說起相控陣?yán)走_(dá)很多人都會(huì)想到美國伯克艦上裝備的宙斯盾雷達(dá)，或者我國052D和最新的055大型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上裝備的國產(chǎn)神盾雷達(dá)，可以說進(jìn)入新世紀(jì)后各國新建造的主力戰(zhàn)艦基本都裝備有大大小小的各種類型的相控陣?yán)走_(dá)，而這些相控陣?yán)走_(dá)的加入也極大的提升了軍艦的綜合作戰(zhàn)實(shí)力，但是經(jīng)常在網(wǎng)上看到有人說軍艦上裝備的引以為傲的相控陣?yán)走_(dá)事實(shí)上平時(shí)都是不開機(jī)的，只有在戰(zhàn)時(shí)需要緊急狀態(tài)下使用，那么這話是正確的嗎？

首先這話的確不假，之所以軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)不能長時(shí)間開機(jī)運(yùn)行，也是有以下幾點(diǎn)原因的：

第一、從相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)勢(shì)來說，之所以相控陣?yán)走_(dá)能夠成為新一代戰(zhàn)艦的標(biāo)配，就是因?yàn)橄啾绕渌麄鹘y(tǒng)雷達(dá)而言，相控陣?yán)走_(dá)不僅體積小巧，更重要的是其擁有極為強(qiáng)大的探測(cè)、指揮性能，其可以同時(shí)探測(cè)數(shù)千個(gè)目標(biāo)并跟蹤鎖定其中最有威脅性的數(shù)十個(gè)，并迅速引導(dǎo)防空導(dǎo)彈進(jìn)行攔截，等于是將傳統(tǒng)的防空探測(cè)雷達(dá)和火控雷達(dá)綜合到一起的產(chǎn)物，因此相控陣?yán)走_(dá)堪稱現(xiàn)代防空艦的核心系統(tǒng)和必備設(shè)備。

但是不管是什么雷達(dá)，其原理基本是一致的，從雷達(dá)的探測(cè)原理來說，將電能輸送到雷達(dá)發(fā)射機(jī)后，發(fā)射機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為電磁信號(hào)，并且經(jīng)過雷達(dá)天線發(fā)射出去。理論上雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率越高，雷達(dá)探測(cè)距離越遠(yuǎn)。所以對(duì)于軍艦來說，雖然受限于地球曲率的影響，搭載在軍艦上的雷達(dá)最大探測(cè)距離不會(huì)超過400公里，但是要想實(shí)現(xiàn)400公里內(nèi)的防空探測(cè)，雷達(dá)的發(fā)射機(jī)功率也要變得更高。但是我們知道任何電子設(shè)備功率越大發(fā)熱量就越大，同樣對(duì)于軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)而言，要想實(shí)現(xiàn)幾百公里的目標(biāo)探測(cè)，其雷達(dá)發(fā)射機(jī)和天線的發(fā)熱量肯定不低，雖然現(xiàn)代很多軍艦使用的相控陣?yán)走_(dá)采用水冷或者風(fēng)冷的方式解決散熱問題，但是雷達(dá)設(shè)備畢竟是時(shí)刻散發(fā)熱量的，所以發(fā)熱量一大雷達(dá)發(fā)射功率就會(huì)自動(dòng)降低保護(hù)，這就像我們使用的手機(jī)一樣，手機(jī)玩手游時(shí)間長了一發(fā)熱，手機(jī)就會(huì)變得卡頓一個(gè)道理。所以對(duì)于軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)而言，如果長時(shí)間開機(jī)的話，首先就是雷達(dá)發(fā)射機(jī)發(fā)熱量上升以后，探測(cè)距離就會(huì)相應(yīng)的降低，同時(shí)長時(shí)間高溫運(yùn)行的話也會(huì)對(duì)雷達(dá)的壽命有一定的影響。

第二、在軍艦上綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)的時(shí)候，軍艦上使用的主發(fā)動(dòng)機(jī)主要是承擔(dān)軍艦的航行推進(jìn)需求，并不參與發(fā)電需求。所以對(duì)于傳統(tǒng)軍艦而言，艦上的所有電子設(shè)備用電就需要專用的發(fā)電機(jī)解決，這就造成一個(gè)很大的問題就是，軍艦上的發(fā)電功率大小事實(shí)上和主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)并無關(guān)聯(lián)，而是和專用的發(fā)電機(jī)功率有直接關(guān)系，所以很多軍艦雖然使用的燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率高達(dá)幾萬馬力，但是卻經(jīng)常有“用電荒”的問題出現(xiàn)。比如美國的伯克艦雖然裝備的四臺(tái)LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)總輸出功率高達(dá)10萬馬力，但是其搭載的發(fā)電機(jī)卻是三臺(tái)總輸出功率一萬馬力出頭的小型燃?xì)廨啓C(jī)。而伯克艦從一開始裝備的SPY-1無源相控陣?yán)走_(dá)的峰值發(fā)射功率高達(dá)4000-6000千瓦，所以對(duì)于伯克艦來說，只要艦上的相控陣?yán)走_(dá)一開機(jī)，整艘軍艦的其他很多用電設(shè)備都得短暫歇菜。所以不是說軍艦在航行過程中不想長時(shí)間開機(jī)運(yùn)行相控陣?yán)走_(dá)，而是艦上越來越多的電子設(shè)備運(yùn)行都需要大量的電能供應(yīng)，但是迫于軍艦上的供電系統(tǒng)是從一開始就設(shè)計(jì)好的，后期修改的難度不亞于重新設(shè)計(jì)整套供電系統(tǒng)，所以再這種窘?jīng)r下就只能將艦上的用電大戶不用時(shí)短暫關(guān)閉了。

同樣對(duì)于越來越多想要上艦的激光武器、電磁炮等高耗能武器而言，如果其搭載的軍艦平臺(tái)沒有發(fā)電量驚人的供電系統(tǒng)和使用綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的話，那上艦就只能再等等了。所以在這種需求下，我們看到包括英國的45型驅(qū)逐艦、美國的DDG1000、我國的055大型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦都采用了適應(yīng)未來海上作戰(zhàn)的綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)來迎接未來。

當(dāng)然軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)平時(shí)不開機(jī)，并不意味著軍艦失去了對(duì)空對(duì)海探測(cè)能力，因?yàn)橐凰臆娕炆涎b備的雷達(dá)不只有相控陣?yán)走_(dá)一種，還包括有很大的其他類型雷達(dá)，所以就算是相控陣?yán)走_(dá)平時(shí)不開機(jī)，軍艦在航行過程中，也是至少有一部米波遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)持續(xù)開機(jī)運(yùn)行的，所以這就從需求上解決了相控陣?yán)走_(dá)不開機(jī)時(shí)，軍艦航行防空安全的問題。并且由于米波雷達(dá)耗電少，同時(shí)不怕敵軍的電子信號(hào)偵查，并且米波雷達(dá)的探測(cè)范圍廣、探測(cè)距離遠(yuǎn)，所以米波雷達(dá)非常適合在平時(shí)作為軍艦的主力警戒雷達(dá)，而在關(guān)鍵時(shí)刻則將任務(wù)轉(zhuǎn)交給綜合性能更高的相控陣?yán)走_(dá)。

早期提康德羅加級(jí)巡洋艦因?yàn)橄嗫仃嚴(yán)走_(dá)太耗電的問題，只能打開四個(gè)相控陣面中的一個(gè)進(jìn)行對(duì)空搜索。通過四個(gè)陣面間斷開機(jī)的方式進(jìn)行360度的搜索。另外一個(gè)相控陣?yán)走_(dá)耗電量大的例子是美國最新型驅(qū)逐艦阿利伯克三型，原本雙波段雷達(dá)的設(shè)計(jì)是四面陣S波段加三面陣X波段。結(jié)果因?yàn)椴思?jí)的艦體動(dòng)力不足，如果加裝了三面陣X波段的話，電就不夠用了，所以將三面固定陣面的X波段雷達(dá)換成了單面的旋轉(zhuǎn)X波段雷達(dá)。這樣的設(shè)計(jì)讓伯克三型和我國055的對(duì)比變成了笑話。問題來了，相控陣?yán)走_(dá)相對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá)，耗電量大了多少？為什么如此耗電？真的是因?yàn)樘碾婋姴粔蛴茫走_(dá)才不能常開機(jī)嗎？

