中、俄、印航母指挥引导系统对比

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导读:辽宁号航母,注意舰岛上的“板砖”雷达    近日,有文章指我国辽宁号航母的舰载电子系统优于为库滋涅佐夫号航母,这表明我国航母舰载指挥引导系统已经达到了一个新的水平。    辽宁号、库滋涅佐夫号和维克拉玛蒂亚号航母都是在前苏联时期建造的航母,并且都在新世纪进行了改装,因此对这3艘航空母舰特别是舰载指挥引导系统进行比较显然是一件比较有趣的事情。    我们知道航空母舰的作战能力主要体现在舰载机上面,那么在舰载机性能相近的情况下,需要比较的就是指挥引导系统,我们经常听说现代空战的胜利除了飞机、
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辽宁号航母,注意舰岛上的“板砖”雷达

近日,有文章指我国辽宁号航母的舰载电子系统优于为库滋涅佐夫号航母,这表明我国航母舰载指挥引导系统已经达到了一个新的水平。

辽宁号、库滋涅佐夫号和维克拉玛蒂亚号航母都是在前苏联时期建造的航母,并且都在新世纪进行了改装,因此对这3艘航空母舰特别是舰载指挥引导系统进行比较显然是一件比较有趣的事情。

我们知道航空母舰的作战能力主要体现在舰载机上面,那么在舰载机性能相近的情况下,需要比较的就是指挥引导系统,我们经常听说现代空战的胜利除了飞机、导弹本身性能外,完善的指挥引导系统必不可少,最明显的例子就是米格-29和F-16单机对抗的时候势均力敌,但是在实战之中,由于后者拥有完善的指挥引导系统,所以能够一边倒的压传对方,对于舰载机也是一样,由于航母号称舰载机浮动的基地,因此航母的舰载指挥引系统直接决定着舰载机的能力是否能够稳定的发挥,在越南战争中美国航空母舰无法掌握低空空情,而越南空军却可以得到外部空情雷达的信息支持,因此美国舰载机在越南空军的交战中颇为吃,但是当E-2C上舰以后,美国航空母舰的空情信息掌握能力得到大为提高,在多次战争中均能够轻易战胜对方。

早期航母的对空雷达及指挥引导系统比较简单,限制了舰载机能力的发挥

库滋涅佐夫号、辽宁号和维克拉玛蒂亚号一个共同点主浊它们都装备或者曾经装备有大型多面阵相控阵雷达,它的主要作用就是实现对大范围空域的空情信息的掌握,然后把相关信息传递给指挥引导系统,后者据此生成敌我态势,据此形成截击方案,引导作战飞机,与传统机械扫描雷达相比,相控阵雷达最大的优点就是利用天线阵元在空间的叠加和合成实现较大的辐射功率,从而得到较大的孔径功率乘积,增加探测距离,另外实现了电子扫描,波束指向灵活,在探测到目标后可以迅速的调头再次确认目标,可以跟踪多个目标,并且对付高速和高机动性能目标,但是平面相控阵天线缺点就是扫描角度受到限制,由于扫描角度增大,会让孔径投影区减少,增加波束宽度和降低增益,从而降低雷达的探测距离,一般平面相控阵天线的扫描角度限制在60度,这样想实现全向的探测至少需要3块天线,考虑到载体的运动等因素,则至少需要4块,这就是现役的宙斯盾及相类型的防空舰艇采用4块天线的根本原因。

配备相控阵的企业号舰岛

企业号的后期舰岛,注意相控阵雷达已经被拆除

最先采用这种方式的是美国的企业号航空母舰,由于当时电子能力有限,所以企业号航母的配备了每一个方向配备了两部相控阵雷达,其中SPS-32为长方形,主要用于搜索,SPS-33长条形,主要用于跟踪,前者对于空中目标的最大搜索距离可以达到700公里,后者为300公里,可以同时搜索、跟踪数百个目标,由于系统体积和重量都较大,加上受限于地球曲率,该雷达对于低空目标空情掌握能力不足,因此随着舰载预警机的成熟,特别是E-2C的上舰,企业号最后拆除了这些雷达,前苏联在发展航空母舰的时候,也曾经考虑过发展类似于E-2C这样的预警机,但是由于技术能力不足,一直到前苏联解体,也没有将飞机研制出来,这样航母编队如何保持对大范围内空情信息掌握就成为关键。为此俄罗斯研制了天空哨兵空情信息及对空引导雷达。

