军舰相控阵雷达的耗电量有多大,为什么有些人说该雷达不能常开?

军武皮卡丘


说起相控阵雷达很多人都会想到美国伯克舰上装备的宙斯盾雷达,或者我国052D和最新的055大型导弹驱逐舰上装备的国产神盾雷达,可以说进入新世纪后各国新建造的主力战舰基本都装备有大大小小的各种类型的相控阵雷达,而这些相控阵雷达的加入也极大的提升了军舰的综合作战实力,但是经常在网上看到有人说军舰上装备的引以为傲的相控阵雷达事实上平时都是不开机的,只有在战时需要紧急状态下使用,那么这话是正确的吗?

首先这话的确不假,之所以军舰上的相控阵雷达不能长时间开机运行,也是有以下几点原因的:

第一、从相控阵雷达的优势来说,之所以相控阵雷达能够成为新一代战舰的标配,就是因为相比其他传统雷达而言,相控阵雷达不仅体积小巧,更重要的是其拥有极为强大的探测、指挥性能,其可以同时探测数千个目标并跟踪锁定其中最有威胁性的数十个,并迅速引导防空导弹进行拦截,等于是将传统的防空探测雷达和火控雷达综合到一起的产物,因此相控阵雷达堪称现代防空舰的核心系统和必备设备。

但是不管是什么雷达,其原理基本是一致的,从雷达的探测原理来说,将电能输送到雷达发射机后,发射机将电能转换为电磁信号,并且经过雷达天线发射出去。理论上雷达发射机发射功率越高,雷达探测距离越远。所以对于军舰来说,虽然受限于地球曲率的影响,搭载在军舰上的雷达最大探测距离不会超过400公里,但是要想实现400公里内的防空探测,雷达的发射机功率也要变得更高。但是我们知道任何电子设备功率越大发热量就越大,同样对于军舰上的相控阵雷达而言,要想实现几百公里的目标探测,其雷达发射机和天线的发热量肯定不低,虽然现代很多军舰使用的相控阵雷达采用水冷或者风冷的方式解决散热问题,但是雷达设备毕竟是时刻散发热量的,所以发热量一大雷达发射功率就会自动降低保护,这就像我们使用的手机一样,手机玩手游时间长了一发热,手机就会变得卡顿一个道理。

所以对于军舰上的相控阵雷达而言,如果长时间开机的话,首先就是雷达发射机发热量上升以后,探测距离就会相应的降低,同时长时间高温运行的话也会对雷达的寿命有一定的影响。

第二、在军舰上综合电力推进系统还没有出现的时候,军舰上使用的主发动机主要是承担军舰的航行推进需求,并不参与发电需求。所以对于传统军舰而言,舰上的所有电子设备用电就需要专用的发电机解决,这就造成一个很大的问题就是,军舰上的发电功率大小事实上和主推进发动机并无关联,而是和专用的发电机功率有直接关系,所以很多军舰虽然使用的燃气轮机输出功率高达几万马力,但是却经常有“用电荒”的问题出现。比如美国的伯克舰虽然装备的四台LM2500系列燃气轮机总输出功率高达10万马力,但是其搭载的发电机却是三台总输出功率一万马力出头的小型燃气轮机。而伯克舰从一开始装备的SPY-1无源相控阵雷达的峰值发射功率高达4000-6000千瓦,所以对于伯克舰来说,只要舰上的相控阵雷达一开机,整艘军舰的其他很多用电设备都得短暂歇菜。所以不是说军舰在航行过程中不想长时间开机运行相控阵雷达,而是舰上越来越多的电子设备运行都需要大量的电能供应,但是迫于军舰上的供电系统是从一开始就设计好的,后期修改的难度不亚于重新设计整套供电系统,所以再这种窘况下就只能将舰上的用电大户不用时短暂关闭了。

同样对于越来越多想要上舰的激光武器、电磁炮等高耗能武器而言,如果其搭载的军舰平台没有发电量惊人的供电系统和使用综合电力推进系统的话,那上舰就只能再等等了。所以在这种需求下,我们看到包括英国的45型驱逐舰、美国的DDG1000、我国的055大型导弹驱逐舰都采用了适应未来海上作战的综合电力推进系统来迎接未来。