相控陣?yán)走_(dá)和常規(guī)的機(jī)械掃描雷達(dá)功率差異有多大？

我們經(jīng)常提到的雷達(dá)有傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)還有我們熟知的相控陣?yán)走_(dá)。我們以艦載對(duì)空搜索雷達(dá)做一下比較，大家就可以直觀地看出相比傳統(tǒng)雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)的耗電量數(shù)據(jù)有多大了。

比如俄羅斯的頂板三坐標(biāo)對(duì)空搜索雷達(dá)，其峰值功率高達(dá)90KW，這已經(jīng)是在原有基礎(chǔ)上提升了一倍發(fā)射功率的前提下才達(dá)到的。而其平時(shí)工作的平均功率，估計(jì)不會(huì)超過20KW.比一架戰(zhàn)斗機(jī)上使用的雷達(dá)功率稍微高點(diǎn)。

而艦載相控陣?yán)走_(dá)的耗電量，比頂板對(duì)空搜索雷達(dá)怎么樣呢？第一款進(jìn)入實(shí)用版本的相控陣?yán)走_(dá)天線是SPY-1A的改進(jìn)型，這是一款無源相控陣艦載雷達(dá)，主要裝備在提康德羅加級(jí)巡洋艦上。有兩個(gè)中央發(fā)射機(jī)32個(gè)放大器為四面相控陣?yán)走_(dá)供應(yīng)雷達(dá)信號(hào)。每個(gè)放大器的峰值功率是132KW，平均功率是32千瓦，折合最大發(fā)射功率是4200KW.這樣的雷達(dá)發(fā)射功率太大，提康德羅加級(jí)無法提供充沛的電能，只能減小雷達(dá)發(fā)射功率，僅僅只能支撐提康德羅加級(jí)一個(gè)陣面工作的用電需求。在SPY-1A基礎(chǔ)上升級(jí)的SPY-1B同樣裝備在后續(xù)的提康德羅加級(jí)巡洋艦上，其平均發(fā)射功率提升到了58KW，最大發(fā)射功率達(dá)到了6000KW。升級(jí)后的后續(xù)六艘提康德羅加級(jí)巡洋艦，可以讓相對(duì)應(yīng)的兩面相控陣同時(shí)開機(jī)。

對(duì)比以上數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，同樣是對(duì)空搜索，俄羅斯最新型的頂板三坐標(biāo)低空搜索雷達(dá)的發(fā)射功率，只有美國同期相控陣艦載雷達(dá)的發(fā)射功率的幾十分之一，甚至百分之一。這是不是就能說明，相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射功率有多大了？

我國在海之星雷達(dá)研發(fā)成功之后，曾經(jīng)對(duì)美國軍艦相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射功率有個(gè)大概的估計(jì)。每平方米相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射功率大概在40千瓦左右。美國宙斯盾的雷達(dá)陣面大概在12平方米的面積，也就是說，四面陣同時(shí)工作的總功率大概是4800KW的樣子，跟上面的數(shù)據(jù)基本上可以對(duì)的上！

相控陣?yán)走_(dá)為何會(huì)這么耗電？有源相控陣和無源相控陣?yán)走_(dá)的耗電量有差距嗎？

相對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá)只有一個(gè)集中發(fā)射機(jī)的雷達(dá)設(shè)計(jì)體制，相控陣?yán)走_(dá)有多少個(gè)T/R組件，理論上就需要有多少個(gè)雷達(dá)發(fā)射機(jī)。只不過因?yàn)橛性春蜔o源的區(qū)別。有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)T/R組件都是一個(gè)單獨(dú)的發(fā)射和接收單元，而無源相控陣?yán)走_(dá)是有中央發(fā)射機(jī)和信號(hào)放大器為每個(gè)T/R組件提供雷達(dá)信號(hào)。兩者本質(zhì)上是一樣的。

相控陣?yán)走_(dá)和傳統(tǒng)雷達(dá)相比，具備超遠(yuǎn)距離探測(cè)的能力。因?yàn)楦鱾€(gè)組件的雷達(dá)波在傳輸?shù)倪^程中可以加強(qiáng)，所以大型地面相控陣?yán)走_(dá)站具備對(duì)數(shù)千公里外目標(biāo)的探測(cè)能力。比如我國的大型山體相控陣?yán)走_(dá)，美國的鋪路爪雷達(dá)。只不過這些雷達(dá)的發(fā)射功率動(dòng)輒數(shù)萬千瓦，是真正的電老虎。

艦載相控陣?yán)走_(dá)因?yàn)閮?yōu)秀的陣面體制，每個(gè)發(fā)射單元本身就是一個(gè)小的雷達(dá)單元，在相位加強(qiáng)之后，其探測(cè)距離，跟蹤目標(biāo)的數(shù)量，抗干擾能力等往往都優(yōu)于傳統(tǒng)的雷達(dá)。比如頂板三坐標(biāo)對(duì)空搜索雷達(dá)，在峰值功率時(shí)對(duì)空搜索距離也只有300公里，而相控陣可以輕松將這個(gè)距離拉伸到500公里，這就是相控陣?yán)走_(dá)更加耗電的原因吧。如果您設(shè)計(jì)一款傳統(tǒng)脈沖多普勒雷達(dá)，只要賦予這款雷達(dá)足夠的發(fā)射功率，理論上，雷達(dá)的探測(cè)距離也可以足夠遠(yuǎn)！傳統(tǒng)雷達(dá)是對(duì)一個(gè)方向上的部分空域探測(cè)，而相控陣是對(duì)360度內(nèi)的全部空域進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)范圍，覆蓋角度等都大的多，其能力相當(dāng)于幾十部傳統(tǒng)雷達(dá)的疊加，耗電量大也就好解釋了。

那么有源相控陣和無源相控陣哪種相控陣?yán)走_(dá)體制更加耗電呢？這個(gè)問題相信仔細(xì)看過以上內(nèi)容的朋友內(nèi)心都有了答案了吧？有源體制每個(gè)T/R組件都具備單獨(dú)發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的能力，而無源體制需要通過中央發(fā)射機(jī)工作，在信號(hào)放大器的基礎(chǔ)上再讓T/R組件工作。理論上，無源相控陣工作的電路線程更長，而且中間增加了一級(jí)工作單位。傳輸損耗不可避免，而且在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，一般強(qiáng)度都會(huì)大幅度地衰減。在耗能上，肯定要高于有源相控陣。當(dāng)然，我們指的，是同樣性能陣面的有源相控陣?yán)走_(dá)和無源相控陣?yán)走_(dá)的耗能對(duì)比。

我國052D采用的是四面陣有源相控陣?yán)走_(dá)，也就是大家經(jīng)常說的海之星。這款雷達(dá)的平均能耗大概是一平方米10千瓦左右。為什么跟美國的無源相控陣?yán)走_(dá)耗能有如此大的差距呢？上面其實(shí)我們已經(jīng)解釋了，中央發(fā)射機(jī)在信號(hào)放大器的作用下，實(shí)際上會(huì)有能量損耗的。而一般電信號(hào)的傳輸過程中，能量有效利用達(dá)到50%就已經(jīng)非常不錯(cuò)了。這也就解釋了，我們依托只有7000噸排水量的艦體，卻實(shí)現(xiàn)了每個(gè)同類上萬噸艦體才能實(shí)現(xiàn)的相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)能力的問題！實(shí)際上是我們采用的有源相控陣體制更加節(jié)能而已！

