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“永恒的海之星”详解346舰载相控阵雷达系统(下)

资讯 /  军事科技 /  原作者: MDC军武狂人梦 /  著作权归作者本人所有

军事博士  2019-6-6 10:54

接上文


依照后续数据,中国南京第14电子所在1990年开始研发有源相控阵的T/R模块,研发团队在仅有若干外文数据的情况下开始摸索研;在前期研究之中,研发团队就整理出18项需要突破的关键技术,在中国舰载雷达发展史上可谓前所未有 。在1996年12月,中国海军正式立项发展舰载有源相控阵,由南京14所担纲。为了减轻重量,346型雷达的天线阵面骨架以铝质蜂窝状结构的夹层板构成,单一阵面的骨架重量仅1.25吨,而每个天线阵面本身则重3.5吨;由于第十四所的努力,346型雷达在早期研发过程中,系统成功减轻了2.1吨的重量。在2001年12月下旬,346型雷达原型在中国北方的地面积地开始展开与导弹武器系统的整合,需要连续10次在试验中(以实际发射的靶机为目标)才算通过;测试工作于2002年4月首度展开,曾遭遇技术问题,历经数个月才解决。346型雷达在2003年装置于毕升号上进行测试,在2004年6月进行最后的调整测试作业。 依照若干公开资料,早期346相控阵遭遇的问题包括易受海面/近岸杂波干扰、舰体摇晃就会影响侦测结果等,后来都一一解决。

 依照中国船舶总工业公司第724研究所(即南京船舶雷达研究所)在1994年2月的论文,中国研制有源相控阵的相关单位研究论证了使用硅双级晶体管技术或砷化镓(GaAs)制作射频组件(GaAs能在1~20GHz频率内做放大器,涵盖舰载雷达的各种波段 ,是第二代舰载有源相控阵的技术主流;而双级晶体管工作频率1~3GHz,只适合用在较低的工作频率如L频,如果要用来制作S波段雷达,信噪比性能就不如GaAs组件,只能将发射功率缩小,降低最大使用距离),使用分立器件的混合微波集成电路(HMIC)或者以单一微波集成电路(MMIC)技术来构成T/R模块;相较于将不同分立晶体组件制作成HMIC的方式,MMIC的体积与重量都低得多,而且制作与装配工序大幅简化,单位成本也因而压低,而且批量生产的均一性好,可以做到较佳的质量管控;这篇论文表示此时中国以能研制有源相控阵所需的T/R器件,但此时中国的MMIC生产工艺技术仍较为落后,导致T/R组件单位成本过高,不利于量产,而此时中国国家正透过计划投资,从国外引进较先进的工艺生产技术,使MMIC得以量产。此篇论文建议在开发T/R组件时,较为成熟的部分如(低声噪接收放大器)尽量采用MMIC,而较不成熟的部分(如功率发射组件)则使用GaAs的分立器件,结合HMIC与MMIC的特性来制作T/R模块(类似英国1980年代的MESAR 1的作法)。该论文同时提到,724所当时规划研制的T/R器件尺寸为130~140 x 50 x 30mm,重量低于500g,尖峰功率超过6W,具有BITE能力。结合以上信息,以346型相控阵的工作频段(推测为S频),其T/R模块以GaAs制作的半导体射频器件较为合理,而整体结构可能是在性能与技术难度之间取得折衷,混合MMIC与HMIC(部分组件制程MMIC,再与分立的射频器件集成为T/R模块)。

