解析中国海军综合桅杆 将装备新型护卫舰

解析中国海军综合桅杆 将装备新型护卫舰

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桅杆是舰艇比较重要的部分之一,它主要承载着各种电子设备天线、探测系统、信号等,随着各种电子、探测、通信设备的增多,现代桅杆上面的天线及其他设备也越来越多,由此引起了一系列的问题。(资料图:密布天线的海军舰艇桅杆)

  首先就是隐身,由于传统桅杆采用钢铁制成,且形状不规则,上面布满了同样用金属构成的天线,所以它是舰艇雷达反射源之一,这个问题随着舰艇隐身技术的发展越来越突出,也就是所谓的“桅杆悖论”,我们知道桅杆是舰艇首先被探测到的部分,这个非常容易理解,现代雷达的工作频率较高,波长较短,近似直线传播,就如同我们在地平线看一艘船一样,首先看到的就是最高的地方-桅杆,但是桅杆又是现代舰艇隐身处理最不彻底的地方。

  另外就是桅杆本身是金属结构,对于雷达、通信及其他电子系统的工作有一定的影响,另外这些天线、探测设备长期暴露在外,在海洋高温、高盐环境下,对于设备性能会造成不利的影响,因此对于新世纪作战舰艇来说,尤其是隐身艇来说,它需要新一代桅杆来保证舰艇的隐身能力。(资料图:美军的综合桅杆要简洁的多)

  1995年,美国首先进行了综合集成桅杆/探测器(AEM/S)研究,它的做法比较简单就是用一个六边形的复合材料塔罩把雷达罩起来,它采用了频率选择表面(FSS)技术,让塔罩可以透过自身雷达的辐射,将其他雷达的电波折射,从而提高舰艇的隐身性能,与传统桅杆相比,综合集成桅杆表面光滑,与甲板倾斜,侧面看呈现梯形,不容易形成角反射器效应,这样大大降低了舰艇的RCS,另外它将探测系统封闭在桅杆之内,避免了水气和盐分的侵袭,改善了系统的工作 环境,提高了设备的寿命和可靠性,因此得到了广泛的应用。

  不过这种封闭式桅杆虽然设计和结构比较简单,但是肉缺点也非常明显,首先是体积较大,风压及应力相对较大,对于材料、结构设计要求较高,另外将舰艇电子设备封闭在一个狭窄的空间内,对于散热、电磁兼容方面的要求也非常高,所以更加先进的一体化上建筑就出现了,它是利用综合射频技术,将电子设备和上层建筑有机的融合为一体,这样就可以取消了舰艇的桅杆,比较有代表性的就是美国的DDG-1000,但是由于它的设计难度较大,造价较高,目前推广仍旧有难度,所以主流还是封闭型桅杆。

  至于我国此次出现的综合桅杆,从它的体积来看,笔者认为还是封闭型桅杆,毕竟一体化上层建筑、综合射频技术这些我国还在发展之中,距离实用可能还有一段路要走,这个桅杆的结构可能和国外相关系统一样,底下是对海搜索 雷达,上面是对空探测雷达,最上面那个突出部分有可能是综合通信系统,从技术难度和成本、费用等角度来看,这个恐怕最适合我国海军和舰船、电子工业的实际情况。(资料图:我国综合桅杆的结构可能象这样)

  对于这个封闭桅杆,有争论的可能就是它采用的多面阵有源相控阵雷达,还是单面旋转阵有源相控阵雷达,笔者倾向于后者,首先从相关资料来看,这个桅杆是八边形,如果采用多面阵,那么天线数量过多,一个是提高造价,增加成本,还有一个就是单个天线孔径面积偏小,对于雷达探测性能有影响,实际上平面相控阵一个天线可以覆盖120度的区域,3个即可以实现全向覆盖,即使考虑到舰艇的运动,4个也就差不多-这就是宙斯盾这样舰艇天线数目的由来,当然也有例外,如澳大利亚的安扎克护卫舰,它升级配备的有源相控阵采用了6面阵,这样做的优点就是每个阵面覆盖的区域减小,扫描速度增加,但是天线孔径降低,探测距离下降,同时成本也增加了,因此暂时还没有看到其他国家采用这样的做法以。

  单面旋转阵的优点是雷达孔径可以做的较大,探测距离增加,同时天线重量较低,可以放到较高的地方,但是全向目标更新速率低于多面阵,不过考虑到这种综合桅杆的安装舰艇可能是国产护卫舰,它在编队防御之中处于内层的位置,其重点是防御水天线以内的目标,所以性能重点应该是在扩展水天线距离而不是全向防御能力,因此单面旋转阵可能显然更加适合一点。

  因此从这个角度来讲,我国新一代护卫舰可能类似于阿基坦护卫舰,防空导弹系统采用单面旋转阵加主动雷达制导舰空导弹,其重点应该放在反潜能力方面,以配备拖曳线列声呐、直-20反潜直升机和柴-燃-电推进系统甚至综合电力推进系统来提高舰艇的反潜能力。(作者署名:鼎盛 小飞猪)

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