我國055是世界上第一款安裝雙波段雙四面陣?yán)走_(dá)的先進(jìn)驅(qū)逐艦。之所以能成為世界第一，最大的因素就是其裝備的雙波段雷達(dá)。美國實(shí)際上也在設(shè)計(jì)雙波段雷達(dá)的驅(qū)逐艦，只不過受限于經(jīng)費(fèi)不足，只能在伯克級(jí)上改進(jìn)。原本設(shè)計(jì)圖上，伯克級(jí)的X波段雷達(dá)還是個(gè)三面陣，而實(shí)際建造的時(shí)候，卻變成了一部旋轉(zhuǎn)單面陣X波段雷達(dá)。這就是雷達(dá)耗電惹的禍，在艦體已定的情況下，無法為更多陣面提供電能的伯克級(jí)，只能選擇犧牲性能了！055因?yàn)樵O(shè)計(jì)之初就考慮到了電力需求，所以我們完全不用擔(dān)心電力供應(yīng)不足的問題！

艦載相控陣?yán)走_(dá)不能一直開機(jī)實(shí)際上是為了散熱的需要，那么中國和美國的相控陣?yán)走_(dá)的最長開機(jī)時(shí)間有差別嗎？

巨大的耗電量帶來的，是巨大的散熱。任何電能在傳輸?shù)臅r(shí)候都會(huì)有損耗。就好比你用電腦一樣，在滿足使用的同時(shí)，電腦主機(jī)散發(fā)的熱量甚至比一臺(tái)電冰箱還大。一個(gè)房間內(nèi)同時(shí)多放幾臺(tái)電腦的話，數(shù)九寒冬的冬季，房間內(nèi)也不會(huì)冷的。網(wǎng)吧不開暖氣依然很暖和就是這個(gè)原因。電腦的功率才三四百瓦，而艦載雷達(dá)的功率高達(dá)數(shù)千千瓦，這樣的功率所散發(fā)的熱量是電腦沒法比的，如果長時(shí)間工作的話，散發(fā)的熱量有可能將雷達(dá)的部件給燒壞，所以相控陣?yán)走_(dá)的散熱也是目前主要的研究方向。

相控陣?yán)走_(dá)之所以需要短暫的停止工作，原因就是在散熱不及時(shí)的時(shí)候，通過短暫的停止工作來給設(shè)備降溫。目前美國相控陣T/R組件材料是砷化鎵，這種材料的溫度達(dá)到60度以上的時(shí)候，就會(huì)因?yàn)闇囟冗^高無法工作。目前美國技術(shù)部門采用的散熱方式主要是風(fēng)扇散熱，這樣可以保障相控陣?yán)走_(dá)的連續(xù)開機(jī)時(shí)間達(dá)到將近3個(gè)小時(shí)（160分鐘）不過在3小時(shí)之后，雷達(dá)就需要短暫的關(guān)機(jī)進(jìn)行散熱處理。

我國的相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的性能采用的是氮化鎵，相比于砷化鎵只能耐受60度的溫度，氮化鎵的耐高溫性能更好。再加上水冷模式，我們的艦載相控陣?yán)走_(dá)的連續(xù)開機(jī)時(shí)間高達(dá)6個(gè)小時(shí)。我們采用有源相控陣?yán)走_(dá)體制，本身功率就小得多，再加上更加先進(jìn)的材料與散熱手段。我國最新的艦載相控陣?yán)走_(dá)可以連續(xù)開機(jī)的時(shí)間比美國多出去將近一半的時(shí)間。大家可以看到055一體桅桿上并沒有堆砌那么多的亂七八糟的雷達(dá)，什么原因大家明白了嗎？我們的雷達(dá)連續(xù)開機(jī)時(shí)間長，不需要在短暫停機(jī)的狀態(tài)下用其他雷達(dá)做補(bǔ)充！所以一體化桅桿做得也非常漂亮！

一點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)的進(jìn)步，在裝備的戰(zhàn)斗力和建設(shè)上都會(huì)有巨大的性能體現(xiàn)。我國在相控陣的研發(fā)初期，實(shí)際上是冒著很大的風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)槲覀冎挥兄苯釉竭^無源相控陣主攻有源相控陣，才能在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先。一旦失敗，會(huì)因?yàn)榫薮蟮耐度霙]有產(chǎn)出，同時(shí)又不去做無源相控陣而面臨我國雷達(dá)技術(shù)整體落后的局面。上世紀(jì)九十年代在相控陣?yán)走_(dá)的研發(fā)上，美國人的主流是無源相控陣?yán)走_(dá)的，有源相控陣只是一種概念，我們將其做成了實(shí)物，這才帶來了我們雷達(dá)工業(yè)的全球領(lǐng)先。到今天，我們的艦載相控陣世界第一，空基預(yù)警機(jī)世界第一，甚至機(jī)載雷達(dá)的性能也是世界第一。

軍艦相控陣?yán)走_(dá)就是因?yàn)楹碾娋薮笫墙⒃跓o源相控陣的基礎(chǔ)上的，因?yàn)槎嗔朔糯笃鞯戎虚g環(huán)節(jié)，電能的損耗嚴(yán)重。當(dāng)我們的有源相控陣登臺(tái)，大家似乎并沒有看到我們的軍艦因?yàn)楹碾娏烤薮蠖鵁o法正常工作的窘境。在實(shí)現(xiàn)小艦大預(yù)警的同時(shí)，因?yàn)楦酉冗M(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)體制，我們的相控陣在耗電量上少了，同比例散發(fā)的熱量也就少了。可連續(xù)工作的時(shí)間就變得多了！只不過現(xiàn)在還是無法全天候工作，未來隨著新材料和散熱技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，相信我們的艦載相控陣最終將具備全天候工作的能力吧！

艦載相控陣?yán)走_(dá)作為軍艦上最耗電的設(shè)備，經(jīng)常被人誤以為是海軍為了無法承受其巨大的耗電量，所以選擇了階段性關(guān)閉，只有需要的時(shí)候才打開，其實(shí)這種說法是一種誤解。其實(shí)不常開的原因是為了保證其散熱的需要，畢竟這種大家伙發(fā)熱太嚴(yán)重了，如果長時(shí)間啟動(dòng)的話，很容易出現(xiàn)問題，如果相控陣?yán)走_(dá)上的無線陣列電子元件被燒毀，那么整個(gè)雷達(dá)也就報(bào)廢了。

那么為何這種名字聽上去那么拉風(fēng)的雷達(dá)，會(huì)存在這么嚴(yán)重散熱問題呢？其實(shí)相控陣?yán)走_(dá)是一種相位控制電子掃描陣列雷達(dá)，其工作原理是利用無數(shù)個(gè)小型天線單元進(jìn)行排列所組成的天線陣面，每一個(gè)單元都可以獨(dú)自進(jìn)行相位開關(guān)控制，并通過天線單元發(fā)射相對(duì)來形成不同相位的電磁波束，也就是說相控陣?yán)走_(dá)其實(shí)就是通過各個(gè)天線單元所發(fā)射的電磁波進(jìn)行有效探測(cè)。

有意思的是，相控陣?yán)走_(dá)的造型與傳統(tǒng)雷達(dá)造型完全不一樣，更像是一塊鋼板安裝到了雷達(dá)上，而且上面還裝載了很多個(gè)電子元件，從遠(yuǎn)處看上去像是一個(gè)個(gè)整齊的步兵方陣，也因?yàn)檫@種特殊的造型，這種天線也被稱為“門板”，組成這些電子元件的陣列其學(xué)名叫做“T/R組件”。

