盾和弹之间的那点事（五）
前篇曾提到过，半主动雷达制导的舰空导弹（简称半主动弹）的制导原理就好比在黑暗中有一支手电筒在背后直指目标并将目标照亮，之后半主动弹才能寻着光亮去攻击目标，背后的那支手电筒就是舰载火控/照射雷达。如果是相控阵体制的火控/照射雷达（火控盾），可以利用电扫描的优势在多个目标之间快速转移波束，以达到同时照射多个目标并同时引导多枚半主动弹攻击目标的目的。而传统的机械扫描雷达如美国“宙斯盾”舰上的“天线锅”AN/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“天线锅”理论上就只能提供一个火力通道，那么“伯克”级驱逐舰上前后共安装有3部AN/SPG-62，这就意味着全舰只有3个火力通道，只能同时对付3个空中来袭目标。这个数值显然太可怜了，且不说在各类“神盾”舰中这个数值明显偏低，并且完全浪费了AN/SPY-1相控阵雷达对空中目标的强大搜索与跟踪能力。要解决这个问题，就要引入分时照射的概念了。何为分时照射？引用前文的比喻，照射雷达就是一支强光手电筒将目标照亮以指引我方狙击手准确攻击目标，但跟我们常玩的CS等游戏不同的是，游戏中的狙击枪在有效距离内都能瞬间击中目标，而现实中的导弹飞向目标是需要一个时间过程的。当引入分时照射技术后，照射雷达只需在导弹进入攻击末段后才指向目标，对于导弹飞行中段的指令引导，照射雷达可以放手不管。这样一来，“伯克”级驱逐舰上的几个“天线锅”就能抽出工夫按先后顺序依次照射多个目标。当第一枚半主动弹逼近目标后，“天线锅”专心为其提供目标照射服务;攻击完成后，第二枚半主动弹也已经进入了攻击末段，“天线锅”再转向为第二枚半主动弹提供目标照射服务。依次类推，按顺序逐一为先后进入攻击末段的多枚半主动弹提供目标照射。
由上可见，分时照射技术可以有效地提高类似AN/SPG-62这类机械扫描式照射雷达对抗多目标的能力。说白了，分时照射就是给这类“天线锅”提供一个打时间差的机会，从而可以为多枚半主动弹提供接力照射，以应对空中来自不同方向的多个目标。“伯克”级、“爱宕”级和“世宗大王”号这几种主流的“宙斯盾”舰都配备了3部AN/SPG-62照射雷达，每部雷达能分时照射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，则“天线锅”受旋转速度的限制其多目标照射能力会大打折扣;如果多个目标从“宙斯盾”舰的某个特定方向比如舰艏方向来袭，则3部“天线锅”中只有1部能有效照射目标;如果来袭的是超音速导弹，就可以凭借极高的突防速度压缩舰空导弹的拦截时间，同样可以减少“天线锅”分时照射目标的数量;当“宙斯盾”舰在拦截低空、超低空的掠海目标时，只有40千米以下的理论拦截距离，与正常情况下远程防空弹动辄100千米以上的最大射程相比，“天线锅”打时间差的能力将会急剧下降，“伯克”级的火力通道会降至不到6个。虽然引入分时照射技术可以在一定程度上提高机械扫描式照射雷达对抗多目标的能力，但实战中对方发射的反舰导弹肯定不会排成队按顺序给你打，所以“宙斯盾”系统配备的AN/SPG-62照射雷达仍然是一大硬伤。而美国海军最新的“伯克”3级驱逐舰已确定了暂不上双波段雷达，因此“天线锅”仍将传承下去，这个缺点也将被继承给新一代的“伯克”3级驱逐舰。
