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「宙斯盾」,美國海軍現役最重要的整合式水面艦艇作戰系統

「宙斯盾」,美國海軍現役最重要的整合式水面艦艇作戰系統



阿利?伯克級宙斯盾驅逐艦是美國海軍隸下唯一一型現役驅逐艦,為美國海軍主力。上圖為2010 年5 月20 日,在大西洋海域進行海試的「賈森·杜漢」號導彈驅逐艦

為了應對不斷發展的蘇聯反艦導彈,美國海軍提出了一個「先進水面導彈系統」的提案,提案最初命名為「提豐」(Typhon)計劃【這個計劃在很多資料中被翻譯成「颱風」(typhoon)計劃,其實這是不準確的。提豐在希臘神話中是大地之母蓋亞之子,是象徵風暴的巨人】,該計劃要求拋棄傳統雷達,搞出一個相控陣雷達和新型防空導彈。傳統雷達用拋物面天線聚焦,既增強發射波束的強度,也提高接收的靈敏度。但拋物面天線必須用機械掃描,才能監測廣大的空間。相控陣雷達換一個思路,不用單一的拋物面天線,而是把眾多的發射接收單元排成陣列,好像一大捧集束手電筒一樣。單個的手電筒的光亮自然比不上探照燈,但眾多的手電筒捆綁使用,光強還是很可觀的。更大的好處是,這些手電筒可以捆綁起來增加探測距離,也可以分散使用,同時照亮眾多的角落。對於反飽和攻擊作戰來說,相控陣雷達可以隨時根據需要在探測距離和多目標跟蹤之間達到最優平衡,並且可以用同一座雷達達到搜索、跟蹤、制導等多種功能,極大地便利了艦上的布置。但是由於「提豐」計劃過於複雜,1963年12月計劃下馬。雖然「提豐」計劃下馬,但是美國人仍然沒有放棄相控陣系統的研製。經過不斷發展,在1969年12月改名為空中預警與地面整合系統(Advanced Electronic GuidanceIn for mation System/AirborneEarly-warning Ground Integrated System)。其縮寫「Aegis」恰好是希臘神話中「宙斯之盾」的縮寫,按照美國人自己的說法該系統最終叫「宙斯盾」純屬巧合,沒有任何特殊的含義。


這套系統其本質是解決了一個發現-跟蹤的問題,將所有的偵測、指揮、管制和作戰系統全部整合在一起,不再讓各系統下的管制台與作業人員各自為政。不過就現在看來整套系統具體的防空效果還得等到Mk41通用垂直發射架問世才得以突破。而具體的攔截效率還牽涉到軍艦火力通道等各方面的限制(雖然「宙斯盾」系統加「標準」系列防空導彈的制導方式已經大大降低了對軍艦火控雷達的依賴),這就是為什麼美國海軍用了很多年發展「拉姆」近程防空導彈的一個重要原因,就是因為「拉姆」具有發射後不用管,不佔用火力通道的巨大優勢。1970年,有「宙斯盾之父」之稱的維恩?邁耶臨危受命,該計劃被重新命名為「宙斯盾」計劃。至此「宙斯盾」這個名詞正式在官方文件中出現。新的計劃要求新系統研發新的防空導彈、火控與搜索雷達、海軍數據鏈系統、新的發射架和火控計算機等等。正是這一連串的新要求使得「宙斯盾」成為一個完整的系統,而不僅僅是一台雷達或一枚導彈那麼簡單。

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「宙斯盾」系統中處於核心地位的AN/SPY-1型雷達陣面。


「宙斯盾」作戰系統的核心由五大系統組成,SPY-1相控陣雷達系統、Mk1指揮決策系統、Mk1顯示系統、Mk1武器控制系統、Mk1戰備檢測系統。最初版本分為巡洋艦版本(後裝備「提康德羅加」級巡洋艦)和驅逐艦版本(後裝備「阿利?伯克」級驅逐艦)。含6部UYK-7和20部UYK-20計算機,18座顯控台。整個系統將艦上的武器控制、指揮決策、通訊聯繫和計算機等有效整合起來。其裝備的AN/SPY-1型主動掃描相控陣雷達(AESE)是全世界第一款實用的相控陣雷達。由於無法像傳統雷達一樣旋轉,該雷達被安裝在艦橋的四個方向,每面雷達按照90度角進行搜索。整個「宙斯盾」作戰系統的工作即是從AN/SPY-1A多功能相控陣雷達開始。

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「阿利·伯克」級最明顯的標誌之一就是艦橋上那四片AN/SPY-1D型雷達。

