现代战舰舰载火控系统.pdf

7每魏刚军是最早引入“火控系统”这一概 念的 军种，其 时间可追溯到20世纪 初 的 英国海军。经过了长达百年 的 发展，特别 是第二次世界 大 战的战火洗礼 和21世纪新军事科技 革命的 推进 后，目前世 界海军舰载 火 控 系统的发展已经到了一个 新的高度。早期 的舰 载“火控”系统无非 是 测距仪 和 火炮与鱼雷指挥仪，直到二战后 期 到20世纪50年 代，舰 载火控 系统 才开始 真正得 到 发 展。出现 了由数据 总线链接雷达、光电仪器、声纳、显控 台、火控 计 算机与舰炮、导弹、鱼 雷、火 箭、深弹等 舰 载武器综合 集 成一体化的舰 载火控系统。目前，舰 载火控系 统已发展两代，正在 向 第三代进 行 发展。第三代舰 载火控 的核心 要求 将是适应“网络中心战”。战舰 火力的“灵魂”：舰 载 火控 雷 达实际上，最 早 促使 舰 载火控系统发展的就是舰 载雷 达的产生和发 展。正是由于对空 雷达改变了舰 艇 防空作战和对海雷达改 变了舰艇对海 作 战，才需 要 火控系统对 信 息 和 武器 进行控制和引导。现在，舰 载火控?ANS PY一1D(V)相控阵雷达具有探 测 弹道导 弹 的能力ANSP Y一1D(V)相控阵雷 达天线雷 达仍 然 是舰 载火控系统的重点。随 着数据 链、中 继制导、航空航天等 技 术的 发 展，舰 载火控 雷 达 对海作 战 方面的作用正在下降。相反，舰载火控雷 达在对 空作战 中的作用将越来越 大。这是因为目前航空兵器已有了发 展(隐 身技 术、防区外发 射 武器等已日渐成熟)，对 弹道导 弹 进 行 拦截的 任务也 对火控 雷达提出了新的 要求。同时，从目前情况看，雷 达技 术的 发 展 也能够让雷达应 对这些挑战。目前世 界上最 先 进成熟的舰载 防 空 系 统，无疑是“宙斯 盾”防空 系 统。作 为 这套系统 核心的ANSP Y一1系 列 相 控阵雷 达也 就是 最先进舰 载火控雷 达。ANSP Y一1相控阵雷 达是一种综合 控制和 情 报指挥雷 达，其拥有强大 的火控能力。该雷达 最初服役的型号 为ANSP Y一1A型。其类型为S波段二维 相控三坐标无源相 控阵雷 达。ANSP Y一1A雷 达主 要由天线、波 控机、接受机、信号 处理装置及控 制 设备组成。ANSP Y一1A雷达天线为一个365365127米(ANSP Y一1D数据)的八边形 固定 阵面，整部雷达共有4个这 样 的天线。整部雷达可对3 60。视场内同时 探 测 和跟踪200个以上的目标。ANS P Y一1A雷 达推出后不断 改进，改进方面主要集中在 减 少 体积 和重量，降 低成本，提高信号 处理能力上。目前 的最新型 号 为ANSP Y一1D(V)，主 要改进了信号处理器，增加了一个跟踪初 始化 处理器，改 进了计 算 机程序。其目的 是 提高对海 岸探 测 的性能，能在密 集的干扰和地面杂 波环境 中获得清 晰的战场 图像，增强对岸作 战能力。其 最 大 探 测距离本为370公里，有 报道说目前已提高到4 50公 里。英国 最新 式45型 驱逐舰在主桅杆顶部 装 备了“桑普森”EF波段双面多功能有 源相控阵雷 达。与ANSP Y一1系列无源 固态 相 控阵雷达不同，该雷 达是 有 源S波段多功能相 控阵雷 达，采用有源双阵面旋 转天线。该雷达主 要 用 于中程监视、目标 指示和跟踪，以及“紫菀”一1530防空导弹的中段制 导。因 此这里也将其 归 为火控 雷 达。最大探 测距离可达400公里，可 同时监 视5001000个目标，跟踪其 中的168个目标，并可同时制 导3 2枚导弹攻击16个空中目标。除了相 控阵火控雷达之 外，要完 成 弹 药制 导还需要目标照射雷达。