型雷达,为舰船提供全方位态势感知和防卫能力。无论是从舰船总体设计还是武器装备,都体现出美海军从追求先进卓越到注重务实、效费比和研制采办进度的转变。
(资料图)
型雷达,又称为固定阵面版“企业级对空监视雷达”(EASR),由9个RMA堆构成。出于降低开发成本和风险,美国海军计划用取代原SPS-48和SPS-49老式雷达,装备于“福特”级航母和未来护卫舰项目。根据美国海军SPY-1+0dB的方案,
1.5 德国F-125型护卫舰和TRS-4D雷达
F-125型护卫舰(7000t)是集中了德国在全电力推进、全舰隐身、集成天线等领域的最新成果。首舰“巴登 · 符腾堡”号于2011 年 11 月开工建造,2014年3月31日下水,2016年7月交付德国海军。该舰运用全新的信息战系统,强调海上编队的协同作战、多层次区域防空、兼顾多用途功能,定位是充当着德国海上网络中心战的核心节点。因此,在雷达的配备上更强调性能,选用的是空客防务与航天公司开发的 TRS-4D/NR(非 旋 转)雷达,如图5所示。
TRS-4D雷达在2011年的伦敦防务与安全装备国际展览上首次亮相,是一款C波段多功能空海监视和目标捕获雷达,具备目标监视、跟踪、自我防御、火炮打击支援、飞行管控等多种工作模式,在海上或复杂的近海区域执行不同的监测任务,最多能够同时跟踪1000个目标。
TRS-4D雷达基于固态GaN收/发组件,采用新一代信号处理技术的接收通道和新型接收机,支撑了数字波束形成和多接收波束的同时工作,所有波束采用脉冲多普勒处理,因而TRS-4D雷达的目标跟踪能力较为突出,尤其是对小目标拥有优越的检测性能,可以发现雷达截面积小于0.01m2 的目标,在严重杂波环境以及干扰机干扰的情况下保持优越性能。TRS-4D雷达的特点还包括:对目标快速进行跟踪启动和确认,反应时间不超过1s;具备网络化协同作战能力;采用灵活的软件定义技术;可重复编程;可靠性高,全寿命周期维护成本低等。
根据天线类型,TRS-4D雷达分为旋转和固定阵面2个版本,在结构上这2种类型完全相同,不过固定阵面对单个目标的跟踪精度更高。TRS-4D雷达天线孔径按角度部 署,四面阵为电子扫描天线,能覆盖90°以上的扫描角,阵面通过矩形机械方式对齐,实现全方位覆盖,专门装备德国海军;而旋转型装备已经在美国海军濒海战斗舰(LCS)和智利的23型护卫舰上使用。
1.6 意大利多功能护卫舰和KRONOS Grand雷达
欧洲多功能护卫舰(FREMM)是法国和意大利联合发展的面向21世纪海上作战的多功能通用护卫舰,也是全球最先进、性价比最高的舰艇之一。由于法国和意大利的作战需求不同,两国除采用相同的船体、动力系统外,上层桅杆、武器系统、平台管理系统等方面具有较大差异,其中意大利版多功能护卫舰注重区域防空能力,因而配备强大的EMPAR多功能雷达。意大利莱昂纳多公司目前以EMPAR为基础,引入固态砷化镓(GaAs)有源天线技术,开发KRONOS Grand海军型多功能雷达,计划装备在后续的意大利版欧洲多功能护卫舰 (FREMM)“贝尔加米尼”级上。图6所示为KRONOS Grand海军型雷达。
KRONOS Grand海军型雷达工作在C波段,包含2200个T/R组件,可执行空海监视、立体搜索、多目标实时跟踪和多枚导弹引导任务。主要特点有:
(1)通过对威胁等级进行评估,采取不同的跟踪速率,高威胁目标的更新周期是1s;
(2)多目标主动制导能力,能同时引导多达16枚“紫苑”导弹;
(3)航迹初始化迅速,扫描一次确认威胁,下一次扫描开始建航,因而可专门跟踪小型、低可见以及突然出现的目标;
(4)副瓣匿隐功能,副瓣低于40dB;
(5)干扰选通探测与跟踪;
