台湾天弓防空导弹效能分析

<P></P>
<P>1 视频部分-指挥控制中心，信号处理和C3I组件。2 相控阵天线部分-相控阵天线，波束控制计算机、高频信号处理电路。 3 天线收发高频部分-发射机、接收机、同步系统、空调、电源、4 敌我识别天线。 5 液压支腿收放控?</P>
<P>天弓可挽?</P>
<P>　　⊙ 长期以来，美国一直以秘密和公开的方式支持并武装台湾当局。进入20世纪90年代后，又大力支持台湾获取弹道导弹防御能力，甚至积极拉拢台湾当局合作发展TMD系统和技术，助长了其“武力拒统”的邪念。美国一方面在私下频繁派员与台湾军方进行接触商讨合作事宜；另一方面“回应台湾要求”，向其出售爱国者PAC-2系统、商议出售PAC-3系统，协助台湾提高自身导弹防御能力。同时，也以导弹军售为契机，在捞取政治上的好处之外，还竭力达到掌握、控制台湾军事高科技产业的目的。在美国帮助下，台湾以“强网”系统为核心的防空网建设有了很大加强，而在其防空网中，台军自制的天弓系列防空导弹则是“台独”当局挟以自重的重要“法宝”之一。</P>
　　◎ 天弓I的发殇


　　研制过程
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<P>　　20世纪70年代中期，台湾陆军的主力防空导弹是美制霍克改进型，按照国民党当局对我人民解放军1980年代初期军事力量发展预测，大陆可能引进F-16、幻影2000等当时世界一流性能的战斗机。因此提出了研制新型高性能防空导弹以替换改进霍克系统。但由于工业基础的薄弱，最初的方案只是小打小闹：在改进霍克基础上换装大推力火箭发动机，改进气动外形。1975年，台湾“中山科学研究院”以霍克导弹弹体为基础，利用当时刚引进的电脑辅助设计(CAD)技术，改造出了一型新的防空导弹，称为“先进防空导弹”，该弹总体上看有些类似美国的AIM-54不死鸟空空导弹，这便是天弓导弹系统的前身。</P>
<P>　　由于新导弹的性能无法让台湾军方满意，因此军方责令“中科院”进行“精进”。此时美国的爱国者导弹经过近20年的研发，刚刚定型生产，但由于新产品的质量不稳定，雷锡恩公司和陆军方面经常扯皮。一时间爱国者将减少装备数量甚至撤消等传言四起，于是无论雷锡恩公司还是美国军方乃至政府都急于为爱国者研制中花费的天文巨资找一个下家当冤大头，以便在万一爱国者下马时不至于血本无归(这种对国民党当局借以“废物利用”式的军售早在20世纪2、30年代就已经盛行，当时博览会般种类繁多又数量稀少的各式飞机便是借着这种路子进入中国的)。1981年，美国允诺向台湾转让85%以上的爱国者技术，“中科院”则于1982年由第二研究所正式成立“天弓防空导弹计划室”，并再次修改了天弓的布局。这个项目如此之顺利、在军售限制方面反对甚少，除去政治因素外，在技术上和当时爱国者的“状态低迷”，几乎被当作一项和XB-70、约克中士一般徒糜钱财的失败项目有很大关系。</P>
<P>　　虽然美国允诺提供大部分爱国者的技术给台湾，但爱国者系统最关键、最核心的TVM制导技术却对台湾讳莫如深。而如果不采用TVM体制的话，照搬爱国者系统AN/MPQ-53相控阵雷达的其他设计则缺乏针对性和系统性，技术上也很难实现。因此，“中科院”决定按照自己最熟悉的型号来开展研究——导弹使用引进的爱国者技术，而制导雷达则按照与美国的协议，以雷锡恩公司的另一型相控阵雷达宙斯盾为基础进行开发。台湾之所以采用为海军大型舰艇研制的宙斯盾系统为母版开发自己的制导雷达，其主要原因是宙斯盾系统中，相控阵雷达主要负责目标搜索和导弹截获引导，对目标的照射和导弹的末端制导另配有专门的照射雷达，而台湾恰好对所装备的美制霍克导弹系统的搜索雷达-照射雷达体制比较熟悉，如果引进宙斯盾技术，可以避开复杂的TVM技术难关，又能够发扬自己的长处，在操作继承性上也有裨益之处。