盾和弹之间的那点事（七）——综述篇（4）
远程防空
远程区域防空能力是“神盾”舰最基本的功能之一，一型优秀的“神盾”舰一般都具备发射射程超过100千米的远程舰空导弹的能力，不但能为自身提供防空自卫能力，而且可以为整个水面舰队撑起防空保护伞。当今主流的“神盾”舰普遍具备了远程区域防空能力，就连俄罗斯海军最新的排水量4500吨左右的22350型护卫舰也将具备远程防空能力。当然也有那么几个例外的，虽然也可称为“神盾”舰，但却只有中程防空能力，一个是挪威“南森”级护卫舰，其配备的是缩水版的“宙斯盾”系统和ESSM中程舰空导弹，只具备有限的中程防空能力。另外两个是日本“秋月”级驱逐舰和印度“加尔各答”级驱逐舰，前者是“神盾”舰中少见的专门设计用于中近程防空反导的通用驱逐舰，并且在一定程度上偏重于反潜能力，后者则是由于从以色列购入的“巴拉克”8导弹性能不过关，而不具备可靠的远程区域防空能力。
那么什么样的“神盾”舰（或者说什么样的“盾”）在配备了什么样的舰空导弹后，才能实现最优的远程区域防空能力呢？首先，从“大盾”和“小盾”的角度来说，“大盾”更适合用于远程区域防空，尤其是中美S波段的“大盾”，具备了天线收发单元多、发射功率大、最大探测距离远、波束扫描范围大等众多优点，用于远程区域防空时的优势远远大于“小盾”，这也是为什么“宙斯盾”系统会受到日韩澳这些金主追捧的原因。另外，“大盾”的雷达天线阵面更大，T/R单元数量更多，再加上相控阵雷达具备的电扫描能力，使得“大盾”可以将所有的波束能量都集中于同一片区域或同一个目标，从而大大提升探测距离，这是美国“宙斯盾”舰实现远程反导探测能力的基础。相对而言，以C波段、X波段相控阵雷达为主的“小盾”舰，其远程区域防空能力就要打折扣了。比如欧洲“小盾”的经典之作APAR有源相控阵雷达，其对典型目标的最大探测距离只有150千米左右，这个还是理论值，如果遇到隐身目标，或者在强干扰电磁环境以及恶劣气象条件下，其有效探测距离还会进一步缩水。所以，虽然以德国“萨克森”级护卫舰为主的APAR“小盾”舰普遍配备了射程高达166千米的“标准”2远程舰空导弹，但很显然APAR是不足以支持“标准”2导弹的最大射程的。通常情况下要求制导/照射雷达的作用距离要大于舰空导弹的射程，这样才能有一定的冗余度以支持舰空导弹发挥最远射程。虽然“小盾”舰一般都会另外配备一座SMART-L或S-1850M等远程警戒雷达作为补充，但实际上这种三坐标远程警戒雷达的功能很有限，其性能与相控阵雷达相比有很大不足，它起到的更多的是远程搜索和警戒的功能，并不能真正解决“小盾”引导远程舰空导弹的难题。
从欧洲APAR“小盾”舰的远程防空水平来看，也可以打破日本“秋月”级驱逐舰一直以来的一个谣言。有这么一种说法，即“秋月”级只要换装“标准”2就可以摇身一变成为远程区域防空舰（“秋月”级目前配备的是ESSM中程舰空导弹）。这种说法其实是站不住脚的。“秋月”级较小的X波段相控阵天线的阵面尺寸比APAR要小的多（APAR的天线阵面直径为1米，而“秋月”级的X波段天线阵面的直径仅为0.5米），虽然没有公布它的最大照射距离，但通过估算应该不会超过100千米。对于相控阵体制的照射雷达来说，天线阵面越大，则照射距离越远，连APAR支持“标准”2都困难，更别提“秋月”级上的那个临时从战斗机AESA火控雷达移置而来的X波段小阵了。