根据1997年4月南京第14所的公开资料 ,提到该所发展S波段(3.1~3.5GHz)有源相控阵系统(应为一种炮兵校正雷达),此型S波段有源相控阵发射单元由四种功率模块构成,把毫瓦(mW)级高稳定信号经过放大与功率分配,在每个天线阵面形成567路高频信号,每一路信号各馈入一个天线上的T/R移相器模块。 结构上,四单元的T/R组件要求体积小于3200立方公尺、重量不大于2.6kg。此种T/R模块的发射机由激励信号放大模块、前级放大模块、激励功率放大模块与天线阵面的T/R组件功率放大模块等四大模块构成,激励 信号放大模块是一种MMIC电路组件,是由GaAs技术制造的FET放大器,由若干个PH8983(功率65W)组合而成 ,以正负12V稳压电源供电,作用是将10mW左右的激励信号放大为大于2W的脉冲功率输出;前级放大模块采用硅双级晶体管技术 ,由最大输出功率3W的PH8981晶体管和最大输出功率50W的PH8982晶体管串联,可将0.8W左右的输入信号放大为大于30W的脉冲功率输出,此信号由一根长5m的低耗损电缆传送到天线座下面的激励功率放大模块;激励功率放大模块由5个PH8983晶体管构成,将前级放大模块送来的约13W输入信号放大成220W的脉冲功率输出信号,一个天线阵面的雷达发射机由13个激励功率放大模块构成;而构成天线阵面的T/R组件功率放大模块则把信号放大 至100W以上并辐射至大气中 (由此看来应为T/R模块完成信号移相之后再次放大),单一组件最大输出功率不低于100W,尖峰功率约150W,占空比10%;每一面天线有567个T/R功率放大模块构成 ,四面天线共有2268个T/R模块,单面天线的尖峰功率 约56.7KW。而同时期14所发展的另一种有源相控阵的T/R模块则由若干个功率110W的PH2226晶体管构成,单一组件的输出功率达300W,占空比10%。

 

346型舰载相控阵的论证阶段

依照2016年2月一份当年南京电子部14所的346型相控阵研制人员的回忆材料,南京14所早在1989年就开始了相关的研究,为当时规划的052B防空舰提出了S波段有源相控阵方案;然而,设计海红旗-9舰载防空导弹系统的 北京航天部二院也配套提出C波段无源相控阵方案,与南京14所激烈较劲数年,才由南京14所胜出。

1989年11月,中国海军装备技术部(简称海装)在海南岛三亚举行「052B舰载雷达研讨会」,这是14所第一次参与舰载相控阵的相关研讨。052B是052驱逐舰(即旅沪级)的后续舰,打算搭载新型相控阵 雷达,舰载防空导弹则考虑由空军正在发展、由北京航天二院研制的红旗-9陆基长程防空导弹衍生而成(后来成为海红旗-9)。其中,中国海军对新型舰载相控阵的尺寸上限是每个阵面宽度、高度各4米。在1991年夏初,北京总参三部讨论「863高技术课题的研究」,也就是「多功能空间目标监视相控阵雷达关键技术」;中国海军希望此项目一旦确定,能在3到5年内装舰。在当时,南京电子部第14研究所是中国唯一曾研制出多功能多目标相控阵雷达(例如陆基原7010大型预警相控阵雷达)的单位,拥有较佳的经验以及完整的系统研发团队;先前在1989年时,伊拉克、伊朗都接洽中国来研制欲警用的大型陆基相控阵,中国中央将此任务交给南京电子14所,工程代号分别为893雷达(L波段)与894雷达(P波段),要求在2年半至3年的时间完成;当这些计划完成总体设计和分系统设计、准备开始付诸制造时,两伊战争进入尾声,订单遭到取消,因此南京14所的相关人力就移转到「863课题」上,而893、894雷达也为南京电子14所奠定了相关基础。

南京电子部14所与航天部二院参与了新型相控阵的竞争。当时,研发红旗-9的航天二院由第23所提出C波段无源相控阵(采用集中式发射机),南京 电子14所则参考美国SPY-1舰载相控阵,提出S波段有源相控阵(兼具广区域搜索、目标追踪能力),搭配一组与舰载版红旗-9防空导弹进行数据上/下链的C波段阵面 。C波段的波长约5cm,S波段约为10cm,两者相较C波段鉴别度较高但衰减快、有效探测距离较短。最初中国海军参考23所的C波段雷达方案,并考虑红旗-9导弹的制导需求以及052B舰对于雷达的重量、安装高度、阵面面积、国内的材料与工艺水平和条件等,将新型舰载相控阵的搜索距离指标订在200公里(C波段的波长比S波段短,鉴别度较高,但传递时信号衰减较大);而南京14所则 认为,依照阵面宽度、高度4x4米的规格,若采用S波段,搜索距离应可达到300公里以上。 如果依照200探测距离200公里的需求,南京14所估计每个阵面纸需要3456个T/R单元就足以因应。

