独家解秘我国海军水面舰艇超视距攻击能力发展内幕

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导读:进入新世纪,我国海军新一代驱逐舰、护卫舰陆续下水、服役装备部队,这些新型战舰技术先进、性能完善,标志着我国海军作战能力有了整体性的飞跃。细心的网友可能会发现,这些新型舰艇的上层建筑大多有一些钟形的雷达罩,这便是俄罗斯“米拉涅尔-ME”微波超视距导弹攻击雷达,它的装备标志着我国海军水面舰艇的超视距攻击能力迈上了一个新的高度。 地球曲率与雷达视距 我们知道,普通微波雷达有一个先天的限制,那就是地球曲率;就是无线电波以直线传播,而地球是圆形的,因此雷达无线探测到水天线以下的目标,从雷达天线到水天线之间
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进入新世纪,我国海军新一代驱逐舰、护卫舰陆续下水、服役装备部队,这些新型战舰技术先进、性能完善,标志着我国海军作战能力有了整体性的飞跃。细心的网友可能会发现,这些新型舰艇的上层建筑大多有一些钟形的雷达罩,这便是俄罗斯“米拉涅尔-ME”微波超视距导弹攻击雷达,它的装备标志着我国海军水面舰艇的超视距攻击能力迈上了一个新的高度。


地球曲率与雷达视距


我们知道,普通微波雷达有一个先天的限制,那就是地球曲率;就是无线电波以直线传播,而地球是圆形的,因此雷达无线探测到水天线以下的目标,从雷达天线到水天线之间的距离就是雷达视距,我们讨论雷达视距实际上有一个关于雷达性能评价的重要前提;即将地球设想为一个半径为8400公里的等圆球体-实际上由于自转的原因,地球是呈现略微椭圆形,由此我们可以得到雷达视距公式;雷达到目标的视线距离等于等圆球体直径的平方根*(雷达天线高度的平方根+目标高度的平方根),由此我们可以知道,当目标为水面目标时,即目标高度为零时,那么雷达的视线距离实际上和雷达天线的高度呈正比,也就是我们常说的“欲穷千里目,更上一层楼”。


我国海军早期超视距能力


上世纪50年代末,我国自前苏联引进了P-15反舰导弹,在此基础上仿制成功上游一号舰舰导弹,并在此基础衍生出岸舰型导弹,标志着我国海军正式进入导弹时代,但是使用中我国海军认为上游一号突防能力强、威力大,但是其射程只有46公里,指标偏低,尤其不能完成从南、北两个方向封锁渤海湾的重任(渤海湾直线距离为130公里左右),因此我国海军提出增加上游一号的射程,这便是海鹰一号岸舰导弹,其在上游一号的基础上采用扩大燃料箱、增加燃料的方法,将射程提高到70公里,不但可以封锁渤海海面,还可以在其他海区将对方大型舰艇驱逐至水天线以外,扩大我国岸防部队的防御纵深,但是这个距离已经处于一般岸基海防雷达的视距之外,而以当时我国的经济技术实力尚不足以研制超视距导弹攻击雷达,所以我国海军采取最为简单、经济、实用的方式,将雷达布置在高山上面,根据前面雷达视距公式,当雷达天线高度为1千米,也就是1公里的时候,其对海面目标的探测距离大约是130公里左右,完全可以满足海鹰一号的射程需要,当然从这个角度来讲海鹰一号反舰导弹仍然属于视距内的武器系统。


60年代我国海军开始着手研制新一代导弹驱逐舰-051型,根据国外同类型作战舰艇及反舰导弹水平的发展,海军提出为051配备海鹰一号反舰导弹的要求,这样为海鹰一号配备相应的导弹攻击雷达就成为当务之急,按照雷达视距的公式应该将雷达天线升高以扩展水天线的距离,但是对于舰载雷达来说,受舰艇桅杆强度及舰艇重心影响,位置越高,雷达天线的重量就要越近,而根据雷达距离公式;雷达探测距离与天线尺寸呈正比,而天线尺寸越大,重量就越大,这样就产生了一个悖论;舰载雷达想探测到更远距离上的目标就必须升到桅杆最高的位置,但是位置越高,天线尺寸就越小,探测距离反而减少,根据有关资料,为海鹰一号舰舰导弹配套的352型导弹攻击雷达对海最大探测距离为50公里左右,并不能充分海鹰一号的射程,在这种情况下我国海军再次采用一种非常简单的办法来解决问题;派出先导舰艇到导弹载舰的水天线,将探测到目标的数据发送给导弹载舰,后者据此装订导弹制导系统的参数,颇有点象接力赛的意味,这种方法优点是简单、实用、灵活,甚至民用船只都可以用来进行信息保障,但是缺点是控制海域面积小、信息受各种平台设备所限,质量参差不齐,另外先导舰艇容易受到对方的攻击,可以视为缺乏大面积海面搜索手段时一个备用的方案。