因此“中科院”于1982年底向台湾军方提请了最后的总体方案报告，得到首肯后，研制工作迅速展开。在美国的帮助下，天弓I的研制进度很快，到1986年，首枚具备完全作战能力的全功能战备弹便试射成功。但由于台湾本身工业水平的限制，在生产和部队使用过程中遇到了不少麻烦，直到1993年9月，第一套天弓I型系统才真正达到战备水平，从实验室到工厂再到部队，用去了7年时间——这个时间的长短，也是衡量综合科技实力的重要标准，台湾在这方面，显然不过关。</P>
<P>　　1992年6月，台湾和美国达成为期5年的合作协议，由美国提供爱国者系统的关键技术和零部件，对天弓I型进行改进，使其具有反战术弹道导弹能力。1998年7月15日，在台湾屏东导弹测试基地进行了试验，改进后的天弓I导弹以4马赫的速度拦截了战术弹道导弹靶弹，估计天弓I改进型将在稍晚时候将陆续装备部队。</P>
<P>照射雷达和半主动体制</P>
<P>　　防空导弹系统从整体角度衡量是否先进，最主要看的就是采用的雷达体制和制导体制。由于技术引进上受到美国的限制，天弓系统的母型是海军舰载型的宙斯盾战斗系统，其导弹为半主动制导的标准SM-2，因此天弓I型的雷达、导弹也分别沿用了相控阵体制和半主动制导体制。这样的体制到底是不是像台湾媒体所说的那么先进呢，我们从它的作战过程入手分析就知道了。</P>
<P>　　天弓I型系统以连为独立作战单元，1个连配有1辆战术指挥中心/长白(CSIST/GE ADAR-1)相控阵雷达车、2辆照射雷达车、至少4辆天弓I型发射车、1辆电源车和1辆导弹运输车。作战时首先由长白相控阵雷达搜索发现目标并将目标信息传给指挥控制中心，由指挥控制中心进行敌我识别、威胁判断和目标分配。并选定发射架，将发射前需要的数据和程序送给导弹。当导弹发射后，首先由长白雷达对其进行截获，使导弹和相控阵雷达之间建立起联系，通俗的话说，就是让雷达和导弹知道彼此的位置，形成闭环控制回路。当导弹进入末端后，由长白相控阵雷达交班给与改型霍克相类似的CS/MPG-25型连续波照射雷达照射目标、制导导弹。该雷达是在美制改型霍克系统的大功率照射雷达AN/MPQ-46HPI的基础上研制的，但功率比改型霍克的大60%，且抗干扰能力和敌我识别(IFF)设备得到了改进。</P>
<P>　　当天弓I型导弹上的半主动雷达导引头开机后，通过头部天线接收经目标反射的照射雷达信号，导弹尾部基准天线则直接接收通过照射天线旁瓣向导弹发射的照射波。在弹上对这两个信号进行相干检波后，所形成的信号中即包含有与导弹与目标接近速度成正比的多普勒频移，通过频率范围很窄的窄带频率跟踪器精确提取出这一频谱后，弹上电路就可以截获、跟踪目标多普勒频率，并从中提取出控制导弹飞行轨迹的制导信息。制导信息在自动驾驶仪中变换放大后，可产生操纵液压舵机的信号控制舵面偏转，使导弹按预定的弹道飞向目标，直到最后导弹和目标距离很近，进入杀伤区后，照射雷达将按照程序发射指令，让导弹打开引信(为了防止在飞行过程中受外来干扰的影响导致提前误炸，引信要等到距离目标很近时才打开)，然后天弓I型导弹进入最后的交战程序，引信截获到目标后，按照程序选择起爆时机和方式。这就是天弓I型半主动制导体制工作的主要过程。</P>
<P>　　说到这里，不得不再提一下天弓I型的导引头，在雷锡恩公司帮助下，天弓I型的导引头对目标速度跟踪时采用了多普勒跟踪，能从严重的地物杂波干扰中分离出运动目标，因此具有较好的低空性能。导引头采用倒置接收机，提高了抗干扰能力，噪声干扰对照射雷达天线照射目标影响不大。同时也提高了对多普勒频率的分辨能力。</P>