在1992年3月,南京14所内部正式成立S波段舰载相控阵试验雷达(所内产品代号115)的设计班底 ,任命了系统设计师(兼电讯主持师)、结构主持师、工艺主持师、可靠性主持师、标准化主持师、 档案员和情报员。为了确保方案设计正确,南京14所与南京的船舶工业部724研究所进行了联合论证,由724所的军代表和研究人员提供关于雷达在舰艇上工作的参数与建议;此外,14所的相关人员也到中国海装的舰载相控阵项目组交流,听取项目组的意见和建议。在1992年上半,中国海装在北京香山组织了两次论证会;在论证会中,海军装备部比较认可南京14所的方案。当时航天 部23所主要负责导弹系统的火控雷达,对于多功能舰载雷达缺乏经验(雷达能量与系统资源分配 在不同任务的情况下),例如南京14所就推论以航天部二院23所的C波段阵面设计,在担负多功能时连200公里的搜索距离指标都无法达成;而南京14所是当时中国唯一曾研制出多功能多目标相控阵雷达的单位,拥有较佳的经验以及完整的系统研发团队。此外,依照实战需求和国外军事技术水准,雷达搜索覆盖距离的指标以300公里以上更为合理。然而,航天部二院 作为红旗-9的研制单位,在研制配套雷达方面占据主动优势;因此,航天二院23所就以红旗-9的导引距离、 中途制导的应答传输、导弹雷达反射截面(因为雷达必须有效追踪在空的红旗-9)等方面着手,使得南京14所的S波段方案更难与红旗-9配套。当时中国军工研发的各单位经费极度缺乏,舰载相控阵项目不仅有2.1亿研发经费,还有2000万元的基础设备改建费用,对任何一个单位都是莫大的吸引力。

在第二次香山的论证会之后,中国海装要求南京14所最以300km的搜索覆盖距离为基准来拟定一个详尽的方案, 希望能在第三次论证会议中就确定整个项目。依照中国海装的新指标以及舰载版红旗-9导弹的相关要求,南京14所的115雷达设计单位在1992年5月初完成新的舰载相控阵的系统方案,并邀请了负责设计船舰的南京船舶工业部724所以及南航、炮工等院校的专家、教授一同审核。在此一方案中,舰载相控阵系统由四个固定式阵面组成,每个面阵保证在俯仰范围0~+90度、水平方位左/右各120度范围内实现多目标截获与追踪,无目标漏失,并要求在舰体以正/负20度横摇时探测不受影响,并具备导引 海红旗-9导弹的工作模式。为了满足将探测距离提高到300公里的需求, 南京14所规划将每个阵面的T/R单元数量从3456个增加到4768个;为此,对阵面的重量、散热、可靠度、可维护性、生产作业(包含良率、成本等)都做了更严格的审核。在1991年6月8、9两日,南京14所向中国海装汇报此一方案,最后中国海装的专家认为这个方案是先进、可行、符合国情的。随后在6月10日,中国海装通知南京14所,部内审核团一致同意将评审结果上报中央军事委员会,批准后通知各个相关部委院所,配合14所的舰载雷达研制工作。 同年7月,中央军委下达通知,14所的相关人员在7月下旬到负责052B舰总抓的武汉船舶工业部701所进行调查研究,获得船舰分配给相控阵的面积、重量、厚度、雷达舱室布局的大致情况,并讨论将来相控阵的安装位置、角度、冷却系统设计、电磁兼容以及对其他武器系统效能发挥所造成的影响等等;随后,南京14所人员又去武汉的709所等舰载相关设备研制单位进行调查研究,包含舰载计算器、电罗经等与雷达设计有关的系统。