別看造型比較獨(dú)特，相控雷達(dá)的探測(cè)方式可比傳統(tǒng)雷達(dá)先進(jìn)多了，相較于傳統(tǒng)雷達(dá)還需要不停的旋轉(zhuǎn)，相控雷達(dá)由于采用了四面陣列天線的排布，可以達(dá)到360度無死角的探測(cè)效果。但缺點(diǎn)也很明顯，其相控雷達(dá)陣列的天線組成數(shù)量過于龐大，這也導(dǎo)致雷達(dá)的功率較大，雖然探測(cè)距離也非常遠(yuǎn)，但維持開機(jī)工作時(shí)間僅能維持30-120分鐘，同時(shí)工作期間還需要水冷進(jìn)行降溫。如果是小型相控雷達(dá)，則會(huì)使用風(fēng)冷進(jìn)行降溫，但工作時(shí)間也被壓縮到了20分鐘，這一點(diǎn)跟傳統(tǒng)雷達(dá)想必短板還是比較明顯的。

以我國052C驅(qū)逐艦為例，它的相控陣?yán)走_(dá)是346型，一個(gè)門板上安裝了560個(gè)T/R組建，而每個(gè)組建的功率為30瓦，如果560個(gè)T/R全部運(yùn)行的話，那么功率則將直接提升為16800瓦，那么四面全開的話，則會(huì)高達(dá)67200瓦，也就是67千瓦，如果工作40分鐘的話，那么耗電量僅會(huì)消耗45度電，從這個(gè)數(shù)字來看的話，上面說相控陣?yán)走_(dá)耗電量過大的謠言也就不攻自破了，所以說相控陣?yán)走_(dá)只是因?yàn)樯釂栴}才會(huì)選擇短時(shí)間關(guān)閉。

那么為何相控陣?yán)走_(dá)的散熱這么差呢？其原因就在采用了砷化鎵這種半導(dǎo)體材料，該材料制作的T/R組件需要在保持60度的環(huán)境溫度之才可以正常工作，這也導(dǎo)致相控陣?yán)走_(dá)的散熱受到了一定的限制，雖然這種材料并不完美，但目前各個(gè)國家都沒有找到相應(yīng)的替換材料。從目前已知的散熱手段來看，美國通過化學(xué)+風(fēng)扇的組合，可以讓雷達(dá)開機(jī)時(shí)間保持在160分鐘。這對(duì)于執(zhí)行任務(wù)的驅(qū)逐艦而言，依然足夠了。而對(duì)于中國海軍對(duì)于相控陣?yán)走_(dá)的散熱方式更加強(qiáng)勁，通過將砷化鎵改為氮化鎵，其連續(xù)開機(jī)的時(shí)間已經(jīng)超過了300分鐘。這對(duì)于目前各個(gè)國家的相控陣?yán)走_(dá)而言，已經(jīng)是領(lǐng)先地位了，這也是為何我國的055驅(qū)逐艦不再使用老舊的警戒雷達(dá)的主要原因，畢竟這種先進(jìn)的 雷達(dá)，不僅性能強(qiáng)，而且各方面都非常優(yōu)秀，對(duì)于我國驅(qū)逐艦而言也是一次巨大的提升。

艦載相控陣?yán)走_(dá)的確是軍艦上最耗電的設(shè)備，不論是艦載、機(jī)載，甚至是路基相控陣?yán)走_(dá)都不能常開，其原因并非是難以承受巨大的耗電量，而是散熱。

如果相控陣?yán)走_(dá)長時(shí)間開機(jī)且得不到有效散熱，那么天線陣列上的電子元件將會(huì)燒毀，雷達(dá)就會(huì)因此報(bào)廢。

相控陣?yán)走_(dá)為什么會(huì)存在散熱問題呢？我們先來了解關(guān)于相控陣?yán)走_(dá)的知識(shí)：所謂相控陣?yán)走_(dá)就是相位控制電子掃描陣列天線雷達(dá)，利用大量單個(gè)控制的小型天線單元排列成天線陣面，每個(gè)天線單元都由獨(dú)立的移相開關(guān)控制，通過控制各天線單元發(fā)射的相位，就能合成不同相位的電磁波束，相控陣?yán)走_(dá)就是利用各天線單元所發(fā)射的電磁波進(jìn)行探測(cè)的。

▼下圖為我國JY-26型路基機(jī)動(dòng)遠(yuǎn)程有源相控陣搜索雷達(dá)的掃描陣列天線特寫，上面密密麻麻的東西就是組成天線陣列的各天線單元。

相控陣?yán)走_(dá)的掃描天線與傳統(tǒng)米波雷達(dá)或多普勒脈沖雷達(dá)在結(jié)構(gòu)上有很大的區(qū)別

我們所理解的天線應(yīng)該是用許多管狀金屬組合而成的裝置，比如安裝在052C\D驅(qū)逐艦上外形酷似“晾衣架”的517型米波遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)，它的掃描天線就是由“許多管狀金屬組合而成的”，在不斷旋轉(zhuǎn)中實(shí)施對(duì)空和對(duì)海搜索。

而相控陣?yán)走_(dá)的外形與傳統(tǒng)雷達(dá)截然不同，它的掃描天線外形就像一塊平整的門板，上面安裝有許多電子元件，這些元件按照設(shè)計(jì)要求在“門板”上整齊排列，形態(tài)像極了整齊列隊(duì)的步兵方陣，因此這樣的“門板”就被稱之為相控陣?yán)走_(dá)的“陣列天線”，而那些組成陣列的電子元件就是上述中提到的“各天線單元”，它的專業(yè)名稱為“T/R組件”。

大型相控陣?yán)走_(dá)不需要像傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)那樣通過旋轉(zhuǎn)天線來進(jìn)行探測(cè)（艦載和路基相控陣?yán)走_(dá)就屬于大型相控陣?yán)走_(dá)），但是為了達(dá)到360°無死角探測(cè)效果，通常需要設(shè)置4面陣列天線面向4個(gè)不同方向，這就是我們?cè)谲娕炆峡吹健八拿娑芘啤保棵妗岸芘啤笨蓲呙杷鎸?duì)方向120°以內(nèi)的范圍。

相控陣?yán)走_(dá)陣列天線上組成陣列的T/R組件數(shù)量越多，雷達(dá)的功率就越大，探測(cè)距離越遠(yuǎn)，探測(cè)精度也就越高。比如美國的“鋪路爪”相控陣遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)的每一面天線均由17360個(gè)T/R組件組成陣列，其中15360個(gè)是負(fù)責(zé)發(fā)射電磁波的T單元，2000個(gè)是負(fù)責(zé)接收探測(cè)回波的R單元，這些T/R組件以96個(gè)小組的形式組成一面圓形陣列，每個(gè)小組既可協(xié)同工作，也可獨(dú)立工作，協(xié)同工作時(shí)每一面陣列天線的最遠(yuǎn)探測(cè)距離為5000公里，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)或者需要為多枚導(dǎo)彈提供攻擊制導(dǎo)時(shí)每個(gè)小組將獨(dú)立展開工作，每一個(gè)小組將為不同的攔截導(dǎo)彈提供獨(dú)立的制導(dǎo)服務(wù)，這就是相控陣?yán)走_(dá)能具備“同時(shí)鎖定200個(gè)目標(biāo)并同時(shí)攻擊其中100個(gè)目標(biāo)”功能的原因。

▼下圖為美國X波段的路基“鋪路爪”遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，每一面天線由一萬多個(gè)T/R組件組成陣列。

相控陣?yán)走_(dá)的開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間短與耗電量無關(guān)

不管是大型的艦載、路基相控陣?yán)走_(dá)還是機(jī)載的小型相控陣?yán)走_(dá)，它們都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，那就是基于散熱的考慮，雷達(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間非常短，大型相控陣?yán)走_(dá)可以采用水冷的形式進(jìn)行降溫，因此開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)到30~120分鐘，比如我國052C型驅(qū)逐艦的346型水冷相控陣?yán)走_(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間僅為40分鐘；機(jī)載的小型相控陣?yán)走_(dá)只能采用風(fēng)冷降溫，因此開機(jī)連續(xù)工作時(shí)長一般不超過20分鐘，比如F-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)的AN/APG-77相控陣?yán)走_(dá)。

