中華神盾由來：曾遠落後於台軍 無法解放台灣

網路上廣泛傳播的一篇中華神盾設計者所寫的回憶文章，這篇文章對為什麼研製中華神盾，為什麼大部分艦載相控陣雷達系統是S波段，相控陣和防空導彈是如何匹配的問題進行了通俗的回答，雷小曼特地將這幾個問題整理出來，供大家參考，原文用粗體標識。

本文源自發表於微博的一篇文章，標題為「關於052C艦載相控陣雷達背後的故事」。

1 為什麼要研製中華神盾？

海軍高層很早就對作用距離遠的相控陣雷達價值有清晰認識，賀鵬飛部長曾對設計人員提出殷勤期望：

「看看我們的艦載雷達，作用距離才幾十公里，而台灣，日本的艦載雷達，作用距離都有200-300公里。我們怎麼與他們打？現代戰爭是視距以外的戰爭，我們還沒看到他們就被他們消滅了。 我們怎麼能夠解放台灣？非常希望你們這些設計師們能給我們研製出先進的艦載相控陣雷達，提高海軍的戰鬥力。」

2 為什麼052B沒和052C一樣使用宙斯盾？

「艦載相控陣遲遲定不下來，國防部又要有相控陣的艦艇，沒辦法，只能採用過度的辦法，先引進俄國的背對背相控陣雷達，將它裝到052B艦上。」

這種雷達我們都知道就是頂板，頂板是蘇聯海軍在冷戰後期研製的成熟型號，當時已經列裝，引進這種裝備肯定可以迅速形成戰鬥力。

為什麼不能等國產相控陣定下來再造？因為形勢所逼，大家著急了。著急的根源是96年台海危機期間發生的事情。

「為了打擊台獨氣焰， 向台灣附近的海域發射了4枚導彈。結果，兩枚打到了指定的海域，兩枚打得卻不知到了哪裡。」不能掌握彈著點信息，無論軍事鬥爭還是外交鬥爭都可能鬧出大亂子，這是完全無法接受的，所以中國必須要「有制導的相控陣雷達」。按當時的情況，「唯一的辦法就是先引進，同時再造自己的雷達」。

救急歸救急，大家對頂板還是有清晰認識的，「它的最大缺點是數據率低。原因是它是由兩個背對背差分陣面組成，靠水平旋轉來獲取數據。故此這種雷達是無法真正適應多彈互打的海戰的。但有總比沒有要好。」

3 為什麼中華神盾選擇S波段

美國的AN/SPY-1雷達採用S波段，如果中華神盾也採用此波段，按照裝艦「允許的陣面面積（4米寬x 4米高），搜索距離應該可以達到300公里」。

海軍「最初提的雷達距離指標也就是200公里， 那是按照航天部的C波段方案，結合海紅旗-9 （簡稱海紅-9 或HH-9）導彈的制導要求」，同時考慮裝艦時「對雷達的重量，高度及陣面面積限制，及國內的材料與工藝水平和條件等提出的。」

相控陣設計是項非常艱難的工作。

「艦載相控陣雷達是4個面陣同時三維多功能工作（每個面陣都要保證在仰角0-90度，方位+/-120度無漏警搜索的情況下完成多目標截獲與跟蹤，同時還要考慮艦的+/-20度的搖擺情況，以及對HH-9導彈的導引等特殊工作模式）。只要任何一點有欠考慮，打仗時，對艦艇而言，就是毀滅性的災難」

中華神盾由一個S-波段相控陣主陣面加上一個小小的C-波段的HH-9信標應答陣面組成，S波段無法進行指導，因此必須加上那個小的C波段陣面。

3.5 這就有了一個問題：幹嘛不直接讓整個雷達用C波段呢？

首先，C波段作用距離不足，「S波段雷達在任何情況下，都能保證320公里以上搜索覆蓋距離 （而且除+/-60度低角保證320KM外， 其餘範圍都在350KM以上，中心甚至達到375KM左右）」而「C-波段雷達，搜索覆蓋距離在大部分情況下，不到120公里，根本無法滿足軍方的指標要求。」

有人說「S-波段比C-波段的波長長， 因此低角跟蹤性能不如C-波段好。」

那麼艦上的「C-波段雷達只管跟蹤，搜索任務由另外的雷達來擔任」，這樣如何？

這方案非常不怎麼樣。

「就抗海浪雜波而言，C-波段對S-波段只是五十步笑百步。因為S-波段的波長是10公分，C-波段的波長是5公分， 兩個在同一數量級上，只是C-波段的波長略短一點而已。更重要的是S-波段雷達採用的是固態有源陣，雷達中心高度會比C-波段的集中發射加波導的陣面中心要高（因為波導陣面太重，放高了，艦要翻，只能放低），對低角跟蹤性能提高是有好處的。」也就是說C波段低角跟蹤性能並不會好。」

「這種方案是明顯不適和裝艦的，理由是：

1）052艦的發動機（烏克蘭的）決定了艦的噸位，也限制了每個相控陣陣面的重量不可以超過4噸。但是C-波段相控陣雷達只能採用集中式發射機，陣面將必然由銅波導組成。因此陣面重量將會遠遠超過4噸；

2）由於C-波段陣面口徑小而且重量又重，裝艦時，若將陣面裝高，會引起052艦隊重心不穩，碰上風浪，或艦急轉彎時，艦會翻掉。若將它裝低，艦的重心是穩的，但由於艦上還有其他設備，必然會被遮擋，低角目標根本看不到；