再加上“秋月”级没有配备类似SMART-L这类远程警戒雷达，其用于搜索和跟踪的是其中较大的C波段天线阵面，最大探测距离虽达到200千米，但也不足以支持“标准”2这样的远程舰空导弹。一般来说，远程搜索雷达的最大探测距离应该远远超过舰空导弹的射程，至少要达到2倍以上，这样才能为舰空导弹拦截目标提供充足的预警和反应时间。由上可见，“秋月”级上配备的FCS-3相控阵雷达系统，无论是C波段的搜索雷达还是X波段的照射雷达，其性能都不足以支持“标准”2这样的远程舰空导弹，“秋月”级的全舰综合探测能力与我国054A护卫舰基本相当，只不过因为配备的是“小盾”而要略胜054A一筹。所以，“秋月”级还是老老实实干它的中程防空的活儿，不要奢求太多。
再来看看半主动雷达制导舰空导弹和主动雷达制导舰空导弹（以下简称半主动弹和主动弹）在用于远程防空时的优缺点。引用前文的比喻，就好比在一片黑暗中为了发现并准确击中目标，半主动弹需要背后有一支高亮度手电筒直指目标并将目标照亮，之后导弹才能寻着光亮攻击目标，背后的那支手电筒就是舰载照射雷达。而主动弹则相当于自己配有手电筒，背后的舰载雷达只需要给它指明一个大致方向，主动弹在飞抵目标所在区域后自己打开手电筒寻找并攻击目标。很显然，半主动弹的最大射程依赖于背后的那支“手电筒”的亮度，“手电筒”的亮度越高，照射的距离越远，则半主动弹能实现的攻击距离也就越远。而目前军舰上配备的照射雷达（手电筒）大多都是机械扫描雷达，一般性能有限，最大照射距离也受到限制，往往只能勉强达到或超过半主动弹的最大射程。照射雷达的作用距离越远则“亮度”越低，因为电磁波能量在空气中的传播中有损耗，到了一定距离后，“亮度”就不足以为半主动弹将目标照清楚了，这个临界点就是照射雷达的最大照射距离。而这将直接影响到半主动弹在攻击远距离目标时的精度，即半主动弹的制导精度是随着目标距离的增加而呈逐渐下降的趋势。而主动弹因为自身携带了一支“手电筒”，不需要看舰上照射雷达的“脸色”，因此它的攻击精度也基本上不受目标距离的影响，攻击远程和近程目标的区别并不大。虽然主动弹自身携带的“手电筒”作用距离较近（与舰上的大型高亮度“手电筒”相比，导弹只能配备一支小号“手电筒”），需要舰上雷达将它送至离目标较近的距离后才能打开“手电筒”寻找目标，但前文介绍过了，不管是半主动弹还是主动弹的中段导引对舰载雷达的要求并不高，现在的搜索、跟踪雷达的作用距离一般都在200千米以上，足以将主动弹送到攻击末段，完全可以满足主动弹的射程要求。
还是以APAR为例。APAR雷达理论上150千米的探测距离并不足以支持“标准”2的最大射程，那么“标准”2导弹的有效射程将被限制在150千米以内。如果APAR“小盾”舰换装了主动弹后又会是什么样的情况呢？由于主动弹是不需要末段照射这一环的，只需要舰载雷达提供中段引导即可，这意味着“萨克森”级、“七省”级、F-361型等APAR“小盾”舰可以不必局限于X波段相控阵雷达，而可以选择C波段、S波段等长波段相控阵雷达，也可以选择旋转阵或者先进三坐标雷达，都比X波段雷达更容易提高探测距离。这样一来，德荷丹等国的“小盾”舰就可以很容易的引导射程超过150千米的远程主动弹，甚至可以上“标准”6这样的超远程主动弹。当然，这几型欧洲“小盾”舰选择了半主动雷达制导的“标准”2而不是主动雷达制导的“紫菀”系列或“标准”6舰空导弹，绝不是因为这些欧洲国家看不上后两者，而是出于成本和需求的妥协。相比主动弹，半主动弹的制造和使用成本都要低的多。既然X波段的APAR能够勉强满足“标准”2的照射需求，那么这些国防压力相对不大的欧洲国家也就没必要再为造价高昂的主动弹买单了。