当然军舰上的相控阵雷达平时不开机,并不意味着军舰失去了对空对海探测能力,因为一艘军舰上装备的雷达不只有相控阵雷达一种,还包括有很大的其他类型雷达,所以就算是相控阵雷达平时不开机,军舰在航行过程中,也是至少有一部米波远程警戒雷达持续开机运行的,所以这就从需求上解决了相控阵雷达不开机时,军舰航行防空安全的问题。并且由于米波雷达耗电少,同时不怕敌军的电子信号侦查,并且米波雷达的探测范围广、探测距离远,所以米波雷达非常适合在平时作为军舰的主力警戒雷达,而在关键时刻则将任务转交给综合性能更高的相控阵雷达。


魑魅涅槃


相控阵雷达可是军舰上的耗电大户!先来看一组数据吧!

美国舰载SPY-1B相控阵雷达的总功率为4MW,SPY-1D的总功率为4MW。而阿利伯克级驱逐舰安装了3台501K34型燃气发动机,单台功率为2500W,3台也就就是7.5MW。我国052C型驱逐舰上面的346相控阵雷达的功率为500KW,而全舰发电量为1000KW。由此可知,相控阵雷达的耗电量占据了军舰发电量的一半。

舰载相控阵雷达之所以耗电,是因为其是由数千个T/R组件构成的,每一个T/R组件都相当于一部微型雷达,也就是说一部有源相控阵雷达相当于数千部微型雷达,可想而知,其耗电量该多么严重。



相控阵雷达有峰值功率和平均功率之分,这之间还有一个占空比,一般来说,相控阵雷达的占空比是20%-25%。APG-77雷达的峰值功率在20KW,而平均功率只有4KW-5KW。其一个T/R组件的峰值功率为10W,平均功率也就在2W-2.5W左右。舰载相控阵雷达的功率要比机载的大,舰载相控阵雷达T/R组件的功率在25W-30W,其平均功率也就是5W-7.5W之间。 就拿346相控阵雷达来说,一个T/R组件的峰值功率为25W,平均功率为在5W左右。而一个天线阵面有5000多个T/R组件,所以说,一个阵面的峰值功率是125KW,平均功率是25KW。四个天线阵面导弹峰值功率为500KW,平均功率为100KW。

事实上,阿利伯克级驱逐舰上面的SPY系列雷达并不能同时开启4个阵面,早期的SPY.雷达只能让一个阵面天线开机,经过升级改进之后的SPY-1D可以同时开启两个阵面,也就是对角线那两个,主要是为了避免相邻两个天线阵面探测到同一个目标时发生干扰。而作为有源相控阵雷达的346则不存在这样的问题,可以同时开启4个天线阵面。

由于346相控阵雷达是个耗电大户,以至于052C/D型驱逐舰上又安装了一部517雷达用于平时的警戒。只不过到了055驱逐舰时,其4台QC280型燃气轮机可以提供近100MW的功率,完全可以分出20MW的功率发电,以满足舰上雷达系统的使用。
而美国最新的SPY-6型雷达则使用了氮化镓T/R组件,其平均功率高达800KW-1200KW。为了满足SPY-6雷达巨大的耗电量,阿利伯克3级驱逐舰则使用了3台功率为4MW的发电机进行发电,也就是说阿利伯克3级驱逐舰的发电量达到了12MW。 随着相控阵雷达技术的提高,其耗电量也必然水涨船高,研发功率更大的发电机势在必行。(图片来自网络)


