盾和弹之间的那点事（四）——综述篇（1）
在介绍“神盾”舰上的那些“盾”时，必须还要涉及另一个关键角色——舰空导弹。仅凭“盾”的性能并不能决定一型“神盾”舰的整体防空水平，弹的角色同样非常重要，一型优秀的“神盾”舰必须要做到盾与弹的完美结合才能发挥出最佳的防空效能。各国“神盾”舰出于各自不同的国情和作战需求，在盾与弹之间采取了多种多样、种类不同的设计方案，最终目标都是实现盾弹合一，达成“神盾”舰最优的防空效能。
L、S、C与X
当前的舰载雷达的工作波段主要分为L波段、S波段、C波段和X波段，按波长长短的排序为L>S>C>X，如果用英文就很好记了，L=Long，S=Short，C=Compromise（意为S和X的折中），X相当于瞄准准星（意思是精度高到足以用于瞄准）。从L到X波段的波长范围为30～2.5厘米，频率范围为1GHz～12GHz。L波段再往上就是分米波和米波波段，由于波长过长，频率过低，雷达工作在以上波段时将无法保证有效的探测精度，这对于追求多用途的舰载相控阵雷达来说是不可接受的。而X波段再往下就是毫米波波段了。毫米波虽然波长较短，频率较高，可以保证雷达的探测精度和制导精度，但毫米波在大气中的传输损耗大，容易受恶劣气象条件的影响（这一点对于海上作战来说尤其关键），很难保证有效的探测距离，因此毫米波雷达多用于中近距离的高精度探测与制导。对于远程探测与防空能力要求极高的“神盾”系统来说，毫米波波段并不是一个理想的选择。因此现在的舰载相控阵雷达大多工作于厘米波波段或分米波波段，就是因为在这一波长范围内雷达可以在探测距离和探测精度上取得较为理想的平衡，没有明显的短板。
在L、S、C、X四个雷达波段中，其中波长最长的L波段主要用于远程警戒雷达，其适用范围仍然存在着一定的限制，而舰载多功能相控阵雷达则主要工作于S、C、X波段。其中S波段雷达的波长较长，探测距离较远，一般用于中远距离的搜索与跟踪，但探测精度相对较低，无法直接用作火控雷达和照射雷达。而三者中波长最短的X波段则正好相反，它的探测精度在三者中是最高的，适合用于火控、照射雷达，但与毫米波雷达相似的是，它也存在着大气传输损耗大、易受恶劣气象条件影响的缺点，并且雷达器件的加工难度较大，因此X波段雷达的探测距离很难做上去，其远程大范围探测性能天生不如长波段雷达。由于“神盾”舰一般都追求远程区域防空能力，因此X波段相控阵雷达在“神盾”舰上的应用受到一定的限制。C波段的波长介于S波段和X波段之间，其探测距离一般比X波段雷达更远，同时精度也比S波段雷达高，是一种中和了S波段与X波段两者优缺点的雷达波段，也是很有发展前景的一种雷达波段，尤其是在中小型舰艇和中近海作战领域的发展前景看好。总的来说，在探测距离上，通常情况下三种雷达波段的关系为S>C>X，而探测精度则为X>C>S。
在当今的主流“神盾”舰中，配备S波段相控阵雷达的有我国052C、052D型驱逐舰，美国“提康德罗加”级巡洋舰、“伯克”级驱逐舰，日本“金刚”级、“爱宕”级驱逐舰，韩国KDX-3级驱逐舰，西班牙F-100型护卫舰，挪威“南森”护卫舰，澳大利亚“霍巴特”级驱逐舰，英国45型驱逐舰，印度“加尔各答”级驱逐舰，法国版FREMM护卫舰。配备C波段相控阵雷达的有日本“秋月”级驱逐舰（较大的天线阵面），法意“地平线”级驱逐舰，意大利版FREMM护卫舰，俄罗斯22350型护卫舰。配备X波段相控阵雷达的有日本“秋月”级驱逐舰（较小的天线阵面），德国“萨克森”级护卫舰，荷兰“七省”级护卫舰，丹麦F-361型护卫舰以及美国DDG-1000型驱逐舰。
主动与半主动
