俄羅斯艦載雷達(dá)的現(xiàn)狀與發(fā)展策略概述

謝力波，嚴(yán) 靈，沈建森

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東 青島 266041)

俄羅斯艦載雷達(dá)的現(xiàn)狀與發(fā)展策略概述

謝力波，嚴(yán) 靈，沈建森

(海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東 青島 266041)

分析了俄羅斯海軍當(dāng)前的艦載雷達(dá)裝備水平和技術(shù)現(xiàn)狀以及其主要性能特點(diǎn)，著重分析了現(xiàn)代艦載雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，并研究了俄羅斯未來艦載雷達(dá)的發(fā)展策略。

艦載雷達(dá)；水面態(tài)勢(shì)；目標(biāo)指示；相控陣列；現(xiàn)代化改裝

0 引 言

當(dāng)前，俄羅斯海軍正在建造新型的護(hù)衛(wèi)艦或護(hù)航艦，以及新型的柴電潛艇、核潛艇，并在改裝現(xiàn)代化的核潛艇。要配備新一代艦隊(duì)，就需要新的無線電定位設(shè)備，即雷達(dá)，并要求含高科技電子單元，多功能高度集成化，使用寬頻帶信號(hào)和多信號(hào)處理通道設(shè)計(jì)。

1 艦載雷達(dá)的現(xiàn)代化需求

對(duì)于艦艇和潛艇，雷達(dá)設(shè)備的一項(xiàng)重要功能就是探明水面態(tài)勢(shì)。在當(dāng)代新形式下，要完成此功能就需要雷達(dá)設(shè)備具有大的作用距離、更高的快速反應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾性能。

在所需求的雷達(dá)設(shè)備上要實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)功能，唯有通過改裝成相控陣或者主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)來完成。這對(duì)于俄羅斯和所有外國海軍都是必然的趨勢(shì)。此外，該雷達(dá)還應(yīng)該能夠提供目標(biāo)指示數(shù)據(jù)給導(dǎo)彈或魚雷武器。要完成此類任務(wù)，雷達(dá)就應(yīng)該通過多通道信號(hào)處理系統(tǒng)來組建，也就是需要有：

(1) 強(qiáng)大勢(shì)能的主動(dòng)探測(cè)通道；

(2) 寬波段(毫米波到分米波)，作用距離達(dá)300～350 km的被動(dòng)探測(cè)通道；

(3) 作用距離達(dá)300 km的與航空載體的通信通道；

(4) 與己方作戰(zhàn)組內(nèi)各艦船的通信通道；

(5) 具有接收來自太空設(shè)備信號(hào)的通道。

這些功能可以和雷達(dá)設(shè)備共同作用以探明水面態(tài)勢(shì)，這對(duì)于裝備現(xiàn)代化導(dǎo)彈及魚雷設(shè)備的中、小型艦艇尤為重要。

這樣，通過對(duì)艦載雷達(dá)的現(xiàn)代化需求的分析，可以得到以下結(jié)論：

(1) 雷達(dá)需要建造成多功能的，能解決探明海上和空中態(tài)勢(shì)的各類問題，并解算出提供給導(dǎo)彈或魚雷的目標(biāo)指示數(shù)據(jù)；

(2) 主動(dòng)通道應(yīng)使用復(fù)雜的相位調(diào)制信號(hào)，含時(shí)域和頻域的多變量參數(shù)，以最大程度地保證抗干擾能力；

(3) 被動(dòng)通道具有寬波段接收能力，能通過發(fā)射源的瞬時(shí)變換參數(shù)甚至一個(gè)脈沖來實(shí)現(xiàn)信號(hào)捕獲；

(4) 在雷達(dá)結(jié)構(gòu)中應(yīng)該包含接收來自空中、太空、岸上和艦船上信號(hào)的通道；

(5) 雷達(dá)組成應(yīng)包含參與解決艦艇或潛艇的部分作戰(zhàn)任務(wù)的功能模塊；

(6) 先進(jìn)的雷達(dá)應(yīng)該是建立在艦載作戰(zhàn)綜合信息系統(tǒng)上的相控陣?yán)走_(dá)。

2 艦艇雷達(dá)