机械扫描式火控/照射雷达可以通过分时照射来实现多目标照射能力，那么“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。间断照射又称为间断连续波照射技术（ICWI），是相对于传统照射雷达的连续波照射而言的。打个比方，传统的连续波照射就好比是拿着一支手电筒一直对准同一个目标照射，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不同目标之间不停的转移光束，则可以同时照亮两个目标，就相当于有两支手电筒在同时工作，这就是间断连续波照射的原理。这个技术要求照射雷达能够快速在两个目标之间转移波束，如果做不到这一点的话，就不可能实现两个目标被“同时照亮”。显然，这一点机械扫描雷达是难以办到的，其机械旋转机构的转速，无法保证在不同方位的两个目标之间快速转移波束，能做到这一点的就只有相控阵雷达了。在前篇中曾介绍过，机械扫描雷达就好比一支普通手电筒，指东就难以指西，而相控阵雷达则相当于一支由成千上万个LED小灯泡组成的超级手电筒，这些LED小灯泡可听你指挥快速地转移光束方向。同样是转变100°的方向，常规雷达转动大约需要1秒的时间，而相控阵雷达所需时间不到1毫秒，几乎是在瞬间就完成了，从而可以实现前文所说的间断照射能力。那么同样是实现半主动弹的多目标照射能力，间断照射和分时照射的区别在哪里呢？再打一个比方，假如一个人要做完几件事，如果是普通人他会先做完一件再做另一件，按顺序依次完成，而如果是一个能以光速瞬间移动的超能力者，那么他就可以在一瞬间同时做多件事，就仿佛是有无数个分身在同时做事。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、性能优势更明显。间断连续波照射技术（ICWI）是相控阵雷达的专利技术，同时它也可以大幅度提高相控阵雷达应对多目标的能力。当然，要适应间断连续波照射技术，舰空导弹的导引头必须要经过相应的修改，不是任何半主动弹都能配合这种照射技术的，毕竟这种间断照射本质上仍然是一种“时断时续”的雷达波照射方式。ICWI技术先被欧洲的APAR有源相控阵雷达采用，后来又被日本用于“秋月”级驱逐舰的FCS-3相控阵雷达系统，我国陆军型“红旗”16地空导弹系统据称也采用了ICWI技术。
在前文的分时照射中提到过，火控雷达只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，这也是目前舰空导弹上常见的一种复合制导方式。那么惯性制导/中段指令修正是怎么回事呢？简单说，就是半主动弹凭借惯性制导向目标所在区域进行自动飞行的同时，还通过数据链接收舰上雷达传来的修正指令，随着目标的机动不停更改飞行轨迹，直到进入攻击末段后才由舰载火控/照射雷达接手，导弹进入末段的半主动雷达寻的制导阶段。这个中段指令修正的过程也称为舰空导弹的中段引导。中段引导对舰载雷达的制导精度要求并不高，与末段照射相比中段引导只需要给导弹指明一个大致的方位就可以了。可见中段引导对舰载雷达的要求并不高，S波段或C波段的搜索/跟踪雷达完全可以满足要求，因此半主动弹的中段飞行阶段通常是由搜索/跟踪雷达指挥的，到了攻击末段才由精度更高的火控/照射雷达接手，相当于两棒接力跑。以美国“宙斯盾”系统为例，其配备的AN/SPY-1系列相控阵雷达工作于波长较长的S波段，虽然不能直接用于“标准”2等半主动弹的末段火控照射，但用于中段引导还是没有任何问题的。在“标准”2的大部分射程内都是由AN/SPY-1进行引导与控制的，只有进入末段攻击的最后一段距离内才由AN/SPG-62照射雷达接手，以完成导弹最后的精确一击。不光是AN/SPY-1，现代的先进舰载相控阵雷达系统大都具有中段引导舰空导弹的能力，并且这种能力与雷达的工作波段与精度关系不大，C波段、S波段乃至于L波段的相控阵雷达都可以具备中段引导能力，当然，雷达的精度高对提高舰空导弹的中段引导效果是很有帮助的。那我们再来看看主动弹的全程引导方式。以我国“海红旗”9舰空导弹为例，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照射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/跟踪雷达在其中段引导中都起到了至关重要的作用，因此搜索/跟踪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。