<P>　　由上可见，天弓I型导弹和美俄同类以相控阵雷达为核心的远程防空导弹系统最大的差别就是其独特的导引方式。这样的半主动配置使长白雷达指挥作战时负担比爱国者和S-300要低，对空情的掌握能力更强。但这种制导体制也有自己的弱点：需要额外的照射雷达，虽然照射雷达只在最后阶段对目标照射5-10秒，相比搜索/警戒雷达从发现到击毁目标整个期间都在向其辐射电磁波来说要短的多，但它制导导弹跟踪目标的波束是持续不间断的，足以为现代战斗机的雷达告警器和定向仪提供充分的反应时间。而战斗机的综合电子战系统从接到告警器报警到电子侦察接收机进行目标定位，再到调用数据库分析做出处理结果，总共不会超过1秒钟，剩下的时间就是发射反辐射导弹了。从美军反辐射导弹运用的战例看，在空地对抗中，照射雷达被反辐射攻击的概率最高，也是对方压制防空网的重点和突破口。以第一次海湾战争为例，伊拉克防空网的各类警戒雷达被反辐射导弹摧毁的损失率为17%，剩下大部分都是炸弹造成的伤害，而且都是在防空网瓦解或所配属的防空导弹单位中照射/制导雷达被摧毁后才遭轰炸损失的。而各类照射/制导雷达被反辐射导弹击毁的损失率达到63%，可见照射雷达是最“招惹”反辐射导弹的。天弓I型的CS/MPG-25照射雷达源自霍克系统，虽然霍克系统经过三次现代化改进，但毕竟其基础设计是20世纪50年代的。因此照射雷达的峰值功率肯定很高，而且天弓在此基础上又将功率加大近一半，则功率就更高了，也更容易被对方电子侦察、锁定，成为很明显的辐射目标而遭到集中摧毁。虽然照射雷达被攻击后长白雷达仍可存活，但没有照射雷达，天弓I型导弹就无法制导，光剩下长白雷达也无用，这时对方飞机用炸弹也可以摧毁它。因此，天弓I型的这种半主动制导体制在现代空地对抗中已经落后。</P>
　　导弹
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<P>　　在天弓I型系统研制之初，台湾并未获得美国援助，此前缺乏高性能导弹技术储备的台湾来说，要开发一种全新的导弹外形有些勉为其难，必然需要一个参照物。因此最早的天弓I型导弹便选中了台湾最容易得到的型号进行模仿：台军已经装备的美制霍克。从天弓I基本型的模型可以看出，其弹翼几乎就是霍克的升降副翼式的缩小形。当美国雷锡恩公司同意提供爱国者的诸多技术后，天弓I型导弹的外形和尺寸迅速改弦更张，其全功能战备弹露面时，已经变得与美国爱国者导弹惊人的相似，以后的天弓系列基本也沿用了这种配置：圆柱形弹体、圆锥形头部，位于弹体尾部的4片梯形全动式控制翼呈“X”形配置。虽然在技术上这样的跨度对于台湾来说有些大，但其母型爱国者数百次的风洞和实弹实践已经证明这种新颖的设计是可靠的，因此向来唯美国马首是瞻的台湾自然咬牙也要上了。不过，在天弓I型导弹的外形上还是和爱国者有区别的，其头部雷达罩的梯度明显比爱国者小，因此雷达罩显得更细长，尖拱形整流罩由18毫米厚的浇铸石英玻璃制成，尖端为钻合金材料。具有良好的气动外形，也作为导引头的微波窗口和热防护装置。对于此材料的研制成功，台湾“中科院”甚是得意，认为已经进入“世界顶级行列”。可美国爱国者导弹的石英玻璃头罩厚度为16.5毫米，比天弓薄上了整整1.5毫米——不要小看这似乎十分细微的差异，它所说明的是台湾工业水平和世界一流之间的差距：材料强度达不到要求，所以才增加厚度，减小梯度。另外天弓I型和爱国者还有一处差别，它的弹体两侧装有突出的整流罩，这种布局在雄风反舰导弹和天剑-2空空导弹上也可以看到，但天弓I型上的尺寸明显比爱国者上的大，其原因是除了在罩中布设有连接中部控制段与尾翼控制系统的线路外，还有台湾自行设计的数据链接收天线，用以取代爱国者上装在尾部的两具TVM天线。</P>