2.1 現(xiàn)狀及技術(shù)要求

當(dāng)今世界上各國海軍包括俄羅斯海軍艦隊(duì)發(fā)展的一個(gè)基本趨勢(shì)就是要建造中小型護(hù)衛(wèi)艦或?yàn)l海戰(zhàn)斗艦，使其擁有大的航程以及裝備現(xiàn)代化的導(dǎo)彈、魚雷武器裝備。這就需要實(shí)現(xiàn)最大化的信息保障，包括掌握單個(gè)艦船在統(tǒng)一信息空間中的海上行動(dòng)。艦載雷達(dá)及其他通信系統(tǒng)可以共同完成此類任務(wù)。

中小型艦艇的雷達(dá)綜合設(shè)備應(yīng)該能夠探明水面和空中態(tài)勢(shì)，并實(shí)現(xiàn)各艦船之間的通信以及接收來自航空載體的目標(biāo)信息，還應(yīng)該包括能與任務(wù)相結(jié)合的主動(dòng)和被動(dòng)通道，以及B30N-B30P系統(tǒng)(俄海軍內(nèi)部艦船管理系統(tǒng))，使用通用雷達(dá)天線工作在毫米波至分米波的寬波段范圍內(nèi)，同時(shí)無線裝備還能與空中和太空載體進(jìn)行通訊。

在主動(dòng)通道應(yīng)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的準(zhǔn)連續(xù)輻射相位調(diào)制信號(hào)，以保證足夠的作用距離，使在現(xiàn)有導(dǎo)航波導(dǎo)雷達(dá)條件下達(dá)到200～250 km。被動(dòng)通道應(yīng)能測(cè)量每一個(gè)脈沖段的所有發(fā)射參數(shù)(重復(fù)段除外)，并能對(duì)多達(dá)數(shù)千個(gè)雷達(dá)發(fā)射源進(jìn)行分類，這些雷達(dá)參數(shù)存貯在數(shù)值計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。

與航空載體的通訊距離可達(dá)300 km，由此應(yīng)該能夠在300～400 km內(nèi)接收目標(biāo)數(shù)據(jù)。可見，來自主動(dòng)、被動(dòng)通道的綜合信息具有自主性，無需其他信號(hào)源的信息，即可為戰(zhàn)術(shù)反艦導(dǎo)彈和魚雷提供多通道目標(biāo)指示信號(hào)，而來自空中或太空的信息可對(duì)護(hù)衛(wèi)艦上的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)反艦導(dǎo)彈進(jìn)行目標(biāo)指示。

現(xiàn)今，俄羅斯“花崗巖電子”公司在俄多方聯(lián)合研制的基礎(chǔ)上生產(chǎn)了出口型艦載雷達(dá)ЗЦ-25Э，見圖1。該產(chǎn)品雖然有諸多參數(shù)限制，但能基本滿足出口需求，可以為艦船探明水面態(tài)勢(shì)并給導(dǎo)彈、魚雷武器系統(tǒng)提供目標(biāo)指示數(shù)據(jù)，已成批出口到印度、越南、阿爾及利亞，裝配在多型艦艇上(11356、1241.8、25、15、17、1234等型號(hào))。此外，該雷達(dá)系統(tǒng)著力解決了部分元器件老化問題，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 俄羅斯艦載雷達(dá)ЗЦ-25Э模型

2.2 艦載雷達(dá)的發(fā)展前景

現(xiàn)代艦載雷達(dá)具有以下主要發(fā)展方向或戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求：

(1) 建立多功能綜合化(一體化)系統(tǒng)；

(2) 提高發(fā)現(xiàn)海上和空中目標(biāo)后的快速反應(yīng)能力；

(3) 提高抗干擾性能；

(4) 提高在遠(yuǎn)海水平面(弧形地平線)的發(fā)現(xiàn)能力(依靠“stealth”技術(shù))；

(5) 使用相控陣列使天線系統(tǒng)最大程度地集成化；

(6) 使用真空元器件替換固體器件；

(7) 使用數(shù)字化超高頻信號(hào)模塊。

圖2為俄羅斯新型瀕海護(hù)衛(wèi)艦上的新式雷達(dá)。

圖2 俄羅斯新型瀕海護(hù)衛(wèi)艦上的新式雷達(dá)

此外，在俄羅斯新型艦載雷達(dá)的設(shè)計(jì)上，“花崗巖電子”公司還創(chuàng)先引進(jìn)引導(dǎo)數(shù)據(jù)并創(chuàng)建了基于艦船主要無線電技術(shù)的作戰(zhàn)管理信息系統(tǒng)，包括：