介绍完了舰空导弹的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，在半主动弹的末段照射中，旋转阵是难以胜任的。引用前面的比喻，旋转阵就好比是一支不停旋转的探照灯（对应单面阵），或者是背靠背的两支不停旋转的探照灯（对应双面阵），通过机械旋转以保证全方位空域的覆盖。假如将旋转阵用于半主动弹的末段照射，就必须停止旋转并指向目标的来袭方向，这样一来旋转阵就在一定的时间内无法保证全向覆盖了，这个缺陷在战时很可能会导致致命的后果。因此大多数旋转阵都不能为半主动弹提供末段照射，当然也有少数的旋转阵可以停止旋转，通过放弃对其它方向的监视，“凝视”一个重点的高威胁方向，但这是以牺牲“神盾”舰的全向防空能力为代价的。因此不管是机械扫描雷达还是相控阵雷达，在用于半主动弹的末段照射时，必须采取固定式安装或者配备多部同型雷达以保证各个方向都没有死角，并且采取搜索雷达与照射雷达分开配置的方式，以保证雷达的全向搜索能力。由上可见，旋转阵一般情况下是不能用作火控/照射雷达的，但用于主动弹或半主动弹的中段引导则是可行的。当然，可行只是一回事，即使是用于舰空导弹的中段引导这种对雷达性能要求不高的制导阶段，四面固定阵也比旋转阵要更有优势，这一点是毋庸置疑的。
水面舰艇对空防御的火力通道数量意味着单舰能同时应对多少个空中来袭目标，这对于任何舰艇来说都是一个很关键的指标，而对于以防空为主业的“神盾”舰来说，火力通道的重要性就更不必说了。从某种角度上讲，“神盾”舰对空防御的火力通道数量要比舰空导弹的载弹量更加重要，否则就算是把它打造成武库舰，在现代海战中也注定是不堪一击的。那么水面舰艇的对空火力通道有哪些决定因素呢？首先，在机械扫描雷达和相控阵雷达的对比中，后者完胜，相控阵雷达在应对多目标时的灵活性远非传统的机械扫描雷达可比。而在“大盾”和“小盾”的对比中，通常情况下“大盾”的火力通道数量更占优势，这主要是因为“大盾”的雷达天线阵面大，发射功率大，T/R组件数量一般都比“小盾”更多，就像前文中的比喻一样，“大盾”是由数量更多的LED小灯泡组成的一支超级探照灯，这些小灯泡的数量越多，则意味着“大盾”拥有更多的能量与资源去“照亮”更多的目标，而且“大盾”的升级潜力也不是“小盾”能比的。当然这也不是绝对的。“大盾”虽然性能强悍，但也要看配的是什么弹，比如前面介绍的“宙斯盾”系统由于大量采用了半主动弹，因此决定“宙斯盾”舰对空火力通道数量的不是“大盾”的AN/SPY-1系列相控阵雷达，而是几部AN/SPG-62机械扫描式照射雷达，因此其对空火力通道数量甚至还比不上一些新兴的“小盾”舰。另一个特例是X波段的“火控盾”，由于它可以直接为半主动弹提供目标照射，因此它在用于引导半主动弹攻击目标时也具备了很强大的火力通道数量。在旋转阵和四面固定阵的对比中，四面固定阵由于天线阵面数量更多，且四面覆盖无死角，因此其火力通道数量要胜过旋转阵。
当然，前面对各类舰载防空雷达的对空火力通道数量的分析基本上都是建立在雷达本身的性能特点上，而并没有把舰空导弹的因素考虑进去，实际上要客观分析一型“神盾”舰的综合防空性能，盾和弹都是必须要考虑的重要因素。对于目前主流的两种类型的舰空导弹——主动弹和半主动弹，区别主要在于末制导阶段。那么我们就可以得出结论——主动弹获得的火力通道数量要比半主动弹有明显优势。因为半主动弹的火力通道受限于舰载照射雷达的水平，无论是机械扫描雷达还是X波段的“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，每个主动弹都相当于自带了一部照射雷达，有多少枚主动弹攻击目标就有多少部照射雷达在工作，理论上主动弹的火力通道数量几乎是无限的，显然主动弹对抗多目标的能力要远远胜过半主动弹。不过，这只是从两者的末制导阶段进行的分析，实际上还要结合主动弹和半主动弹的中段引导水平进行综合考虑，但总体来说主动弹的火力通道数量相比半主动弹仍然占据优势。当然，以上只是对“神盾”舰的各个单项因素进行的简单对比分析，而一型“神盾”舰的真实火力通道数量，必须要综合考虑各种因素，才能得到真实、客观的答案。
