時勢造英雄——第一代“標準”系列導彈（2）
SAM-N-8"巨人"LR（長程）艦對空導彈結構示意簡圖
當然，理論終歸是枯燥的，只有將理論聯系到"巨人"（Typhon）系統的工程實踐，才能真正直觀的理解美國海軍需要的究竟是怎樣的一套艦隊防空系統。具體來說，"巨人"（Typhon）系統由SPG-59多功能艦載雷達和SAM-N-8"巨人"LR（長程）與SAM-N-9"巨人"MR（中程）兩種防空導彈構成。SPG-59是一種多功能C波段電子掃瞄雷達，由APL的約翰.葛瑞森博士（John Garrison）領導研發作業。SPG-59采用今天不多見的倫伯（Luneberg）電磁透鏡技術，其主要部件包括一個內含倫伯電磁透鏡的圓柱狀結構，以及一個位于頂部、由數千個天線單元組成的球型發射天線陣列；雷達塔位置較低處則設有三個球型天線陣列，用來接收雷達回波。倫伯電磁透鏡為球型，表面裝有數千個喇叭狀波導，每個波導透過一個傳輸線與電子開關（switch）連接到一個行波管放大器（TWT），再由行波管一對一地連接到上方球型天線陣列的單元。
倫伯透鏡原為物理學家倫伯于1944年所提出的光學透鏡，而將光學玻璃改成能讓無線電射頻穿透的材質后，也適用于無線電收發裝置。SPG-59發射波束時，后端一部電腦依據相關參數，控制數千個信號輸入端，將射頻信號饋送至圓柱型倫伯電磁透鏡表面的波導（每個輸入信號控制一個波導），藉由倫伯透鏡將不同輸入端饋送的能量在透鏡表面另一端聚焦，形成波束，再透過數千個行波管放大器（TWT）傳送至雷達塔頂部的半球型天線陣列，然后發射到空中；由于天線陣列單元平均分布在球體結構上，全系統只要透過電子開關來控制倫伯透鏡上數千個發射源的切換，就可以迅速改變雷達波束的指向，并能搜索360度全方位空域。相較于另一種被廣泛使用的電子掃描雷達技術——相控陣雷達（Phase Array Radar），倫伯電磁透鏡技術來的發射源不需要透過移相器，能免除移相器造成的功率損失，此外還能提供比相控陣雷達更大的頻寬。
倫伯透鏡原理，在任何一點聚焦能量都可以獲得平行波束
事實上，這種雷達的紙面性能今天看來都強悍無比，兼具搜索、追蹤、中途導彈導引（分時進行）與終端照明能力，是全世界第一種能在水平與垂直三度空間內實行電子掃描的多功能艦載雷達。按照"巨人"系統的規劃，SPG-59將基于載艦平臺的噸位分為兩個版本。其中"導彈驅逐領艦"（DLG，在1975年改列為導彈巡洋艦）版本的SPG-59球型天線陣面由3400個天線單元構成，倫伯電磁透鏡上有3600個波導單元，電磁透鏡與天線陣列之間靠1800個行波管功率放大器連接，可在每4秒一次的目標更新模式下同時追蹤120個目標 。至于更大的巡洋艦版SPG-59則由10200個天線單元構成球型陣列，倫伯透鏡上有10800個波導單元，電磁透鏡與天線陣列之間由2700個行波管功率放大器連接，在每4秒一次的目標更新速率操作下，能同時追蹤400個目標。在每0.1完成一次目標更新的高精確度模式下，兩種SPG-59都能同時追蹤10個目標（其中部分資料以每秒一次的速率更新），并同時控制30枚在空中飛行的導彈接戰（其中10枚處于終端照明導引階段，另外20枚則為中途導引狀態）。