进入机载中继制导时代


由于地球曲率是先天限制,所以发达国家在发展反舰导弹的时代也碰到这个问题,不过他们凭借自己的先进的航空及电子技术发展出了直升机中继制导系统,我们知道直升机可以在数千米的高空进行探测作业,因此其对水面目标的探测距离急剧增加,象比较先进的SH-70B海鹰直升机,其配备的AN/APS-125雷达对于中型水面舰艇可以提供200公里左右的探测距离,可以支持200公里以内的反舰作战,大大提高反舰导弹的射程和威力。


受限我国当时航空及电子工业技术水平,我国研制比较先进的直升机及机载雷达还力不从心,因此我国决定利用当时有利的国际环境,从法国引进了SA321超级黄蜂式直升机,并在此基础上利用部分引进设备自行改装成功了超黄蜂反潜直升机,我国改装的超黄蜂反潜直升机装备有ORB-32对海搜索雷达,其安装方式比较特别分别在飞机的两侧浮筒上各安装有一部雷达,ORB-32雷达对于潜艇通气管的探测距离在90公里左右,中型舰艇可以达到180公里,该雷达可以同时精确探测、跟踪2个海上目标,并将目标数据传递给水面舰艇,成为我国海军第一种超视距导弹作战平台,但是超黄蜂直升机起飞重量高达13吨,对于当时以中小型舰艇为主的我国海军来说,几乎没有作战舰艇能够搭载此型飞机,只能以补给舰作为平台来使用超黄蜂飞机,这样就限制了超黄蜂直升机的使用范围和用途,但是通过该机的一系列试验也让我国海军对于机载中继制导有了较为充分的认识,为在第二代驱护舰配备直升机中继制导系统打下了基础。


上世纪80年代我国开始设计、建造第二代驱逐舰052,该型舰配备有射程为85公里的鹰击-8甲反舰导弹,需要中继制导来充分发挥该导弹的射程,考虑该舰的吨位及我国当时已经引进SA-365直升机的生产专利,我国为该型舰引进了法国的SA565型反潜直升机,该型直升机配备有ORB-3203T水面搜索雷达,对于水面舰艇的探测距离为150公里左右,并通过数据链将目标信息传递给载舰或者为鹰击-8甲提供中继制导,该机是我国第一种舰载超视距作战平台,标志我国海军机载中继制导方式的来临。进入新世纪,在国产化直-9的基础上,配备我国自行研制的综合航空电子系统的直-9C反潜直升机装备部队,直-9C的综合航空电子系统以综合处理机为核心,将机上探测系统有机的联接在一起,具备信息的统一处理和综合显示的能力,直-9C配备了我国自行研制的KLC-1水面搜索雷达,该雷达对于中型水面目标的探测距离在150公里左右,也可以用数据链将目标信息传递给载舰或者进行中继制导。填补国产武器装备的空白,为二代驱护舰超视距攻击能力提供了有利的保障。


但是我们也应该清楚的看到,尽管我国研制出性能与AN/APS-124相当的雷达技术没有什么看到,但是我国直升机工业却无法提供相应的载机,因此限制了国产直升机机载水面雷达的性能,这样随着台湾二代舰艇形成作战能力,由于配备了S-70B海鹰直升机,其反舰导弹的作战距离大幅提高到200公里,这样在缺乏国产载机的情况下,我国在实现了直升机中继制导平台国产化的情况下,仍旧需要引进国外相关系统。


大气波导与微波超视距雷达


90年代我国开始研制新一代作战舰艇,这些舰艇配备了射程达到200公里的鹰击-83型反舰导弹,为此我国引进了俄罗斯的KA-28直升机,KA-28由于机体较大,可以配备较大的搜索雷达从而实现较远的探测距离,从而为鹰击-83提供有力的中继制导支持,不过虽然我国新型舰艇吨位有较大提高,但是直升机配备数量仍旧为一架,因此在面对强敌的时候,可能会需要较多的舰载直升机投入到反潜作战中去,难以为反舰作战提供太多的中继制导支持,所以我国海军水面编队需要另外一种超视距作战手段这就是开篇所说的微波超视距导弹攻击雷达。


