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威震海空-我国航母进行第9次海试   

2012-07-08 16:12:01|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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威震海空-我国航母进行第8次海试 - 小飞猪 - 小飞猪的博客
我国航母准备第9次海试,注意它的舰载机模型上挂有导弹

      7月4日,我国瓦良格号航母开始准备进行第9次海试,包括吊装歼-15模型,估计这次海试与舰载机有很大的关系。

     笔者注意这次吊装的歼-15模型比上次吊装的模型要精致的多,特别是配备了导弹,和当初武汉模拟航母上的模型相近,因此笔者推测这次的测试可能是舰载机与航母电磁兼容方面的测试。

     随着技术的发展,航母和航母编队的拥有的电子设备日益增多,一般航母可能拥有多部雷达、通信系统、电子战系统和数量众多的计算机,根据相关资料,一般现代航母可能会有各种发射机80部、接收机大约50部,各类天线近百个,而一般驱逐舰大小的舰艇也有近60部天线,这些电子系统承担着航母及其编队目标探测、指挥引导、火控导航、舰艇控制等功能,堪称航母的神经系统,一旦这些系统出现问题,航母及其编队就会立即失去战斗力,因此如何保证这些电子系统能够正常工作就是建造航母和组建航母编队的前提和基础。

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上次模型没有导弹  

  航母的电磁兼容比起一般舰艇还要复杂,除了电子设备众多以外,它还有舰载机的飞行控制、指挥引导、空中交通管制及着舰引导等系统,同时由于承担着编队指挥系统,它拥有大量的网络设备和计算机用于对信息的获取与处理、制订作战方案、下达作战命令,也就是说它的电磁环境更加恶劣和复杂,另外航母由于体积和吨位巨大,人员众多,维持庞大的身体运作需要巨大的电力,一般航母的发电机组总发电量可以达到2万KW/小时,全舰的各种电缆可以达到数千公里,如此强大的发电机及高压线路及配电设备都有可能造成对电子设备的干扰。

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武汉航母模拟设施的模型,挂有导弹 

以目前现代航母装备的自动着舰系统为例;它的原理是利用精确跟踪雷达探测飞机,获得舰载作战飞机的坐标和运动状态,然后输入计算机,后者根据航母甲板运动状态和飞机的运动轨迹来确定飞机的下滑航迹是否符合要求,如果不符合,那么计算机计算出相关误差,利用数据链发送给作战飞机,由后者的飞行控系统对飞机的状态进行纠正,确保飞机处于正确的下滑航迹上面。从而可以准确、安全的降落,为了安全起见,自动着舰系统有多种工作模式,可以供飞行员或者着舰指挥官进行选择或者切换,其中模式1是全自动着舰模式,它是利用数据链联接航空母舰和舰载机,由后者根据前者传递来的信息进行自动着舰,需要指出的是航母自动着舰的控制信息不是由航母上的作战中心发出的,而是由航母空中交通控制中心负责,目前美国航母空中交通控制中心凭借数据链可以同时控制2架飞机在相隔30秒钟内相继在航母上着舰, 