3）搜索任務若由另外的雷達完成，那麼艦上就又多了個設備。052艦本來就動力有限，多個設備就又多了份重量。而且搜索雷達的陣面不會小，必然會增加風阻。這對艦的速度將帶來較大影響（052艦要求在大風浪情況下，撤退速度要能達到29節）；

4）搜索雷達和跟蹤雷達分開，數據交換實時性會受很大影響，在艦搖擺時，會引起目標丟失。這就是為什麼美國的導彈驅逐艦一定采要用多功能相控陣的一個重要理由。」

實際上，S波段和C波段搭配才是完美系統，C波段的作用非常重要，陣面小了也無法完成制導任務，大了則會影響艦艇的重量限制和穩性。

中國神盾的設計者最終巧妙解決了陣面布置問題，「高和寬各是4米的S-波段八角陣面，在S陣面上下各畫有一0.2米寬4米長的長條，這兩個長條都可被用來安裝C-波段應答天線，選用哪條關鍵是看有沒有遮擋。假定就用上邊那一長條，其天線面積約有0.8平方米。這比原來放在S-波段八角陣右下角的C-波段應答天線的面積（直徑約0.6米，面積只有約0.3平方米）大了2.5倍多。如果S-波段八角陣面的中心再可被允許或上或下移動0.1米，那麼C-波段天線的面積還可以大。這樣，HH-9導彈上信標信號弱的接收問題就解決了。因為C天線面積增大後，增益也就大了，自然就可接收弱信號了。」

「雖然長條C-波段天線放在一邊不一定好看（不對稱），但管用。反正將來S-波段和C-波段天線都是用一個天線罩罩著的，誰也不知道裡面天線是怎麼安排的。」

4 T/R組件是相控陣雷達的核心，突破不易

「T/R組件就是收發組件（T- Transmitter，R- Receiver）， 每個組件包括天線，發射模塊，接收模塊，環流器，收發開關，和移相器等。可以說每個T/R組件就是一個小雷達。」

「T/R組件是固態有源陣的關鍵部件。「固態」就是發射管是固態晶體管（壽命長，可靠性高），「有源陣」就是發射管在陣面上（發射損耗小，效率高）。採用T/R組件的方式，不僅大大降低了收發損耗和提高了功率有效性，而且也大大提高了陣面的可靠性和可維護性。是目前世界上最先進的雷達技術。」

「固態有源陣這種最先進的相控陣方案的特點是：

1）能量有效率最高（發射效率和接收效率都高）；

2）陣面可靠性高。個別單元壞了， 陣面照樣能正常工作；

3）單元可更換性好。 某個單元壞了，只要將對應的T/R組件換掉即可。」

然而， T/R組件的研製並不容易。 中華神盾採用是S-波段，「要求T/R的體積組件的體積更小（因為按天線理論，要形成波束，天線單元間隔要求在半波長附近）；重量更輕；各單元之間的干擾隔離能力更強。」

為了減體積降重量，採用了4個單元做在一起的4單元T/R組件方案。「按波長要求，必須在20cm寬，5cm厚， 45cm長的體積內，並排放入4個各自能獨立工作的T/R組件單元。由於4個單元滿功率工作時最大功率達到近100W，就帶來了散熱，重量，相互之間的各種物理干擾等攪在了一體的難題。同時大功率發射， 不僅帶來了發射管可靠性和自激的問題，同時收發開關和環流器隔離度要求也大大提高。」

最終T/R組件完成研製，「不論是電訊指標，結構指標，還是電磁兼容性等指標不光是全面滿足了雷達總體要求，是國內一流的，達到了國際先進水平（4單元T/R組件於1994年獲得了國家電子工業部科技進步二等獎）。」

5 中華神盾為什麼是大波形的？

那是為了解決散熱問題，中華神盾設計採用「陣面通風散熱」，「採用玻璃鋼天線罩形成靜壓風道循環的風冷方式，」「其他方式（如液冷）就艦艇而言困難更大」。

但這種設計仍然可能存在問題，具體來說：

「1）052C裝相控陣的艦牆不夠高。雖然陣面也裝在了基本是45度的測面，但艦的欄杆會對低角有影響，特別是在艦的中軸線上，設備很多，對雷達的低角能力影響就更大；

2）採用天線罩的迴流通風方式。這種方案有兩個問題：一大一小。大問題是萬一打仗時，天線罩給打出個大窟窿（小洞還影響不大），那麼風道就徹底破壞了，即便有源陣沒壞（或部分壞，但還可工作），由於陣面發熱，當時就不得不停止工作。小問題是陣面中間的T/R組件最多，為了加大靜壓通風風力，天線罩必然要中間鼓起來，除了不好看外，也增加了天線罩受攻擊的概率。」

對於第一點問題「只有指望將來艦艇的動力有了解決方案，艦自然就會造高造大，低角遮擋問題也自然解決」。按照設計師回憶，第二個問題，暫時沒有好辦法解決。不過從中華神盾後續艦的外觀，我們可以注意到大波沒了，這說明散熱問題已經得到很大程度解決了。

6 航母的武備設計是圍繞相控陣雷達展開的

「理由是相控陣雷達是航母的眼睛，武備設計要很大程度根據相控陣雷達的性能和要求來進行配置。」

八五期間，海軍曾「設想是希望造出一艘類似於美國「小鷹」號的航母。當時的大致預算是144億（這在當時絕對是個天文數字！因為我們052C艦載相控陣的當時預算也就是2.1億）。」

至於中華神盾，設計師回憶到「艦載052C艦載相控陣雷達由電子部14研製，雷達正式型號為H/LJG346，經費由2.1億增加到2.8億。」