此外，还有以“桑普森”雷达（配备英国45型驱逐舰）和EMPAR雷达（配备法意“地平线”级驱逐舰）为代表的旋转阵，其远程区域防空能力也比不上中美的大型四面固定阵，毕竟其始终存在着旋转体制带来的目标数据更新率的问题。但对于旋转阵来说，其远程防空的问题并不大，在中近程防空反导时的缺陷则更明显一些。不过，无论是45型还是“地平线”级，这两者配备的都是主动雷达制导的“紫菀”系列舰空导弹。虽然“紫菀”30作为一种远程舰空导弹，只有120千米左右的最大射程，但它在与45型、“地平线”级配备的旋转阵结合后，可以形成强大的防空能力，在一定程度上弥补了旋转阵的性能缺陷。
由上可见，主动弹在远程防空时比半主动弹具有明显的优势，那我们再来看看“中华神盾”和美国“宙斯盾”系统，两者分别选择了主动雷达制导的“海红旗”9和半主动雷达制导的“标准”2。从舰空导弹的中段导引阶段来看，中美双方“神盾”舰的差距并不大，双方配备的四面“大板砖”都具备足够的实力为自家的远程弹提供高水平的中段引导。但在导弹的末制导阶段就不同了，半主动弹需要看舰上照射雷达的“脸色”。“宙斯盾”系统的AN/SPG-62照射雷达，在“标准”2block2的射程增至166千米时就已经接近照射能力的极限了，再增加射程就意义不大了，因此“标准”2导弹在block3、block3A、block3B的升级过程中都没有增加射程，直到在block4的改进中出于优化拦截弹道导弹能力的考虑才将最大射程增加至185千米，而射程进一步增加至370千米的“标准”6就只能采用主动雷达制导了。虽然“宙斯盾”系统的AN/SPY-1相控阵雷达具备了非常强大的性能，但半主动雷达制导的“标准”2要升级射程，始终要受到AN/SPG-62这个“天线锅”的制约。而“中华神盾”由于一上来就采用了主动弹，所以它在升级“海红旗”9导弹的射程时就要容易的多，在舰载雷达不做改动的情况下，“海红旗”9B可以从基本型120千米的最大射程一跃而升至200千米，并且最大射程还有进一步提升的潜力。
中程防空
远程区域防空是“神盾”舰最重要的防空能力，但“神盾”舰的中程防空能力同样也很重要，一个完善的舰队防空体系必须同时具备远、中、近三层防空伞（如果配备有航母舰载机的话就还要再加一层，不过此处不予考虑）。美国海军曾建立了以“标准”2、“标准”1和“海麻雀”导弹为基础的远中近三层防空体系，而苏联海军则建立了以SA-N-6、SA-N-7和SA-N-9导弹为基础的远中近三层防空体系。远程防空负责直接拦截或驱赶对方的导弹载机和其它侦察飞机，是舰队防空的第一道也是最外层的一道防线，中程防空是第二道防线，近程防空则属于最内层的一道防线，基本上只能用于单舰自卫了。作为三道防线中承上接下的一道防线，中程防空的重要性自不必多说。随着反舰导弹技术在世界范围内的发展与扩散，现代水面舰艇编队面临越来越重的内层防御压力，而中程防空的主要任务则逐渐由反飞机转为反低空掠海导弹，其重要性已受到世界各国海军的普遍重视，并逐渐发展出一批性能优异的新型中程舰空导弹。那么“神盾”舰要具备优秀的中程防空/反导能力需要具备哪些关键条件呢？