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航母上面电子设备密集 

而自动着舰系统只是一艘航母舰载机指挥引导系统一部分,除此之外还有战术空中导航系统、空中交通管制系统和着舰引导系统多个系统,对舰载机进行引导,在现代航母上,这些系统已经能够通过数据总线有机相接,形成综合导航和引导系统,同时还可以与航母编队指挥与战术数据处理系统进行联接,实现资源的共享和作战、归航等作业的更好的协调,一航而言,航母的战术空中导航系统在300公里左右为归航的舰载机提供指挥引导,到了距离母舰100公里处,由空管雷达接手,对返航的飞机进行编组,确定着舰的顺序,然后舰载机进入等待着舰阶段,舰载机按进场队形逆航母前进方向平行于航母的右舷飞行,然后转弯飞跃舰艏,转入顺风段,一直到距离航母大约30公里,在这个阶段由航母上的战术空中导航系统进行引导,到达距离母舰大约10公里处,由舰上的自动着舰系统开始引导,一直到距离母舰大约3公里处,进入舰上光学助降系统工作区域,然后据此着舰,由此可见舰载机着舰短短数分钟内,涉及到航母、舰载机、护航舰等众多的系统,特别是整个过程都是在电子设备自动控制下完成的,人的功能只是监控这些设备能够正常工作,加上舰载机着舰的时候高度较低,姿态难以迅速改变,所以一旦某个系统的故障,模式切换比较困难,级有可能造成舰载机或者母舰的事故。所以航母上的各种装舰设备在装舰之前要做整体性兼容性试验,对上舰飞机也要做电磁兼容性试验,如美国的F/A-18战斗机,它在本世纪初就成行了上舰试飞,但是电磁兼容性试验到1984年才算完成。

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舰载机上舰不但要解决起落问题,还要解决电磁兼容问题

航母的电磁兼容主要解决两大部问题,一个是暴露大名在外的天线和传输线接收到的干扰,这些干扰进入接收设备和系统后,会造成设备工作的不稳定甚至故障,第二个是电磁干扰经过未知的入口进入到设备,第一个问题解决起来比较容易,而第二个相对就比较困难,如雷达之间的干扰,当两部以上的雷达选择在同频率工作的时候,有可能产生同频干扰,另外无线电通信系统多采用连续波体制,收、发机工作频率产窄,因此也容易产生相互之间的干扰,还有一点就是电子战与雷达、通信系统之间的干扰,特别是主动干扰机,它通过施放大功率连续波干扰噪声,对来袭反舰导弹雷达导引头进行压制和干扰,这样在干扰对方雷达导引头的同时,也会干扰自己的舰载设备,目前国外航母采取的电磁兼容性措施包括;采用宽带频率捷变、单脉冲跟踪、大动态接收和光电探测系统等新技术,提高航母的电磁兼容能力,同时对舰载雷达工作频率进行电磁兼容性管理,实行电子设备的发射控制,在通信系统方面采用单边带技术、频率调制技术及编码技术等,让干扰降低到最小,同时在天线设计上尽量采用综合天线系统等,另外供电系统采用合理的布局、良好的走线及屏蔽等,保证电力设备不会干扰电子设备。

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正在进行电磁兼容测试的舰载机 

不过水面舰艇电磁兼容的难度要高于其他武器,主要体现以下几个方面;首先是电子系统设备多,包括雷达、通信、导航等多种设备,工作频率广,几乎覆盖超长波到毫米波,另外设备功率强大,可以高达光兆瓦级,加上现代水面舰艇经常以编队作战,这样可能数部甚至数十部设备一起工作,电磁环境恶劣,另外舰艇上层建筑复杂,加上经常在高温高盐环境工作,所以结构非常容易出现在“锈蚀螺栓效应”,从而产生互调产物,进一步污染电磁环境,再加上舰艇功率巨大的电源系统,由于大负荷的接通与断开会引起的电源特性变化,从而对舰上的设备造成干扰,所以舰艇的电磁兼容问题比其他军用装备更加复杂,难度也更大,即使拥有世界最先进的美国,早就进行大量的电磁兼容方面的工作,对于电磁兼容方面进行了大量的研究和探索,然后建立了舰船微波电磁兼容分析、舰船通信系统电磁兼容分析等大量的模型,并且建立三军通用的电磁兼容数据库,但是依然有大量的问题没有解决,根据相关资料,在本世纪初,美国海军就有近600个电磁兼容性问题没有解决。而英国海军由于没有解决雷达和通信系统的电磁兼容问题,在马岛海战中,“谢菲尔德”号为了保证通信系统的工作而关闭了雷达,结果对方飞鱼雷达此时飞临,结果被击沉。

 