相控陣?yán)走_(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)長較短的原因是散熱問題，以S/C波段的052C型驅(qū)逐艦346型相控陣?yán)走_(dá)為例：每一面天線一共由560個(gè)T/R組件組成矩形陣列，每個(gè)T/R組件的功率約為30W，工作效率為≥25%，尺寸為21.5×49×12.5mm，重量約為220克。

假設(shè)346型相控陣?yán)走_(dá)開機(jī)后每一面天線上的560個(gè)T/R組件全部正常運(yùn)行，那么功率將達(dá)到16800W，四面天線同時(shí)工作時(shí)總功率達(dá)到67200W，即67.2KW，如果開機(jī)工作40分鐘，耗電量約為45KW/h,也就是說在開機(jī)工作的40分鐘內(nèi)4面天線的耗電量僅為45度電而已！如果將整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的電耗計(jì)算在內(nèi)耗電量也不會(huì)超過200度，因此耗電量并不是制約相控陣?yán)走_(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間長短的因素。

▼下圖為日本海上自衛(wèi)隊(duì)裝備的“秋月”級(jí)驅(qū)逐艦，該型軍艦使用小型相控陣?yán)走_(dá)的原因并不是電能供應(yīng)不足，而是大功率相控陣?yán)走_(dá)的散熱問題不好解決。

相控陣?yán)走_(dá)雖然耗電量較小，但是發(fā)熱量卻十分巨大

一臺(tái)家用型微波爐的功率不超過1500W，一臺(tái)電磁爐功率通常為3000W，一臺(tái)電飯煲的功率一般不超過800W，如果分別使用上述三種家用電器來加熱500毫升的水到沸騰（接近100℃），微波爐用時(shí)不超過3分鐘，電磁爐不超過1分鐘，電飯煲不超過5分鐘。

052C型驅(qū)逐艦的346型相控陣?yán)走_(dá)單面天線的功率為16800W，假設(shè)全部T/R組件的做工效率均為25%，這就意味著只有約4200W的功率在發(fā)射電磁波，剩下的12600W的功率則在空耗。

能量從來不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，電能同樣如此。由于這12600W的電能并不在雷達(dá)天線是做功，因此只能以發(fā)熱的形式進(jìn)行空耗，這就相當(dāng)于在雷達(dá)天線上同時(shí)運(yùn)行著4臺(tái)電磁爐和一臺(tái)電飯煲，如果不對(duì)天線進(jìn)行散熱處理，那么堆積的熱量將會(huì)越來越高，最后導(dǎo)致的結(jié)果只有兩個(gè)：第一、天線燒毀；第二、 縮短開機(jī)時(shí)間。

下圖為052C型驅(qū)逐艦的346型大功率相控陣?yán)走_(dá)特寫，紅色箭頭指示的是雷達(dá)天線冷卻系統(tǒng)循環(huán)水管道，弧形外殼設(shè)計(jì)有利于風(fēng)扇換氣降溫。

解決相控陣?yán)走_(dá)散熱問題的方法

過去的汽車通用循環(huán)水加風(fēng)扇的方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，俗稱“水冷散熱”，而臺(tái)式電腦則采用鋁合金傳熱加風(fēng)扇的方式對(duì)CPU芯片進(jìn)行冷卻，俗稱“風(fēng)冷散熱”，這兩種散熱辦法都被應(yīng)用到解決相控陣?yán)走_(dá)散熱中，水冷散熱通常應(yīng)用在大型相控陣?yán)走_(dá)，比如052C驅(qū)逐艦所使用的346型相控陣?yán)走_(dá)；小型相控陣?yán)走_(dá)則采用風(fēng)冷法進(jìn)行散熱。

然而相控陣?yán)走_(dá)天線總歸是由成百上千甚至上萬個(gè)獨(dú)立的T/R組件組成的陣列，不管是水冷還是風(fēng)冷始終都無法完美地進(jìn)行徹底散熱，大量T/R組件在工作時(shí)同時(shí)釋放的熱量很難被液態(tài)水或氣流全部帶走，熱量堆積現(xiàn)象依舊在發(fā)生。

最關(guān)鍵的是T/R組件是用砷化鎵半導(dǎo)體材料做成的電子元器件，當(dāng)運(yùn)行環(huán)境溫度高于60℃時(shí)將會(huì)有30%的組件開始出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象，當(dāng)環(huán)境溫度接近100℃時(shí)100%的組件將會(huì)失效，倘若溫度超過100℃，那么組件將會(huì)燒毀。

風(fēng)冷和水冷固然能起到明顯的冷卻作用，但是溫度的堆積依舊不可避免，一旦雷達(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間過長時(shí)，堆積的溫度將會(huì)造成T/R組件運(yùn)行環(huán)境超過60℃，嚴(yán)重影響雷達(dá)發(fā)揮正常性能。為了解決這個(gè)問題，像軍艦搭載的大型相控陣?yán)走_(dá)只能限制開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間，也就是題主所說的“不常開”，這也是大多數(shù)軍艦除了安裝先進(jìn)的相控陣天線以外還要加裝一部傳統(tǒng)搜索/警戒雷達(dá)的主要原因，同時(shí)也是小噸位軍艦不使用相控陣?yán)走_(dá)的原因。

好在軍艦一般都是以編隊(duì)的形式出海作訓(xùn)的，在巡航過程中使用傳統(tǒng)搜索/警戒雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)；進(jìn)入臨戰(zhàn)狀態(tài)以后則在艦隊(duì)中組織艦只輪流開啟相控陣?yán)走_(dá)，雷達(dá)關(guān)機(jī)的其他艦只以數(shù)據(jù)鏈的方式共享探測(cè)結(jié)果；當(dāng)旗艦下達(dá)“一級(jí)戰(zhàn)備”命令后艦隊(duì)各艦只自己的相控陣?yán)走_(dá)才會(huì)開機(jī)。

▼下圖為我國的054A型驅(qū)逐艦，由于噸位相對(duì)較小，該型驅(qū)逐艦并未使用相控陣?yán)走_(dá)，而是在桅桿頂安裝了一部三坐標(biāo)搜索雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)雖然先進(jìn)，但是系統(tǒng)過于龐大，并不適合排水量在4000噸以下的軍艦，否則就要像日本和印度那樣使用高不成低不就的小功率相控陣?yán)走_(dá)了。

綜上所述我沒得吃這樣的結(jié)論：軍艦搭載的相控陣?yán)走_(dá)的電耗并不高，開機(jī)40分鐘所消耗的電能僅為幾百度而已，因此相控陣?yán)走_(dá)不能常開的原因并非耗電太高，真正的原因是受散熱的制約，使用砷化鎵半導(dǎo)體材料制作的T/R組建需要在60℃以下的環(huán)境溫度才能正常工作，所以即便采用了散熱措施，相控陣?yán)走_(dá)依舊不能長時(shí)間開機(jī)工作。由于先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)嚴(yán)重受制于散熱，各國均在投入大量資金研究解決辦法，在這方面我國似乎走在了最前沿，比如052C型驅(qū)逐艦的346相控陣?yán)走_(dá)我們和大家一樣采用水冷散熱，雷達(dá)開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間均為40~50分鐘，而到了052D的346A型相控陣?yán)走_(dá)時(shí)，我們同美國人一樣采用了像現(xiàn)在的汽車那樣的化學(xué)加風(fēng)扇冷卻法，雷達(dá)連續(xù)開機(jī)時(shí)間已經(jīng)突破了160分鐘，而到了055萬噸大驅(qū)上的346B型“海之星”多功能相控陣?yán)走_(dá)時(shí)我們不但采用化學(xué)加風(fēng)冷的方法來為雷達(dá)散熱，而且制作T/R組件的材料也由砷化鎵改為氮化鎵，技術(shù)水平已經(jīng)超越了美國人，開機(jī)連續(xù)工作時(shí)間達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的300分鐘！這也是055型驅(qū)逐艦不再使用“晾衣架”警戒雷達(dá)的原因。

