中華盾艦沉思錄(二)

令人感慨的是,對於這樣的力量,工程技術人員也心態複雜。一方面,他們很清楚,這樣的力量不會因為人們向天神祈求或是獻祭就能夠被賜予,只有(而且必然能夠)通過極端複雜的工程技術手段來獲得。畢竟利用科學技術向前所未有的能力發起挑戰,是他們這一人類群體的本能;但是另一方面,工程技術人員又對這個挑戰的難度感到惶恐,甚至對發起這樣的挑戰本身都感到敬畏。這樣的惶恐和敬畏正是源於對科學技術能力界限的瞭解。越是瞭解,就越是惶恐,越是瞭解,就越是敬畏。以至在內心深處他們被迫坦然承認——這本應是神的力量。也正因為如此,作為"宙斯盾"前身的"提豐"(Typhon)系統,就已經以西方神話中一位不可思議的大神來命名了。

"提豐"(Typhon)是希臘神話中泰坦族的一員,蓋亞(Gaia)和地獄之神塔耳塔洛斯(Tartarus)的兒子。被認為是眾多怪物的父親,他是一位比山還高的噴火巨人,長著一百個蛇頭,渾身覆有羽毛並生有一對翅膀,口吐蛇芯,雙眼噴火的蛇一樣的人,與妻子蛇妖厄喀德那(Echidna)生下了許多可怕的神怪,如地獄惡犬刻耳柏洛斯(Cerberus)、九頭蛇許德拉(Lernaean Hydra)、鷹身女妖哈耳皮埃(Harpy)、獅頭羊身怪凱米拉(Chimaera)、啄食普羅米修斯的禿鷲半獅半鷲格里芬(Griffon)、雙頭犬奧特休斯(Orthus)和尼密阿巨獅(the Nemean Lion,又名金鋼獅)。

中華盾艦沉思錄(二)

"諾頓灣"號(Norton Sound AVM-1)試驗艦上的"提豐"(Typhon)系統樣機——AN/SPG-59倫伯電磁透鏡多用途全能型雷達

事實上,"提豐"(Typhon)的神通並不亞於宙斯,甚至曾經打斷過宙斯的手腳。而作為"宙斯盾"系統的前身,1959年開始研發的"提豐"(Typhon)系統在標定能力上也確的比後來的"宙斯盾"系統只強不低——其基於倫伯電磁透鏡技術的大型電掃雷達(SPG-59)是一部集搜索、跟蹤和火控功能為一體的超級全能型情報設備。在每4秒一次的目標更新速率操作下,能同時追蹤400個目標。在每0.1完成一次目標更新的高精確度模式下,能同時追蹤10個目標,並同時控制30枚在空中飛行的TVM體制導彈接戰(這是介於指令制導和半主動雷達制導之間的一種制導方式,相當於把半主動雷達制導的制導和控制計算部分搬到了載艦平臺),其中10枚處於終端照明導引階段,另外20枚則為中途導引狀態。就紙面性能而言,"提豐"系統堪稱理想,只可惜過於雄心勃勃的設計理念超前於那個年代甚多,一旦進入工程實踐階段,成堆的技術問題便撲面來。這其中,最主要的問題出在SPG-59多功能電掃艦載雷達上。

中華盾艦沉思錄(二)

倫伯電磁透鏡天線系統構造十分複雜而笨重,球型天線陣列的數千個天線單元需要大量對應的導波管、功率放大器一路串聯到倫伯透鏡上的波導,並且還要加上後端的射頻信號線路與開關,如此複雜的結構不但存在著性能不穩定與可靠度低等問題,而且倫伯電磁透鏡系統的發射器/天線陣列單元比相控陣雷達天線/發射器重200倍,這一點就是致命的————美國海軍不得不在"提豐"系統載艦平臺的排水量、作戰能力與造價之間痛苦地掙扎。不過,雖然"提豐"(Typhon)系統最終以下馬的結局收場,但站在工程技術視角上,它的意義仍是積極的。畢竟曾經裝在"諾頓灣"號(Norton Sound AVM-1)試驗艦上的"提豐"(Typhon)系統樣機,向人們以無比清晰的形像展示著獲得"神力"的可能性,令工程技術人員擁有了自比赫菲斯托斯的信心。

於是在1965 年5月15 日,一份在"宙斯盾"系統乃至"盾艦"研發史上非常關鍵的報告出爐了。文件的核心部分,是對"提豐"(Typhon)系統替代方案提出的建議:一臺 S 波段被動相控陣搜索和跟蹤雷達;6臺X波段照射火控雷達;數字式火控計算機;海軍戰術數據系統(現代數據鏈的前身);半主動雷達而非TVM制導體制的防空導彈;具有快速裝填能力的多聯裝導彈發射裝置。顯而易見,這份文件儘量採納了"提豐"計劃的優點,但又不一味追求技術上的過度先進,而是更多著力於工程實踐問題的考量。

中華盾艦沉思錄(二)

"提康德羅加"級導彈巡洋艦上的AN/SPY-1無源相控陣雷達

比倫伯電磁透鏡天線系統輕巧、便宜的相控陣搜索和跟蹤雷達可以滿足抗飽和攻擊的情報需要,並可以為導彈的中繼制導提供支持;單設的火控照射雷達可以降低將火控雷達綜合到相控陣雷達的技術難題(也就是將火控能力從一部大而全的超級雷達中拆分出來);半主動雷達制導的防空導彈儘管多目標接戰能力在理論上和TVM 體制有差距,但也具備中段引導能力,可以在相控陣雷達的引導下接近目標,再轉入火控雷達精確照射下的末端半主動雷達制導。