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航母电磁兼容性问题解决比较困难 

我国电磁兼容技术起步较迟,在上世纪70年代才开始着手建立相关试验设施和标准,而国外早在50年代就开始相关工作的建设,但是受限于当时的经济技术实力,这项工作在武器装备的研制过程中,并没有得到普遍的运用,例如我国自行研制的第一代水面舰艇,没有系统、全面的考虑电磁兼容问题,结果051型驱逐舰首批舰护卫我国测控船队到南太亚洋执行远程运载火箭的测控任务的时候,由于海区电磁环境恶劣,为了防止反舰导弹意外发射,所有舰艇均没有配备导弹,此后在自行研制和引进技术的基础上,我国电磁兼容研究得到加速发展,参照美国军用标准,制订了我国自己的电磁兼容军用标准,另外在基础理论、材料及设计手段都有了较大的突破,水面舰艇方面从第二代水面舰艇开始,在舰艇设计之初就明确了电磁兼容方面的设计要求,设计中采用了船船试验优化天线布置、同时建立相关模型,确定电子设备之间是否相互产生干扰,研制新型数字信号单点接地系统等,增强了我国水面舰艇的电磁兼容能力,目前我国已经研制了第一代电磁兼容管理系统,进一步提高了全舰电磁兼容性能。更为重要的是在新一代水面舰艇,首次进行了机舰一体化的电磁兼容性的研究,为我国航母的论证和建造打下了初步的基础。

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 参加太平洋运载火箭发射试验任务的我国051型驱逐舰,由于没有解决电磁兼容问题,他们都没有配备反舰导弹 

尽管我国在水面舰艇电磁兼容性领域取得了一定的进展,但是实事求是的说,与国外还是有一定的差距,特别是在一些基础研究和模型上面,目前完成的多是单舰和小编队的电磁兼容性项目,设备相对较少,处理起来比较简单,而航母及其编队的设备、频率等远高于以前,从相关报道来看,我国航母采用大型相控阵雷达来保证对空情信息的掌握,,歼-15型舰载歼击机也配备有自动化的引导系统,这样意味着它可以在自动着舰系统的引导下自动着陆,另外护航舰艇也配备有相控阵雷达,特别是近看来我国海军开始配备新一代战术数据链,为了传递大容量的数据,如图像、视频等,这些设备采用了更高的频率,已经接近雷达的波段,这些都会影响航母编队的电磁性能。因此如何处理好航母编队的电磁兼容性问题,对于我国相关部门来说,是一个严峻的挑战。

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 我国海军舰队的电磁兼容性能已经有了长足进展

从相关报道我国首先在武汉陆地模拟系统上进行了相关系统的试验,笔者注意到这里的模型是挂有导弹,测试项目可能包括其他电子系统是否对导弹的电引爆装备构成威胁,因此从此次瓦良格号的舰载机模型也挂有导弹来看,似乎是对相关项目进行海上实际环境的测试,特别是编队恶劣电磁环境下,对于相关项目进行更加严格的试验。此外还可能包括其他电子系统的工作时候对于舰载机的电子系统如机载计算机、雷达、通信系统是否构成影响等。

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电磁兼容将会是我国航母需要解决的一个重要问题 

我们经常听说百年海军这句话,海军作为一个高技术密集的军种,每前进一步,都需要坚实的技术基础作为支撑,电磁兼容只不过是其中一个代表,而技术基础恰恰是最重要,也最容易被我们忽视的,美国可以向日本出售F-35,却拒绝后者使用自己的相关试验设备测试心神隐身验证机就是一个例子。

所谓“不积硅步,无以至千里”,我国航母从改装到试航,再到入役、编队的组建,还有一条很长的路,无捷径可走,只有坚实的刻苦攻关,才能达到胜利的终点。

 

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注:

参考资料:

1、舰船技术与设计概论

2、本文配图来源于网上,权利归原作者所有


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