此时,南京电子14所还无法制作出符合此一提案所需的S波段T/R组件,在香山的论证会议中就遭到专家质疑;论证会议中,在南京14所和13当场做出保证的情况下,才使方案通过。对此,航天部23所就大加攻击,因此中央军委下达指示,要求南京14所短期内突破此一关键技术,否则不予拨付经费。先前南京14所虽然在「863议题」中研制过L波段的T/R组件,但这次是波长较短的S波段,因此要求的T/R组件的 间隔更小(依照相控阵天线理论,相邻天线单元之间间隔要在半个波长附近,才能良好形成波束,假设S波段波长取10cm,相邻的天线单元的间距就只有约5cm),每个单元之间 相互干扰或者散热的问题便更加显著。为了降低整个系统的体积重量,南京14所采用将四个T/R单元整合成一个组件的方案(许多西方有源相控阵也用类似设计);依照雷达波长需求,每个四单元T/R组件的尺寸必须在45 x 20 x 5cm的体积内(正面为20 x 5 cm)。由于4个T/R单元的整体锋值功率将近100W,在这样紧凑的体积内就带来散热、相互之间的物理干扰等许多难题;大功率发射不仅带来发射管可靠性和自激等问题,同时收发开关和环流器隔离度的要求也提高许多。南京14所组织了四单元T/R组件技术研发团队,包括天线、组件电讯(组件联合调整和测试、环流器设计等)、发射模块、接收模块、收发开关、移相器模块、移相器控制、工艺、 微电子等部分,从1992年9月到1993年4月积极地进行实验与调整,在1993年4月终于制成各项指针都满足整体性能要求的四单元T/R组件;紧接着,南京14所邀请中国相关研究所、院校的专家与教授对此一组件进行严格的测试和评审,大家一致认为此一组件无论是电讯、结构、电磁兼容性等主要指标不仅满足雷达整体需求,也达到国内一流水平,甚至不输给国际先进水平。南京14所的四单元T/R组件获得 获1994年电子工业部科技进步奖特等奖和1995年国家科技进步奖二等奖。

虽然南京14所完成了四单元T/R组件的研制,然而在这段期间北京航天二院对于14所的S波段雷达提案大加攻击,并且透过航天部送至总理李鹏手中(李鹏立场亲航天部); 因此,中央军委 决定在1993年5月底对14所和航天二院23所的方案再次进行评审,此次由10位中国工程院的院士组成的评审团负责。在评审中,南京14所提出自己的计算仿真结果,显示此方案S波段相控阵在任何情况下,都能保证覆盖距离在320公里以上(正/负60度低角保证320公里,其余范围都在350公里以上,中心达375公里以上);南京14所也评估,航天部23所的 规划C波段雷达在大部分情况下,搜索距离不到120公里(南京14所指出 航天二院23所的计算公式有错误),无法满足军方的性能指针。然而,航天二院23所以该院是红旗-9导弹 设计方的有利条件为基础,突击式地提出海红旗-9的新技术指标(南京14所先前未获告知),包括将海红旗-9传送回发射舰的应答信号强度大幅降低(理由是提高隐蔽性)、要求的导引距离增加(比原先论证指标增加数十公里)、尾部与侧面雷达截面积变小(比导弹头部反射面积还小);在新的指标下,14所 方案的S波段主相控阵加上C波段小型应答阵面将无法配合海红旗-9的导引需求,只有23所自己的C波段雷达方案才能满足;此外,23所也攻击S波段的低角追踪性能不如C波段。在院士最后的表决中,有人提议C波段雷达专门负责追踪与导弹火控,另外配合一部S波段长程搜索雷达(例如南京14所的503雷达)负责广区域监视;然而,参与评选的潘镜芙院士(先前的052导弹驱逐舰总设计师)反对,表示052B舰上不可能装这么多大型雷达(潘镜芙基于船舰整体设计而支持南京14所的S波段相控阵)。由于最后评选结果并非10院士一致通过某方案, 海军技术装备部只能答应双方再进行进一步论证,等得到共识以后再确定新雷达选项。 

为了因应航天二院23所的突击,南京电子14所的相关单位进行计算与仿真,尽量设法提高S波段相控阵的低角追踪性能;此外,也在南京航天大学等单位的协助下,对海红旗-9导弹各种角度的雷达反射节面积进行模拟模拟计算 ,检验航天部23所提出的指标是否合理。在两个月时间内,南京14所开发出一些提高雷达低角追踪性能的方法(曾与南京理工大学的相关专家合作),而南航也协助南京14所对 海红旗-9的雷达截面积进行模拟模拟, 认为航天部23所提出的海红旗-9雷达反射截面不合理(最明显的问题是导弹尾部反射截面积比导弹头还低)。在1993年9月,南京14所还到上海航天部八院(以研制导弹为主)请教导弹制导模式的相关问题,主要是主动雷达导弹 在中途被动制导阶段能由船舰导引的最大距离、导弹与发射舰之间传输应答天线的功率和灵敏度、导弹上应答天线的信号接收方向、导弹发射段的弹道、中途被动制导阶段时对目标指示精确度的要求,以及导弹头部、尾部、侧面等各方向的雷达反射截面积的实际数据等,将导弹系统与舰载雷达的关系厘清。在上海航天八院研究调查后,南京14所进一步调整方案,利用多功能相控阵的资源分配灵活性而对雷达能量分配做了优化处理,在确保性能指针要求的多目标追踪精度以及雷达搜索覆盖距离之下,尽量将工作模式简化,节省下来的能量用于提高 中途制导过程中,追踪海红旗-9导弹精确度;经过调整后,仿真计算显示即便按照航天二院23所所谓海红旗-9导弹尾部反射截面积比导弹头还小的条件下,也能保证整个中途制导阶段所要求的追踪精度。

