防空型驱逐舰的雷达选择

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资源描述

高高在上的主防空雷达+安装在副桅顶部的L波段远程搜索雷达是欧洲防空型水面战舰的基本特征。尽管主雷达各不相同(F124型与“七省”级工作于X波段的APAR型四面阵列固定式AESA,“地平线”的G波段EMPAR单面阵列旋转式PESA,45型“勇敢”级的1045型S波段双面阵列旋转式AESA),上述4型5级防空舰的远程对空搜索雷达却都是SMART-L/S1850M型单面阵列旋转式PESA。赤兔军052C防空型导弹驱逐舰则在采用DDG-51“伯克”I/II模式主雷达布局的同时,在后桅上安装了1具看似与整艘战舰格格不入的VHF波段远程搜索雷达。052C改进版-暂且称之为052D-继续保留了被许多人认为是有碍观瞻的VHF雷达,其S波段AESA雷达阵列的位置亦原地不动,后方的两个阵面并未如“伯克”IIA般向上升起以改善被机库遮挡的后向低空视界。新大驱舰岛后侧的一对S波段AESA雷达阵列终于向上抬高,令广大军迷欢欣鼓舞。更有好事者在CG图中为其安上了兔版SMART-L。谁都知道雷达位置越高,低空视野越好。但“伯克”级与052C/D的大功率孔径4面阵列电扫描雷达的系统总重,远远超过欧洲诸型防空舰的主雷达系统。日已落帝国“勇敢”级的1045型S波段双面阵AESA雷达是欧罗巴高性能舰载防空雷达之冠,阵面尺寸和重量仍小于052C/D的346系列雷达,阵面数量更是只有346系列的1/2。即便如此,将1045型雷达架设于“一览众山小”的主桅顶端仍对45型驱逐舰的稳定性设计提出了巨大的挑战。052C/D的吨位与“地平线”与“勇敢”级相比尚略有不及,同时又为了保证高速性能而选择了较为瘦长,横向稳定性偏弱的船型,346系列雷达目前的安装高度事实上已经到达工程极限,再向上走就是分分钟准备翻船的节奏了。45型驱逐舰急转弯的架势真叫人捏把冷汗。升高雷达安装位置在改善低空探测半径方面所能获得的收益也极其有限。距海面36米的雷达与架设高度16米的型号相比,水天线仅向外推移了大约8250米。赤兔军054A型导弹护卫舰配备了安装位置较高的C波段(4-8GHz,大致与EMPAR和MFRA的G波段对应)三坐标雷达,承担战斗编队的内层中低空防御任务。体量较轻,负责中近距对空/海搜索与火力控制的APAR以及TRS-4D等型号远比庞大沉重的1045之流更适合高位安装。赤兔军新大驱将在整体式电子桅杆上嵌入X波段AESA雷达,从而不再需要054A之类通驱/大护的伴随掩护。APAR使用的X波段天气穿透能力较差,探测200海里外的高空目标时,大约72%的雷达能量弥散于空气之中。典型工作波长为3厘米的X波段雷达同时又是各类隐形航空器&反舰武器的重点反制对象。以APAR为核心传感器的防空战舰因此有必要安装1套天气穿透能力较强,且对反舰导弹尺度目标外形隐形措施较不敏感的L波段远程搜索雷达。SMART-L对JASSM级别隐形导弹的探测半径为35海里,是APAR的2倍以上。“地平线”的G波段EMPAR雷达天气穿透与反隐形性能优于X波段的APAR,但仍不甚理想,因此同样有必要获得L波段远程搜索雷达的支持。45型的情况有所不同。其1045型S波段AESA雷达的反隐形性能显著优于S1850M型L波段PESA雷达,两者的天气穿透能力大同小异-探测200海里外的高空目标时,工作波长10厘米的典型S波段雷达因大气吸收导致的信号损失为54%,工作于L波段与UHF波段边界,波长30厘米的L波段雷达的信号损失为48%,雷达回波强度随距离的4次方递减,这点信号损失差异基本可以忽略不计。“勇敢”级之所以仍然安装了S1850M,是因为1045雷达的技术复杂程度远高于APAR和EMPAR,需要性能成熟的后备雷达以保证基本的对空探测能力。类似地,帝国海军第一代羊皮盾战舰CG-47“提康德罗加”级也在AN/SPY-1无源电扫描阵列雷达之外,又额外配置了1台AN/SPS-49型L波段远程对空搜索雷达。赤兔军052C/D的VHF雷达则根本不是什么后备雷达。VHF波段既是反制四/五代隐形战术飞机的逻辑选择,又具备无往而不利的天气穿透能力。典型海上气象条件下,探测200海里外的高空目标时,VHF雷达因大气吸收而导致的信号损失大约只有10%。更重要的是给X波段,C波段,G波段,S波段,甚至L波段都造成极大困扰的雷暴云团(要是没有困扰微波气象雷达都得失业了)在VHF雷达看来几乎与万里晴空无异,这对于活动海域存在漫长台风季的赤兔军而言无疑是极大的福音(帝国军“鹰眼”系列舰载预警机死抱着靠近VHF端,解析度颇为悲催的UHF波段不放,同样出于天气穿透和反隐形两方面的考虑)。VHF雷达波长较大,波束聚焦能力较差,很大一部分雷达能量偏离主瓣轴线,向下击中海面。对于无线电波而言,平静的海面可以近似地看作镜面反射器,从海面上反射出来的VHF雷达波与主波束波形相同,相位有异。二者相位相同时形成有利干扰,信号强度增加,相位相反时出现有源对消,信号强度降低。这就使得VHF远程搜索雷达的探测区域呈现“明暗交替”的同心圆环状(忽略垂直维度)分布模式。这虽然不利于建立持续的目标追踪轨迹,却能有效地增大有效探测半径。当海面平滑如镜,反射率接近1.0时,探测远界可向外推移几乎100%。海面的平滑度取决于浪高与雷达波长之间的关系。对于高波段雷达信号来说,些许风浪便足以抹杀镜面反射的可能。波长以米计的VHF雷达则在多数海况下都能依靠信号叠加实现比陆地上相同型号更大的目标截获距离。

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