美軍先進防空反導雷達淺析

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圖片來自網路

一、發展動因

隨著現代海上作戰環境和任務的不斷變化，美軍認為：在未來海戰中，美軍將不得不面對越來越多的空中、水面和水下的作戰威脅，尤其是潛在敵對國家近年來大量裝備先進的空射、岸基和潛射導彈武器，而這些武器都將對美軍水面作戰艦艇構成更大的威脅。同時，隨著美國全球軍事戰略的不斷擴張，美軍水面作戰艦艇將更多的扮演海上反彈導彈節點的角色，這就在客觀上要求美海軍進一步強化高烈度海上作戰條件下的威脅探測和態勢感知能力。

從目前情況來看，美軍阿里伯克級驅逐艦等主力水面艦艇配套的AN/SPY-1雷達已經服役多年，作為一種無源相控陣雷達（PESA），在面對具有大規模、多批次反艦作戰能力對手時。其主要性能已經顯得有些力不從心，為此，美軍亟需發展一種一體化的艦載防空雷達以更好應對未來的海上作戰威脅，同時為提升下一代水面作戰艦艇（DDG-51）的綜合作戰能力打下基礎，因此防空反導雷達（AMDR）應運而生。

二、發展歷程

AMDR是美國海軍第一部能夠同時勝任防空、反導任務的艦載雷達系統。其主承包商雷神公司（Raytheon）為此做了大量研製工作，目前已經進入工程製造和研製階段（EMD），於2017年完成了第一次導彈目標攔截試驗。其主要發展和研製歷程包括：

2009年6月，AMDR開始了概念研究階段，由洛克馬丁公司、諾斯羅普格魯曼公司和雷神公司分別進行為期6個月的概念設計研究。

2010年9月，AMDR進入了技術驗證樣機開發階段，三家公司被授予價值1200萬美元的技術開發合同，對概念設計基礎上對系統研製所需的關鍵技術，如基於氮化鎵（GaN）的收發組件技術、大規模數字波束成形校準等進行進一步研究和細化並進行初步驗證。

2012年6月，美海軍正式發布EMD階段招標書，並初步確定了AMDR在DDG-51「Flight Ⅲ」導彈驅逐艦上的裝備計劃，同時為了確保AMDR在該型艦艇上的適裝性，對該艦甲板上層建築等進行了重新設計。

2013年9月，美海軍水面系統司令部選定雷神公司成為最終合同商，並於2013年10月簽署了價值3.86億美元的EMD合同，要求在45個月內設計、開發、整合、試驗和交付AMDR中的S波段雷達和雷達控制器。

2015年，設計方案通過關鍵設計評審（CDR），標誌著技術成熟度（TRL）達到六級以上，正式轉入工程製造階段。

2017年3月，AMDR完成了在夏威夷進行的實彈攔截測試並初步完成了與標準-3型導彈的系統交聯試驗。

AMDR計劃在於2023年完成在DDG-124艦上的安裝工作並具備初步實戰運行能力。其基本部署方式如下圖所示：

三、裝備技術特點

AMDR具備出色的多任務能力，可同時擔負遠程預警探測、跟蹤識別、攔截引導與毀傷評估等多種任務，能夠勝任防空、反艦、反潛、對陸攻擊支援等多種作戰任務。與AN/SPY-1雷達相比，AMDR可同時工作於S、X兩個頻段，採用固態有源相控陣體制，包括了1部四面陣S波段雷達和1部三面陣X波段雷達，其中S波段雷達擔負中遠距離內的海空監視警戒任務，實現對空中、海上來襲目標的搜索、監視和跟蹤，X波段雷達在S波段雷達的支持下，擔負包括標準系列導彈在內的攔截武器的跟蹤、制導任務，同時擔負對水面潛望鏡目標的探測和跟蹤以防禦潛射導彈的威脅，此外還包括一般雷達控制器用於完成雷達資源的管理、控制和維護，同時負責與艦載作戰指揮系統的交互。根據初步測試結果，相比於AN/SPY-1雷達，AMD的有效探測距離提高了2倍，空域威力覆蓋範圍提高13倍，目標處理容量提高了近30倍，具有更強的多任務能力和抗飽和攻擊能力。

AMDR是一個從射頻前端就具有模塊化結構的雷達，它基於模塊化雷達組件（RMA）實現，每個RMA實際上是一個2英寸立方體，可以根據裝載平台的實際情況進行模塊化組合從而滿足不同平台和任務的相關要求。據初步估計，9個RMA組件即具備與AN/SPY-1雷達相同的探測距離。在此基礎上，雷神公司採用了大孔徑子陣級數字陣列技術，在子陣列層面上實現高性能的雷達波束數字賦形，從而在保證威力範圍和多任務能力的前提下，使得雷達能夠實現動態重組，具備較好的維護性能。

AMDR第一次在大型雷達中採用了氮化鎵T/R組件，由於氮化鎵組件具有更好的導熱性能和抗輻射性能，可進行更加高效的孔徑功率合成，使得雷達的發射功率、抗干擾能力和可靠性都有明顯的提高，據統計AMDR雷達總平均功率可達到約10MW，是現役AN/SPY-1雷達的2倍，同時將具備更加優良的多目標、多波束搜索和跟蹤能力，進而使得該雷達具備更好的多任務能力。

AMDR採用了模塊化、開放式的系統架構，具有良好的維護性能，整個系統研製過程中大量採用COTS產品和可編程元器件，能夠實現靈活的系統檢測、診斷和升級，此外還提供了完善的系統冷卻、校準、故障檢測人機界面，支持多種供應商備件的即插即用，因此極大的節約了維護和運行成本，據估計：該雷達在2012~2018年財年將共節省2.71億美元的資金，相應的生產成本也將減少約4.5億美元。

四、小結

未來海上作戰日益呈現出高強度、超視距、分散式等發展特徵，主戰水面作戰艦艇所面臨的作戰環境將日益複雜，所承擔的作戰任務也將日益繁重，從AMDR的研製來看，為更好的適應未來海上作戰形勢的變化，積極探索防空、反導、反艦、反潛等多任務一體化集成的綜合化艦載雷達系統，改變現有水面艦艇探測設備眾多、桅杆林立的現狀，將成為未來艦載雷達發展的一個重要趨勢。

（作者：高書亮）

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