在1993年11月,南京14所向中国海装提交关于海红旗-9的雷达截面积特性的计算模拟结果对,同时还写了一份详细的分析报告给军委副主席、海军司令员刘华清;这些报告指出航天部二院23所给出的海红旗-9新指标的各种不合理之处,以及强调舰载相控阵必须采用S波段。在1994年3月,海军装备部组织南京14所与航天二部23所讨论关于海红旗-9的雷达反射截面积的问题,虽然南京14所拿出自己的模拟计算结果力争,并指出航天二院的系数选取是刻意刁难;然而作为海红旗-9实际设计制作单位,航天23所自然不买账。

为了应付南京23所的阻挠,电子部雷达局在1994年5月对南京14所的方案进行内部评审,主要是审议14所在1993年11月提交的雷达能量优化方案 ,并讨论接下来与航天部23所较量时的策略。例如,对于南京23所攻击的S波段低角追踪性能,20所的所长张履谦院士建议14所不能单纯地被动接招、随便就说已经有解决方法,因为这些方法还没经过实际验证,提出来只是徒留把柄;14所应该以S波段有源阵面相较于23所无源阵的优势 主动攻击,包括理论安装高度较高、波束运用弹性较佳等 。23所无源相控阵采用重量较大的集中式发射机,导必须与天线在一直在线并以波导连接,会限制整个天线的安装高度(否则船舰会重心过高),而14所的S波段有源阵方案理论上安装高度反而相对较高,对于低角度的追纵性能有利。此外,波长5cm的C波段,低角度追踪性能不比波长10公分的S波段好多少,两者是在同一数量级。

在1994年8月下旬,中国海装召集负责船舰总抓的701所、南京的14所与二院23所进行讨论,并要求701所确定使用的雷达方案;然而在这次会议中,由于14所与23所的激烈争执,701所无法表态。 虽然南京14所针对优化S波段雷达低角性能、重新分配雷达用来追踪海红旗-9导弹等方面下了功夫,使海红旗-9尾部雷达截面积和中途导引工作距离不再是问题, 北京航天二院23所 仍强调海红旗-9导弹与发射舰之间的通信应答信号强度不可能再增强(因为海红旗-9由航天部设计),14所方案的C波段小阵不可能有效接收到。而南京14所则以23所的C波段无源相控阵整体重量过大(052B的规格中,每面相控阵重量上限4吨,而23所的C波段无源相控阵势必只能使用铜质波导,整体重量势必超过4吨),影响载台重心以及其他设备布置), 而起需要配合其他长程搜索雷达(23所的C波段相控阵专门用于追踪与火控),不仅增加舰上设备重量、耗电与风阻,而且搜索雷达若与追踪雷达分开,目标交班的实时性与可靠性都会受影响(考虑到船舰摇晃,可能在雷达交班时丢失目标)。对此, 北京航天二院23所仍强调,南京14所方案的C波段小阵面的面积注定无法满足海红旗-9的中途导引应答工作,只有23所的C波段相控阵才能满足;至于船舰整体重心、航速等相关问题由船舰总抓的701所想办法,在这种情况下052B的总设计师袁敦垒无法表态。

由于中国海军对于新舰需求不能再拖,而国产相控阵与海红旗-9都还要花许多年的验证测试才可能形成战力,于是中国海装拟订了权宜方案,先从俄罗斯引进顶板(Top-Plate)相位扫描雷达与Shtil-1防空飞弹系统来装备052B,使之尽快服役并形成战力;而国产相控阵与海红旗-9则用于下一阶段的052C导弹驱逐舰。