江山何沉


舰载相控阵雷达的确是军舰上最耗电的设备,不论是舰载、机载,甚至是路基相控阵雷达都不能常开,其原因并非是难以承受巨大的耗电量,而是散热。

如果相控阵雷达长时间开机且得不到有效散热,那么天线阵列上的电子元件将会烧毁,雷达就会因此报废。

相控阵雷达为什么会存在散热问题呢?我们先来了解关于相控阵雷达的知识:所谓相控阵雷达就是相位控制

电子扫描阵列天线雷达,利用大量单个控制的小型天线单元排列成天线阵面,每个天线单元都由独立的移相开关控制,通过控制各天线单元发射的相位,就能合成不同相位的电磁波束,相控阵雷达就是利用各天线单元所发射的电磁波进行探测的。

▼下图为我国JY-26型路基机动远程有源相控阵搜索雷达的扫描阵列天线特写,上面密密麻麻的东西就是组成天线阵列的各天线单元。

相控阵雷达的扫描天线与传统米波雷达或多普勒脉冲雷达在结构上有很大的区别

我们所理解的天线应该是用许多管状金属组合而成的装置,比如安装在052C\\D驱逐舰上外形酷似“晾衣架”的517型米波远程搜索雷达,它的扫描天线就是由“许多管状金属组合而成的”,在不断旋转中实施对空和对海搜索。

而相控阵雷达的外形与传统雷达截然不同,它的扫描天线外形就像一块平整的门板,上面安装有许多电子元件,这些元件按照设计要求在“门板”上整齐排列,形态像极了整齐列队的步兵方阵,因此这样的“门板”就被称之为相控阵雷达的“阵列天线”,而那些组成阵列的电子元件就是上述中提到的“各天线单元”,它的专业名称为“T/R组件”。

大型相控阵雷达不需要像传统的机械扫描雷达那样通过旋转天线来进行探测(舰载和路基相控阵雷达就属于大型相控阵雷达),但是为了达到360°无死角探测效果,通常需要设置4面阵列天线面向4个不同方向,这就是我们在军舰上看到“四面盾牌”,每面“盾牌”可扫描所面对方向120°以内的范围。

相控阵雷达阵列天线上组成阵列的T/R组件数量越多,雷达的功率就越大,探测距离越远,探测精度也就越高。比如美国的“铺路爪”相控阵远程预警雷达的每一面天线均由17360个T/R组件组成阵列,其中15360个是负责发射电磁波的T单元,2000个是负责接收探测回波的R单元,这些T/R组件以96个小组的形式组成一面圆形阵列,每个小组既可协同工作,也可独立工作,协同工作时每一面阵列天线的最远探测距离为5000公里,一旦发现目标或者需要为多枚导弹提供攻击制导时每个小组将独立展开工作,每一个小组将为不同的拦截导弹提供独立的制导服务,这就是相控阵雷达能具备“同时锁定200个目标并同时攻击其中100个目标”功能的原因。

▼下图为美国X波段的路基“铺路爪”远程警戒雷达,每一面天线由一万多个T/R组件组成阵列。

相控阵雷达的开机连续工作时间短与耗电量无关

不管是大型的舰载、路基相控阵雷达还是机载的小型相控阵雷达,它们都有一个共同的缺点,那就是基于散热的考虑,雷达开机连续工作时间非常短,大型相控阵雷达可以采用水冷的形式进行降温,因此开机连续工作时间可达到30~120分钟,比如我国052C型驱逐舰的346型水冷相控阵雷达开机连续工作时间仅为40分钟;机载的小型相控阵雷达只能采用风冷降温,因此开机连续工作时长一般不超过20分钟,比如F-22隐身战斗机的AN/APG-77相控阵雷达。

相控阵雷达开机连续工作时长较短的原因是散热问题,以S/C波段的052C型驱逐舰346型相控阵雷达为例:每一面天线一共由560个T/R组件组成矩形阵列,每个T/R组件的功率约为30W,工作效率为≥25%,尺寸为21.5×49×12.5mm,重量约为220克。

假设346型相控阵雷达开机后每一面天线上的560个T/R组件全部正常运行,那么功率将达到16800W,四面天线同时工作时总功率达到67200W,即67.2KW,如果开机工作40分钟,耗电量约为45KW/h,也就是说在开机工作的40分钟内4面天线的耗电量仅为45度电而已!如果将整个雷达系统的电耗计算在内耗电量也不会超过200度,因此耗电量并不是制约相控阵雷达开机连续工作时间长短的因素。

