01.04 伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

1965年7月,威辛顿海军少将的方案获得官方认可,被正式命名为先进水面导弹系统

第二代“标准”系列导弹的技术特点

对第一代“标准”导弹来说,其作战立足于单个舰载平台,从载舰的警戒雷达开始,到载舰的搜索雷达,直至武器系统的跟踪雷达、照射雷达和导弹,整个作战过程均由单个武器装备完成。然而,第二代“标准”导弹自研制之初便是作为“宙斯盾”系统的一部分加以考虑,整个系统将舰上的武器控制、指挥决策、通讯联系和计算机等有效整合起来,为此第二代“标准”在研制过程中,不但需要将一系列包括导引、通信、信号处理和推进在内的新技术充填进自”高级小猎犬“和”鞑靼人“就已经成熟的弹体气动设计中,更重要的是要将经过技术升级后的导弹整合进”宙斯盾“系统,这便意味着顶层设计思维的变化将是第二代”标准“导弹最显著的亮点。事实也的确如此,传统上作为舰队防空系统的一种典型设计习惯,舰体、动力设计是主导,作战系统只是一个关键子系统。但”宙斯盾“系统不仅高度复杂,而且整个军舰的设计都是围绕宙斯盾系统展开的,这是军舰和作战系统设计一体化的开始。在威辛顿委员会的领导下,设计小组不仅要负责宙斯盾作战系统的研制和建造,还负责宙斯盾级军舰的研制和建造,从舰体的机电设计、作战系统、计算机软件研发到升级维修和备件计划、人员培训、战术技术规范的制定,都要统统管起来,使”宙斯盾“系统军舰从一开始就作为一个完整的作战整体交给美国海军,而不是铁路警察、各管一段,让使用方去拼七巧板。这也是美国海军研发、采购改革的一个里程碑,从这里开始,新装备的研制、采购、全寿命支持成为一个整体,打破了条块和阶段的分割。第二代”标准“导弹的研制也因此被打上了深深的烙印,其概念设计和工程实阶段严格贯彻系统工程的原则,确保第二代”标准“的所有部件在研制中都要明确各自的要求、在总体中的地位和部分对总体的作用,第二代”标准“导弹的所有功能划分也都要围绕5个设计原则来进行:1、反应时间;2、火力;3、抗干扰和环境、气候影响;4、战备性;5、覆盖范围。这五个原则实际上意味着第二代”标准“必须在技术的先进性和系统的兼容性之间要进行一个充份的协调,在必要情况下局部的技术先进性并非是第一选择。

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

1986年作为“宙斯盾”系统及“标准”SM-2系列导弹试验舰的“诺顿角”号(AVM-1)试验舰正式退出美国海军

顶层设计是如此,第二代”标准“的具体技术方案同样是围绕着系统性的整体要求来制定的。”宙斯盾“系统的着眼点围绕着多目标拦截能力,这对于作为其火力系统的第二代”标准“导弹来讲,不但在保留第一代“标准”弹体基本气动外形设计不变的前提下,对弹体弹道性能本身提出了更高的要求,而且制导体制的变化显然是重中之重。第一代“标准”导弹与第二代”标准“导弹采用的都是半主动雷达制导体制,但前者采用的是全程半主动雷达制导体制,后者采用的则是带中段修正的末端半主动雷达制导体制,两种半主动雷达制导体制间存在着不小的差别。半主动雷达制导,顾名思义就是说导弹本身只是一个被动的雷达信号接收装置,它本身不发射雷达波,主要根据载舰雷达跟踪目标时从目标反射的雷达回波信号来调整飞行方向,直至命中目标。当然前面这说的只是半主动雷达制导的原理,落实到具体实现还是很复杂的:譬如导弹导引系统必须有两个雷达接收天线:位于导弹前部的头部天线和导弹后部的尾部天线。头部天线接收载舰雷达照射目标后被反射的雷达回波信号;尾部天线则接收载舰雷达辐射的直播信号。导弹导引控制系统将接收到的两种信号合成处理后形成制导信号,以此控制导弹的飞控系统,使导弹按一定的制导律飞行(由舰载雷达发射出去的信号一般称作照明波束,专门担任这个任务的雷达称作照明雷达,多功能雷达当中提供这种功能的模式一般称为照明模式)。比起波束制导体制,半主动雷达导引的波束宽度可以较高,标定目标的载具比较容易将目标维持在发射的波束当中。比起指令制导体制,半主动雷达导引不需要两具雷达分别追踪目标和导弹,系统占据的空间比较小。事实上,与上述两种导引方式相比较,当距离目标愈近的时候,半主动导引接受到的讯号愈强,愈不容易丢失目标。比起主动雷达导引,半主动的成本较低,同时雷达发射系统是放在飞机上面,相对来说维修与保养都比较容易。