对于 航天二院坚持的海红旗-9应答信号指针,南京14所最后想出一种解决办法,利用船舰设计规格给相控阵基座上、下各20cm的预留空间(内部用来设置相控阵所需的电缆),设置供海红旗-9使用的长条形C波段应答传输天线(与主阵一起隐藏在天线罩内);如此,理论上C波段应答天线长4公尺、宽0.2公尺 (面积0.8平方公尺),面积比原提案在S波段阵面右下角的C波段小阵(直径60cm,面积仅0.3平方公尺)大得多,能配合23所提出的海红旗9应答信号指针 ,并还有余裕。完成构想后,南京14所要求北京航天二院23所确认海红旗-9应答信号强度不会再改变。在1994年10月,南京14所将包含长条型C波段接收天线的方案文件提交中国海装,然而两个月之内都没有接到响应。随后,14所决定提交一份文件给国家主席江泽民(江泽民原本是电子部的部长)以及中军委副主席、海军司令员刘华清,阐述14所的S波段相控阵的优越性、可行性,以及调整C波段应答天线后全面满足海红旗-9的导引指标等。

在1995年5月,中国海装再度举行大型方案评审会,由12名院士参加(名字不公开,以免有人在背后施压);评审的方式也有所改变,南京14所和北京航天二院23所只提交方案而不到场,完全由评审专家自己阅读方案并给出评审意见,如有疑问则先由中国海装回答,若回答不了,再由海装向14所或23所询问。此次评审 会之后,基本上就决定采用14所的S波段有源相控阵方案。

在1995年7月,船舶工业部724所、南京电子部14所等相关单位实地考察上海江南造船厂,考察将来实际建造船舰的场地,并登上当时海军现役护卫舰,了解舰上武器装备运作状况,对接下来舰载相控阵实际施工方案进行准备;其中,14所与负责载台设计的专家特别着重讨论4公尺高的相控阵面后方的舱室布置以及相控阵相关附属设备排放等。在8月,中国海装就S波段雷达装舰问题组织了一次提问讨论会,由南京14所团队回答其他专家对于相控阵装舰等相关配套议题的疑问,包括设备安装要求、电磁兼容性、抗盐雾、防腐蚀等等。

在1995年10月,中国海装又组织一次大型提问会,由院士、相关专家和海军作战技术部门为主要提问方,主要针对S波段雷达的作战能力和各项战术指标进行提问,并给出评判;在提问会中,海红旗-9的中途导引阶段的传输应答方面很快就获得通过,因为南京14所的长条型C波段应答天线设计可以满足应答信号较低强度的指针;对于海红旗-9导弹的中途导引阶段的追踪与雷达能量分配比例合理性(南京14所打算以30%能量来追踪海红旗-9,同时支持8枚在空中的海红旗-9导弹),以及雷达追踪精确度(分辨海红旗-9以及敌方来袭导弹)等议题,在场专家大致对南京14所的回答表示认同,只表示一些细节要进一步深入讨论与实际检验。这一次的大型提问会形成的档,认为经过8月与10月两次问答会的讨论,14所的S波段有源相控阵加上支持海红旗-9火控工作的长条C波段应答天线的方案全面满足了军方、舰总海红旗-9导弹等各方面的要求,同意成文上报中央军委和中央相关部门,等待最终批复。在1996年4月1日「863课题」十周年的国家级成果汇报中,南京14所在北京军事博物馆向中国党政中央领导展示「863课题」的相关成果,包括展示一个由128个T/R组件构成的缩小型实体相控阵(包含宽带带天线和馈线、加权稀疏阵、大功率T/R组件等)。