正是因为防空火力通道的重要性，因此各国的新一代“神盾”舰无不在盾弹之间的搭配方案设计上下足了功夫，我们也可以看到各国新一代“神盾”舰普遍具备了很强的抗饱和攻击能力。不过，作为世界上生产、装备数量最多的美国“宙斯盾”系统在抗饱和攻击能力上却显得逐渐落后于时代。前文讲了，“宙斯盾”系统的多目标接战能力取决于那几部机械扫描式的AN/SPG-62照射雷达，而不是性能更强大的AN/SPY-1相控阵雷达，虽然通过分时照射技术使得AN/SPG-62也能具备一定的多目标照射能力，但与世界海军范围内的其它新兴“神盾”系统相比仍然有着较大的差距。造成这种现象的根本原因在于“宙斯盾”系统的研发年代过早，当时的设计理念已经不适应时代的发展。“宙斯盾”系统一向是抗饱和攻击的代名词，如果放在上世纪80年代“宙斯盾”系统刚诞生的时代来说的确如此，可惜时代的发展让“宙斯盾”所谓的抗饱和攻击能力逐渐成为一个笑话。“宙斯盾”系统于上世纪60年代末开始研制，1983年进入美国海军服役。该系统在当时针对的主要目标是苏联的轰炸机及其发射的空射导弹，即主要针对高空来袭的目标。而1982年的马岛战争让低空、超低空掠海突防成为反舰导弹的一大发展趋势并一直延续至今，如今的抗饱和攻击能力更加强调拦截低空来袭目标的能力，这与“宙斯盾”系统最初的设计理念大相径庭。其实这也怨不得“宙斯盾”，毕竟它的研发年代过早，那时候的美国人是不可能提前预知未来的作战理念的，所以“宙斯盾”系统逐渐落后于时代也就不足为怪了。同样是“神盾”舰或者准“神盾”舰，后来诞生的各类防空舰艇都凭借后发优势，具备了更强大的抗饱和攻击能力。比如我国的052C型驱逐舰，直接跳过半主动弹，而采用了抗饱和攻击能力更强的主动雷达制导的“海红旗”9舰空导弹。而欧洲的“小盾”舰和主动雷达制导的“紫菀”系列舰空导弹也是顺应时代发展潮流的产物。
美国“伯克”级驱逐舰在面对低空突防的来袭目标时，AN/SPY-1系列相控阵雷达的低空视距只有30千米左右。而当AN/SPG-62照射雷达用于对中近距离的低空来袭目标的照射时，由于多枚舰空导弹之间飞行间隔时间的缩短，3部AN/SPG-62的分时照射能力将下降至6个目标左右的理论值。这个指标甚至只相当于我国054A护卫舰上的4部MR-90照射雷达，其抗饱和攻击能力在世界各类“神盾”舰中可谓非常平庸。当然，美国人对“宙斯盾”系统的缺陷是心知肚明的，只不过这个缺陷对于美国海军来说影响不大。因为美国海军具备强大的航母舰载机力量，其舰载机可以凭借较大的航程和攻击范围将对手消灭在反舰导弹的发射距离之外，“宙斯盾”舰起的作用只不过是补漏，即拦截少数逃过舰载机打击的漏网之鱼。而且美国海军航母编队内的“宙斯盾”舰数量也足够多，因此“宙斯盾”系统抗饱和攻击的缺陷对美国海军来说并不算什么大问题，美国人直到主动雷达制导的“标准”6舰空导弹出现之前都没有想过要解决这个问题。不过，对于“宙斯盾”系统的那些外销用户来说，情况就不一样了。因为不是谁都有美国海军那样强大的空基防御力量的，对于这些国家的海军来说，引入的“宙斯盾”难免会出现水土不服的现象，其未必能适应小国海军的作战体系，这也是小国海军装备不能自主的悲哀所在。
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作者：涂林峰
来源：《兵器知识》2017年第10期