<P>　　天弓导弹的制导系统包括导引头、遥控发射/接收机系统和自动驾驶仪。制导舱为铝合金壳体，外缠15度斜绕的酚醛棉布条并涂一层改性橡胶以加强强度和提高隔热性能。导引头工作在J波段，由平面阵天线、常平架系统和控制导引头运动与处理信号的电子组合等组成。尾部控制舱为环形空间，内装液压舵机系统，通过自动驾驶仪接收指令，操纵舵面对导弹进行控制和稳定飞行。天弓I型导弹采用破片杀伤式战斗部，质量为90公斤。为了提高杀伤效能，导弹采用近炸和触发引信。这比爱国者上单一的无线电近炸引信的可靠性和冗余程度要高。单个破片质量3克，大于爱国者的2克。战斗部舱为铝合金精密铸造，除内装有战斗部外，还有惯性传感装置、遥控发射机／接收机装置、安全保险和电子装置、引信和天线等。</P>
<P>　　天弓I型的动力装置由发动机、外部隔热罩和上述两条向尾翼传送控制信号的外部导管组成。发动机壳体是导弹结构的一部分，外部有隔热防护罩，和爱国者一样，天弓I型的固体火箭发动机也采用了先进的HTPB氢氧基聚丁烯混合推进剂系列。推进系统质量约490公斤。推力约134.8千牛，工作时间12秒。按照台湾方面自称“天弓I型射程100公里”的说法，其弹体尺寸、质量与爱国者都基本无差别，那么要达到射程更远，则只有在推进剂上下功夫了。据称天弓I型上比爱国者上性能更高的推进剂是台湾自行开发的，但是考虑到台湾化学工业的水平，再从美国方面透露的蛛丝马迹看，其中有不少美国参与、协助的因素。由于这些不确定因素，对于天弓I型导弹的射程也有多种说法，主要的有两种：最大射程60公里，有效射程40公里；最大射程100公里，有效射程80公里。从多方面因素分析看，笔者认为取前者可能性大些。因为如前所述天弓I型的照射雷达是在霍克基系统的础上改进并加大60%的功率，霍克导弹的最大射程为40公里，有效射程30公里。其照射雷达的作用距离在100公里左右，按照雷达方程，功率增加60%，作用距离只增加1.6的4次方根，也就是说，天弓照射雷达的最大作用距离也只有115公里左右，再考虑其采用先进元件、优化设计等因素，至多达到130公里。这样的雷达作用距离要为射程达到100公里的导弹提供照射，有点勉为其难。别的不说，单单对方战斗机的电子对抗设备如果采用苏式大功率阻塞、压制路线的话，就很容易干扰掉采用半主动制导体制的天弓I型导弹。综合考虑，其最大射程在60公里比较符合台湾工业实际。</P>
<P>　　总体来看，由于得到美国的充分技术支持，天弓I型导弹和爱国者相比差距不大，但在关键技术上还是缺乏一点火候，这也是美国人狡猾之处——卖技术，但不给关键技术，这样始终能够控制你。</P>
　　发射筒
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<P>　　天弓I型导弹的发射筒为一密封加固的方形铝箱，内装隔热层，兼作运输和贮存导弹用。它由蒙皮、框架、导轨、支架、导向板、前后端盖、箱内保温材料、环境微调装置、固定导弹的自锁装置等组成。箱内下端有一条“工”字形导轨，这和爱国者的“U”字形导轨略有不同。导轨表面粘有石墨层，用以减小导弹发射时的摩擦。由于选用的铝材较爱国者的发射筒薄，因此早期的天弓发射筒外表面有8条垂直加强肋和2条水平加强肋，后期改进工艺、材料后改为4条垂直和2条水平的。在发射筒外部左侧，有测试导弹和发射前对导弹进行目标初始诸元装定的电缆，而爱国者的这些电缆则在筒尾部。导弹发射筒本身并非高技术产品，但其对加工工艺的要求很高。台湾在研制天弓I型时本想自行开发发射筒以节省引进技术所需的大量经费，但在多处工艺上遇到了困难，最后还是不得不私下请来为爱国者研制发射筒的马丁公司技术人员“传经送道”，才解决了薄铝合金壳体的焊接、防变形等问题。</P>