▼下圖為正在高速航行的055型驅(qū)逐艦首艦——101南昌艦，該型軍艦噸位超過10000噸，網(wǎng)絡(luò)上許多所謂“專家”都在夸它先進(jìn)，但是究竟先進(jìn)在哪里卻說不出個(gè)所以然來，055大驅(qū)比美艦先進(jìn)的地方主要表現(xiàn)在該艦搭載的多波段相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，其中S波段用于警戒與搜索，C波段用于提供制導(dǎo)。

相控陣?yán)走_(dá)可是軍艦上的耗電大戶!先來看一組數(shù)據(jù)吧！

美國艦載SPY-1B相控陣?yán)走_(dá)的總功率為4MW，SPY-1D的總功率為4MW。而阿利伯克級(jí)驅(qū)逐艦安裝了3臺(tái)501K34型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)功率為2500W，3臺(tái)也就就是7.5MW。我國052C型驅(qū)逐艦上面的346相控陣?yán)走_(dá)的功率為500KW，而全艦發(fā)電量為1000KW。由此可知，相控陣?yán)走_(dá)的耗電量占據(jù)了軍艦發(fā)電量的一半。

艦載相控陣?yán)走_(dá)之所以耗電，是因?yàn)槠涫怯蓴?shù)千個(gè)T/R組件構(gòu)成的，每一個(gè)T/R組件都相當(dāng)于一部微型雷達(dá)，也就是說一部有源相控陣?yán)走_(dá)相當(dāng)于數(shù)千部微型雷達(dá)，可想而知，其耗電量該多么嚴(yán)重。

相控陣?yán)走_(dá)有峰值功率和平均功率之分，這之間還有一個(gè)占空比，一般來說，相控陣?yán)走_(dá)的占空比是20%-25%。APG-77雷達(dá)的峰值功率在20KW，而平均功率只有4KW-5KW。其一個(gè)T/R組件的峰值功率為10W，平均功率也就在2W-2.5W左右。艦載相控陣?yán)走_(dá)的功率要比機(jī)載的大，艦載相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的功率在25W-30W，其平均功率也就是5W-7.5W之間。 就拿346相控陣?yán)走_(dá)來說，一個(gè)T/R組件的峰值功率為25W，平均功率為在5W左右。而一個(gè)天線陣面有5000多個(gè)T/R組件，所以說，一個(gè)陣面的峰值功率是125KW，平均功率是25KW。四個(gè)天線陣面導(dǎo)彈峰值功率為500KW，平均功率為100KW。

事實(shí)上，阿利伯克級(jí)驅(qū)逐艦上面的SPY系列雷達(dá)并不能同時(shí)開啟4個(gè)陣面，早期的SPY.雷達(dá)只能讓一個(gè)陣面天線開機(jī)，經(jīng)過升級(jí)改進(jìn)之后的SPY-1D可以同時(shí)開啟兩個(gè)陣面，也就是對(duì)角線那兩個(gè)，主要是為了避免相鄰兩個(gè)天線陣面探測(cè)到同一個(gè)目標(biāo)時(shí)發(fā)生干擾。而作為有源相控陣?yán)走_(dá)的346則不存在這樣的問題，可以同時(shí)開啟4個(gè)天線陣面。

由于346相控陣?yán)走_(dá)是個(gè)耗電大戶，以至于052C/D型驅(qū)逐艦上又安裝了一部517雷達(dá)用于平時(shí)的警戒。只不過到了055驅(qū)逐艦時(shí)，其4臺(tái)QC280型燃?xì)廨啓C(jī)可以提供近100MW的功率，完全可以分出20MW的功率發(fā)電，以滿足艦上雷達(dá)系統(tǒng)的使用。
而美國最新的SPY-6型雷達(dá)則使用了氮化鎵T/R組件，其平均功率高達(dá)800KW-1200KW。為了滿足SPY-6雷達(dá)巨大的耗電量，阿利伯克3級(jí)驅(qū)逐艦則使用了3臺(tái)功率為4MW的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，也就是說阿利伯克3級(jí)驅(qū)逐艦的發(fā)電量達(dá)到了12MW。 隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的提高，其耗電量也必然水漲船高，研發(fā)功率更大的發(fā)電機(jī)勢(shì)在必行。(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

現(xiàn)代海軍強(qiáng)國都追求“盾艦”，盾艦的一大特征就是裝備了4面或者更多面的相控陣?yán)走_(dá)，而且采用固態(tài)布置，面向不同的作戰(zhàn)方向，立體搜集空中、海上情報(bào)。

圖為美國“阿利·伯克”級(jí)驅(qū)逐艦。

然而這些雷達(dá)耗電量巨大，因此并不能長期打開，實(shí)戰(zhàn)中還需要和早期警戒雷達(dá)配合使用，早期警戒雷達(dá)平時(shí)開機(jī)掃描空域，在確定有目標(biāo)后才會(huì)打開相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行集中掃描。舉個(gè)例子，比如美國海軍的“阿利·伯克”級(jí)驅(qū)逐艦，他的SPY-1D雷達(dá)天線平均發(fā)射功率是58kw，四面雷達(dá)一共使用2部發(fā)射機(jī)，因此只能交替開機(jī)。

SPY-1D雷達(dá)的2部發(fā)射機(jī)一共有116kw的功率，1kw的功率開機(jī)一個(gè)小時(shí)耗電量大約為1度，意味著SPY-1D雷達(dá)開機(jī)一個(gè)小時(shí)的耗電量為116度電，他工作一個(gè)小時(shí)約等于1個(gè)正常家庭1個(gè)月的用電量，開機(jī)一天就等于3000多度電，相當(dāng)于1個(gè)正常家庭30個(gè)月、2年半的用電量，非常可怕。

圖為052D驅(qū)逐艦。

圖為052C驅(qū)逐艦結(jié)構(gòu)圖，他的雷達(dá)耗電量比伯克級(jí)還要大。

一艘軍艦上的發(fā)電量一般只有200-1000kw，好一些的也不過2000多kw，根本不足以供應(yīng)這些耗電的相控陣?yán)走_(dá)全天開機(jī)。何況考慮到實(shí)戰(zhàn)中，需要用電的部門還多的是，除了相控陣?yán)走_(dá)，還要供應(yīng)照射雷達(dá)、火控雷達(dá)、對(duì)海雷達(dá)、通訊雷達(dá)、指揮設(shè)備、計(jì)算機(jī)、導(dǎo)彈等的用電，因此只能在作戰(zhàn)中，進(jìn)入火力接觸時(shí)，才保持相控陣?yán)走_(dá)的開機(jī)。

圖為052D驅(qū)逐艦，他的雷達(dá)耗電量比052C和“伯克”級(jí)驅(qū)逐艦都大。

美國的“伯克”級(jí)驅(qū)逐艦采取的是交替開機(jī)的方式，在全天任何時(shí)段，包括戰(zhàn)時(shí)都只能交替開機(jī)，一次開兩面雷達(dá)天線。這樣對(duì)于“伯克”級(jí)驅(qū)逐艦實(shí)戰(zhàn)能力的削弱是很明顯的，他只存在理論上的360°交戰(zhàn)范圍，實(shí)際上只能覆蓋180°的交戰(zhàn)范圍，意味著只要敵人的反艦導(dǎo)彈從任意完全不同的兩個(gè)方向同時(shí)攻擊他，“伯克”級(jí)驅(qū)逐艦都會(huì)面臨被擊中的風(fēng)險(xiǎn)。

