[原创]盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

接上篇《盾和蛋之间的那点事(一)——综述篇(上)》(原文链接:http://bbs.tiexue.net/post_11194287_1.html),继续对盾与蛋的那些相关常识进行介绍——

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分时照射

前文说过了,半主动弹的原理就好比在一片黑暗中有一支手电筒直指目标并将目标照亮,之后半主动弹才能寻着光亮攻击目标,背后的那支手电筒就是舰载火控雷达。那么问题来了,如果是相控阵式火控雷达(火控盾)可以利用电扫描的优势在多个目标间转移波束,以达到同时照射多个目标的目的,而传统的机械扫描雷达如宙斯盾舰上的“天线锅”SPG-62,其一次只能指向一个目标,必须在解决掉前一个目标后再通过机械转动才能照射第二个目标,这么一来每个锅理论上就只能提供一个火力通道,那么伯克级有3个锅就意味着全舰只有3个火力通道。这个值显然太过可怜,这里就要引入分时照射的概念,何为分时照射?引用前面的比喻,照射雷达就是一支强光手电筒将目标照亮以引导狙击手攻击目标,但跟我们常玩的游戏如CS不同的是,游戏中的狙击枪不管多远距离都能瞬间击中目标,而现实中的导弹飞向目标是有一个时间过程的,当引入分时照射后,照射雷达只需在导弹进入攻击末段后才指向目标,导弹中段飞行阶段的引导工作照射雷达可以放手不管。这样一来,伯克上的天线锅就能抽出工夫按顺序照射多个目标,而没有引入分时照射时,在导弹的整个飞行过程中一个天线锅都必须一直指向同一个目标,显然分时照射可以有效提高类似SPG-62这种天线锅对抗多目标的能力。说白了,分时照射就是给天线锅提供一个打时间差的机会,从而实现同时应对多目标的能力。伯克级、爱宕级、世宗大王都是3部SPG-62,每部能分时照射4个目标,则全舰共有12个火力通道。但这只是理论值,如果目标从四面八方同时来袭,天线锅受旋转机构的限制多目标照射能力会打折扣;如果来袭的是超音速导弹,就会压缩防空弹的拦截时间,同样会减少分时照射目标的数量;最后,如果宙斯盾舰在拦截低空来袭目标时,只有不到40公里的拦截距离,与正常情况下远程防空弹动辄100公里以上的射程相比,天线锅打时间差的能力会急剧下降,伯克级的12个火力通道会降至不到6个的理论值,这是由物理规律决定的,与技术水平无关。由上可见,虽然引入分时照射技术可以提高机械扫描式雷达对抗多目标的能力,但理论值跟实战会有很大的脱节,就好比实战中对方反舰导弹肯定不会排成队按顺序给你打,所以宙斯盾的天线锅仍然是一大硬伤,分时照射不是救命稻草,如果伯克3的双波段不能按计划上马,则宙斯盾的天线锅还会传承下去,这个重大缺陷仍旧是无解的。

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

伯克级上的SPG-62火控雷达(有分时)

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054A的MR-90也有分时照射能力,并且在应对中程目标时的火力通道并不比伯克差

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KDX-2的2部STIR240火控雷达(有分时)

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基德级上的2部SPG-51D火控雷达(有分时)

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

旗风级上的2部SPG-51C火控雷达(无分时)

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高波级舰艉的FCS-2火控雷达(有分时)