　　◎ 天弓系统的核心——长白雷达
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<P>　　虽然台湾的民用电子工业在亚洲处于领先地位，但他们的雷达技术并没因此被惠及。可台湾的天弓导弹系统又偏偏是世界上第三套配备相控阵雷达的陆基远程防空导弹系统。这和美国的大力支持密不可分，这使得台湾在1980年代因为军售限制难以获得高性能战机时，从地面防空火力上得到了一定补偿。</P>
<P>　　天弓系统的核心是长白相控阵雷达和与之同处一车的战术指挥中心。由于是舰载雷达陆上化，因此该系统的设计和另两种一开始就为了地面防空专门设计的相控阵雷达来说差异不小。为了使之实用化，台湾方面颇费了些周折。</P>
<P>　　在长白雷达设计之初，“中科院”也曾计划使长白雷达具备高机动能力，1987年10月11日的侨泰演习中，长白雷达首次露面便让众人吃惊不已。它的布局为一台越野底盘车上装载一个方舱，方舱上方再设置一个四面都布置有相控阵天线的舱体。它的好处是不需转动天线即可构成360度探测范围。但这样整车高度实在太大，达到6米以上，如此的高度在面对台湾岛内的桥梁、涵洞时恐怕困难重重。而且由于相控阵天线装在车顶，导致重心严重升高，也不便于越野，甚至转弯时的速度都不能太快，否则将倾覆。所以，这种怪异的布局很快被放弃了。</P>
<P>　　在1989年9月25日天弓系统移交台湾陆军的典礼上，长白雷达的决定版现身。这次是采用的半挂拖车方案。相控阵天线作为整体镶嵌在长12米、宽3米、高4米的拖车车厢中间侧壁上，为避免地面杂波干扰，阵面与垂直面略有夹角。天线主阵面为矩形，尺寸为4.5X3.0平方米，相当于把一块宙斯盾SPY-1相控阵天线贴在了车上，另有一块尺寸为2.8×0.8平方米的敌我识别天线位于拖车左前部。在天线阵面正后的车箱内为发射/接收机等雷达设备，车两端为指挥控制中心和信号处理设备。控制中心由计算机、通信设备和显示器组成。作为天弓系统的指挥控制中心与相控阵雷达、照射雷达、发射架等连接，操纵人员在此可完成威胁判断、拦截计算、发射架选择及战果评估。</P>
<P>　　由于要伴随陆军机械化部队作战，爱国者和S-300都采用较高的工作频率，以减小天线尺寸，同时也牺牲了一定性能，雷达的最大跟踪距离都在150公里以内。而长白雷达设计时放弃了机动性，使用工作在S波段的大型天线，也没有采用前二者为了突出机动而采用的在天线阵面和发射机/接收机之间以空间直接馈电传送信号的方式，而沿用宙斯盾的思路使用了传统的波导管传递信号，使信号衰减更小，加上对电脑及天线配件的重量限制较小，使信号处理和目标管理能力大为提高。这一系列措施使其对高度20000米的目标跟踪距离高达450公里，对目标的探测能力高于爱国者和S-300的相控阵雷达。</P>
<P>　　长白雷达采用了美国提供的固态收发单元、电子扫描技术(但美国不允许台湾制造这些元件，只让其负责装配)。整个天线阵面由6000个移项器收发单元构成，可覆盖方位120度、高低70度的范围，由于没有机械转动装置，扫描时没有机械惯性，波束可在瞬间改变在空间的位置，有利于同时跟踪多个目标。此外，长白雷达还具有频率捷变能力，可在受到干扰时自动转换工作频率点。在C3I系统支援下，长白雷达并入了台湾于1994年开始兴建的“强网”系统，可担负防空作战，也能在警戒雷达受损情况下转为监视或空中管制任务(美国E-2和E-3预警机上的雷达也为S波段)。</P>