由於火控雷達只需要照射很短的時間,而不需要在導彈離架後全程照射制導,大大解放了火控和火力通道不足的問題。中繼半主動雷達制導還便於多目標交戰時的統一指揮,有利於按照威脅優先級別分別攔截,並減少多枚導彈攻擊同一目標的問題,或者引導多枚導彈重點攻擊某一目標。更關鍵的是。這份文件中建議的艦載作戰系統,不但採用數字式火控計算機,可以對空中大量目標迅速分類、鑑別,並指定威脅優先等級,結合防空導彈的中繼制導能力,控制防空導彈和艦炮按遠近高低輕重緩急分別攔截。

中華盾艦沉思錄(二)

而且整個架構上是從導航、情報、探測,到決策、火控、武器、反制的一體化系統,甚至包括故障自檢和系統重組、仿真訓練功能,而不是分別設計然後組合。整個思維是自頂而下的。簡而言之,這樣的系統工程方法使系統效能在實用層面上達到最優,而不拘泥於部分系統的理論性能,這是真正具有革命性的地方,即保證了技術上的可行性,又為日後的能力拓展埋下了巧妙的伏筆…….於是,在經歷了早期"巨人"系統的失敗和過渡性的"先進水面導彈系統"(ASMS)之後,"宙斯盾"系統從1969年12月開始研製,到1973年完成樣機,1983年正式列裝美國海軍"提康德羅加"號巡洋艦。歷時14年時間完成了從技術方案,到實用工程的轉化。

此後,"宙斯盾"系統在美國"阿利·伯克"級、日本"金剛"級、韓國KDX-2/3型、西班牙F100型、澳大利亞"霍巴特"級等驅護艦上全面開花。其自身系統也經歷了長達40餘年與時俱進的升級過程。發展出基線0到基線9共10個版本,從基線7開始,集成"協同交戰"(CEC)系統,並具備初步的彈道導彈防禦能力。逐漸從一種單純的艦隊防空武器系統,發展成為了能夠將全艦乃至"舷外"對空、對海和反潛作戰資源在探測、跟蹤、指揮和火控、射擊功能上進行高度融合的自動化綜合性艦載作戰系統。目前,正在得到廣泛試驗驗證的是"宙斯盾"基線9版本。這一版本首次將"宙斯盾"作戰系統的防空能力和彈道導彈防禦能力整合在一起,是美國海軍巡洋艦和驅逐艦一級主戰水面艦艇實現防空反導一體化作戰的核心繫統。同時,這一版本的"宙斯盾"已經成為了一種成熟的、高度開放的體系架構,具備快速接納和集成新型防空反導雷達、高能激光武器、電磁軌道炮等新技術的能力……

中華盾艦沉思錄(二)

"盾艦"是先進技術與工程實踐能力的耦合,本質上是一個應用系統科學思維的產物

"宙斯盾"系統的例子,實際上非常典型的將"盾艦"的基本特徵,用技術工程的語言勾勒了出來。"盾艦"是先進技術與工程實踐能力的耦合,本質上是一個應用系統科學思維的產物。"系統科學"是自20世紀以來科學的分化與綜合兩種趨勢相結合的產物。其表現形式就是科學認識對象、工程實踐對象的空前複雜化,形成了所謂的複雜巨系統,這裡所謂的"複雜"、"巨大"是指被認識、被實踐系統的構成要素數量極大(大系統),層次、結構空前複雜(複雜巨系統),功能眾多,以及其環境關聯性空前廣泛——--高度複雜的"盾艦"工程無疑就是一個典型性的複雜巨系統。

"盾艦"工程要解決的則是一個高度複雜的開放式系統,如何從無序走向有序,如何成為一個耗散結構的問題。耗散結構的概念是相對於平衡結構的概念提出來的,即一個遠離平衡態的開放系統,在外界條件發生變化達到一定閾值時,量變可能引起質變,系統通過不斷地與外界交換能量與物質,就可能從原來的無序狀態轉變為一種時間、空間或功能的有序狀態。一座城市可看作一個非平衡的開放系統,每天輸入食品、燃料、日用品等,同時輸出產品和垃圾,它才能生存下去,它要保持穩定有序狀態,成為一個耗散結構,否則將處於混亂。"盾艦"工程同樣是一個非平衡的開放式複雜巨系統,各功能間的聯繫是非線形的,存在著有規律的波動和無規律的隨機擾動,因此也是一個典型的耗散結構。

中華盾艦沉思錄(二)

其整體性與內在要素的關聯度極高。所以在研究、設計盾艦工程這類複雜巨系統時,不能只是考慮系統整體的性能,必須將其構成要素的狀況放在同等重要的位置上,這實際上是用系統與要素的關係,取代了整體與部分的關係。總之,具有耗散結構特徵的複雜巨系統是技術工程視角下"盾艦"的深層本質,其成功絕非是依賴於對各種先進技術的一味堆砌。這就如同凡人即便獲得了阿瑪爾忒亞的羊皮,也無法打造出一面"埃癸斯"。因為凡人缺乏化"天材地寶"為"神器"的能力。但就技術工程的視角而言,"盾艦"的不凡之處,卻恰恰體現在這裡。

未完待續……


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