如果說SPG-59多功能電子掃瞄艦載雷達是"巨人"的眼睛，那么由SAM-N-9 "巨人"LR（長程）與SAM-N-9"巨人"MR（中程）兩種防空導彈構成火力系統的則是"巨人"揮舞的長矛。有意思的是，除了采用TVM制導體制外，"巨人"LR與"巨人"MR彈體本身仍可視為"蝗蜂"計劃技術成果的延續。這其中"巨人"LR采用與"黃銅騎士"（SAM-N-6/RIM-8）類似的沖壓發動機＋固體火箭助推器相結合的動力構型，彈體氣動外形也基本延用了"黃銅騎士"（SAM-N-6/RIM-8）的設計，即旋轉彈翼式氣動布局，這種布局的特點是控制舵面位于彈體中部，在彈體后部為尾翼，它們均按"X"狀布置，并處在同一個平面內。彈體頭部裝一中心錐體，錐體周圍為沖壓發動機的環形進氣道。
其全動式彈翼位于第二級，幾何形狀較為復雜，第二級尾部為矩形的尾翼。不過，盡管"巨人"LR的彈體設計與"黃銅騎士"，但出于減小體積、提高效能的目的，利用當時的最新技術成果，APL與"巨人"導彈主承包商本迪克斯（Bendix）公司成功的壓縮了"臺風"LR的尺寸，僅比"高級小獵犬"稍大，重量只有"黃銅騎士"的1/3。雖然由于彈體尺寸的縮小，戰斗部重量只有68公斤，約為"黃銅騎士"的一半左右，殺傷半徑從21米減為15米，但由于換用TVM制導體制的緣故，不但精度相對較高，在一定程度上彌補了戰斗部威力減小的問題，而且可采用節省能量的拋射式彈道達到370公里的最大射程，是"黃銅騎士"導彈射程的兩倍；即便采用全程雷達照射制導的所謂"視線制導"模式（Line of Sight），臺風LR也可達到200公里的最大射程和29公里的最大射高，仍要遠遠超過"黃銅騎士"。對此，簡單的數字對比足以說明問題："黃銅騎士"最大射程只有120公里，射高3-26.5公里。兩相對比之下，作為"黃銅騎士" 的替代品，"巨人"LR在性能上的飛躍是令人瞠目的。
與"巨人"LR的情況類似，作為"高級小獵犬"與"韃靼人"的替代品，除了改用TVM制導體制外，"巨人"MR的彈體以改進型"韃靼人"導彈的彈體氣動外形為基礎（即"韃靼人"可靠性改進計劃（TRIP）），但又利用一部分最新的技術成果進行了充填，彈體尺寸比韃靼人稍大，介于"高級小獵犬"和"韃靼人"之間，采用單級固體火箭發動機，最大飛行速度4馬赫（"韃靼人"僅2.5馬赫）。若采用指令控制的拋射彈道，可達到75公里的最大射程和27.4公里的最大射高，是"韃靼人"的兩倍；即便采用全程雷達照射的"視線制導"模式（Line of Sight），也能達到46公里的最大射程和15.34公里的最大射高，最小射程與射高分別為2750米與15米，實際上是以稍大于"韃靼人"導彈的彈體尺寸，實現了對"韃靼人"與"高級小獵犬"兩種導彈的性能覆蓋。還需要提及的是，"巨人"LR與"巨人"MR都可以選裝常規高爆彈頭或是核彈頭，在接戰作業時也均可在半主動、被動指揮（"視線制導"）與TVM三種模式之間自由選擇。且在1963年美國海軍命名系統變更后，臺風LR型號由SAM-N-8改為RIM-50A，而臺風MR則由SAM-N-9變為RIM-55A。
安裝SPG-59多功能電子掃瞄艦載雷達樣機的"諾頓角"號（AVM-1）試驗艦
就紙面性能而言，"臺風"系統堪稱理想，只可惜過于雄心勃勃的設計理念超前于那個年代甚多，一旦進入工程實踐階段，成堆的技術問題便撲面來。這其中，最主要的問題出在SPG-59多功能電掃艦載雷達上。倫伯電磁透鏡天線系統構造十分復雜而笨重，球型天線陣列的數千個天線單元需要大量對應的導波管、功率放大器一路串聯到倫伯透鏡上的波導，并且還要加上后端的射頻信號線路與開關，如此復雜的結構不但存在著性能不穩定與可靠度低等問題，而且倫伯電磁透鏡系統的發射器/天線陣列單元比相控陣雷達天線/發射器重200倍，這一點就是致命的————美國海軍不得不在"巨人"系統載艦平臺的排水量、作戰能力與造價之間痛苦地掙扎。以導彈驅逐領艦版本的"巨人"系統載艦為例。該艦最初是一種水線長171m、排水量10900噸的導彈艦方案，續航力約7000海里。然而這樣的續航力無法滿足美國海軍需求，稍后在1962年6月將排水量擴大到11400噸，續航力提高到約8000海里。