对于舰空导弹来说，目前有两种最常见的主流制导方式——主动雷达制导和半主动雷达制导（简称主动弹和半主动弹），还有一种在舰空导弹中较为少见的TVM制导，也算是一种变形的半主动雷达制导方式。无论是主动雷达制导还是半主动雷达制导，都属于舰空导弹的末制导方式，因此主动弹和半主动弹的区别主要在于末段制导方式的不同，两者中段飞行时的引导方式是相似的，这一点后面再详谈。用一个比喻来说明两者末制导方式的不同。在一片黑暗中为了发现并准确的击中目标，半主动弹需要背后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亮光攻击目标，背后的那支手电筒就是舰载火控/照射雷达。而主动弹则相当于自己配有一支手电筒，背后的舰载雷达只需要给它指明一个大致的方向，主动弹飞抵目标所在区域后自己打开手电筒寻找、定位并攻击目标。主动弹和半主动弹各有优缺点，其性能先进与否并不能一概而论，但有一点可以肯定，随着导弹制导技术的不断发展，主动弹将是舰空导弹未来的一大发展趋势，各国新一代舰空导弹如美国“标准”6、欧洲“紫菀”系列舰空导弹、我国“海红旗”9远程舰空导弹和“海红旗”-16B中程舰空导弹、美国ESSMblock2、以色列“巴拉克”8等导弹无一例外都选择了主动雷达制导方式。
搜索、跟踪与火控
对于舰载防空雷达来说，通常情况下都可以分为搜索雷达、跟踪雷达和火控/照射雷达三种不同功能的雷达系统，通过三种雷达系统的配合，从而实现从发现目标、识别目标、跟踪目标、引导导弹攻击目标、攻击后的效果评估等一整套防空作战流程。搜索雷达的作用就是发现并确认空中来袭目标，跟踪雷达的作用是持续跟踪空中目标，并生成空中目标的飞行轨迹。现代先进舰载雷达很多都已实现了搜索和跟踪功能的一体化，即用一部雷达同时完成对空中目标的搜索与跟踪任务，这对于简化舰上雷达系统的配置来说意义重大。而火控/照射雷达则负责锁定空中目标并引导舰空导弹等各类防空武器攻击目标，也是舰上防空作战中的最关键的一环。再用一个比喻来说明三种雷达的功能定位。在一片漆黑的夜里，如何发现房屋四周可能存在的小偷之类的入侵者呢？答案就是用功率大、照射距离远的大型探照灯把房屋四周的空地全部照亮，这就是搜索雷达的任务，这个大型探照灯不一定要把房屋四周照得亮如白昼，只要能大致区分出可能存在的人影就可以了（这一点对应雷达的探测精度），但照射距离要足够远并且要有很大的覆盖范围（这一点对应雷达的探测距离与波束宽度），可以在短时间内将房屋四周的空地全部照射一遍，以便不放过小偷在任何角落中可能存在的踪迹。这种大型探照灯既可以在房屋的四个方向上各配备一部（对应四面固定阵），也可以用一部探照灯不停的旋转以周期性照亮房屋四周（对应旋转阵）。而当大型探照灯发现小偷的踪迹后，则下一步就由跟踪雷达接手。跟踪雷达相当于一部比搜索雷达更亮的探照灯（即探测精度要高于搜索雷达），以便能够稳定追踪小偷下一步的行动，并将小偷的行动记录在案。这部探照灯可以是固定指向目标的，从而将小偷的一举一动都收在眼底，也可以是旋转式的，在前一圈将小偷的所处位置记录下来后，当探照灯转完一圈后，再将小偷所处的最新位置记录下来，这样虽不能一直监视小偷的一举一动，却也可形成小偷的行动踪迹，为下一步决策提供依据。
随着技术的发展，搜索雷达的探测性能和探测精度也越来越高，从而为舰载雷达实现搜索和跟踪功能的一体化打下了坚实的基础。而火控/照射雷达则相当于在搜索雷达发现目标、以及跟踪雷达稳定跟踪目标后，当小偷进入到我方枪手的攻击距离内后，或者小偷已经逼近到可能会对房屋造成威胁后，再单独用一道强光照亮小偷所处的位置，为我方房屋内的枪手提供目标指示以发动致命一击。这道强光一定要足够亮（对应雷达的探测与制导精度），从而使我方枪手能对小偷的致命部位发动准确的射击，但照射范围可以很小（对应雷达的波束宽度），只需照亮小偷本人所处的位置即可，并且照射距离通常不需要太远，只要满足武器的最大射击距离即可（对应雷达的探测距离）。此外，这道强光必须要有很强的指向性，不能东挪一下西转一下而影响到攻击效果，并且还要具备同时照射来自四面八方的不同目标的能力。从这一点上来讲旋转阵一般是不能用于舰载武器的火控和照射的，舰载相控阵雷达用于火控雷达或照射雷达时，必须是四面固定阵或者可停止旋转“凝视”一个方向的旋转阵，机械扫描雷达用于火控/照射雷达则一般需要在舰体各个方向上同时布置多部雷达天线，以实现对全方位空域的覆盖并保证能同时对付多个不同的空中目标。
