大家都知道,軍艦的製造是一項系統性非常強的工作,因為軍艦最大的作用是為雷達探測、對地對空對海、反潛等子系統搭建一個隱身可靠、電磁環境好的作戰平臺。但是在國內軍備的開發環境中,這些大量的子系統都是由不同院、所、廠設計和製造的,如果將這些五花八門的東西整合到一起,又要符合艦艇整體設計的科學規律,其實是要依靠很多碰撞和交流的,尤其是上世紀80、90年代,很多科研系統之間還有"門第之見",要統籌規劃這一切必須要強力高層"居中把控",但是下面各系統部院的爭議卻依舊不少。
這些爭論的聲音在中國產"中華神盾"進入正式研製的92年前後最為突出,當時雖然相控陣已經立項,但是國內實際上並沒有能夠安裝的大噸位驅逐艦,90年代初052B驅逐艦也剛剛上馬設計,其他驅逐艦普遍只有4000噸。但是相控陣雷達畢竟屬於"未來裝備",在設計的時候就必須考慮到在未來的驅逐艦上怎麼安裝,怎麼佈置?能放到多大的高度上?面積需要多大才能滿足探測距離?多大的重量才能不影響艦艇整體重心?如果這些問題不釐清,那麼基本的設計資料都很難確定,更別說去實際開發,否則就算搞出來也很難匹配新艦。
為此在1992年7月,14所的專案組的專家組織了一批去武漢701調研。這裡要提一下,當時中船重工在湖北有一大批的研究院,這些所都對口艦艇上的各個子系統,僅武漢就有5、6家,比較有名的有701(總體設計)和709(艦載計算機)和719,宜昌還有710和715,周邊還有幾個,就不一一列舉了。其中701是國內艦艇設計實力最強的,只說一點,055就是701搞的總體設計,說一句大話,基本國內的大驅發展史就是701的廠史。
而當時701正在祕密設計052B驅逐艦,雖然這款驅逐艦隻有5000噸,最後也沒有裝備"中華神盾",但是14所和701所的專家卻對未來大型驅逐艦安裝相控陣的相關技術細節做了細緻的交流。尤其是未來艦艇關鍵的重心結構、抗風浪能力,以及艦體內部能為相控陣預留多少的安裝尺寸,還有冷卻系統方面的設想,這些都為14所後來開發相控陣提供了寶貴的基本資料,直接保證了相控陣設計出來後能夠完美契合未來的052C驅逐艦,避免了讓新艦為了雷達作出效能犧牲。
不過這些都還算是前期的資料準備,等到正式進入研發,問題還是來了,當時美國的"宙斯盾"系統採用的有源相控陣方式是使用大批量雷達元件拼合,是典型的模組化設計思路,但當時國內對這個設計方式不太習慣。
這些單獨的雷達元件被稱為T/R,T是發,R是收,一個T/R就是一個雷達收發基本單元。當然了具體到相控陣內部並不是只有T/R這麼簡單,圍繞一個T/R單元,還要有天線、換流器、收發開關和相位器等等,而這所有東西只能做成很小的一個T/R單元,這一個單元就是一個獨立的小雷達,無數的個T/R單元組成相控陣這樣的大雷達。
這樣設計的優點是每個單獨的T/R都是可控的,可以精準的設定相控陣的功率,有效控制耗能和溫度,而且即便有部分損壞也不影響整體探測能力。但是難度也很明顯,需要很高的微電子設計能力,每一個T/R足夠小的情況下,功率、散熱和能耗卻要降低。現在我們都知道052D上是4X4米的盾面,按照預研的4700個T/R計算,每個T/R大概只有34平方釐米,這對於當時國內的電子工業技術來講還是比較困難,除非14所在設計的時候大量採用新材料和新技術降低相關尺寸,否則在相當長一段時間內,相控陣雷達將成為"圖紙雷達"。
而當時國內另一個頂級軍工,航天口的23所就堅持認為14所做不出這麼小而且還符合功率要求的T/R元件。這也是23所當時要求搞C波段小盾的原因,這樣設計難度將明顯降低,還能很容易的相容打擊端的紅旗9。
從科學的角度來看,應該說這種爭議是合理的,畢竟當時的國內研發和生產技術都有限的,步子邁的太大向來不是我軍裝備的傳統,實事求是,小步快跑才是核心思想。尤其是14所從未做過S波段的T/R,也確實有一定難度,之前做過的7010基地相控陣也是採用的L波段T/R,但是L波段的波長比S波段更長,所以T/R的各方面要求都比艦用相控陣要低,這樣看來,23所的爭論和擔憂也不無道理,畢竟時間耽誤不起,總不至於重演殲8的故事,讓艦艇也等雷達吧?
不過最後14所還是很硬氣,自己提出的目標,那咬碎了牙也要完成的,誰說搞科研的就沒有傲骨?於是從1992年開始,14所全體基本放棄休假,全體攻堅T/R難題,終於在18個月後研究出了符合標準的T/R,各項指標都達到了前期方案修改後的指標。當然T/R元件完成後,一款相控陣雷達還有不少難題,所以052C直到2002年才用上了"中華神盾",這其中俄式神盾也給14所提供了很多的寶貴的設計思路,這個我們下次有機會再聊。