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

在“诺顿角”号(AVM-1)试验舰退役后,由该舰拆除作为纪念碑的MK26发射架及“标准”SM-2MR导弹模型

至于第一代“标准”导弹所采用的全程半主动雷达制导体制,实际上是一种所谓的“经典构型”,就是在从导弹发射到击中目标(或者是脱靶)的全过程,自始至终都需要需要载舰平台的跟踪雷达照射目标,具体说后者必须使用一个狭窄的雷达波束精确跟踪目标,这样导弹就能根据目标反射的雷达回波来锁定目标。不过,从导弹发射到命中目标的整个过程,跟踪雷达不能脱锁,这样一来整个防空系统的多目标接战能力自然受到了火控通道的制约——-因为照明雷达需要持续提供信号,在导弹击中目标前,同一具雷达一次只能指挥攻击一个,或者是少数几个非常接近的目标,再多目标的环境下很容易会发生系统无法应付的饱和状态。这意味着面对铺天盖地的饱和攻击,在舰载平台照射雷达数量有限的前提下,再多的导弹发射架和备弹都是无能为力的。了解到第一代“标准”系列导弹在多目标接战能力方面的缺陷,我们也就能够理解为什么作为“宙斯盾”系统的组成部分,第二代“标准”导弹要改用带中段修正的末端半主动雷达制导体制——-导弹飞行初始段和中段都采用惯性制导,只有在末端才打开雷达回波接受装置准备对目标进行攻击。在导弹上面加装惯性导引装置,让导弹在飞行的过程当中即使脱离照明波束也可以维持稳定的飞行。与此相配合的改进是提高导弹寻标器无法接受到信号的容忍时间,传统的设计上,当导弹无法接受到讯号之后,很短的时间之内导弹就会失去稳定的飞行能力并且启动安全装置自毁。提高容许时间之后,导弹可以使用惯性导引提供的飞行资料继续飞行而不会失去控制。经过改良之后的半主动雷达导引导弹不但能够以使用能量最有效率的方式飞行,延伸有效射程。而且不需要雷达持续提供照明信号,只要在快要接近目标前让寻标器找到信号,在同样的时间里面,一部照明雷达可以交替照射多个目标,以分享的方式提供照明波束,提高同时攻击的目标数量,从而在一定程度上解决了全程半主动雷达制导体制因火控通道数量不足而无力应付的饱和攻击问题。

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

第二代“标准”在研制过程中,不但需要将一系列包括导引、通信、信号处理和推进在内的新技术充填进自”高级小猎犬“和”鞑靼人“就已经成熟的弹体气动设计中,更重要的是要将经过技术升级后的导弹整合进”宙斯盾“系统

事实上,“宙斯盾”系统从一开始就是围绕末端半主动雷达制导体制进行构思的。更何况,威辛顿委员会在1969年敲定的“宙斯盾”系统方案又是一个折衷方案,出于成本和技术风险管控的考虑,其S波段被动相控阵雷达是与6部(后削减为4部)X波段(I/J波段)跟踪照射雷达共同形成一个完整的舰载火控系统,要用这样一套技术上有所“缩水”的系统来满足对抗饱和攻击的任务需求(同时对付12个目标,作战效能达到“高级小猎犬”和“鞑靼人”系统的4倍),那么为第二代“标准”导弹选择带初、中段惯性制导的末端半主动雷达制导体制就是一个再合理不过的选择——整个“宙斯盾”作战系统的工作是从AN/SPY-1A多功能相控阵雷达开始。该雷达发射几百个窄波束,对以本舰平台为中心的半球空域进行连续扫描。如果其中有一个波束发现目标,该雷达就立即操纵更多的波束照射该目标并自动转入跟踪,同时把目标数据送给指挥和决策分系统。指挥和决策分系统对目标作出敌我识别和威胁评估,分配拦截武器,并把结果数据送给武器控制分系统。后者根据数据自动编制拦截程序,通过导弹发射分系统把程序送入导弹。导弹发射后,发射分系统又自动装填,以便再次发射。在导弹飞行前段,采用惯性导航,在飞行的中段,武器控制分系统通过AN/ SPY-1A雷达给导弹发送修正指令。进入末段后,导弹寻的头根据火控雷达照射器提供的目标反射能量自动寻的。引炸后,AN/SPY- 1A雷达立即做出杀伤效果判断,决定是否需要再次拦截。也就是说导弹在防空作战中主要是依靠舰上的相控阵雷达对目标进行跟踪锁定,只有在快要命中目标的时候才需要用到AN/SPG-62火控雷达对目标进行最终照射。简单的说,由于AN/SPY-1被动相控阵雷达除了用于搜索、探测和跟踪目标外,还可以为新一代“标准”导弹提供惯性制导参数,在导弹的飞行末端,再交由MK99火控系统中的X波段(i/J波段)AN/SPG-62雷达照射目标,提供半主动末端制导。由于导弹只需要发射平台的雷达系统在末端为其提供目标的精确坐标数据,而不需要像第一代“标准”半主动雷达制导系统那样一次只能全程引导一枚导弹攻击目标,因此在资源相对有限的情况下,由于交战目标数量可以大于照射雷达的数量,这种搭配方式可以显著提高系统对多目标作战的效能。

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

伟大的成功——第二代标准系列导弹(2)

采用MK26通用倾斜式发射装置发射的“标准”SM-2ER


未完待续……


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