我國052C/D型“神盾”艦的346/346A相控陣?yán)走_(dá)也是耗電大戶，雖然其功率現(xiàn)在是依然保密的，但是作為有源相控陣?yán)走_(dá)，孔徑也不比SPY-1D小，耗電量肯定大于SPY-1D，因此肯定也無法做到全天開機(jī)。但是我國沒有采用交替開機(jī)的方式，而是使用對(duì)空警戒雷達(dá)提供遠(yuǎn)程搜索，相控陣?yán)走_(dá)在戰(zhàn)時(shí)全部開機(jī)的方式。

遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)使用米波形式，他對(duì)于遠(yuǎn)距離目標(biāo)有很好的探測(cè)性能，尤其是隱身目標(biāo)，但是他和相控陣?yán)走_(dá)的區(qū)別是，他只能提供目標(biāo)的方位，不能提供三坐標(biāo)參數(shù)，因此無法進(jìn)行火控引導(dǎo)，他只能提供模糊的目標(biāo)信號(hào)，用途就是告知軍艦前方有目標(biāo)出現(xiàn)，至于目標(biāo)是什么、什么高度，他都無法提供。

圖為俄羅斯海軍“基洛夫”級(jí)核動(dòng)力巡洋艦，他基本不需要考慮用電量的問題。

在得到前方有目標(biāo)的信號(hào)后，軍艦的相控陣?yán)走_(dá)才會(huì)開機(jī)，集中波束掃描目標(biāo)出現(xiàn)空域，獲取目標(biāo)軌跡和三坐標(biāo)火控參數(shù)，然后發(fā)動(dòng)攻擊。這種作戰(zhàn)方式的效率更高，也更能發(fā)揮出全艦戰(zhàn)斗系統(tǒng)的效能，在作戰(zhàn)中，有4面相控陣?yán)走_(dá)對(duì)空域進(jìn)行360°掃描，更加安全可靠。

圖為俄羅斯海軍“基洛夫”級(jí)核動(dòng)力巡洋艦，未來的大型軍艦只有核動(dòng)力才不需要考慮耗電量。

當(dāng)然，這一問題在核動(dòng)力軍艦上不存在，核反應(yīng)堆本身類似于無限的能量來源，所以未來的大型先進(jìn)戰(zhàn)艦，還是要發(fā)展核動(dòng)力的。

相比普通的機(jī)械掃描雷達(dá)只有一個(gè)集中式的發(fā)射器而言，相控陣?yán)走_(dá)通過多個(gè)分列排布的小型發(fā)射單元組成天線陣面，通過對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行不同的控制，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)搜索、鎖定、引導(dǎo)攻擊等多重任務(wù)，并且還能夠針對(duì)不同方向的的目標(biāo)分別采取不同形勢(shì)的探測(cè)，具備常規(guī)雷達(dá)難以比擬的優(yōu)勢(shì)。不過功能提升上去了，耗電量自然也會(huì)水漲船高，以至于讓目前一些發(fā)電量小的軍艦捉襟見肘，甚至安裝的相控陣?yán)走_(dá)也不能做到24小時(shí)常開。那么相控陣?yán)走_(dá)的耗電量到底有多恐怖呢？
▲相控陣?yán)走_(dá)陣面

全世界最著名的相控陣?yán)走_(dá)莫過于美國阿利伯克級(jí)宙斯盾驅(qū)逐艦上安裝的SPY-1相控陣?yán)走_(dá)，這部雷達(dá)的天線發(fā)射平均功率約為58kW，四面陣一共擁有兩個(gè)發(fā)射機(jī)，也就是116kW。而我們通常所說的1度電其實(shí)學(xué)名叫1千瓦時(shí)，也就是一個(gè)1千瓦的電器開動(dòng)一個(gè)小時(shí)就是一度電，而SPY-1開動(dòng)一個(gè)小時(shí)就是116千瓦時(shí)，也就是116度電，工作一天則需要消耗將近3000度電，幾乎相當(dāng)于30個(gè)三口之家一個(gè)月的日常用電量！

在同樣的結(jié)構(gòu)，波段下，想要獲得更遠(yuǎn)的探測(cè)距離，就必須增強(qiáng)電磁波的強(qiáng)度，而提高電磁波強(qiáng)度的最好方式就是增加功率，所以探測(cè)距離越遠(yuǎn)的雷達(dá)，一般功率也就越大。相比艦用雷達(dá)而言，陸地上安裝的大型遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)的功率要高的多。美國的鋪路爪雷達(dá)是世界上最為人熟知遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，它的峰值功率為582kW，工作一小時(shí)需要消耗將近600度電，工作一天需要消耗1.4萬度電，妥妥的耗電大戶！
▲鋪路爪預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)

雷達(dá)的本質(zhì)就是一個(gè)無線電波發(fā)射器，發(fā)射機(jī)在通電后會(huì)產(chǎn)生高頻率的震蕩脈沖，這種脈沖通過指向性的天線轉(zhuǎn)化為電磁波束向外界發(fā)射，這就是雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理。而發(fā)射機(jī)接收的電能不可能完全轉(zhuǎn)化為電磁波，很大一部分都會(huì)化為熱能，從而消散在空氣之中。所以雷達(dá)的電磁波發(fā)射功率與其本身的最大功率往往相差巨大，早期的雷達(dá)電能利用率甚至不足10%，相控陣?yán)走_(dá)運(yùn)用了更多的零部件，因此其發(fā)熱問題更加嚴(yán)重，雖然運(yùn)用了諸多新技術(shù)，但是能量有限利用率仍然達(dá)不到50%，所以雷達(dá)發(fā)射機(jī)峰值功率實(shí)際上只有其實(shí)際功率的一半不到。
▲軍艦上眾多的雷達(dá)和電子設(shè)備

相控陣?yán)走_(dá)耗電量如此之大，在陸地上的雷達(dá)還可以依靠國家統(tǒng)一的電網(wǎng)直接輸送電能，但是軍艦上大部分動(dòng)力都用于帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)了，剩下的能量足夠提供雷達(dá)所用電能嗎？阿利伯克級(jí)使用四臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力，總功率約10萬馬力（7萬kW），這一動(dòng)力看似充沛，實(shí)則捉襟見肘。因?yàn)檫@其中大部分都是推進(jìn)功率，只有2500kW動(dòng)力被用于3臺(tái)艾利森（Allison）501-K34發(fā)電機(jī)發(fā)電，也就是說一部SPY-1相控陣?yán)走_(dá)（峰值功率116kW，實(shí)際消耗超過200kW）就占據(jù)了總發(fā)電功率將近1/10！而除了相控陣?yán)淄猓娕炆线€有許多配套的電子設(shè)備以及生活設(shè)施、損管裝置要用電，因此當(dāng)其他大功率電子設(shè)備開動(dòng)時(shí)，軍艦的相控陣?yán)走_(dá)就不得不降低功率，甚至關(guān)停！
▲阿利伯克級(jí)巨大的螺旋槳推進(jìn)器

要解決軍艦耗電量入不敷出的問題，最好的方法就是采用全電推進(jìn)動(dòng)力裝置，將燃?xì)廨啓C(jī)或者蒸汽輪機(jī)所產(chǎn)生的熱能全部轉(zhuǎn)換為電能，這些電能一部分用于軸動(dòng)力推進(jìn)，一部分用于維持軍艦電子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅可以互補(bǔ)調(diào)節(jié)，也極大的增加總發(fā)電功率，是一舉多得的最佳方法！目前英國的45型驅(qū)逐艦已經(jīng)首先采用了燃?xì)廨啓C(jī)全電推進(jìn)動(dòng)力裝置，而福特級(jí)因?yàn)槭褂昧穗姶磐七M(jìn)，耗電量劇增，在未來也將逐步換裝蒸汽輪機(jī)全電推進(jìn)動(dòng)力！
▲電磁彈射

軍艦相控陣?yán)走_(dá)耗電量大不是問題，間接性關(guān)閉是戰(zhàn)略性操作。以防敵方反雷達(dá)裝備吸去數(shù)據(jù)。這是大概的推理吧!