首先，中程防空经常需要面对对方的低空掠海反舰导弹，这类小型目标本来就具备了优秀的低可探测性，加上飞行高度极低，可以利用复杂的海面背景干扰以增加目标舰艇上舰载雷达的探测难度，缩短其探测与发现距离，并且增大对方舰空导弹的拦截难度，使其脱靶概率大幅增加。而远程中高空防空则面对的是处于比较“干净”的天空背景下的目标，因此相对来说，水面舰艇的中程防空/反导无论对舰载雷达还是舰空导弹的要求都要高出很多。对于舰载雷达，中程防空/反导对其反应速度、探测精度、多目标跟踪能力、目标数据刷新率等性能指标的要求极高，因此相控阵雷达是最理想的选择，传统的机械扫描雷达在用于中程防空/反导时具有很大的局限性。而在舰载相控阵雷达中，四面固定阵又比旋转阵的优势更大，尤其是在用于中程防空/反导时，旋转阵的一些性能缺陷可能是致命的，比如在遇到末段突防速度高达2～3马赫的超音速反舰导弹时，旋转阵在两次扫描之间目标极有可能凭借高速与高机动性已脱离了其视场范围，可见旋转阵的反应速度和目标数据刷新率是一大硬伤，这一缺陷在远程防空时尚不明显，但在中程防空尤其是中程反导时却是致命的。所以对于各国海军的“神盾”舰来说，有钱的话还是配备四面“板砖”好，顶个“球”的都是不得已的选择。
再从“大盾”和“小盾”的角度来分析。“大盾”的远程区域防空能力远不是“小盾”可比的，不过有长就有短，从中程防空/反导能力来看却正好反过来，“小盾”的中程防空/反导能力相比“大盾”具有明显优势。首先，“大盾”的安装高度普遍要比“小盾”低，受地球曲率的影响，“大盾”对低空目标的视距非常有限，其对低空掠海突防反舰导弹的发现距离更近。以“伯克”级驱逐舰的AN/SPY-1相控阵雷达为例，由于安装高度较低，其对低空掠海目标的有效探测距离不到30千米，而欧洲“小盾”APAR有源相控阵雷达的低空探测距离可以达到75千米左右。一般来说，对低空突防反舰导弹的发现距离越远，则水面舰艇的反应时间越充足，对来袭反舰导弹的拦截次数也就更多，也有利于水面舰艇提前采取相应的干扰措施。其次，“大盾”普遍工作于波长较长的波段，雷达波束较宽，更容易受到海面杂波或多路径效应的影响，对掠海反舰导弹这类利用复杂海面背景作为掩护的低空小目标的探测和识别能力比较差。而“小盾”的工作波长较短、精度高、雷达波束窄，其凭借较高的分辨率更容易过滤海面杂波而识别出掠海来袭的小型导弹目标。最后，舰载雷达在防空作战中存在三大要素：搜索、跟踪和火控/照射。其中远程防空主要强调的是雷达的搜索、跟踪能力，这一点正是“大盾”的长项所在。但在进行中程防空/反导拦截作战时，对舰载雷达的跟踪、火控/照射能力的要求更高，因为无论是“大盾”还是“小盾”，受地球曲率的限制，在搜索低空目标时都无法发挥出其最远探测距离，这种情况下舰载雷达的探测距离取决于它的低空视距，它的搜索能力再强也一样看不到海平面以下的目标。但这时跟踪和火控/照射能力的重要性就体现出来了，在面对具有末端机动突防能力以及饱和攻击的来袭反舰导弹时，舰载雷达跟踪目标的数量越多，越有利于舰艇的抗饱和攻击能力，而火控/照射的精度越高越有利于拦截高速、高机动突防的反舰导弹。对来袭目标的中近程跟踪与火控/照射正是“小盾”的优势所在，这种情况下“小盾”可以充分发挥其多目标跟踪能力强、火控/照射精度高的优势，从而具备更强大的中程防空/反导拦截能力。综上所述，“大盾”更适合远程大范围区域防空，而“小盾”则更适合中近程的防空/反导拦截作战。另外还要谈一点，在中程防空/反导拦截时，舰载雷达对舰空导弹的中段引导的作用大幅下降，因为中程防空/反导拦截作战通常都在几十千米的距离内，舰空导弹的全程飞行还没怎么经过中段引导就已经进入攻击末段了，一些中程舰空导弹甚至完全不需要中段引导，这一点对“大盾”来说也是比较吃亏的，“大盾”对舰空导弹强悍的中段引导和指令修正能力完全派不上用场。
