對于1950年代末的美國海軍而言,其為水面艦艇部隊裝備的"黃銅騎士"、"高級小獵犬"和"韃靼人"這三種所謂的"三T導彈",用來應付大量"蘇聯版盜賊"實施的飽和攻擊完全力不從心("盜賊"( Hustler)即世界上第一種超音速轟炸機——康維爾B-58的綽號)。剛剛建成的艦隊防空系統,面臨著要在一個更高的技術起點上被推倒重來的問題
夭折的"巨人"系統
1956年年底,在綜合分析所謂"背鰭"(Backfin)超音速反艦轟炸機的情報后,美國海軍認為重新武裝后的蘇聯海軍航空兵將采用一種全新的戰術來擊毀自己的主要戰力——-航母特混編隊:首先出動4架偵察型超音速反艦轟炸機用于確定美國航母方位并指引目標,在一些情況下將會出動殲擊機予以掩護。一旦發現目標,其中2架偵察機將會保持原先飛行高度并傳送相關坐標位置。其余的2架偵察機將下降到100米高度并盡可能接近敵方編隊,以便準確判定對方編隊船只組成與坐標位置。之后,第一組偵察型超音速反艦轟炸機將把準確信息傳遞給待命攻擊的超音速反艦轟炸機機群。
一般攻擊將會出動1個超音速反艦轟炸機航空兵團,由24-30架超音速反艦轟炸機以及4-8架戰子戰型超音速反艦轟炸機組成。全團會分成4個攻擊機群,轟炸機群飛行高度在9700~10600米,機群飛行間隔時間3分鐘,所攜帶的由"虹"(Радуга)機械制造設計局設計的新型機載反艦導彈(KH-22)將會在300千米外發射,而戰子戰型超音速反艦轟炸機將會對敵方艦載雷達、防空雷達以及對方艦載機的機載雷達實施有效干擾。第一攻擊波將會連續發射8枚裝核戰斗部的新型機載反艦導彈,對美國航空母艦編隊面目標進行打擊,而不是針對某個具體目標。此后,對方的無線電設備反抗能力明顯下降。這樣,第二波次的新型機載反艦導彈再繼續攻擊剩余目標。在導彈發射后,載機即刻返航……基于這樣的戰術構想,美國海軍得出結論:在這樣的對手面前,圍繞現有"三T導彈"構成的艦隊防空系統難堪大任。
"3T"導彈中的"黃銅騎士"負責艦隊區域防空,但這種采用沖壓發動機的巨型防空導彈在體積上也是史無前例的,反應速度慢且不具備多目標接戰能力
到了1959年,更多的壞消息接踵而至。先是"虹"(Радуга)機械制造設計局設計的KH-22機載反艦導彈的存在獲得了證實。這是一種采用慣性中制導加主動雷達末制導、由一臺液體火箭發動機推動的重型反艦導彈。戰斗部既可采用1000kg高爆炸藥,也可采用35萬噸級TNT當量的核裝藥。該彈系高超音速巡航導彈,其發射重量僅次于米格設計局同時期的Х-20,但速度要高出將近一個數量級,達到M數2.5,射程超過500km,制導精度進一步提高,因而在性能上有較大提高;然后是1959年9月7日,作為KH-22載機的105A原型機(即圖-22B)首次試飛。經過驗收,獲準在年底開始批量生產……由于蘇聯海軍航空兵的重新武裝眼見即成現實。為了消解由蘇聯超音速反艦轟炸機和重型反艦導彈構成的防空壓力,美國海軍的新一代艦隊防空系統在1958年開始醞釀,并在1960年年初被正式命名為"巨人"(Typhon)系統。需要指出的是,在很多資料中將"巨人"系統稱為"臺風"系統,這是不適當的。
" Typhon"實際上是指希臘神話中的大地之母蓋亞之子,是象征風暴的巨人。"巨人"(Typhon)系統的核心是高度集成的多功能大型艦載相控陣雷達和TVM制導體制的防空導彈,其目的是解決"三T"導彈無力應對的反飽和攻擊問題。就原理而言,雷達好比探照燈,只不過把光變成電磁波。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。對于反飽和攻擊作戰來說,這就是說,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,并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。