谈到微波超视距雷达,我们就要提到一个重要的概念;大气波导现象,所谓大气波导就是海水和大气之间特殊自然现象形成的大。在一定条件下,当海水和大气之间的折射率梯度小于某一个值时,出现超折射现象,在大气层和海面构成犹如波导的大气管道,使得以一定频率和仰角发射的电磁波能在其中传输,这样电磁波不再以直线的方式传播而是沿地球的表面传播到视距以外。微波超视距雷达就是采用这个原理研制出来的,不过考虑到主动雷达工作方式容易暴露平台位置,所以微波超视距雷达往往采用主/被动雷达组合的工作方式,后者主要利用的是对流层非均匀散射特性;对流层是大气层的最低端,分布着众多温度、温度、压强不同的云团,对于电磁波的折射能力也不同,无线电波通过这种不均匀介质时,除沿途遭受折射外,还被不均匀体再次辐射。这种对流层不均匀体对无线电波的再辐射,即所谓对流层散射。利用对流层散射,无线电波可做超视距传播。


上世纪60年代,为解决水面舰艇舰载直升机搭载能力不足及众多中小型舰艇的超视距攻击能力的问题,前苏联开始进行微波超视距雷达的研究,自20世纪60年代开始 . 前苏联 就对舰载微波超视距雷达进行了卓有成效的研制, 在综合利用直机和舰载微波主/被动超视距雷达及数据链的基础上, 成功地完成了第一代舰载主/被动超视 雷系统的研制和生产,到上世纪90年代已经发展到了第三代,新的系统” 系统 是一个多波段的综合雷达探测系统,覆盖波段很宽,可以把从舰艇编队中其它舰艇、舰载直升机飞机及本舰警戒雷达获得的目标信息汇总起来,统一处理,形成一个综合系统,对水面目标进行超视距探测、定位和识别。其中有代表性的就是开篇所说的米拉涅尔-ME系统,该系统主雷达天线为由4个复合集成的共用赋形切割抛射体,其中包括X波段主动超视距探测系统,C、S、L多频段复合的被动远程超视距探测系统、数据链设备,天线罩直径达到3米,高度为3.5米,主动模式下探测距离为200公里,被动模式下可以超过400公里,基本上可以满足我国鹰击-83型反舰导弹的超视距作战,考虑到我国新一代反舰导弹的超视距作战均依靠国外系统,所以出于维持自身独立自主作战能力出发,我国在引进米拉涅尔-ME雷达的同时就制订了相关系统的国产化计划。根据相关资料该雷达系统的国产化计划由我国724所完成,需要指出的其技术支援工作来源自乌克兰相关企业,我国有关部门曾经对研制和生产舰载主/被动超视距雷达的乌克兰“卡旺特”研究所和“海燕”工厂进行了专门技术考察, 参观了超视距雷达试验室、研制车间、测试场地及关键部件, 进一步掌握了舰载超视距雷达系统中的关键技术及其实现途径。根据外方提供的资料,结合对于我国沿海电波传播环境生成、变化规模进行的研究,724所完成了国产舰载主/被动超视距雷达的研制工作,目前服役的新型多用途护卫舰装备的雷达便是我国自行生产的型号。降低我国海军对于引进作战系统的依赖。


我国海军需要更强大的超视距作战能力


舰载超视距雷达的装备虽然解决了我国海军的燃眉之急,但是由于其必须在主动方式工作才能保证有足够的精度才能满足反舰导弹的使用要求,容易显露平台位置,在电子战激烈的高强度战场中容易失去攻击的隐蔽性和突然性,并且其工作距离也不足以支持我国新一代鹰击-62型远程反舰导弹的超视距作战。不过近日有消息说724所研制的新一代OS081H新一代数字化高频地波雷达已经通过鉴定,该雷达有固定和机动两个型号,如果能在此基础上结合引进的俄罗斯相关产品发展我国新一代舰载高频地波超视距雷达,并通过优化鹰击-62反舰导弹导引头探测范围和探测方式等方法,则可以实现更远距离上的超视距攻击。


当然从根本上说,笔者认为还是要发展各种机载中继制导平台,特别是应该积极推进10吨级通用直升机的研制,尽快为海军提供相当于S-70B海鹰直升机的舰载直升机,并提高编队搭载直升机的能力,以降低水面编队对于舰载超视距攻击能力的依赖,更重要的是以全军综合数据链为依托,实现预警机与水面编队信息的有机联接,特别是预警机对于远程反舰导弹的直接制导,这样不但可以大大提高我国海军反舰导弹的攻击范围,更可以从整体上推进我国三军联合作战能力的进步与提高。


后记


可以想像,随着我国经济技术实力的不断提高,航空工业与电子工业技术水平的不断增加,我国海军水面舰艇超视距攻击能力肯定会越来越强大!

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