▼下图为日本海上自卫队装备的“秋月”级驱逐舰,该型军舰使用小型相控阵雷达的原因并不是电能供应不足,而是大功率相控阵雷达的散热问题不好解决。

相控阵雷达虽然耗电量较小,但是发热量却十分巨大

一台家用型微波炉的功率不超过1500W,一台电磁炉功率通常为3000W,一台电饭煲的功率一般不超过800W,如果分别使用上述三种家用电器来加热500毫升的水到沸腾(接近100℃),微波炉用时不超过3分钟,电磁炉不超过1分钟,电饭煲不超过5分钟。


052C型驱逐舰的346型相控阵雷达单面天线的功率为16800W,假设全部T/R组件的做工效率均为25%,这就意味着只有约4200W的功率在发射电磁波,剩下的12600W的功率则在空耗。

能量从来不会凭空产生,也不会凭空消失,电能同样如此。由于这12600W的电能并不在雷达天线是做功,因此只能以发热的形式进行空耗,这就相当于在雷达天线上同时运行着4台电磁炉和一台电饭煲,如果不对天线进行散热处理,那么堆积的热量将会越来越高,最后导致的结果只有两个:第一、天线烧毁;第二、 缩短开机时间。

下图为052C型驱逐舰的346型大功率相控阵雷达特写,红色箭头指示的是雷达天线冷却系统循环水管道,弧形外壳设计有利于风扇换气降温。

解决相控阵雷达散热问题的方法

过去的汽车通用循环水加风扇的方式对发动机进行冷却,俗称“水冷散热”,而台式电脑则采用铝合金传热加风扇的方式对CPU芯片进行冷却,俗称“风冷散热”,这两种散热办法都被应用到解决相控阵雷达散热中,水冷散热通常应用在大型相控阵雷达,比如052C驱逐舰所使用的346型相控阵雷达;小型相控阵雷达则采用风冷法进行散热。

然而相控阵雷达天线总归是由成百上千甚至上万个独立的T/R组件组成的阵列,不管是水冷还是风冷始终都无法完美地进行彻底散热,大量T/R组件在工作时同时释放的热量很难被液态水或气流全部带走,热量堆积现象依旧在发生。

最关键的是T/R组件是用砷化镓半导体材料做成的电子元器件,当运行环境温度高于60℃时将会有30%的组件开始出现工作不稳定的现象,当环境温度接近100℃时100%的组件将会失效,倘若温度超过100℃,那么组件将会烧毁。

风冷和水冷固然能起到明显的冷却作用,但是温度的堆积依旧不可避免,一旦雷达开机连续工作时间过长时,堆积的温度将会造成T/R组件运行环境超过60℃,严重影响雷达发挥正常性能。为了解决这个问题,像军舰搭载的大型相控阵雷达只能限制开机连续工作时间,也就是题主所说的“不常开”,这也是大多数军舰除了安装先进的相控阵天线以外还要加装一部传统搜索/警戒雷达的主要原因,同时也是小吨位军舰不使用相控阵雷达的原因。

好在军舰一般都是以编队的形式出海作训的,在巡航过程中使用传统搜索/警戒雷达进行探测;进入临战状态以后则在舰队中组织舰只轮流开启相控阵雷达,雷达关机的其他舰只以数据链的方式共享探测结果;当旗舰下达“一级战备”命令后舰队各舰只自己的相控阵雷达才会开机。

▼下图为我国的054A型驱逐舰,由于吨位相对较小,该型驱逐舰并未使用相控阵雷达,而是在桅杆顶安装了一部三坐标搜索雷达,相控阵雷达虽然先进,但是系统过于庞大,并不适合排水量在4000吨以下的军舰,否则就要像日本和印度那样使用高不成低不就的小功率相控阵雷达了。