(6)增加方位和俯仰单脉冲技术,提高了对机动目标的探测能力。表1给出上述几型雷达的主要指标参数。
2 新型护卫舰及其雷达装备的发展内在联系
2.1 有源相控阵已成为护卫舰雷达的主流体制
新一代护卫舰为适应未来海战对舰船提出的隐身需求和降低天线间的电磁干扰需求,大多采用优化布局的综合桅杆设计。综合桅杆内的有限空间限制了电子设备的安装数量。而舰载AESA 雷达的多功能特性与综合桅杆的设计相契合,采用1部这样的多功能雷达便可以替代以前多部传统雷达,同时执行跟踪、监视、导航、火炮支援等多种功能。
另外,新型护卫舰的设计吨位水涨船高,客观上基本满足了相控阵雷达的供电需 要。从防空反导作战上讲,雷达从搜索到目标,到转入精度跟踪,再到武器发射,这个过程的反应时间越短越好。纵观主要国家新型护卫舰的雷达体制,可以看出,舰 载AESA多功能雷达集搜索、跟踪和火控于一体,极大地缩短了防空反导的反应时间,已经成为护卫舰雷达配置的普遍选择,单雷达舰船成为了现实。
2.2 护卫舰的多任务
定位要求其雷达性能更加全面,受防务预算的限制,多国的新型护卫舰研发侧重于多任务能力,实施舰艇模块化技术、搭载不同的任务模块,期望在不同的作战环境下都能提供全域的态势感知。美国海军在分布式杀伤概念的推动下,要求将护卫舰纳入航母编队和两栖远征打击群内,为舰队提供遏制或击毁敌方军舰与超视距反舰导弹的能力,并拥有基于舰队网络体系下,复杂海区的独立作战能力。因此,新型护卫舰舰载雷达为应对复杂电磁环境和提供综合态势感知的需要,都进行了有针对性的改进。这些改进包括:
(1)基于先进的半导体元器件技术、采用高速数据转换器的收/发技术、自适应波束形成以及认知技术等实现雷达工作带宽、灵敏度、杂波抑制和抗干扰能力的提升,即便存在干扰情况下,雷达对小型慢速目标、低飞目 标、突然出现目标保持优异的 探测性能;
(2)引入弹道导弹防御能力,加快雷达传感器和作战、指控系统一体化融合,基于先进的数据网络系统例如交战能力(CEC),构建起分布式的信息系统,实现与航母、驱逐舰和其他作战单元的无缝对接和信息融合。
2.3 护卫舰雷达与其他平台的通用性
从以上各国新一代护卫舰雷达装备的情况来看,SPY-6(V)3型、海 火 500 型、NS-100 型、Kronos型雷达都具有多个版本,可进行天线尺寸缩放和配置数量调整以装备不同平台,并非为某一型平台专门设计。
以模块化的SPY-6(V)雷达为例,该雷达总共有4个版本,分别装备在美海军各种主战水面舰艇上。其中四固定阵面SPY-6(V)1将装备于“阿利·伯克”FlightⅢ 型导弹驱逐舰,每个阵面含37个RMA;旋转型SPY-6(V)2主要装在两栖攻击舰和“尼米兹”级核动力航母上,内含9个RMA;三固定阵面SPY-6(V)3将装在FFG(X)和“福特”级航母,每个阵面9 个RMA;四固定阵面SPY-6(V)4主要用于升级“阿利·伯克”FlightⅡA型驱逐舰雷达,每个阵面24个RMA。这一型有源相控阵雷达仅通过阵面以及雷达模组数量的变化,便可得到能力不同的雷达,但又符合舰艇在舰队的作战定位。通过模块化可扩展的设计方式,可大幅缩短装备研制的周期和成本,迅速形成作战能力,还能降低后期的维护成本,已成为各国护卫舰雷达配置的重要考虑因素之一。
3 结束语
本文从护卫舰平台发展及其雷达配置入手,简要梳理几种新型舰载雷达装备的性能特征,并分析其发展和平台内在联系。未来海战场的雷达装备面临的环境与威胁正快速变化,雷达传感器将朝着更具灵活性、通用性架构和超宽带、多功能、数字化、智能化方向发展,以提供更加全面精确的海上态势感知能力。
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