該雷達發射幾百個窄波束,對以本艦平台為中心的半球空域進行連續掃描。如果其中有一個波束髮現目標,該雷達就立即操縱更多的波束照射該目標並自動轉入跟蹤,同時把目標數據送給指揮和決策分系統。指揮和決策分系統對目標作出敵我識別和威脅評估,分配攔截武器,並把結果數據送給武器控制分系統。後者根據數據自動編製攔截程序,通過導彈發射分系統把程序送入導彈。導彈發射後,發射分系統又自動裝填,以便再次發射。在導彈飛行前段,採用慣性導航,武器控制分系統通過AN/ SPY-1A雷達給導彈發送修正指令。進入末段後,導彈尋的頭根據火控雷達照射器提供的目標反射能量自動尋的。引炸後,AN/SPY- 1A雷達立即做出殺傷效果判斷,決定是否需要再次攔截。也就是說導彈在防空作戰中主要是依靠艦上的相控陣雷達對目標進行跟蹤鎖定,只有在快要命中目標的時候才需要用到AN/SPG-62火控雷達對目標進行最終照射。這種戰法可以大大提高火控雷達的工作效率從而可以同時打擊更多的目標。

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「格里德利」號的上的AN/SPY-1D雷達,「伯克ⅡA」型驅逐艦由於在艦體後部加裝了直升機機庫使得後甲板被抬高,為了不影響艦上雷達的工作在ⅡA型中AN/SPY-1D雷達被錯落放置。


AN/SPY-1型雷達採用邊跟蹤邊掃描方式工作,始終對全空域掃描以發現新目標。在整個作戰過程中,戰備狀態測試分系統不斷監視著全系統的運轉情況,一旦發現故障,立即採取措施,以確保作戰系統具有很高的可靠性。「宙斯盾」作戰系統共有四種工作方式:自動專用方式、自動方式、半自動方式和故障方式。後三種方式都需要人工參與控制。只有自動專用方式不需要人工控制,整個探測、攔截過程全部自動地進行。當發現有威脅程度不同的多個目標時,該系統能自動暫時放棄威脅較小的目標,而對付威脅較大的目標。該系統優點十分突出,其系統反應迅速,主雷達從搜索方式轉為跟蹤方式僅需要50微秒。抗干擾性好,特別是在惡劣環境下可保持正常工作,同時在無後勤保障的情況下在海上連續工作40-60天。1973年,該系統上艦進行測試,不過還要等整整十年,經過長達10萬小時的測試,「宙斯盾」系統才真正上艦服役。

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「約翰·S·麥凱恩」號上的「宙斯盾」系統終端彩色顯示屏。


「宙斯盾」系統經過不斷發展目前已經發展出了九代,其每一代都被稱為「基線」(Baseline)。最早的一代即是「基線」,從這一代直到「基線3」都只在「提康德羅加」級巡洋艦上使用過。「基線」系統最早在「提康德羅加」級巡洋艦的前五艘上使用(CG-47到CG-51),很快這五艘艦都被升級為「基線1」,和「基線」相比新系統加大了終端顯示屏幕、整合戰術情報系統和新的反潛武器系統;在隨後服役的CG-52到CG-58艦上繼續使用經過改進的「基線2」系統;從CG-59開始到CG-64號艦則裝備了「基線3」系統,同時將艦上的AN/SPY- 1A相控陣雷達更換成了AN/SPY-1B型。從「基線4」開始該系統在「阿利?伯克」級驅逐艦上使用,其主要設備包括AN/SPY-1D雷達、ADS MK2高級數據系統和AN/SQS- 53C聲納等。「基線4」系統可以說是整個「宙斯盾」系統中脫胎換骨的一代,和前幾代系統相比「基線4」系統的零部件更換了接近一半,重量也從610噸增加到656噸,同時用新型的UYK-43一對一替代了UYK-7,並為Mk86、Mk29、C2P系統增加了三台UYK- 43。「基線5」系統則重點改善了人機界面,增加了彩色圖形顯示器,讓使用者操作起來更加直觀。而「基線6」則是進一步加強軍艦的防空能力,比如將「增強型海麻雀」防空導彈整合進Mk41垂直發射系統。「基線7」系統則加強了反潛能力,整合了艦載遠程獵雷系統,同時該系統還將「標準Ⅲ」導彈整合進了系統,使載艦具備了反導能力。

除了自用之外,「宙斯盾」系統憑藉其優秀的性能在國際軍火市場上也是大放異彩。早在1988年,日本就計劃引進「宙斯盾」系統。90年代該艦服役,目前日本有六艘裝備「宙斯盾」系統的驅逐艦,分別是四艘「金剛」級,兩艘「愛宕」級。除了日本以外,西班牙海軍也採購了四艘準備有「縮小版」「宙斯盾」系統的驅逐艦。


本文摘自《美國驅逐艦全史 1959-2014》

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