下面再谈谈主动弹和半主动弹在中程防空/反导作战时的优劣。不管是主动弹还是半主动弹，一般都要经过中段引导和末制导两个不同的制导阶段，而在用于中程防空时，中段引导的作用大幅下降，因此两者谁更适合用于中程防空，就取决于双方的末制导方式了。半主动弹是由舰上照射雷达提供的目标照射，而主动弹则相当于每枚导弹都随身携带一个小型照射雷达。目标的距离越近，则“手电筒”的照射亮度就越高，光束集中性和指向性也越好，越有利于提高半主动弹的攻击精度。对于主动弹来说，其“手电筒”只在逼近到离目标一定的距离后才打开，因此无论是对付远距离还是近距离目标时的区别都不大。显然，半主动弹在用于中程防空时比主动弹有着一定的优势，这种优势可以体现在导弹的抗干扰能力和攻击精度上。可以这么说，随着导弹射程的增加，舰载雷达（半主动弹）和弹载雷达（主动弹）各自的性能优势是此消彼长的。在远程防空时，主动弹的弹载雷达有距离上的优势，但在中近程防空时，半主动弹的舰上照射雷达则有着发射功率上的优势。尤其是在对抗低空掠海、超音速以及具备末端机动突防能力的来袭反舰导弹时，舰上照射雷达更容易实现对目标的长时间稳定跟踪与照射，而主动弹弹载小“手电”探测能力有限，对隐身目标或掠海小目标的拦截效果并不乐观，在实际作战中很可能会丢失或错过目标。美国海军在“标准”6和ESSMblock2导弹的升级过程中仍然保留了半主动雷达制导方式。另外，由于主动弹的导引头探测性能有限，而且对低空掠海来袭目标往往采取俯冲攻击的方式，因此其必须先接受舰载雷达的指令引导后才能利用主动导引头搜寻目标，这在制导过程中就存在着一个交接过程，这个交接过程在中近程反导作战中很可能会出现交接失败、导弹丢失目标的情况。而半主动弹在中近程反导作战中则通常可以获得舰上照射雷达对目标的全程照射支持，从而不需要类似主动弹的多此一举的交接过程，这也是半主动弹在中程防空/反导时的一大有利因素。
我们回过头来再看看中美的“大盾”舰。前面讲了，“大盾”舰的中程防空能力是不容乐观的，中美“神盾”舰的四面大“板砖”的低空探测距离都只有30千米左右，甚至更低。虽然双方都配备了低空补盲雷达作为“大盾”的补充，但只能对低空来袭目标提供一定的预警与跟踪能力，一般不足以支持对舰空导弹的直接引导与火控照射。相对来说，美国“宙斯盾”系统配备有X波段的AN/SPG-62照射雷达，该照射雷达具备了较大的发射功率和目标照射能力，再加上半主动弹用于中程防空时相比主动弹也有一定的优势，因此“宙斯盾”舰的中程防空/反导能力要胜过“中华神盾”一筹。尤其是我国052C型驱逐舰由于垂发设计的限制，只能配备“海红旗”9远程舰空导弹，该弹的体型重量较大，在用于拦截中近程的低空掠海目标时存在着很大的局限性，拦截效费比也不高，“海红旗”9与730近防炮的拦截范围之间存在很大的空白区域，我国海军的一个解决办法是大量建造054A这种中程防空舰用于弥补“中华神盾”的这一短板。但是话说回来，无论是“宙斯盾”还是“中华神盾”，“大盾”舰要彻底解决中程防空/反导的难题只能走双波段雷达的路，通过两种工作于不同波段、具有不同性能特点的相控阵雷达以实现相互之间的性能互补。
作者：涂林峰
来源：《兵器知识》2017年第12期
