大家都知道,军舰的制造是一项系统性非常强的工作,因为军舰最大的作用是为雷达探测、对地对空对海、反潜等子系统搭建一个隐身可靠、电磁环境好的作战平台。但是在国内军备的开发环境中,这些大量的子系统都是由不同院、所、厂设计和制造的,如果将这些五花八门的东西整合到一起,又要符合舰艇整体设计的科学规律,其实是要依靠很多碰撞和交流的,尤其是上世纪80、90年代,很多科研系统之间还有"门第之见",要统筹规划这一切必须要强力高层"居中把控",但是下面各系统部院的争议却依旧不少。
这些争论的声音在国产"中华神盾"进入正式研制的92年前后最为突出,当时虽然相控阵已经立项,但是国内实际上并没有能够安装的大吨位驱逐舰,90年代初052B驱逐舰也刚刚上马设计,其他驱逐舰普遍只有4000吨。但是相控阵雷达毕竟属于"未来装备",在设计的时候就必须考虑到在未来的驱逐舰上怎么安装,怎么布置?能放到多大的高度上?面积需要多大才能满足探测距离?多大的重量才能不影响舰艇整体重心?如果这些问题不厘清,那么基本的设计数据都很难确定,更别说去实际开发,否则就算搞出来也很难匹配新舰。
为此在1992年7月,14所的项目组的专家组织了一批去武汉701调研。这里要提一下,当时中船重工在湖北有一大批的研究院,这些所都对口舰艇上的各个子系统,仅武汉就有5、6家,比较有名的有701(总体设计)和709(舰载计算机)和719,宜昌还有710和715,周边还有几个,就不一一列举了。其中701是国内舰艇设计实力最强的,只说一点,055就是701搞的总体设计,说一句大话,基本国内的大驱发展史就是701的厂史。
而当时701正在秘密设计052B驱逐舰,虽然这款驱逐舰只有5000吨,最后也没有装备"中华神盾",但是14所和701所的专家却对未来大型驱逐舰安装相控阵的相关技术细节做了细致的交流。尤其是未来舰艇关键的重心结构、抗风浪能力,以及舰体内部能为相控阵预留多少的安装尺寸,还有冷却系统方面的设想,这些都为14所后来开发相控阵提供了宝贵的基本资料,直接保证了相控阵设计出来后能够完美契合未来的052C驱逐舰,避免了让新舰为了雷达作出性能牺牲。
不过这些都还算是前期的资料准备,等到正式进入研发,问题还是来了,当时美国的"宙斯盾"系统采用的有源相控阵方式是使用大批量雷达组件拼合,是典型的模块化设计思路,但当时国内对这个设计方式不太习惯。
这些单独的雷达组件被称为T/R,T是发,R是收,一个T/R就是一个雷达收发基本单元。当然了具体到相控阵内部并不是只有T/R这么简单,围绕一个T/R单元,还要有天线、换流器、收发开关和相位器等等,而这所有东西只能做成很小的一个T/R单元,这一个单元就是一个独立的小雷达,无数的个T/R单元组成相控阵这样的大雷达。
这样设计的优点是每个单独的T/R都是可控的,可以精准的设定相控阵的功率,有效控制耗能和温度,而且即便有部分损坏也不影响整体探测能力。但是难度也很明显,需要很高的微电子设计能力,每一个T/R足够小的情况下,功率、散热和能耗却要降低。现在我们都知道052D上是4X4米的盾面,按照预研的4700个T/R计算,每个T/R大概只有34平方厘米,这对于当时国内的电子工业技术来讲还是比较困难,除非14所在设计的时候大量采用新材料和新技术降低相关尺寸,否则在相当长一段时间内,相控阵雷达将成为"图纸雷达"。
而当时国内另一个顶级军工,航天口的23所就坚持认为14所做不出这么小而且还符合功率要求的T/R组件。这也是23所当时要求搞C波段小盾的原因,这样设计难度将明显降低,还能很容易的兼容打击端的红旗9。
从科学的角度来看,应该说这种争议是合理的,毕竟当时的国内研发和生产技术都有限的,步子迈的太大向来不是我军装备的传统,实事求是,小步快跑才是核心思想。尤其是14所从未做过S波段的T/R,也确实有一定难度,之前做过的7010基地相控阵也是采用的L波段T/R,但是L波段的波长比S波段更长,所以T/R的各方面要求都比舰用相控阵要低,这样看来,23所的争论和担忧也不无道理,毕竟时间耽误不起,总不至于重演歼8的故事,让舰艇也等雷达吧?
不过最后14所还是很硬气,自己提出的目标,那咬碎了牙也要完成的,谁说搞科研的就没有傲骨?于是从1992年开始,14所全体基本放弃休假,全体攻坚T/R难题,终于在18个月后研究出了符合标准的T/R,各项指标都达到了前期方案修改后的指标。当然T/R组件完成后,一款相控阵雷达还有不少难题,所以052C直到2002年才用上了"中华神盾",这其中俄式神盾也给14所提供了很多的宝贵的设计思路,这个我们下次有机会再聊。