E-2C预警机提高了航母的空情信息掌握能力

根据相关资料:天空哨兵由平面相控阵天线、发射机、信号处理器、数字式计算机及控制系统等组成,天线尺寸为6*6米,每个呈现15度倾斜角安装在舰船上层建筑四壁上面,每个阵面有5100个天线阵元,天线采用二维相控阵天线,所谓二维相控阵天线就是在高低和水平两个方向都采用电子扫描的天线,,该雷达是前苏联第一部采用可编程信号处理系统的舰载雷达,可以向任何目标发射笔形波束,可以同时数十批目标,同时跟踪十数个目标,具备搜索速度快、抗电子干扰能力强等优点,特别适合对付高速和高机动性能的目标,另外有资料说天空哨兵还可以为 载SA-N-9舰空导弹武器系统提供目标指示,该雷达首先安装在前苏联第4艘戈尔什科夫号上面,用于测试,后面配备在库滋涅佐夫号上面,瓦良格号的上层建筑也有它的基座,显现它是前苏联第一代常规起降航母的标准对空空情信息掌握和对空引导雷达。


配备有天空哨兵雷达的库滋涅佐夫号航母

卡-31负责库舰的低空空情信息掌握

以天空哨兵雷达为基础,前苏联为库滋涅佐夫研制了“伐木工”舰载自动化指挥系统,它的主要使用是对航母及编队进行作战管理,综合本舰及编队其他舰艇的信息,包括对航母、护航舰艇进行管理,绘制统一的战术态势地图,生成作战方案,向武器系统下达命令,系统最大可以同时处理256个目标,编队最大 规模是9艘,飞行器35个,系统采用数据链和苏-33相链接形成自动化指挥引导系统,系统可以根据当前战术态势形成对空引志指令,然后数据链终端对指令信号进行调制等工作,生成合乎机载数传设备接收要求的信号波形,机载数传设备接收到信号后,并对指令信号进行译码处理,生成规定的串行数据,再送到机上计算机进行相关计算和显示,供飞行员作战使用,甚至指令也可直接作用于飞机的火控系统与飞控系统,实现母舰指挥引导系统对作战飞机的自动化指挥引导系统。考虑到天空哨兵系统对于低空空信息掌握能力弱,所以前苏联又研制了卡-31预警直升机用于低空警,卡-31对于战斗机大小的目标可以提供150公里左右的探测距离,距离母舰100公里的情况下,可以让母舰对于低空目标的掌握能力扩展到200公里以上,虽然它的探测距离、同时掌握目标数量、持续工作时间都不能与E-2C这样的专业的舰载固定翼预警机相比,但是也可以部分弥补航母在这方面的不足。不过也有消息说,天空哨兵等系统与其他前苏联制电子系统一样,存在着数据处理能力不强、可靠性低等缺点,并没有形成完整的作战能力,如果消息属实,不禁让人对库滋涅佐夫号的真实作战能力持怀疑态度。

配备有天空哨兵雷达的戈尔什科夫号航母

前苏联解体后,俄罗斯虽然引进部分西方技术对现有雷达进行改进,如新一代机载雷达配备了486DX处理器,性能有了较大的提高,但是经济不振,投入不足,加上西方并不愿意提供最新的技术,如俄罗斯有源相控阵样机最初采用的美国的器件,但是美国随后就对俄罗斯进行了禁运,结果俄罗斯还是自己努力解决相关问题,而舰载有源相控阵雷达方面虽然俄罗斯也提出了一些产品,但是距离实用化还有距离,俄罗斯第一艘配备四面阵有源相控阵的22350型护卫舰迟迟未能服役,其中一个重要原因就是相关系统测试不顺利。所以库滋涅佐夫号在大修的时候可能对相关系统进行一定的改进,包括用数字化器件替代原来的模拟化器件,提高系统的处理能力,但是可能天空哨兵并没有得到根本的改进。