"奈基-宙斯"反導系統中的巨型搜索雷達ZAR(Zeus Acquisition Radar)是最早采用倫伯透鏡原理的多功能電子掃描雷達,這個巨大的雷達光接收天線(不包括雷達罩、發射機組和發射天線)自重就超過了1000噸。ZAR的發射天線為三角陣列,三面同時發射,并且其是旋轉的。在發射天線周圍是一圈27.5米高的波束形成天線,它們形成波束,然后匯入三角形的發射天線中。在波束形成天線旁邊則是發射機組
當然,相控陣雷達不是眾多機械掃描天線的簡單疊加,而是用對每個發射-接收單元的電磁波的相位控制來實現波束的集中和分散,所以稱為相控陣。由于波束的偏轉是用電磁方法實現的,相控陣雷達也稱電掃雷達。如果采用單一發射單元并通過電磁方法將發射信號分配、饋送到各個發射-接受單元,那就是被動相控陣雷達;如果每個發射-接收單元自主產生發射信號,那就是主動相控陣雷達。主動相控陣雷達比被動相控陣雷達更加復雜,但可靠性較高,個別發射-接收單元故障不至于使得整個雷達失效。相比之下,被動相控陣雷達的發射單元要是故障,整個雷達就瞎了。主動相控陣雷達也便于通過增減發射-接收單元使雷達性能和軍艦的大小、要求、造價更加匹配。至于TVM 制導的全稱是 "Track Via Missile",意為通過導彈的制導,由美國應用物理實驗室(Applied Physics Laboratory,APL)在1958年提出。這是介于指令制導和半主動雷達制導之間的一種制導方式。發射艦的射控雷達輪流照射每個選定接戰的目標,導彈前端尋標器接收射控雷達從目標反射的回波,將參數回傳給發射艦,發射艦上射控系統比較目標方位與導彈接收的回波參數,計算出目標與防空導彈之間的相對運動關系,然后計算出飛行參數,再上鏈給導彈進行修正;直到進入彈道終端,導彈才進入半主動導引模式,尋標器接收回波之后,自行控制導彈朝目標飛去。
簡單的來說,TVM好比半主動雷達制導,但把制導和控制計算搬到地面站了,這種方案解決了幾個問題:1、制導計算由地面(或軍艦)上的控制站進行,所以彈載設備比較簡單;2、地面(或軍艦)上控制站的制導計算可以遠比彈上解算復雜,有利于提高制導精度和抗干擾;3、 對方的電子干擾對不同位置接收站的效果不同,控制站可以比較地面(或軍艦)接收到的回波和彈上接收到的回波,進一步提高抗干擾能力;4、由于所有導彈的制導都是統一解算,控制站可以避免多枚導彈攻擊同一目標,或者有意集中火力重復打擊重點目標;5、由于發射站、接收站和控制站分開,可以實現異地發射、異地控制、集中指揮。在傳統的全程半主動雷達導引機制下,一具射控雷達只能全程為一枚導彈提供照射,根本無法滿足多目標接戰需求。如果想讓照明雷達為多枚導彈提供分時輪流照射,導彈本身就必須擁有較為強大的自動駕駛計算能力,從母艦上鏈的修正指令與間歇照射獲得的目標資訊來產生完整的航道資料 (包括自身位置以及根據目標相對位置的飛行參數);然而當時的電子科技有限,無法將所需的慣性導航加上計算能力縮小到可放入彈體的程度,因此才有TVM這種體制出現,導彈在中途階段僅當作雷達回波的中繼傳輸,而導彈中途修正控制指令則完全由船艦上功能較強大的大型計算機負責運算,如此就能在分時的雷達照射之下,導控更多在空中的導彈。
未完待續……


