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瀚海狼山:有源大盾比无源盾到底强在哪里?|2022-08-26

前两天谈到超级大国海军虽然名义上有80艘盾舰,在纸面数字上在全球遥遥领先,几乎可以占据当今全球全部大型盾舰总数的一半。不过这80盾中,只有不到30艘是新世纪才生产的有源大盾,而另外50多艘,其实都是1970年代到1990年代这30年内积累的无源盾舰。包括所有的提康德罗加级巡洋舰、所有的伯克1型驱逐舰和部分早期版本的伯克2型驱逐舰。这样一来,在真正有源盾舰的保有总数中,超级大国海军反倒成了全球的第二名。甚至还有20多艘的提康无源盾舰,面临全面老化,必须尽快退役的问题。不过有人也许出于超级大国海军的优势地位绝对不可挑战的心理。反驳了一句:有源相控阵并不等于宙斯盾系统。这句话本身没有太大的问题,但是如果放在前面的这个整体语境中,

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那么其基本逻辑是完全不能自洽的。首先,如果按照这个逻辑,并不是所有的猫科动物都是猫一样。本身没有说错;但是猫特别是家猫,恰恰是所有猫科动物中最弱的存在。不用说老虎狮子豹子鬣狗这些猫科猛兽;没错,非洲鬣狗虽然说是狗,其实是猫科动物。就是野生的猞猁,其凶猛程度也不是家猫可以对比的。因此所有的新锐有源大盾的能力,对比提康这类40年前的无源盾,其威力差异足够超越东北虎对比家猫!宙斯盾系统确实不单纯是4面盾,更包括与之配套的后台处理系统、垂发系统以及里面的导弹,也包括近防炮甚至是舰上的鱼雷;当然还有关键的软件,也就是基线系列。但是其他大国的有源大盾,同样具备后台硬件、大型垂发和各种防空反潜反导导弹。相关的软件虽然没有公开,

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但是谁敢说基线系列就一定是最好的?不论是提康还是伯克以至于DDG1000,哪一种可以携带和发射海基版ASBM,快速打击1200公里之外?因此可以说在硬件配套上,超级大国的宙斯盾体系已经不是最好最先进的;就算是软件上进化到基线20又能咋地?说有源相控阵和宙斯盾不能划等号是基本正确的,但是说其他大国的有源大盾仍然不如早期版本的宙斯盾,就属于强词夺理了。关于大盾,也有广义和狭义的区别。广义上的大盾,就是指一流的盾舰,包括4面大型盾本身更包括舰上的其他配套体系。而狭义的上的大盾,一般单指盾舰上的4面大型有源相控阵雷达。如果提康上面的4面无源盾与最新的4面有源大盾都无法PK性能,那么还奢谈什么提康上的整个宙斯盾体系还能拿得出手?最近40年来,

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电子类硬件和软件的升级换代,几乎是所有先进技术中升级换代最快的。在1980年代排名全球第一的超级计算机的浮点运算能力,未必比不上当今最便宜智能手机的运算速度。拿1978生产的某艘提康上的无源盾来对比2022年服役的某艘洞五五的大盾?那纯粹是自寻短J!那么有源大盾到底比无源盾强在哪里呢?这个问题实际上是有源相控阵雷达比无源相控阵雷达强在哪里。毕竟当今有源相控阵雷达从舰载大盾到机载雷达,一直到民用安防雷达已经无处不在。但是在技术的发展史上,却是先有有源相控阵雷达,后来才有无源相控阵。最早的相控阵雷达其实都是巨型雷达,也就是洲际导弹战略预警雷达。早在1960年代就开始发展。此时基本都采用电子管,每部巨型雷达往往平行排列数千个大型电子管辐射单元。

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一旦全功率开机,可以探测到四五千公里之外的导弹或者空间的卫星信号。虽然功能强大,但是耗电功率惊人,发热量也很大;造价更是几十亿美元一部。一流大国也只能在本土建造三四个这样的超级雷达系统。而有源相控阵开始真正的大面积推开,还是发射和接收单元组件全面半导体化以后,特别是氮化镓半导体技术全面成熟以后的事情。这样就不再需要每个单元组件都用比暖水瓶还大的电子管。也不用全部雷达发射面做到近千平米的面积。只需要20来个平米范围内,也就是不大于5米长5米宽的尺寸,一样可以集中数千个组件。同样可实现对高空三四千公里外目标的精确探测;这就是现代相控阵大盾的技术。但是在上个世纪末,有源相控阵雷达不论是采用巨大的电子管,还是采用现代半导体,

 

 

 

其价格都是惊人的高。就算当时的超级大国都不敢随便上批量。于是就采用了折中的办法。这就是用无源相控阵暂时代替有源相控阵雷达。无源相控阵雷达仅有一个核心发射机和一个接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统一放大,这一点与普通的脉冲多普勒平板缝隙PD雷达区别不大。而有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。早期的有源相控阵雷达造价昂贵,工程化难度很大,绝非一般的国家可以掌握。但是有源相控阵的技术优势实在是太大。无源相控阵如果后台的核心发射机和接收机出现故障,

 

 

那么整部雷达就立即全部歇了。无源相控阵的发射总功率也很容易达到上限,毕竟只有一个发射机。而所有雷达的探测距离和探测精度,从来都是与总发射功率成正比的。无源相控阵的多目标能力也容易达到上限;探测波只能通过后台的计算机去费力的分配。计算机的运算速度也是有上限的。如果同时扫描和锁定的目标太多,后台的计算机就容易宕机。而有源相控阵是每个发射接收组件都自成一体,都有自己独有的电能来源,也有近乎完全各自独立的后台系统。因此有源相控阵上有多少个发射和接受单元组件,就等于有多少个独立的小雷达集成在了一起。如果有2000个这种组件组成大盾,那么理论上就有同时跟踪和锁定2000个目标的能力。当然实际上考虑的后台计算机的分析速度。

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一般只同步扫描和跟踪几百个目标已经足够。如此强悍的多目标性能,是无源相控阵不敢想的。有源相控阵中的个别组件损坏或者出故障,完全不影响其他组件继续正常工作。也就是一个盾面即使有四分之三的组件出问题,剩下的四分之一仍然可以确保70%的效能。一个大盾面数千个组件中即使还有几十个正常,那么这个盾面仍不能算完全报废。总之有源相控阵的技术优势是划时代的,但是即使解决了氮化镓组件的制造成本问题,还面临整合后台算法的巨大障碍。几千个单元组件同时探测到海量的有用信息,如果后台没有一个绝对聪明甚至是“英明”的大脑。那么再多的信息涌来也是一团乱麻。全球真正把有源相控阵技术在硬件和软件上同步突破,并且将其完全白菜化的,其实只有一家!

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