由上可见，搜索雷达对探测距离与探测范围的要求最高，对探测精度的要求则相对较低，因此搜索雷达多工作于L波段、S波段等波长较长的雷达波段。由于搜索雷达是舰上防空作战的第一道预警，其必须要为远程舰空导弹发射与攻击目标提供充足的预警与反应时间，因此搜索雷达的作用距离一般都要远大于舰空导弹的最大射程，大多数远程防空舰的对空搜索雷达的最大探测距离都超过了300千米。跟踪雷达对精度的要求比搜索雷达要高，但对最大探测距离的要求可以适当放宽，因此跟踪雷达多工作于S波段、C波段等探测距离与精度较为适中的雷达波段。而火控与照射雷达对精度的要求是三种雷达中最高的，因此多工作于波长较短、频率较高的X波段，甚至是波长更短的Ku波段和毫米波波段，但对作用距离的要求不高，只需满足舰上武器的最大射程即可。
“火控盾”
舰载相控阵雷达用作火控或照射雷达时比传统的机械扫描雷达有着巨大优势，我们可以形象地称之为“火控盾”。以美国“伯克”级驱逐舰上的AN/SPG-62照射雷达为例，它为“宙斯盾”系统的“标准”2半主动雷达制导舰空导弹提供末段照射。作为一种机械扫描雷达，一部AN/SPG-62一次只能照射一个目标，如果空中有多个目标同时存在时，则必须要通过机械转动才能照射第二个目标。假如从几个方向上同时来袭多个空中目标时，则“伯克”级上的3部AN/SPG-62照射雷达就会陷入左支右绌、顾此失彼的境地。这种情况下，如果是相控阵雷达则可以利用电子扫描的优势迅速在多个空中目标之间转移照射波束，或者发出多道照射波束同时照射多个目标，从而能够非常灵活地同时对付多个空中目标，具有比传统机械扫描雷达更强的抗饱和攻击能力。还引用前文的比喻，机械扫描火控/照射雷达就好比是一支单独的强光手电筒，照了东就照不了西，就算在房屋的不同方向上配备多支这样的手电筒，除非入侵的小偷们都从同一个方向按先后顺序依次出现，否则这些手电筒最终仍将是应接不暇。而相控阵雷达则相当于由成千上万个LED小灯泡组成的一支大光源，这些小灯泡可以听你指挥，一部分指东一部分指西，从而实现同时照射多个方位不同目标的能力，并且这支大光源还可以在多个目标之间快速转移光束，从而可以从容应对更多的目标。
“火控盾”实现的前提条件是什么呢？首先，为了保证足够的制导精度，必须是X波段相控阵雷达；其次，为了能实现全向范围的覆盖，必须是四面固定阵，而不能是旋转阵。目前世界上已服役的“火控盾”只有日本“秋月”级驱逐舰上的FCS-3雷达系统、欧洲的APAR有源相控阵雷达系统以及美国DDG-1000驱逐舰上X波段的AN/SPY-3多功能雷达系统。“秋月”级的FCS-3雷达系统配备的X波段“小盾”是从战斗机机载AESA火控雷达移植而来的，性能较为有限，DDG-1000的作战定位又偏重于对陆而不是防空，因此真正值得称道的“火控盾”就只有APAR一种了。作为欧洲“小盾”的经典之作，APAR在与“标准”2、ESSM等半主动弹配合使用后可以实现强大的抗饱和攻击能力。美国海军最新的“伯克”3型驱逐舰也曾计划配备X波段的“火控盾”，但由于种种原因最终取消了，只保留了S波段的四面固定阵，火控照射仍然由三座AN/SPG-62机械扫描雷达负责。
主动弹的解决方案