综上所述我没得吃这样的结论:军舰搭载的相控阵雷达的电耗并不高,开机40分钟所消耗的电能仅为几百度而已,因此相控阵雷达不能常开的原因并非耗电太高,真正的原因是受散热的制约,使用砷化镓半导体材料制作的T/R组建需要在60℃以下的环境温度才能正常工作,所以即便采用了散热措施,相控阵雷达依旧不能长时间开机工作。由于先进的相控阵雷达严重受制于散热,各国均在投入大量资金研究解决办法,在这方面我国似乎走在了最前沿,比如052C型驱逐舰的346相控阵雷达我们和大家一样采用水冷散热,雷达开机连续工作时间均为40~50分钟,而到了052D的346A型相控阵雷达时,我们同美国人一样采用了像现在的汽车那样的化学加风扇冷却法,雷达连续开机时间已经突破了160分钟,而到了055万吨大驱上的346B型“海之星”多功能相控阵雷达时我们不但采用化学加风冷的方法来为雷达散热,而且制作T/R组件的材料也由砷化镓改为氮化镓,技术水平已经超越了美国人,开机连续工作时间达到了创纪录的300分钟!这也是055型驱逐舰不再使用“晾衣架”警戒雷达的原因。

▼下图为正在高速航行的055型驱逐舰首舰——101南昌舰,该型军舰吨位超过10000吨,网络上许多所谓“专家”都在夸它先进,但是究竟先进在哪里却说不出个所以然来,055大驱比美舰先进的地方主要表现在该舰搭载的多波段相控阵雷达系统,其中S波段用于警戒与搜索,C波段用于提供制导。


兵器知识谱


相比普通的机械扫描雷达只有一个集中式的发射器而言,相控阵雷达通过多个分列排布的小型发射单元组成天线阵面,通过对每个单元进行不同的控制,可以同时实现搜索、锁定、引导攻击等多重任务,并且还能够针对不同方向的的目标分别采取不同形势的探测,具备常规雷达难以比拟的优势。不过功能提升上去了,耗电量自然也会水涨船高,以至于让目前一些发电量小的军舰捉襟见肘,甚至安装的相控阵雷达也不能做到24小时常开。那么相控阵雷达的耗电量到底有多恐怖呢?


▲相控阵雷达阵面

全世界最著名的相控阵雷达莫过于美国阿利伯克级宙斯盾驱逐舰上安装的SPY-1相控阵雷达,这部雷达的天线发射平均功率约为58kW,四面阵一共拥有两个发射机,也就是116kW。而我们通常所说的1度电其实学名叫1千瓦时,也就是一个1千瓦的电器开动一个小时就是一度电,而SPY-1开动一个小时就是116千瓦时,也就是116度电,工作一天则需要消耗将近3000度电,几乎相当于30个三口之家一个月的日常用电量!


在同样的结构,波段下,想要获得更远的探测距离,就必须增强电磁波的强度,而提高电磁波强度的最好方式就是增加功率,所以探测距离越远的雷达,一般功率也就越大。相比舰用雷达而言,陆地上安装的大型远程警戒雷达的功率要高的多。美国的铺路爪雷达是世界上最为人熟知远程警戒雷达,它的峰值功率为582kW,工作一小时需要消耗将近600度电,工作一天需要消耗1.4万度电,妥妥的耗电大户!
▲铺路爪预警相控阵雷达

雷达的本质就是一个无线电波发射器,发射机在通电后会产生高频率的震荡脉冲,这种脉冲通过指向性的天线转化为电磁波束向外界发射,这就是雷达的结构原理。而发射机接收的电能不可能完全转化为电磁波,很大一部分都会化为热能,从而消散在空气之中。所以雷达的电磁波发射功率与其本身的最大功率往往相差巨大,早期的雷达电能利用率甚至不足10%,相控阵雷达运用了更多的零部件,因此其发热问题更加严重,虽然运用了诸多新技术,但是能量有限利用率仍然达不到50%,所以雷达发射机峰值功率实际上只有其实际功率的一半不到。