在1996年5月,中国海装对舰载相控阵实施最终评审,之后设计就不能再做主要变更,并以此进入实际制造测试。在进入最终评审前的修改与调整中,南京14所进一步将原本方案每个阵面T/R组件的数量由4768个增至5000个以上,这是因为在在南京14所在这两年时间努力下,又成功将T/R组件的长度从原本指针的45cm减至40cm,组件结构也采用更轻的材料,因此完全能在现有的阵面尺寸、重量指针之下,增加T/R组件数量。增加T/R组件数量能增加雷达总功率、使波束更窄更集中。原先为了追踪海红旗-9而占用较大比例雷达能量资源,此时雷达搜索距离与其他特殊功能就遭到牺牲,而增加雷达整体能量资源之后这个现象就进一步改善;每个阵面T/R组件增加到5000个以上后,理论上雷达波束覆盖区域全面高于375公里,雷达中心区域更在400公里以上。最重要的是,增大阵面孔径使波束角更窄,显著提高雷达单脉冲测角精确度;过去的思维是采用累积前后接收到的脉冲来增强信号的信噪比,但由于船舰在海上有晃动,先后接受的脉冲一定有偏差,很难适用于这种方法(而且累积不同脉冲的作法,也会让敌方的电子干扰有更多机会成功以类似雷达脉冲的信号达成干扰效果)。最后,由于先前南京14所无法获得舰载相控阵的先期研究经费,没办法在进入实施阶段以前进行一些必要的先期研究,如实际测试海基雷达在摇晃情况下(利用陆基摇摆平台模拟)快速捕捉并获取收敛的目标轨迹的算法;而增大阵面使追踪飞弹的有效距离增加,信噪比增大也提高了目标初次截获的精确度,对于提高目标弹道测轨的收敛速度大有帮助,能将这些先前未验证的未知因素影响减至最低。当然,增加雷达总能量资源也为日后扩充功能留下更好的基础。

在1996年11月7日,中国高层正式发文,052C的舰载相控阵雷达由电子部14所研制,雷达正式型号为H/LJG346,经费由2.1亿增加到2.8亿。

 

改进型号:346A型相控阵雷达

2012年上旬的照片中,毕升号实验舰换装新的相控阵,日后出现在052D导弹驱逐舰上。新相控阵的型号为346A,阵面的表面相当平坦,而不是原本346型相当明显的弧形外罩。

一座在海边仿真052C上层结构的建筑,用于测试舰上346型相控阵以及其他电子装备等。

上图模拟船艛较新的照片,相控阵已经换成346A型,此外上层建筑周边也装上类似055导弹驱逐舰的各型平板天线,显示进行055电子系统的相关研制工程。 

(上与下)在2018年1月中旬,中国中央电视台节目披露中国电子科技集团(中国电科,南京第14研究所的母集团)的测试场地。出厂的346A雷达先安装在图中的绿色结构物中进行各项测试,测试通过后就交付中国海军。



(上与下)346A雷达的后端组件,可以看到每一个独立的单元。此为2019年6月初中央电视台新闻联播画面。


在2012年6月,一张在网络上曝光的毕升号实验舰照片显示,该舰安装了一种新的相控阵雷达进行测试,其天线外罩为平板状,而不是原本346型呈现明显的弧形;此外,阵面也比原本346型更大。这就是346的第一种重大改进型号:346A型(H/LJG346A)。346A首先装备于052D导弹驱逐舰(052C的改进型,首舰在2012年8月底下水)。之后,满载排水量超过一万吨的055导弹驱逐舰,以及中国第一艘纯国产航空母舰001A型,也都装备346A相控阵。

346A的天线外罩为扁平状,不像原本053C的346型相控阵表面装置弧形外罩;这显示346A以新的液冷循环或冷板系统,取代原本346的回流通风气冷系统 (原本346雷达的弧形天线罩是因为雷达阵面中央T/R组件最多,该处需要更强大的静压风力);在值勤与作战中,原本346型雷达的气冷外罩一旦出现较大破洞 ,冷却风道就破坏了,即便有源相控阵面没坏(或只有部分损坏),也会因为过热而无法继续工作。最 初346雷达使用回流通风冷却系统就是一种权宜之计,因为当时计划主要方向是尽量减轻阵面的重量,加上结构工艺限制,没有余力再设置液冷循环或冷板系统(若采用液冷循环系统,对于船舰平台设计的困难度就会增加)。显然,346A系统在 T/R组件小型轻量化以及散热技术等方面又有了长足进步,才能使阵面加大,并省略先前的回流通风气冷系统(346A的冷却机制光从外观无法判定)。相较于346型,346A许多性能指针都有所提升。

依照中国人民解放军海军装备论证研究中心综合论证研究所高级研究员伊卓少将在军事节目中的说法,原本052C的346相控阵电子组件还有一些 仿真部件,而346A实现了全面数字化,且雷达器件实现全固态化,改善运作效率并减少了热量发散,提高了长时间连续工作的能力。


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