日本的F C S一3型照射雷达装备于高 波级驱逐舰，该型 雷 达是“村雨”级使用的FC S一231型改进型，提高了雷 达的 抗干扰 和 对低 空目标的跟 踪能力，且在处理速 度及 跟踪精 度上有了提高，每 部可一次跟踪照射两个距离25千米以内 的空中目标(而原FCS一231雷达只能照射1个目标)。这样，一艘高 波级驱逐舰可 同时攻击4个空中目标。海空目标的“捕获者”：光 电火控 设备雷达 是水面舰艇打 击 水上和空中目标的 主 要 火控设备，但仅 靠雷达 进 行 火控是有局 限性的。首 先，完全依靠 电磁波进 行 探 测 定 位 的 雷达，面临着 掠 海小 型高 速目标(如反舰 导弹)难以探 测 的 难题，同时战场还 面临着强大的 电子干扰。其次，无论是 导弹还是飞机，其发动机 部 分的 红外 特征非常明显，这是非 常值得舰艇火控 系 统 利用的一点。从二战 末期最早 的热成像 设备开始 应用以来，光电设备的 发 展也为舰 艇上大规 模 应用光 电 火控 系 统提供了物 质 基 础。第三，某些特殊情况下，用光 电火控 系 统 打击 特殊目标更为合适。更何况，在雷 达 以外 添上一套系统 作 为“双保 险”总不是什么坏 事。因此现代化 的 对空对 海火控系 统往往会多管 齐下，装备光 电 火控系统作为补充。法国的V IGY l05EoD舰载 光电 火控 系 统是一种陀螺 稳 定式光 电当代海军MOD ER N N A vY 2009467矗海军武器HaiJu-WuQiANSQS一5 3声 纳目前已经装备 到了阿利伯 克级驱逐舰上瞄 准具。适装于各种 吨 位 的水面舰艇，主要功能为中小口径防空 火 炮武器 系统 提 供火控，在雷达 火 控系统无效的状 态下作为 备用 主传感器，对 舰 艇周围 进行全 向和扇面监视，对 空中目标 或 水面浮 动目标 进行探测和识 别，对水面和 空中作 战系统进行目标 指示。该 装置由安置在桅顶的轻型全 向探 测 头和显控 台组成。全 向探 测 头包 括一个固定基座和一个 瞄 准线瞄具。各 传感 探 测器 组装在 基座中，并保 证它们周围的良好环境。该设备 采用模块化 结构，可根 据 情况选用三种配 置，即红外通道、黑白 电 视通道 和 速射人眼安 全式激 光 测距仪。探寻水下“猎物”的捕手：舰 载火控声纳两次世界 大战证明 了潜艇作战的威 力，也催生出了 现代 化反潜 作战。目前，世 界各国潜艇 发 展日新月异。相应的，世界各国的用 于为反潜武器指 引目标的舰 载火控声纳也 发展到了一个新 的高 度。第二次世界大战 之 后，潜艇 技术飞速发展。核 潜艇 的成 功研制和68当代海军Mo D E R NN AV Y20094在水下发 射弹道导弹 成 功，标志潜艇开始具备了对陆上目标进 行战略打 击 的能力。常规潜艇技术，如静音系统、探测 系 统、指挥控 制 系统、动 力 系 统、艇 载武器等方面都有了长足进步。特 别是 最 近几年 中在 常规潜艇上应用的AIP技 术和最新静 音 隐 身 技 术，都让常 规 潜 艇成为“隐 秘 杀 手”。另一方面，随着舰 载反潜直升 机 的上舰，制导 反潜鱼 雷和反潜导弹的 发展，对舰 艇 火 控声纳跟上反潜 装备的 发 展也提出新的要求。ANSQS一53大型舰壳声 纳是 目前美国海军装备的最 大 最现代化的水面舰艇主被动 数字化声纳，主 要作用 是主动探测 定位。该定位数 据 能够 满足反潜制导鱼雷和 舰 载反潜导弹 的 射 击 指 挥要求。ANSQS一53基阵直径为48米，高1_ 7米：共5 76块 换能 器元，分 为8层，每层72块；工作频率为3 kHz35k Hz；发 电功率为150kW24 0k W；发射 方式 为全 向 发射、定向发 射、旋 转发射三种。