随着现代作战舰艇探测设备、通信设备及电子战设备的增加,电磁兼容和电磁隐蔽问题已日益成为影响舰艇作战效能和生存能力的重要问题。为了解决这个问题,各海军强国都在研究综合一体化桅杆。
荷兰海军卡雷尔·多尔曼级护卫舰改装集成化上部结构
综合一体化桅杆起因
一体化桅杆又叫 “ 封闭式桅杆/传感器系统”,它将是各种雷达通信天线,设计成平面式或者球形阵列天线,组成一体化的封闭式综合传感器桅杆结构,以取代各种挂满各种鞭状,条状天线和各式彩旗的传统桅杆。从某种意义上来说,一体化围观算是军舰现代化程度的象征。
采用了先进一体化桅杆的055型驱逐舰
一体化桅杆的本质是综合化射频管理,并不是在原本繁杂的设备外面套上一个简洁的外壳那么简单。在综合化射频管理的技术出现之前,军舰一直受困于舰上电子设备工作时相互干扰的问题,尤其是无线电及相关雷达和通信设备之间经常相互干扰,大大降低了设备的运行效率,甚至在实战中付出惨重的代价。
被阿根廷飞鱼导弹击中的英国谢菲尔德号驱逐舰
英阿马岛战争中,英国海军“谢菲尔德”号驱逐舰(D80)正在与英国本土进行卫星通讯,为了防止通信受到干扰,军舰关闭了对空搜索雷达,被阿根廷机载反舰导弹击沉,从而导致悲剧的结果。谢菲尔德号驱逐舰的教训,直接说明了综合化射频管理技术的必要性,也解释了一体化桅杆为何成为现代化作战舰艇的标配。
关闭了雷达系统而被击沉的英国海军谢菲尔德号
综合一体化桅杆发展历程
在世界各国中,美国是综合化射频管理应用的先驱,最早使用一体化桅杆的军舰是“圣安东尼奥”级船坞登陆舰(LPD-17)。美海军将一体化围观的正式命名为”先进风罩式桅杆/雷达系统”,简称AEM/S。“圣安东尼奥”级船坞登陆舰的AEM/S包括ANSPS-48E对空搜索雷达,所有天线都整合在由“频率选择表面”(FSS)材料制作的塔状外罩内,不仅大幅度增加了隐身性,也避免娇贵的探测设备受海水盐害或外物的损伤。
“圣安东尼奥”级船坞登陆舰
荷兰QRS物理电子研究所提出的集成化上部结构设计概念舰。集成化上部结构是本世纪水面舰艇的重大变革之一,许多国家正在从设计方法,关键技术等方面开展研究,并取得一些重大突破。有的技术已用在新建造的舰艇上。 因此,不少国家把一体化桅杆这种集成化上部机构视为世纪水面舰艇的重要目标之一。美国海军“朱姆沃尔特”驱逐舰也采用集成化上部结构联合孔径天线布局。
美国海军“朱姆沃尔特”驱逐舰采用集成化联合孔径天线布局
综合一体化桅杆技术条件
随着武器装备的发展,其数量和体积不断增加是影响舰艇上部结构设计的重要因素之一。为减少雷达数量和减轻笨重天线系统,舰载多功能雷达日益受到海军的大国的关注。舰载多功能雷达将搜索功能、跟踪功能和武器制导功能综合为一体的雷达,从而减少了舰艇雷达的数量,解决了以往众多舰载雷达相 互干扰和反应时间长的问题。
德国F124萨克森级护卫舰已经有了一体化的雏形
同时随着相控阵技术、信号处理、计算机技术的发展 及数字移相器的引入,为研制可同时实施目标搜索、 多目标跟踪和武器制导的舰载多功能雷达提供了条 件,舰载多功能有源相控阵雷达的发展已成为集成化上部结构设计发展的重要方面。
采用一体化桅杆的英国海军45型驱逐舰
实现舰艇集成化上部结构除需要采用新的设计方法外,更需要多项关键技术的支撑,其中包括多功能有源相控阵雷达的发展,先进封闭式桅杆传感器系统技术,多功能电磁辐射系统,防热敏多功能烟囱,先进多功能射频系统,复合材料技术等。
采用一体化桅杆的意大利海军地平线级驱逐舰
综合一体化桅杆优点
借助一体化桅杆的综合化射频管理技术,作战舰艇的各种设备能够以较高的密度集中安装,并获得妥善的保护。按照目前的技术水平,甚至可以实现多个设备,共用一个天线面板工作,而这些设备在进行工作时不会相互干扰,舰艇的整个电磁干扰和电磁兼容性得到巨大改善;
采用一体化桅杆的法国海军保罗骑士号驱逐舰
另一方面,采用一体化桅杆的舰艇,都拥有较高的隐身造型,舰上各种装备也尽量采取隐藏式设计,大幅度降低了雷达反射面积,此外也能够降低红外线等涉等其他信号的泄漏概率,提高舰艇隐身性,尤其是雷达截面积的减少十分明显。
采用一体化封闭式塔状桅杆的俄海军“戈尔什科夫海军元帅”号护卫舰
其次就目前的发展情况来看,实现一体化集成化上部结构可获得突出的总体性能的提高,彻底改变了长期以来的舰艇上部结构,减少了舰艇上部结构的重量,同时优化了舰艇布局结构,为新装备新设施节约出大量空间,大幅度增强舰艇的作战能力。
055型驱逐舰就采用了先进一体化桅杆
总之:综合一体化桅杆成为海军未来标准配置
从目前的发展来看,国际上新一代作战舰艇无一例外地都采用了一体化桅杆,已经服役的055型驱逐舰就采用了先进一体化桅杆,这个系统也将成为未来中国海军的标配。
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