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间断照射

在前文说了,机械扫描式火控雷达可以通过分时照射实现多目标照射能力,那么传说中的“火控盾”是如何实现多目标照射能力的呢?当然是更高级的技术——间断照射。何为间断照射?间断照射是相对于连续照射而言的,打个比方,连续照射就好比拿一支手电筒一直对着同一个目标照射,不能移开,否则就会丢失目标。那么假如一支手电筒能以超高的频率在两个目标之间不停转移光束,则可以同时照亮两个目标,相当于有两支手电筒在工作。这就是间断照射的原理,全称是间断连续波照射技术——ICWI。这个技术要求照射雷达能快速的在两个目标之间转移光束,这一点机械扫描雷达显然是不可能办到的,受限于旋转机构的限制其根本不可能对不同方位的两个目标快速转移波束,能做到这一点的只有相控阵!在前篇中我曾说过机械扫描雷达就好比一支普通手电筒,而相控阵雷达则相当于成千上万个LED小灯炮组成的手电筒,这无数个LED小灯泡可听你指挥快速的转移光束方向,从而可以实现前文说的间断照射能力。那么同样是实现多目标照射能力,间断照射和分时照射的区别在哪里呢?再打一个比方,假如一个人要做几件事,如果是普通人会先做完一件再做另一件,依次完成,而如果是一个能以光速瞬间移动的人,那么他就可以在一瞬间同时做多件事,好比是有无数个分身在同时做事,并且还能抽出一个分身去喝茶晒太阳(这里引用的电影情节)。前者对应机械扫描雷达的分时照射,后者对应火控盾的间断照射,显然后者比前者技术更先进、优势更明显。ICWI先被APAR有源相控阵采用,后来又被日本引进技术用于秋月级FCS-3上的X波段小阵,我国陆军型红旗-16地空导弹据称也采用了ICWI技术。

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APAR有源相控阵雷达

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秋月级FCS-3上的小阵从欧洲引入了ICWI技术

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我国陆军红旗-16地空导弹也采用了ICWI技术

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中段引导

在前文的分时照射中说了,火控雷达只需要在半主动弹的攻击末段才提供照射,那么导弹之前的飞行阶段是怎么控制的呢?以标准-2为例,其采用了惯性制导/中段指令修正+末段半主动雷达寻的制导,这也是当前主流的半主动弹制导方式。末段半主动雷达寻的制导前面已介绍过了,那么惯性制导/中段指令修正是个什么东东呢?简单说,就是半主动弹以惯性向目标所在区域飞过去的同时,还接收舰上传来的修正指令,随着目标的机动不停更改飞行轨迹,直到进入攻击末段后火控雷达开始提供照射。而中段指令修正是由主搜索雷达提供的,由于中段引导需要的精度不高(与末段照射相比中段引导只需要给导弹指一个大致的方位就可以了),S波段或C波段的搜索雷达完全可以满足要求,因此半主动弹的前段和中段是由搜索雷达指挥的,到了末段才由火控雷达接手,相当于是一个两棒接力跑,搜索雷达跑前棒,火控雷达跑后棒,哪一棒都是不可缺的。那我们再来看看主动弹的全程引导方式,以HHQ-9为例,其采用了惯性制导/中段指令修正+末段主动雷达寻的制导,跟上面半主动弹的制导方式对比后,可以看出主动弹的中段引导方式与半主动弹是基本相同的,区别主要在于末段,主动弹就好比是将半主动弹必不可缺的舰载火控雷达搬到了自己的弹体上,一个是由舰上雷达提供照射(半主动弹),一个则是自身就带有照射雷达(主动弹)。而不管是主动弹还是半主动弹,搜索雷达在其中段引导中都起了至关重要的作用,就跟前面说的两棒接力跑一样,要想跑出好成绩,哪一棒的成绩都不能差,因此搜索雷达的性能无论是对主动弹还是半主动弹来说,都是非常重要的,至于搜索雷达的性能如何影响到主动/半主动弹的攻击效果,这一点会在今后加以详谈。

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052D的搜索雷达就是它的四面板砖(中段引导HHQ-9)

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054A的顶板可用于为HHQ-16提供中段引导

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KDX-2的SPS-49搜索雷达(纯搜索)

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佩里级的SPS-49搜索雷达(纯搜索)

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

高波级的OPS-24搜索雷达(中段引导海麻雀)