主动式直 达传 播 探测距离915海里：会 聚区传播探 测距离3035海里；海底 发 射传播探测距离1520海里。这一套声纳反复 改进，增 加了新式电路、计 算机、信号处理器和显控台等，并能与其 它反潜系统互联。目前这一型 号已经发展到了C型，其 改 进 之处在于增加了ANU YS一2增强型模 块 信号 处理器，整个 装置改 进 为开放式立体结构。未来显控系统会 向交互式显控 发展拖曳阵声 纳有对 水下 目标 的 引导作用舰 载 火力的管控中心：显控设备将 掌握的火控 信 息显 示、处理，就需 要显控设备。最 早 的 舰 载 电子化显控设备 应该算是二战中舰载雷 达的雷 达显 示屏。随 着 技 术的进步，显控设备也日渐 发展起来。由原来的简单的 电子 屏幕发展 到了分辨率和尺寸越来越 大 的电子 显示屏。由原来的几个 简单 按钮 发 展 到了现在 标准 控 制键盘、球 标、操纵杆一应俱全，有些甚至发展出了操控系统与显示系统合一的 触摸屏。几种设备是这 方面的 典型。U YQ一21型显控 系统是“宙 斯系统上的显示系 统。该系统布-作战 指 挥室内，由4个大 屏幕：器、12个自动 化战斗状态板、汉人指 挥显控 台和2个 单人数入控 制 台 等。大屏幕显示器的为107厘米107厘米，每 个幕显示器都具 有单独 的控制，独立地选定距离标尺、压缩航迹、航迹“标记”和偏置。自动化 战斗 状 态板 则能够显示多种 信 息，包括单个航迹 的数据、己舰状态、武器清单、战斗力 信 息、环境数 据、航迹一览表、使用原则 要点和雷达搜索扇面等。MK53型显控台 是美国MKl4舰载火控反 潜 系统 的组成 部分 之一。它是一个 使用模 拟信号的机电系统，由攻 击绘 图仪 和 弹 道计算 机两个主 要单元 组成。弹 道计 算机 为阿斯 洛 克反潜导弹 和其他鱼 雷计 算和装定 射 击诸元参数。人机 界面为一个19寸显示器和 各 种功能键 及球 标。舰载 火 控 系统 的未 来 发展：综合集成一体 化未 来的舰载火控 雷 达中，相 控阵雷 达将会占到越来越重要的位置。这 不仅 仅是因为相控阵雷 达不仅具备多目标拦截 和抗饱和 攻 击能力，同 时 也具备反隐身能力，这 在隐身科技 和 兵器发展曰新月异的 当前 和未 来尤 为重 要。而类似毫 米波多用途火控 雷达这 样能够对付超 低空掠 海反舰导弹的雷达，也是未 来火控雷 达的 发展方 向之一。同时，为了应 对反辐 射导弹 的发 展，也要强化自身的抗 摧毁 能力。未 来光电 火控 系 统 中，采用基海军武器Hai JunWuCIi于红外焦平面阵列的第二代 热 像 仪将 成为主流。红外 焦平面阵列 探测器 具有 高 得 多 的探测率和灵敏度，并 采用 了工作温度较 高 的小型制冷器，可 显著提高系统 的 探测距离和减小其重量与体积。在炎热 和 潮湿的环境下表现更好的35微 米 热像仪 将受到重视。非制冷热 像 仪将出现的越来越多，这是 因为非制冷热像 仪由于不 用制冷器，可 大大减小光电 跟踪 与 火 控 系统的重量、体积，并降低 其成 本，极具应用潜力。人眼安全激光 测距仪将越来越普遍。火控声 纳的 发 展不仅要为 越 来越负责的反潜 兵器 引导目标，而 且要加强与 其他反潜 传 感器和 系 统 的互联，以及加大探 测 未 来 新型静音型潜艇的能力。显控系统会加强单机 控 制 能力，以及交互式显控。在目前 和 未来，新一代综合指挥 系 统 和 老系统的改 造将 广泛 采用F D D l光 纤局域网。显控台 的功能也可互换 并由软 件定 义，提高了系统 操 作 的灵活 性。如美 国“宙斯盾”系统 的UYQ一2 1型显控系统，目前 就已经具备了互换显 示功能。就是说一个显控 台不 能工作时，其显 示和 控 制工作能立 即转 移到另一个显控 台上。