▲军舰上众多的雷达和电子设备

相控阵雷达耗电量如此之大,在陆地上的雷达还可以依靠国家统一的电网直接输送电能,但是军舰上大部分动力都用于带动螺旋桨推进了,剩下的能量足够提供雷达所用电能吗?阿利伯克级使用四台LM2500燃气轮机作为动力,总功率约10万马力(7万kW),这一动力看似充沛,实则捉襟见肘。因为这其中大部分都是推进功率,只有2500kW动力被用于3台艾利森(Allison)501-K34发电机发电,也就是说一部SPY-1相控阵雷达(峰值功率116kW,实际消耗超过200kW)就占据了总发电功率将近1/10!而除了相控阵雷外,军舰上还有许多配套的电子设备以及生活设施、损管装置要用电,因此当其他大功率电子设备开动时,军舰的相控阵雷达就不得不降低功率,甚至关停!


▲阿利伯克级巨大的螺旋桨推进器

要解决军舰耗电量入不敷出的问题,最好的方法就是采用全电推进动力装置,将燃气轮机或者蒸汽轮机所产生的热能全部转换为电能,这些电能一部分用于轴动力推进,一部分用于维持军舰电子设备运转,不仅可以互补调节,也极大的增加总发电功率,是一举多得的最佳方法!目前英国的45型驱逐舰已经首先采用了燃气轮机全电推进动力装置,而福特级因为使用了电磁推进,耗电量剧增,在未来也将逐步换装蒸汽轮机全电推进动力!

▲电磁弹射


军武吐槽君


相控阵雷达探测距离远,多目标追踪能力强,抗干扰,同时,相控阵雷达获取的信息可以通过数据链与其他兵力共享。

但是,真正装备大型相控阵雷达的国家非常少,而且配备大阵的最小也是7000吨级的舰艇,很重要的原因是相控阵功耗非常大,吨位小的舰艇无法提供充足的电力供应。

当今的相控阵雷达,波段相对较粗,发射功耗较大,长时间发射耗电多,再有就是容易被敌对方雷达探知位置,

主动相控阵列,极易暴露自身位置,而遭到远程武器打击,

神盾舰的前提,是己方雷达够远,远远超出敌方武器发射射程。你能扫到他,他打不到你,但这在双方都有远程雷达和远程火力时就相当危险。你扫他你就是个灯泡,

所以不能,或不敢平时乱开神盾,

发达国家的解决办法是发展被动雷达相控阵,灯泡由无人机去做。

再有就是开发更细腻的频谱,波段,降低功率损耗。

但是电磁波动原理,与飞机尺度接近的波长最容易产生干涉,所以波长半米到十米,是优质雷达波段,想大幅降低能耗也不容易。

很多时候神盾舰是在吸收预警机或无人机发射的反射回波。

无源被动相控阵列雷达


星辉650


相控阵雷达探测距离远,多目标追踪能力强,抗干扰,同时,相控阵雷达获取的信息可以通过数据链与其他兵力共享。

但是,真正装备大型相控阵雷达的国家非常少,而且配备大阵的最小也是7000吨级的舰艇,很重要的原因是相控阵功耗非常大,吨位小的舰艇无法提供充足的电力供应。

有同志可能会问,一艘驱逐舰动不动总功率几万甚至十万千瓦,难道还不够4个雷达板子?

军舰的总功率并不代表发电功率,大部分的功率都用来支持动力主机运行,使舰艇航行,真正的发电功率通常只有10%多一点。

以美军的“阿利.伯克”级驱逐舰为例,其总功率达到了100500匹马力,约合75000千瓦,而舰艇电力靠的是3台2500千瓦的发电机,总发电功率也就是7500千瓦,用来维持舰艇上的装备和生活用电。

一艘“阿利.伯克”级驱逐舰除了4部相控阵雷达系统外,还有大量其他型号的雷达,几百人的生活用电,超级计算机,电台等等。 伯克2A驱逐舰采用的SPY-1相控阵雷达峰值输出功率高达1000-1500千瓦,四部总功率达到了4000-6000千瓦,如果4部相控阵全开,全舰大部分的电力都要被它吸走,其他方面的用电就得减少。而且,相控阵会产生高热量,为了持续探测,舰艇上还必须为其提供散热保证,散热系统也要消耗不少电能。