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

秋月级用两个盾实现中段引导和末段照射

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

22350奇葩的上S下C:应该是上搜索下中段引导

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

APAR是唯一一种同时具备中段引导和末段照射的盾

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四面阵与旋转阵

前面介绍完了中段引导和末段照射的区别,接下来再谈一下四面阵和旋转阵与中段引导/末段照射、主动弹/半主动弹之间的联系。先说末段照射,前面说过主动弹是不存在末段照射这一环节的,那么在半主动弹的末段照射中,旋转阵是无法胜任的。引用前面的比喻,旋转阵就好比是一支不停旋转的手电筒(对应单面阵),或者是背靠背的两支不停旋转的手电筒(对应双面阵),假如将旋转阵用于末段照射,就必须将手电筒停止旋转并指向目标来袭方向,这样一来就不能保证全向覆盖了,这个缺陷在战时将是致命的,因此不管是机械扫描雷达还是相控阵,在用于末段照射时,必须是固定式安装并保证每个方向都没有死角,当然有些奇葩军舰的火控雷达安装位置并不能保证全空域覆盖,那么它就只有某一方向的防空能力。由上可见,旋转阵是不能用作火控雷达的,但用于主动弹/半主动弹的中段引导则是可行的。引用前面的比喻,搜索雷达就好比是探照灯,负责把房屋周围的空地全部照亮,那么旋转阵就好比是一部不停旋转以照亮四周的探照灯,当用于主动弹/半主动弹的中段引导时,只需要为其指明一个大致的方向就可以了,因此这个探照灯的亮度不需要太高(对应精度),也可以是周期性的照亮目标来袭方向(对应旋转阵的数据更新速率),因此理论上L/S/C/X波段的旋转阵只要探测距离足够,都可以满足主动弹/半主动弹的中段引导的要求。当然了,满足要求是一回事,即使是用于中段引导这种对雷达性能要求不高的制导阶段,四面阵也比旋转阵优势更大,这一点毋庸置疑。

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旗风级的2部SPG-51C由于全部安装于前部,因此只具备前向防空能力

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高波级的OPS-24由于桅杆遮挡只能为前向发射的海麻雀提供中段引导

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054A无论搜索还是火控都保证了全向覆盖

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

桑普森:表面看是顶个球,里面其实是旋转阵

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

EMPAR:同样顶个球

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武仙座:外观很科幻,可惜性能与外观不挂钩

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火力通道

在前文中分别介绍了机械扫描雷达/相控阵、S/C/X波段、主动弹/半主动弹、中段引导/末段照射、四面阵/旋转阵的相关概念,那么接下来再介绍一个关键概念——火力通道。火力通道对防空舰的重要意义我就不废话了,从某种角度讲火力通道数量比载弹量更重要。那么火力通道有哪些决定因素呢?首先,机械扫描雷达和相控阵的对比中,后者完胜,无需再作解释。S/C/X波段这个不好说,要结合阵面大小和防空弹类型后才能得出结论。主动弹和半主动弹:前文说过两者的中段引导方式是大致相同的,区别主要在于末段火控阶段,那么可以得出结论——主动弹完胜!因为半主动弹的火力通道受限于舰载火控雷达的水平,无论是机械扫描雷达、X波段小阵亦或是采取了ICWI技术的火控盾,其多目标照射能力都是有限的,但主动弹就不一样了,拿之前的比喻来说相当于每个主动弹都自带火控雷达,有多少主动弹那就有多少火控雷达,显然主动弹对抗多目标的能力要远远胜过半主动弹,当然还要结合中段引导的水平进行综合考虑,不过总体来说主动弹的火力通道相比半主动弹仍占据绝对优势。四面阵和旋转阵的比较:前者的火力通道完胜后者。当然了,以上只是对单项因素进行对比,决定一型防空舰的最大火力通道数量必须将各种因素综合起来考虑,这些将会在后续篇章中进行详细分析,本篇至此告一段落,敬请期待下一篇《盾和蛋之间的那点事(三)——综述篇(下)》,谢谢关注!