S波段和C波段相控阵雷达由于波长过长，精度偏低，因此通常都用于搜索和跟踪雷达，并不适用于火控/照射雷达。那么，配备这两种相控阵雷达系统的“神盾”舰该如何实现对空中目标的精确打击呢？答案就是配备主动雷达制导的舰空导弹。主动弹相当于将半主动弹安置在舰上的照射雷达直接搬到了导弹上，即导弹自身携带了一支“手电筒”，自己解决了目标照射的问题，从而不需要在发射舰艇上另外再配备专用的照射雷达。引用前文的比喻，像052C/D驱逐舰这样的S波段“大盾”舰只配备了四面大型探照灯，其照射亮度（即精度）只能发现、跟踪目标而不足以为舰空导弹提供对目标的照射，那么在配备主动雷达制导的“海红旗”9舰空导弹后，052C/D上的大型探照灯只需要给“海红旗”9导弹指出一个大致的方位，导弹在飞抵目标所在区域后自己打开高亮度“手电筒”，锁定并攻击目标。因此052C/D驱逐舰没有为舰空导弹单独配备X波段的照射雷达（配备的X波段的SR-64雷达主要用于低空搜索和警戒）。从某种角度上讲，配备了主动弹的“神盾”舰是不需要另外单独配备照射雷达的，采取类似方案的还有英国45型驱逐舰、法意“地平线”级驱逐舰、法意FREMM型护卫舰、印度“加尔各答”级驱逐舰、俄罗斯22350型护卫舰等，这种方案的优点在后文会有详细介绍。
搜索/跟踪/火控一体
虽然主动弹凭借其独特的优势不需要在舰上单独配备照射雷达，但对于半主动弹来说，搜索、跟踪雷达和火控/照射雷达一个都不能少。当今世界上还有相当数量的半主动弹，典型代表就是美国海军的两大主力当家弹——“标准”2远程舰空导弹和ESSM/“海麻雀”中近程舰空导弹，不但美国海军自己使用，还出口至众多盟国和准盟国，因此如何为半主动弹搭配照射雷达就是很多国家海军不能不考虑的问题了。最简单粗暴的解决方法当然是美国“宙斯盾”系统，直接用几部机械扫描雷达顶上去；其次是日本“秋月”级驱逐舰，搞一个低配高价版的“双波段雷达”，好歹也算解决了问题；比较聪明的解决方案还是欧洲“小盾”的代表——APAR有源相控阵雷达。作为一种四面固定式X波段“火控盾”，APAR通过一部多功能雷达即实现了半主动弹制导的目标搜索、跟踪与火控照射等功能，其探测与制导精度、低空探测能力、应对多目标的能力都堪称完美，可谓是欧洲海军装备的经典之作。不过APAR虽然具备了较为出众的优点，但它的性能局限性也是很大的。作为X波段“小盾”，其每面雷达天线阵面配备了多达3200个T/R组件才勉强实现了150千米左右的最大探测距离，而且这还只是理想条件下的理论值。作为一种搜索、跟踪与火控照射等功能一体化的多功能相控阵雷达系统，其跟踪与火控照射的意义比远程搜索更大。APAR的远程搜索能力并不足以支持“标准”2这样的远程舰空导弹，其另外配备的大型远程警戒雷达就像瘸子的拐杖一样必不可缺，而远程搜索与区域防空能力恰恰是“神盾”舰最重要的一种能力。真正能够实现远程大范围搜索、中近距离精确跟踪与火控照射等功能于一体的解决方案恐怕就只有双波段雷达了，通过工作在两个不同波段的相控阵雷达以实现彼此之间的性能互补，否则单一波段的舰载雷达由于性能上的局限性总是要在某一方面让步。
盾弹合一
前文中大家对盾和弹的关系已有所了解，那么盾和弹之间可以有哪些搭配方案呢？什么样的搭配方案才能最终实现盾弹合一，并使“神盾”舰实现最优的综合防空效能呢？目前看来，“神盾”舰上的盾和弹之间的搭配方案可以分为以下几种：S+主，S+C+主，C+主，S+X+半，X+半，C+X+半，L+X+半，L+C+主，L+S+主等。这些方案各有各的性能特点，很难说哪种方案才是对于“神盾”舰来说最先进、最理想的解决方案，因为还要考虑四面固定阵与旋转阵的区别、有源阵和无源阵的区别、复合制导与单一制导方式的区别、雷达布局与安装高度的区别、不同雷达型号的性能区别、所在国家的定位与需求等种种因素，就算把这些全部都考虑进去了，最后还要考虑成本与效费比的问题。总之，一型“神盾”舰的性能优劣必须从各个角度进行综合性全局分析后才能得到最终答案，这些都将在后续篇章中娓娓道来。
作者：涂林峰
来源 ：《兵器知识》2017年第09期