所以哪怕是美军,相控阵雷达平时也很少打开,或者平时只是打开1-2部,如果全部打开,舰员都得过紧巴日子。 同时,

相控阵雷达开启会产生明显的电磁信号,暴露舰艇踪迹,为了解决这些问题,平时的对空对海搜索会由其他的较小功率雷达代替。

我们的052C/D同样也存在耗电问题,7000吨左右的舰体用电更为紧张,所以为了保证更大、更先进的双波段掌控阵雷达使用,我们必须建造万吨级的055型驱逐舰,13000吨的055总功率达到了15万匹马力,也就是超过了11万千瓦,按照相近比例,理论上055能够提供10000-12000千瓦的电能供应,可以支持单面相控阵能耗2000-2500千瓦。

美军最新的“阿利.伯克3”型驱逐舰虽然用的是老舰体,但其新配备的AMDR雷达总功率达到了6000-10000千瓦,我们的055至少要比这个更高。


止水兴波


现代海军强国都追求“盾舰”,盾舰的一大特征就是装备了4面或者更多面的相控阵雷达,而且采用固态布置,面向不同的作战方向,立体搜集空中、海上情报。

图为美国“阿利·伯克”级驱逐舰。


然而这些雷达耗电量巨大,因此并不能长期打开,实战中还需要和早期警戒雷达配合使用,早期警戒雷达平时开机扫描空域,在确定有目标后才会打开相控阵雷达进行集中扫描。举个例子,比如美国海军的“阿利·伯克”级驱逐舰,他的SPY-1D雷达天线平均发射功率是58kw,四面雷达一共使用2部发射机,因此只能交替开机。

SPY-1D雷达的2部发射机一共有116kw的功率,1kw的功率开机一个小时耗电量大约为1度,意味着SPY-1D雷达开机一个小时的耗电量为116度电,他工作一个小时约等于1个正常家庭1个月的用电量,开机一天就等于3000多度电,相当于1个正常家庭30个月、2年半的用电量,非常可怕。

图为052D驱逐舰。

图为052C驱逐舰结构图,他的雷达耗电量比伯克级还要大。


一艘军舰上的发电量一般只有200-1000kw,好一些的也不过2000多kw,根本不足以供应这些耗电的相控阵雷达全天开机。何况考虑到实战中,需要用电的部门还多的是,除了相控阵雷达,还要供应照射雷达、火控雷达、对海雷达、通讯雷达、指挥设备、计算机、导弹等的用电,因此只能在作战中,进入火力接触时,才保持相控阵雷达的开机。

图为052D驱逐舰,他的雷达耗电量比052C和“伯克”级驱逐舰都大。


美国的“伯克”级驱逐舰采取的是交替开机的方式,在全天任何时段,包括战时都只能交替开机,一次开两面雷达天线。这样对于“伯克”级驱逐舰实战能力的削弱是很明显的,他只存在理论上的360°交战范围,实际上只能覆盖180°的交战范围,意味着只要敌人的反舰导弹从任意完全不同的两个方向同时攻击他,“伯克”级驱逐舰都会面临被击中的风险。

我国052C/D型“神盾”舰的346/346A相控阵雷达也是耗电大户,虽然其功率现在是依然保密的,但是作为有源相控阵雷达,孔径也不比SPY-1D小,耗电量肯定大于SPY-1D,因此肯定也无法做到全天开机。但是我国没有采用交替开机的方式,而是使用对空警戒雷达提供远程搜索,相控阵雷达在战时全部开机的方式。

远程警戒雷达使用米波形式,他对于远距离目标有很好的探测性能,尤其是隐身目标,但是他和相控阵雷达的区别是,他只能提供目标的方位,不能提供三坐标参数,因此无法进行火控引导,他只能提供模糊的目标信号,用途就是告知军舰前方有目标出现,至于目标是什么、什么高度,他都无法提供。