维克拉玛蒂亚号航母,天空哨兵雷达已经拆除,注意舰岛上的平网屏雷达

印度的维克拉玛蒂亚号在改装的时候拆掉了天空哨兵雷达,原因主要是维克拉玛蒂亚号加装了滑跃甲板、加大了飞行甲板面积,这样就造成航母重心上移,稳定性和快速性下降,为此不得不拆除部分上层建筑以降低重心,而天空哨兵的天线阵面重量较大,加上距离重心较远,力矩较大,因此对于航母的重心影响较大,所以印度航母不得不拆除天空哨兵雷达,这样维克拉玛蒂亚号就失去了对大规模空情信息的掌握能力,对于一艘航母来说,可能就失去了很大一部分作战能力,前面说过俄罗斯在新世纪并没有推出新的产品,所以印度海军也没有其他的选择,虽然印度有着良好的对外军购环境,可以从国际市场采购相关产品。但是它的自动化指挥系统和对空指挥引导系统都是俄罗斯的产品,因此两者在系统兼容方面就存在问题,显然双方都不愿意向对方提供核心参数以防止漏密,最终印度海军只好妥协,选择了俄罗斯的平网屏雷达用于维克拉玛蒂亚号的对空信息探测雷达和指挥引导雷达,平网屏是俄罗斯为光荣级研制的对空搜索雷达,对空中目标最大搜索距离300公里左右,它是频扫阵雷达,而不是相位扫描雷达,只能实现一维电子扫描,也就是高低方向可以实现电子扫描,而方位只能采用机械扫描,由于现代雷达在探测到目标的时候并不马上确认目标,而是存储起来,等到第二甚至第三次才确认,而远程对空搜索雷达的天线一般都比较大,转动速度比较慢,扫描一周需要较多的时间,因此频扫阵雷达对付高速和高机动目标能力不足,它可以视为印度海军无奈之下的选择,实际上印度海军国产航母配备的就是以色列的四面阵有源相控阵。

辽宁号航母舰岛的细节,可以清楚的看到两个阵面

直-18舰载预警直升机负责辽宁号的低空警戒

从我国辽宁号的图片来看,和库滋涅佐夫号一样,它采用大型相控阵雷达来保持对空情信息掌握和对空引导,与天空哨兵相比,辽宁号配备的有源相控阵雷达,它的无线电波由发射接收模块直接发射,而不象后者那样需要经过功率分配器、环流器和馈线等多个环节,损耗较大,在相同条件下可以得到更大的功率孔径乘积,另外国产对空雷达在信号、数据处理、数字波束成形等技术领域都取得了较大的突破,因此它的性能显然要高于天空哨兵雷达,与维克拉玛蒂亚号的平网屏更是有天壤之别,与此同时我国在自动化指挥控制系统、数据链、自动化对空引导系统也有了长足的进步,与美国LINK-16相当的全军综合数据链也开始建设,自动化引导也实现了对战斗机自动化截击的控制,甚至可以遥控雷达的开、关机,其整体技术水平得到了较大的提高。与库舰一样,辽宁号也采用预警直升机来保持对低空空情信息的警戒,虽然我国引进了卡-31预警机,但是该机只用于应急,辽宁号真正装备的是国产直-18预警机直升机,它配备的也是有源相控阵对空搜索雷达,性能要优于卡-31采用的无源相控阵雷达。

我国歼-10的自动化指挥引导系统,注意可以控制火控雷达开机

因此从舰载自动化指挥与对空引导系统的角度来说,我国辽宁号的作战能力高于库滋涅佐夫号所言非虚,而印度维克拉玛蒂亚号由于雷达性能较为落后,在三者之中处于末位,当然与配备了E-2C、D的美国航母来说,辽宁号的航母的作战能力还是有较大的差距,因此对于未来的国产航母来说,配备弹射器,具备使用JZY-1固定翼舰载预警机是关键之一。

对于俄罗斯来说,以目前经济技术实力,继续建造航母的可能性已经不大,而印度虽然有钱,但是技术实力不足,处处受制于人,因此对于我国海军来说,随着综合国力不断增强,未来显然是一个大发展的时期。



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