軍艦相控陣?yán)走_(dá)

相控陣?yán)走_(dá)是　利用電子技術(shù)控制陣列天線各輻射單元的饋電相位，從而使波束指向快速變化的雷達(dá)。它是電掃描雷達(dá)中的一種。 　　相控陣?yán)走_(dá)的核心是天線陣列，上面排列了大量的輻射器。如果各輻射器發(fā)射的信號(hào)相位相同，那么信號(hào)疊加后，最大能量的方向就是天線陣面的法線方向。 如果左邊輻射器發(fā)射的信號(hào)相位早一點(diǎn)點(diǎn)，右邊的晚一點(diǎn)點(diǎn)，那么它們的信號(hào)疊加后，最大能量的方向就會(huì)向右偏。精確控制它們的相位差，就能控制這個(gè)最大能量的方向了。 　　

與普通的機(jī)械掃描天線雷達(dá)相比，相控陣?yán)走_(dá)的波束指向快得多，數(shù)據(jù)率高，因此可以在大范圍內(nèi)搜索、跟蹤多個(gè)目標(biāo)。

相控陣?yán)走_(dá)是如今各國防空艦的主要雷達(dá)裝備，那么在相控陣?yán)走_(dá)已經(jīng)普及的現(xiàn)今為何各國防空艦還要裝備米波雷達(dá)呢？

自雷達(dá)出現(xiàn)以來，其就廣泛應(yīng)于與海陸空的軍事裝備上。而美軍軍艦憑借著雷達(dá)優(yōu)勢(shì)更是在二戰(zhàn)中擊碎了日軍的人員優(yōu)勢(shì)，使得雷達(dá)成為夜戰(zhàn)和遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)的首選裝備。而戰(zhàn)后各國更是紛紛認(rèn)識(shí)到了雷達(dá)的巨大性能優(yōu)勢(shì)，在軍艦上想盡辦法也要裝上大功率雷達(dá)。而導(dǎo)彈的出現(xiàn)更是讓雷達(dá)系統(tǒng)必不可少，沒有雷達(dá)，導(dǎo)彈就難以發(fā)射和跟蹤目標(biāo)，因此研發(fā)新型雷達(dá)系統(tǒng)就顯得迫在眉睫。

美國早在60年代就研發(fā)出了第一代相控陣?yán)走_(dá)，裝備在核動(dòng)力巡洋艦上，雖然其有著體積龐大，適裝性差，性能增加有限的缺點(diǎn)，卻也預(yù)示著相控陣?yán)走_(dá)將會(huì)在未來大放異彩，成為艦載雷達(dá)的主流選擇。而到了80年代，宙斯盾系統(tǒng)等新型相控陣?yán)走_(dá)隨著技術(shù)的進(jìn)步而陸續(xù)出現(xiàn)，此后其更是成為了防空艦的標(biāo)配雷達(dá)系統(tǒng)。

如今的相控陣?yán)走_(dá)不僅體積小巧，還擁有極為強(qiáng)大的性能，其可以同時(shí)探測(cè)數(shù)千個(gè)目標(biāo)并跟蹤鎖定其中最有威脅性的數(shù)十個(gè)，并迅速引導(dǎo)防空導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。因此相控陣?yán)走_(dá)堪稱現(xiàn)代防空艦的核心系統(tǒng)和必備設(shè)備。但是相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)并不能完全取代其他類型的雷達(dá)，這是由相控陣?yán)走_(dá)的缺點(diǎn)決定的。

相控陣?yán)走_(dá)性能強(qiáng)大的背后付出的是功率巨大的代價(jià)。由于耗電量和發(fā)熱量極為可觀，相控陣?yán)走_(dá)很難實(shí)現(xiàn)長時(shí)間開機(jī)。而且相控陣?yán)走_(dá)需要進(jìn)行信號(hào)保密，避免在非必要時(shí)刻被敵軍探測(cè)到雷達(dá)信號(hào)特征，因此相控陣?yán)走_(dá)只在最關(guān)鍵的時(shí)候才會(huì)開機(jī)工作。

而米波雷達(dá)則恰好相反。由于米波雷達(dá)耗電少，同時(shí)不怕敵軍的電子信號(hào)偵查，并且米波雷達(dá)的探測(cè)范圍廣，所以米波雷達(dá)非常適合在平時(shí)作為軍艦的主力警戒雷達(dá)，而在關(guān)鍵時(shí)刻則將任務(wù)轉(zhuǎn)交給相控陣?yán)走_(dá)，因此兩種雷達(dá)相互配合才能達(dá)到最好的探測(cè)效果。

可以把軍艦相控陣?yán)走_(dá)比喻為槍支使用的光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡，在一般情況下，槍支瞄準(zhǔn)鏡是不需要打開進(jìn)行瞄準(zhǔn)的，只有在感受到威脅，需要對(duì)付遠(yuǎn)處目標(biāo)的時(shí)候，才打開瞄準(zhǔn)鏡進(jìn)行瞄準(zhǔn)射擊，否則一直打開和一直用眼睛瞄準(zhǔn)著，，不但影響行動(dòng)，還非常消耗體力。

所以無論是軍艦相控陣?yán)走_(dá)還是戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)，一般情況下，它們都是不開機(jī)的。一方面是不需要，另一方面是耗電量巨大，若是一直保持雷達(dá)開機(jī)，軍艦和戰(zhàn)斗機(jī)的電力供應(yīng)是個(gè)問題。此外一直開機(jī)，相控陣?yán)走_(dá)的損耗也很大，減少了使用壽命，無形當(dāng)中增加了使用成本，要知道相控陣?yán)走_(dá)很貴，比黃金還貴！

比如具體說相控陣?yán)走_(dá)的耗電量問題，目前全球使用最廣泛的相控陣?yán)走_(dá)作戰(zhàn)系統(tǒng)還是美國的阿利伯克級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，使用的是SPY-1D相控陣?yán)走_(dá)，它的峰值工作功率為四兆瓦，這樣的功率使得全艦發(fā)電機(jī)工作時(shí)，幾乎一半的電力都被相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)使用了。由于目前使用相控陣?yán)走_(dá)的驅(qū)逐艦都是采用的是常規(guī)動(dòng)力，攜帶的油料和提供的電力有限，所以并不能持續(xù)使用。

而目前世界是總體和平的，軍艦在海上航行的時(shí)候，基本上不會(huì)遇到威脅的，沒有哪個(gè)國家軍艦和飛機(jī)會(huì)在公海上無緣無故的對(duì)其它國家的軍艦發(fā)起攻擊，這在和平時(shí)期幾乎不會(huì)發(fā)生。一般在海上航行時(shí)，只需要開機(jī)預(yù)警雷達(dá)就可以了，功率不大，耗電量低，也可以滿足了軍艦的預(yù)警需求。

軍艦也只有到威脅區(qū)域的時(shí)刻，才會(huì)選擇開機(jī)，并且還是間歇性開機(jī)。比如美國的阿利伯克級(jí)驅(qū)逐艦航行在波斯灣或者阿拉伯海等靠近伊朗的海域，相控陣?yán)走_(dá)有時(shí)候才會(huì)開機(jī)，畢竟伊朗真的可能隨時(shí)對(duì)美國軍艦發(fā)起攻擊。在短短半年多的時(shí)間內(nèi)，伊朗就對(duì)美軍發(fā)起了兩次攻擊：一次使用防空導(dǎo)彈擊落“全球鷹”無人機(jī)，一次發(fā)射十幾枚彈道導(dǎo)彈襲擊駐伊美軍基地。

綜合來看，軍艦相控陣?yán)走_(dá)是不需要一直開機(jī)，在必要時(shí)候開機(jī)就行！