冷戰期間，為了提高水面艦艇防空作戰效能、應對前蘇聯反艦導彈的飽和打擊，美國開發出宙斯盾作戰系統Aegis，並不斷對其軟/硬件進行升級以應對不斷髮展變化的戰場態勢。
最強宙斯盾艦DDG-51 FlightⅢ型設想圖（來源：維基百科）
從1981年裝備至今，其系統框架發展以基線為單位，從原型階段的基線0開始，每隔5到6年部署一個新的基線版本，發展到最新的基線9。在傳統的業務模式中，一艘“阿利伯克”級驅逐艦或“提康德羅加”級巡洋艦會在建造時部署一個宙斯盾系統基線版本，並通常在中期大修中進行升級。一次基線升級涵蓋了軟、硬件，每次受限於預算計劃最多隻能升級21％的艦艇，而宙斯盾作戰系統升級的時間將近一年。這樣一來，美國海軍八十幾艘宙斯盾艦中，會同時存在4個基線版本的系統，這很大程度上加重了美國海軍維護、訓練的成本和複雜程度。
近年來，外部反艦導彈飽和攻擊的威脅程度迅速提高，同時電子技術迅速發展，產品更新換代的頻率越來也高，傳統的基線升級模式乃至過去裝備系統整合模式已經無法應對新世紀的作戰需要。於是美國海軍海上系統司令部旗下項目決策辦公室POE主導了整合作戰系統IWS（Integrated Warfare Systems）業務模式，涵蓋了對水面艦艇、武器和雷達電子設備的更新發展。在IWS模式中，可以隨時對任何一艘現代化的宙斯盾艦進行週期性的軟、硬件升級。每一次升級最多可以覆蓋到96%的宙斯盾艦，這樣相比過去每一次升級的開發成本都可以平攤到四倍數量的艦艇上。
IWS模式下發展的方案和項目概覽（來源：PEO報告）
與傳統模式相比，IWS模式下宙斯盾系統升級分為軟、硬件兩部分，每年平均升級艦艇增多，大大降低了每款軟件和硬件設備的使用年限（來源：蘭德公司報告）
在IWS模式下，對宙斯盾作戰系統的升級分為“先進能力構建”ACB（Advanced Capability Build）和“技術插入”TI（Technology Insertions）兩個方向，分別以四年為週期展開，為整個宙斯盾艦隊提供升級。
01
艦隊之傘：“宙斯盾”軟件升級
先進能力構建指對宙斯盾系統的軟件升級，最早為2008年開展的ACB 08，將7艘服役近20年的“提康德羅加”級CG-52至CG-58從宙斯盾基線2版本升級到基線8.1版本。而ACB 12對應的是宙斯盾基線9，升級覆蓋到CG-59至62和“阿利伯克”級驅逐艦FlightⅠ、Ⅱ和ⅡA三型全部28艘上，為宙斯盾系統帶來了全方位的提升：
集成海軍綜合防空火力控制系統NIFC-CA（Naval Integrated Fire Control-Counter Air）,其核心為協調交戰能力CEC。在傳統防空作戰中，一艘艦艇只能獨自搜索並引導防空導彈打擊來犯目標，本艦雷達系統受地球曲率影響，對掠海目標的發現和攔截能力還要大打折扣。而NIFA-CA實現了由宙斯盾艦發射導彈，由空中的E-2D預警機甚至是F-35戰鬥機提供目標指引，2014年美國海軍使用SM-6防空導彈完成了視距外400公里距離的攔截試驗。
NIFC-CA作戰示意圖，下圖藍色區域為水平線外攔截範圍（來源：PEO報告）
集成空中和導彈防禦IAMD（Integrated Air&Missile Defence），宙斯盾基線9系統整合了BMD 5.0反導任務系統，使得宙斯盾艦能在使用SM-3攔截彈進行反導作戰的同時執行防空任務。這對於“宙斯盾”艦戰鬥力而言是巨大的進步，過去“宙斯盾”在執行反導任務時，自身沒有防空能力，需要在其他“宙斯盾”艦的保護下作業。
IAMD作戰示意圖（來源：PEO報告）
2016年，美軍在新建造的“阿利伯克”級FlightⅡA技術增強型DDG-119至DDG124上應用了對應基線9C2的ACB 16，主要升級包括：
升級BMD5.1反導能力，能夠發射最先進的SM-3 BlockⅡA反導攔截彈，換裝了彈體直徑達到533毫米的發動機和識別能力更強的導引頭，除了彈道導彈中段攔截還具備一定的上升段攔截能力。
將AN/SPQ-9B X波段旋轉機掃+電子掃描相控陣雷達整合進宙斯盾武器系統的火控迴路中，作為對AN/SPY-1D（V）雷達的補充，可以提升宙斯盾艦在複雜環境下對低空掠海反艦導彈的探測和攔截能力。