(1) 分析無線電定位情況的綜合系統(tǒng)；

(2) 與各艦船相互作用的綜合系統(tǒng)；

(3) 無線電技術(shù)偵察系統(tǒng)；

(4) 無線電技術(shù)對(duì)抗系統(tǒng)；

(5) 航空外置觀測(cè)信息接收系統(tǒng)；

(6) 太空設(shè)備信息接收系統(tǒng)；

(7) 截取目標(biāo)指示數(shù)據(jù)的主動(dòng)及被動(dòng)通道；

(8) 對(duì)空導(dǎo)彈和火炮控制系統(tǒng)；

(9) 與岸上或太空傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊的設(shè)備。

3 潛艇雷達(dá)

3.1 潛艇雷達(dá)裝備技術(shù)需求

第四代潛艇在設(shè)計(jì)上減小了排水量，但實(shí)質(zhì)上增強(qiáng)了戰(zhàn)斗力。這樣，小型的柴電潛艇可能不帶魚雷，但裝備有反艦導(dǎo)彈以打擊海上和岸上的目標(biāo)。而多目標(biāo)核潛艇則裝備了多達(dá)4種類型的導(dǎo)彈，使用通用集裝發(fā)射箱，其垂直發(fā)射方式有效利用了潛艇內(nèi)部空間。在戰(zhàn)略核潛艇上還裝備有新型的彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)。而為了保障航行安全并能夠在遠(yuǎn)離基地的區(qū)域獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，在潛艇上裝配了能夠及時(shí)探明水面和空中態(tài)勢(shì)的雷達(dá)設(shè)備和接收系統(tǒng)以接收來自空中或太空的目標(biāo)指示信號(hào)。

小型潛艇雷達(dá)的安裝應(yīng)該考慮其發(fā)展的現(xiàn)代化趨勢(shì)以及“不滲透”原則。也就是，除了使用密封接口固定于堅(jiān)硬殼體夾層的電纜外，不能存在其他任何影響殼體形狀的儀器或設(shè)備。為滿足這些要求，在天線裝置中就需要合理布局傳輸裝置和接收陣列，此外在組線中要敷設(shè)光纖或超高頻的電線以接收或傳輸弱電信號(hào)。俄羅斯為多目標(biāo)核潛艇建造的雷達(dá)КРМ-66Э就是一個(gè)典型實(shí)例。其主、被動(dòng)聯(lián)合通道可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)視距范圍的水面目標(biāo)，而被動(dòng)工作方式則要求可以接收到遠(yuǎn)在200～300 km處的艦船或飛機(jī)場(chǎng)站的發(fā)射信號(hào)。

小型潛艇雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展可以建立在無線電定位信息系統(tǒng)與艦船作戰(zhàn)管理系統(tǒng)的集成上。俄羅斯“花崗巖電子”公司和“阿夫樂爾”集團(tuán)以及“太平洋儀器”公司正在朝這個(gè)方向進(jìn)行聯(lián)合研制，將設(shè)計(jì)出統(tǒng)一的綜合信息處理系統(tǒng)并標(biāo)準(zhǔn)化輸出到通用顯示器上。

對(duì)于多目標(biāo)或戰(zhàn)略性核潛艇，其雷達(dá)也可合理設(shè)計(jì)天線結(jié)構(gòu)使其符合“不滲透”原則，并參照利用艦載КРМ-66Э雷達(dá)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系。由此，主動(dòng)通道的輸出裝置或天線設(shè)備可以裝配150～300V的放大器以增強(qiáng)發(fā)射勢(shì)能，且不需冷卻。這有效減小了潛艇中子管理節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

3.2 潛艇雷達(dá)的現(xiàn)代化改裝途徑

和艦艇一樣，多目標(biāo)潛艇的首要任務(wù)就是將水面態(tài)勢(shì)偵查和提供目標(biāo)指示數(shù)據(jù)給導(dǎo)彈和魚雷這兩者有機(jī)結(jié)合。這種結(jié)合從天線開始，也就是要建立基于相控陣技術(shù)的全頻段的天線，并安裝在統(tǒng)一的艦載作戰(zhàn)管理信息系統(tǒng)上。這就應(yīng)該最大程度地減小潛艇中的管理節(jié)點(diǎn)數(shù)量，實(shí)質(zhì)上就簡化了潛艇的整體結(jié)構(gòu)。在手動(dòng)操作儀器上將和艦載的儀器相統(tǒng)一(規(guī)范化)，這就要求縮短無線電校正處理時(shí)間以及儀器的準(zhǔn)備時(shí)間。這樣，負(fù)責(zé)偵查水面態(tài)勢(shì)的潛艇，在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，將依靠相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)勢(shì)，大大地減少潛艇的潛望狀態(tài)時(shí)間以降低暴露風(fēng)險(xiǎn)。

