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丹麦新型护卫舰为何选择三面相控阵雷达?

近年来,人们谈及防空舰时,常常会首先想到四面相控阵雷达的配置,从美国的伯克级到中国的055型,似乎没有四面阵的舰艇总显得不够先进。然而,丹麦与英国合作设计的新护卫舰却独辟蹊径,只保留三面相控阵,反而提升了整体性能。那么,这是否只是炒作,还是打破了数十年的行业惯例?

平面相控阵雷达存在一个自然的物理缺陷:当雷达波束直对天线时,其探测距离是最远的,若向两侧偏移,探测信号的强度便会明显削弱。这就好比用手电筒照明:正对目标时亮度最高,稍微偏斜光线就会散落。早在几十年前,由于当时相控阵雷达的芯片功率不足,为了避免出现防控死角,设计者只能选择增加雷达面以弥补这一缺陷。因此,四面阵的设计实际上是将每块天线负责的视角从120度缩减至90度,依靠增加数量来掩盖设计上的不足。这种方案虽然看似合理,但其实是基于早期技术限制下的妥协。随时间推移,这种设计成为业界默认的标准,鲜有人质疑。

然而,近年来,随着氮化镓芯片及数字技术的进步,情况发生了变化。新型氮化镓芯片的功率,是旧芯片的好几倍。即使雷达波束偏移至最大角度,其输出的能量也比以往的正对照射强。这意味着单面雷达的覆盖角度得到了极大拓展,而三块雷达组合在一起,无需第四面便可实现360度全方位覆盖。在这种情况下,保留第四面雷达就显得盈余且浪费。

美军最新的福特级航母是首个实施此改动的案例,其在原有的四面雷达基础上,直接改为三面阵,使得长期困扰的重心超重和电力不足问题得到了解决。而丹麦此次提出的箭140护卫舰方案,则更是成功诠释了“少即是多”的理念。

这款护卫舰的满载排水量为6000吨,舰身长138.7米,宽19.8米,大小与我国的052D相仿。其装备的是三面美制AN/SPY-6(V)3相控阵雷达,并直接接入宙斯盾战斗系统。由于只需在上层建筑开设三个接口,单块雷达的阵列尺寸被扩展得相当庞大。每块阵面的孔径与9000吨级的伯克III驱逐舰的四面SPY-6(V)1相当。每面都有9个模块化雷达组件,灵敏度比老款SPY-1D(V)高出近30倍。即使面对强电磁干扰或超低空飞行目标,该雷达也能在几百公里之外精准锁定隐身目标和弹道导弹。

武器配置方面,箭140护卫舰同样不甘示弱,设有48单元的Mk41垂直发射系统,能混合搭配“标准-2”Block IIIC和改进版“海麻雀”,并且兼容“标准-6”、“标准-3”反导拦截弹。6000吨的船体竟然实现了相当于万吨级驱逐舰的防空火力。

这一方案对中国下一代通用驱逐舰具有重要的借鉴意义。目前中国现役的052D满载排水量为7000吨,由于船体宽度的限制,四面346A/B雷达的单面面积始终受限,难以进一步扩大孔径提升性能。而055型万吨大驱采用的高端配置,四面大盾加上四面小盾的设计固然提升了性能,却也大幅增加了成本。

下一代通用驱逐舰应更加注重性价比,以便大批量建造成为主力舰,未必需要完全沿袭055的设计思路。若采用三面大盾方案,只需三个安装面,单面雷达的面积便能比现有的052D大出三成。借助已经成熟的氮化镓技术,探测性能的提升无疑将会带来质的飞跃。

更大的雷达孔径加上新型芯片,将显著增强对隐身目标、高超音速导弹及低空滑行目标的探测能力,以及抵御饱和攻击的能力。减少一面雷达不仅能节省一套天线、高压电源和冷却设备的重量,这些重量位于舰体高部,有助于优化舰艇重心。同时省下来的电力也能为高功率电子战系统和近防激光武器等新设备腾出空间。

从四面配置转为三面,不仅是简化了设计,更是技术成熟后的优化升级。之前的四面阵设计是因为技术受限而被迫采取的,而今技术日臻完善,三面大盾则能够在性能、重量、成本之间达到更理想的平衡点。越来越多的新型舰艇开始采用三面阵设计,未来或许这种理念真的会成为新趋向。

大家认为,三面大盾会否取代四面阵成为主流?我们下一代驱逐舰是否应当跟上这一设计潮流?欢迎分享你的看法。