紅框內為AN/SPQ-9B雷達（來源：網絡）
整合水面電子戰改進計劃SEWIP Blouck2/3。
提高C4ISR系統性能，擴展戰術數據鏈TDL與Link 22數據鏈的能力，提高用戶間戰術數據交流互操作性，建立戰場統一態勢。
實施全面船舶培訓能力TSTC，提高艦員培訓效能。
02
“阿利伯克”是怎樣減重的
技術插入TI是為滿足先進能構建力ACB所需的硬件升級，通常情況下，TI和ACB是一一對應的。TI 08採用了商用現貨COTS計算機硬件，能夠提高計算速度和處理效率。TI 12為開放式架構，這讓宙斯盾基線9系統形成一個公共資源庫CSL，讓一系列軟件、硬件設備在所有現代化宙斯盾系統平臺上通用，包括巡洋艦、驅逐艦和“陸上宙斯盾”。其中包括多任務信號處理器MMSP，能同時處理反導和防空作戰的雷達信號，讓SPY-1D（V）相控陣雷達可以提供雙波束搜索。
基線9系統CSL覆蓋範圍，最右的AEGIS Ashore即為“陸上宙斯盾”反導系統（來源：PEO報告）
單波束和雙波束搜索的對比，綠框內為防空模式，黃框內為反導模式，紫框內為IAMD模式（來源：PEO報告）
2013年，美國海軍公佈了“阿利伯克”級最新型號FlightⅢ公佈設計規格，其中排水量壽期餘裕（SLA）僅有7.8%，低於美國海軍一線戰鬥艦艇10%的標準。
到了2016年，TI16的水平又上了一個臺階，一方面，採用更加先進的機櫃，提高了處理和儲存能力。另一方面，機櫃數量從19臺精簡到11臺，佔用船內空間和重量減少將近一半。同時，消耗電能、派出廢熱量大幅降低，這些措施都減緩了艦體餘裕分配壓力。
TI16升級概覽（來源：PEO報告）
03
展望終極“阿利伯克”級
在下一代巡洋艦還處於早期概念研究階段、DDG-1000級驅逐艦數量被削減至3艘的情況下，2018年5月7日開工首艦DDG-125的“阿利伯克”級驅逐艦FlightⅢ顯得尤為重要。伯克3將換裝AMDR-S即AN/SPY-6有源相控陣雷達，首批沿用TI16的硬件基礎，搭配ACB 20/基線10宙斯盾系統、BMD6.0，後續批次將引入AMDR-X雷達替代SPQ-9B。
AMDR為雷聲公司研製的“先進防空反導雷達”，由S和X波段組成雙波段雷達。由於“阿利伯克”級FlightⅢ在設計階段成本過高，艦體排水量餘裕不足。2010年，美國海軍絕對首批次的FlightⅢ將使用SPQ-9B作為X波段雷達。AN/SPY-6為有源相控陣工作機制，比原有的SPY-1D（V）相比，紙面雷達增益比高出15分貝，靈敏度強31.6倍，可以在兩倍距離外探測到雷達截面積小一半的目標。2019年底，首套AN/SPY-6將會交付船廠裝載上艦，預計2024年形成初始作戰能力，屆時美國海軍將彌補在有緣相控陣雷達上與中國同類型裝備在工作體制上的差距。可見在未來數十年內，美軍宙斯盾艦隊會將舊艦升級和新艦建造相結合，不斷撐起海上力量的防空反導的“大傘”。
“宙斯盾”系統現代化升級ACB 12至ACB 20總覽（來源：PEO報告）
劃重點
“宙斯盾”戰鬥系統在IWS模式下的升級有一下幾個關鍵技術：
1
集成海軍綜合防空火力控制系統NIFC-CA，使得SM-6導彈可以在空中雷達的引導下，克服水面雷達受地球曲率的限制，實現地平線外攔截。
2
BMD 5.0反導任務系統，使得“宙斯盾”艦可以同時進行防空和反導作戰。
3
升級SPY-1D（V）和裝備SPY-6主雷達，提高“宙斯盾”艦防空能力。
4
簡化“宙斯盾”系統硬件，延長艦體使用壽命。
出品 | 科普中國軍事科技前沿
策劃 | 趙清建
作者 | 葉一飛
監製 | 光明網科普事業部
精彩推薦
於本水｜陳德仁｜毛明｜餘旭｜張超
航空發動機｜轟炸機｜電磁軌道炮｜潛航器｜機器狗
長征五號｜天宮二號｜科普漫畫｜神州十一號｜碳衛星
坦克｜裝甲車｜迷彩｜阻攔索｜靶機｜電磁彈射
殲20｜運-20｜殲-31｜直-15
軍事科技前沿微平臺
Military2016
聯繫我們：[email protected]
長按二維碼關注我們
閱讀更多 光明科普 的文章