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火力通道PK:052D>宙斯盾

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

火力通道PK:054A>高波、旗风

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

火力通道PK:旗鼓相当的45型和地平线级

盾和蛋之间的那点事(二)——综述篇(中)

火力通道PK:萨克森>秋月级

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火力通道PK:左右分别代表主动弹和半主动弹的最强者

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评论

评 论

热门评论

2楼 现代神话
装备了海红旗9的052d理论上是不是可以发现多少目标,只要防空导弹足够,就可以同时攻击。理论上L/S/C/X波段。为什么052装备的s波段。052d可以一坑四导弹吗?如果不能,为什么设计时不考虑。
7楼 ff307
看lz前面的文章,s搜索距离最远,适宜舰队防空。

采用主动弹解决了末制导火控问题,但火力通道还要受限于舰载雷达的中段引导通道

8楼 现代神话
楼主前面说地平线级:L+C+主,为什么052d不采用L+C+主。052d最多能拦截多少目标了?
地平线的L是三坐标不是相控阵,关于三坐标和相控阵这里还没写到,严格来说地平线应该是C+主,不过鉴于没有L就无法形成远程防空能力,所以把L也算上了,这一点前篇没有解释,容易造成误解,是一个失误。


关于052D的火力通道,后续会写的,不急。

相控阵就是由LED光珠组成的超大手电筒,旋转阵就是一支单灯泡手电筒,这个比喻形象生动还好懂,哈哈,学习了。不过就LZ说的,主动制导未来肯定是主流,就目前技术条件来说,这个成本还是有点大了,而且抗干扰能力还是有待商榷,还有导弹的体型、精度以及毁伤能力,毕竟导弹上再加一架火控雷达可不是一件容易的事情。半主动弹这个顾虑要小很多,而且感觉目前来说半主动弹的精度比主动弹更高一些。

我对主动弹和半主动弹倒是有点疑问,我觉得从某个角度讲,主动弹未必一定强于半主动弹.一个弹头内,装雷达的空间是有限的,主动弹必须容纳的电子设备肯定更多,带来的成本因素和系统集成难度更大问题咱先不去讨论 .假设在相同成本和系统集成水平条件下,必然主动弹要牺牲一定的性能.主动弹上的雷达肯定比不上飞机或舰上的,只能在一定的电子干扰强度下工作,追踪高机动目标的能力也有限,也就是说,同样成本和技术水平的弹,半主动弹省下了主动发射雷达波等功能,可以把这部分强化在电子对抗和追踪能力上.具体落实到实战中,就很难说谁好谁坏了.

很科普,很厉害,受教了,谢谢楼主

13楼 cf1986
楼主这篇主要是讲火力通道的事,火力通道确实重要,但载弹量不比火力通道的重要性低。052c只有区区48枚远程弹,剩下就是2座近防系统了。楼主有故意放大优点,掩盖缺点的嫌疑。而且防空与反潜是军舰必备的两项技能
你这个说法有问题,火力通道和载弹量是都很重要,但不是并重,要看是对应什么情况.如果对方打击火力强度不大,则载弹量指标意义大,因为对方不停地慢慢来打,我一批批抗击,谁载弹量大谁优势大.如果对方火力强度很大很密集,则火力通道多意义大,你都抗不下来别人的一波打击,载弹量大有意义么? 我们面对的都是强敌,要面临打击一定强度密度很高,所以我们的舰火力通道多意义更大.不要说什么越南,菲律宾,那些国家派056去就够了.再补充一点,载弹量大还有个优势是远洋优势,你出个远门,多带弹自然好处多,这点对我们意义也不大,在相当长远的将来,我们的目标都在台海和南海,暂时没考虑和强敌决战太平洋.

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