图为俄罗斯海军“基洛夫”级核动力巡洋舰,他基本不需要考虑用电量的问题。


在得到前方有目标的信号后,军舰的相控阵雷达才会开机,集中波束扫描目标出现空域,获取目标轨迹和三坐标火控参数,然后发动攻击。这种作战方式的效率更高,也更能发挥出全舰战斗系统的效能,在作战中,有4面相控阵雷达对空域进行360°扫描,更加安全可靠。

图为俄罗斯海军“基洛夫”级核动力巡洋舰,未来的大型军舰只有核动力才不需要考虑耗电量。


当然,这一问题在核动力军舰上不存在,核反应堆本身类似于无限的能量来源,所以未来的大型先进战舰,还是要发展核动力的。


海事先锋


军舰相控阵雷达耗电量大不是问题,间接性关闭是战略性操作。以防敌方反雷达装备吸去数据。这是大概的推理吧!


衡266521271


军舰的雷达不能常开跟用电量应该没有冲突的,应该是雷达常开了容易被敌情发现目标所致,各国的军事都是保密的,所以应该是这个原因。


新人路过9120


军舰相控阵雷达

相控阵雷达是 利用电子技术控制阵列天线各辐射单元的馈电相位,从而使波束指向快速变化的雷达。它是电扫描雷达中的一种。   相控阵雷达的核心是天线阵列,上面排列了大量的辐射器。如果各辐射器发射的信号相位相同,那么信号叠加后,最大能量的方向就是天线阵面的法线方向。 如果左边辐射器发射的信号相位早一点点,右边的晚一点点,那么它们的信号叠加后,最大能量的方向就会向右偏。精确控制它们的相位差,就能控制这个最大能量的方向了。   

与普通的机械扫描天线雷达相比,相控阵雷达的波束指向快得多,数据率高,因此可以在大范围内搜索、跟踪多个目标。


相控阵雷达是如今各国防空舰的主要雷达装备,那么在相控阵雷达已经普及的现今为何各国防空舰还要装备米波雷达呢?

自雷达出现以来,其就广泛应于与海陆空的军事装备上。而美军军舰凭借着雷达优势更是在二战中击碎了日军的人员优势,使得雷达成为夜战和远距离作战的首选装备。而战后各国更是纷纷认识到了雷达的巨大性能优势,在军舰上想尽办法也要装上大功率雷达。而导弹的出现更是让雷达系统必不可少,没有雷达,导弹就难以发射和跟踪目标,因此研发新型雷达系统就显得迫在眉睫。

美国早在60年代就研发出了第一代相控阵雷达,装备在核动力巡洋舰上,虽然其有着体积庞大,适装性差,性能增加有限的缺点,却也预示着相控阵雷达将会在未来大放异彩,成为舰载雷达的主流选择。而到了80年代,宙斯盾系统等新型相控阵雷达随着技术的进步而陆续出现,此后其更是成为了防空舰的标配雷达系统。

如今的相控阵雷达不仅体积小巧,还拥有极为强大的性能,其可以同时探测数千个目标并跟踪锁定其中最有威胁性的数十个,并迅速引导防空导弹进行拦截。因此相控阵雷达堪称现代防空舰的核心系统和必备设备。但是相控阵雷达的出现并不能完全取代其他类型的雷达,这是由相控阵雷达的缺点决定的。

相控阵雷达性能强大的背后付出的是功率巨大的代价。由于耗电量和发热量极为可观,相控阵雷达很难实现长时间开机。而且相控阵雷达需要进行信号保密,避免在非必要时刻被敌军探测到雷达信号特征,因此相控阵雷达只在最关键的时候才会开机工作。

而米波雷达则恰好相反。由于米波雷达耗电少,同时不怕敌军的电子信号侦查,并且米波雷达的探测范围广,所以米波雷达非常适合在平时作为军舰的主力警戒雷达,而在关键时刻则将任务转交给相控阵雷达,因此两种雷达相互配合才能达到最好的探测效果。


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