"臺風"MR SAM-N-9/RIM-55A艦空導彈結構示意簡圖
于是到了1962年8月，在基于成本優先的前提下，美國海軍艦船局又推出一種滿載排水量10300噸級的"巨人"系統導彈驅逐領艦方案（輕載排水量8300噸級），艦體長度減至165m，續航力降為6000海里級。雷達全功率運轉時續航力4800海里，減功率運轉時5500海里。這時估計首艦價格1.81億美元，后續艦1.57億美元。隨后艦船局又提出將"巨人"系統導彈的載彈量降至40枚以進一步降低成本，這種設想在1962年9月發展成為SCB 243"巨人"系統導彈驅逐領艦方案。不過在隨后開始的詳細設計中，美國海軍發現這種縮水版"巨人"系統導彈驅逐領艦的傳感器、作戰裝備的成本遠高于艦體的成本比例，因此單純透過縮減艦體尺寸的降價效益并不顯著。
1969年"諾頓角"號上的SPG-59雷達被徹底拆除
假設將艦體縮短6米，減少燃油攜帶量以及800噸的排水量，造價幾乎改變無幾，但續航力卻減少了2000海里……由于SCB 243方案性價比不高，作戰能力不足，在1962年10月美國海軍艦船局又將排水量增為11335噸，續航力7500海里，成本1.84億美元。然而，這個方案實際上又走回了1962年6月方案的老路。反復考慮之后，美國海軍艦船局認為要在設定的尺寸內滿足續航力需求，并跟上航空母艦擔任護航艦，只能使用核動力，這一觀點反映在1962年11月推出的SCB 277方案中，并成為"巨人"系統導彈驅逐領艦平臺的最終方案。最終的SCB 277方案長182.8公尺，寬18.89m，吃水6.2m，標準排水量9951噸，滿載排水量10902噸，核動力推進，最大航速30.25節，最大持續航速29.15節，編制601名人員。
拆除了SPG-59雷達后的"諾頓角"號
SCB 277方案的凍結，似乎意味著"巨人"系統的工程級應用指日可侍。然而遺憾的是，當1962年年底，SPG-59的原型機安裝在美國海軍專門建造的"諾頓角"號試驗艦上開始測試后，"巨人"系統真正的危機降臨了。"諾頓角"號（AVM-1）的SPG-59原型機，只使用356個雷達導波管功率放大器，就需要8.7MW的尖峰功率以及200kW的平均功率（日后AN/SPY-1相控陣雷達，每面天線有將近4500個移相器單元，整體尖峰功率也不過4~6MW），而根據此前預估的計算，大型的巡洋艦版SPG-59全功率運轉時，需要5MW的龐大電力，即便是縮減功率輸出時仍需要1690KW；而較小的"導彈驅逐領艦"版SPG-59的全功率運轉則"只"需要2.5MW的電力，縮減功率運轉時需要730KW；同時，這部雷達重量要比后來裝載在企業號核能航艦（CVN-65）、長灘號核能導彈巡洋艦(CGN-9)的SPS-32/33電子掃描雷達還多20噸，遑論日后體積更大的生產型。除了高耗能之外，SPG-59沉重的天線也給船艦設計工作帶來困擾。為了提高雷達搜索低空目標的距離，雷達安裝的高度必須盡量加高，然而在艦艇高出安置SPG-59將使重心上升，惡化穩定性。這種測試結果實際上意味著SCB 277方案被完全推翻了。
未完待續……