在艦載雷達(dá)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，俄“花崗巖電子”公司將從以下幾個(gè)方面對(duì)潛艇雷達(dá)進(jìn)行現(xiàn)代化改裝：

(1) 設(shè)計(jì)150～300 V的高效信號(hào)傳輸裝置，可以發(fā)射小占空比、寬頻帶參數(shù)時(shí)變的信號(hào)；

(2) 與“根源”公司合作設(shè)計(jì)低噪聲的寬頻放大器；

(3) 為雷達(dá)設(shè)計(jì)出專業(yè)的無線電技術(shù)多功能信號(hào)處理器；

(4) 設(shè)計(jì)超高頻數(shù)字信號(hào)處理器；

(5) 研發(fā)合成材料制成的天線；

(6) 研制超高頻信號(hào)發(fā)射器。

4 結(jié)束語

鑒于全世界海軍的發(fā)展趨勢(shì)——建造具有多目標(biāo)功能并能裝載多型導(dǎo)彈、魚雷武器的中小型艦艇，俄羅斯及各國海軍迫切需要設(shè)計(jì)出多功能集成化的艦載雷達(dá)設(shè)備，也就是能聯(lián)合整個(gè)作戰(zhàn)管理信息系統(tǒng)的天線裝置并使用主、被動(dòng)全頻段相控陣設(shè)備的新型的艦載雷達(dá)系統(tǒng)。

在建立多功能信息處理系統(tǒng)的過程中，最重要的就是要設(shè)計(jì)控制與計(jì)算分析的整合系統(tǒng)，制定出每個(gè)無線電設(shè)備的工作時(shí)序邏輯圖表，并保證所有艦載設(shè)備并行工作時(shí)的電磁兼容性。

對(duì)于小型潛艇，其發(fā)展前景可能是建立集成化戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)，聯(lián)合聲納、雷達(dá)設(shè)備以及各類通信設(shè)備，以完成OHO(水面態(tài)勢(shì)觀測(cè))任務(wù)和目標(biāo)指示任務(wù)，甚至領(lǐng)航的工作。這樣的話，設(shè)備的整體體積尤其是天線部位可以實(shí)質(zhì)性地縮小。

對(duì)于未來的潛艇或核潛艇，合理的設(shè)計(jì)基于作戰(zhàn)管理系統(tǒng)并使用已有相控陣技術(shù)(艦用)的天線系統(tǒng)，減小位于整流罩下面的天線體積以及ПМУ(子管理節(jié)點(diǎn))的數(shù)量，甚至可能根據(jù)需要將其從承受深水重壓的整流罩上脫離出來。

[1] Г.А.Коржавин. Состояние и стратегия развития корабельных радиолокационных средств[J]. Морской Вестник, 2012,03(41).

[2] 唐利娜,吳少鵬. 航母艦載三坐標(biāo)雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展特點(diǎn)[J]. 雷達(dá)與對(duì)抗, 2012(4).

[3] 郝金玉. 艦載雷達(dá)設(shè)計(jì)考慮因素分析[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)，2012(11).

Status quo and development tactics of Russia′s shipborne radars

XIE Li-bo, YAN Ling, SHEN Jian-sen

(Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Campus, Qingdao 266041, China)

The current equipment level, the technical status quo and the major performances and features of the shipborne radars for Russian Navy are analyzed with an emphasis on the tactical and technical requirements of modern shipborne radars. The development tactics of Russia's future shipborne radars are also studied.

shipborne radar; water surface situation; target indication; phased array; modernized refit

2014-02-15

謝力波(1980-)，男，講師，碩士，研究方向：航空反潛工程；嚴(yán)靈，女，講師，研究方向：俄語語言學(xué)；沈建森，男，講師，博士，研究方向：航空攻潛武器。

TN959.72

A

1009-0401(2014)02-0001-03