下：

現(xiàn)代軍艦把雷達裝進桅桿主要是出于控制軍艦電磁特征的需要。很多人認為隱身桅桿或者復合桅桿設(shè)計只是為了雷達隱身，這其實是個不全面的認識。把雷達“塞到”甲板建筑里，設(shè)計師的“苦衷”其實很多。首先，雷達天線往往外形復雜，裝有這些復雜形狀物體的平臺在被雷達照射時，反射特征比較明顯。其次，雷達天線本身比起軍艦的主體結(jié)構(gòu)要更“柔弱”，所以把它們不加遮擋地放在艙外，一定程度上是不利于保護天線的。

然而隱身桅桿的設(shè)計可不是簡單地把雷達之類的設(shè)備按照大小“塞進”桅桿里?！叭钡捻樞蚺c桅桿本身的形狀、材料，都是十分復雜的系統(tǒng)工程。與常見的單個天線使用的天線罩一樣，作為多個天線共用一個“罩子”的隱形桅桿，必須要讓裝進去的射頻設(shè)備們在“入住”后，不影響這些設(shè)備性能指標。比如，它們不能變成“近視鏡”或者“哈哈鏡”。桅桿的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)特性需適應特定電磁波的傳播，還得讓天線的視角不受影響。同時，天線一多，令人撓頭的電磁兼容問題，也會在天線們都擠進“一棟樓”后變得更加令設(shè)計師們傷腦筋。

隱身桅桿的外形一般是由一些利于改善所在平臺雷達反射特征的外形構(gòu)成。這種設(shè)計類似于隱身飛機外形設(shè)計中減少反射平面數(shù)、同時根據(jù)雷達接收機工作特點改變反射方式的思路。為了讓桅桿里的天線可以工作，并降低對于平臺航行性能的負面影響，隱身桅桿還需要大量的采用玻璃纖維這樣的非金屬材料。

這里還需要明確一個概念，隱身桅桿與復合桅桿并不是一個東西。通俗地講，隱身桅桿指得是具備雷達隱身效果的桅桿設(shè)計。而復合桅桿一般來說是兼具其他功能的桅桿結(jié)構(gòu)。比如已經(jīng)很常見的煙囪桅，兼具天線或者其他設(shè)備零件轉(zhuǎn)臺的桅桿結(jié)構(gòu)（比如潛艇的潛望鏡桅桿）都可以算是復合桅桿。

如今設(shè)計師們在設(shè)計現(xiàn)代水面艦艇時，早已不再單一地追求雷達隱身，而是將包括雷達波、通信無線電、紅外紫外、甚至可見光在內(nèi)的各個頻段的電磁信號系統(tǒng)考慮，以電磁特征這一概念來統(tǒng)一規(guī)劃軍艦的隱身性能。這時，具有隱形功能的復合桅桿顯現(xiàn)出了優(yōu)勢。將雷達和通信電臺共用天線罩或者天線，減少整個平臺系統(tǒng)天線數(shù)量，顯然更利于隱身和電磁兼容設(shè)計。所以，我們已經(jīng)看到越來越多的軍艦不僅采用了隱身桅桿，更采用了復合甲板建筑。

其實能夠裝進桅桿里的，也許不僅是雷達，還有通信天線，甚至光電探測與可見光設(shè)備。這樣不僅利于隱身和降低電磁兼容難度，更有可能從工程上減低艙內(nèi)伺服裝置的設(shè)計復雜程度，提高效率，進一步解放平臺的性能。不過這樣的設(shè)計，還需要仰仗艦艇的各個分系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，才能在未來逐步實現(xiàn)。