<P>　　为进一步确保长白雷达的安全，“中科院”按照爱国者的抗反辐射诱饵研制了长白雷达的诱饵天线。专门诱导反辐射导弹。随着技术发展“中科院”又研制了机动诱饵车，其发射波形和雷达配合，在雷达与诱饵之间形成一个信号中心，虚拟出一个“雷达”来，使测角精确度低、分辨率不足的被动导引头控制反辐射导弹命中两辆诱饵车与雷达之间的空地。这样，诱饵车就不会被反辐射导弹消耗光。</P>
<P>　　但是，随着现代制导技术的进步，长白雷达的诱饵战术也在受到挑战。如俄罗斯X-31P等空地导弹已经装备了多模导引头，可自动进行数据融合，识别目标(见本刊2003年第13期《突防——苏俄反辐射导弹家族》)。另外，还可以靠X-31与红外/INS制导的X-59配合，或GPS+红外、红外+毫米波等多种制导模式来破解长白的诱饵阵。因此，固定阵地的长白雷达在密集、多方式的反辐射攻击面前，下场还是大不妙的。</P>
　　◎ 天弓II的变革
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<P>　　天弓II型是继天弓I型发展起来的，由于有了天弓I型的经验，天弓II型发展顺利，1989年研制出样机，很快于1990年定型并于1992年开始生产，1994年交付部队。</P>
<P>　　相比天弓I型，II型作了不少改进。最初问世的型号为直接在天弓I型弹体上增加1级固体助推器，采用85度准垂直发射。但由于发射时的弹体滚转和第一级火箭脱落等问题一直难以解决，后来天弓II改为单级火箭形式。新的天弓II将天弓I型弹体加长18厘米，弹径加粗。弹内电子元件改用美国提供的超大规模集成电路，缩小体积，增加燃料装药量以增大杀伤空域和拦截速度、射程，据称最大射高比天弓I型增加2000米，射程达到200公里。本来天弓II准备使用大推力冲压发动机，但由于研制进度跟不上，最后将此计划推延到天弓III型上了。 </P>
<P>　　天弓II型另一项重大改进是取消了照射雷达，以抛弃在现代空袭兵器及饱和攻击战术飞速发展下已过时的半主动制导体制。天弓II型导弹采用指令修正的惯性制导和主动雷达寻的复合制导方式。导弹垂直起飞到某一高度后，初制导系统控制导弹朝向目标方位按程序转弯。当导弹转向目标平面后，由惯性测量装置和弹道计算机组成的惯性制导系统测量出导弹的实际姿态、速度和位置，将数据交给指令修正系统与地面雷达进行交联，长白雷达通过计算机确定导弹的实时位置，得出导弹的偏移量，校正因风和其它干扰引起的横向偏差，使主动雷达导引头在最佳位置开机，减少导引头捕获目标的扫描时间，以防止被对方雷达告警器过早截获。导引头捕获目标后，长白雷达就此“撒手”，对目标的跟踪由弹上的主动雷达导引头完成。据推测主动雷达导引头工作在2厘米波段，采用微波单片集成电路以减小体积、重量。</P>
<P>　　另外，还有消息称“中科院”专门为天弓I/II两型研制了通用红外导引头，以提高抗干扰能力，具备复合攻击能力，同时也可提高抗击多目标能力。但目前世界上没有哪个国家能为射程100公里以上的防空导弹研制出配套的红外目标指示设备，更无哪种导弹的红外导引头作用距离可达100公里。因此这种消息的可行性值得怀疑。至于有传闻说天弓I/II采用了主动雷达加红外双模导引头，则更难令人相信。至少从目前公布的照片来看，没有发现带有红外侧窗导引头的天弓导弹。 </P>
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<P>1 视频部分-指挥控制中心，信号处理和C3I组件。2 相控阵天线部分-相控阵天线，波束控制计算机、高频信号处理电路。 3 天线收发高频部分-发射机、接收机、同步系统、空调、电源、4 敌我识别天线。 5 液压支腿收放控?</P>
<P>天弓可挽?</P>
<P>　　⊙ 长期以来，美国一直以秘密和公开的方式支持并武装台湾当局。进入20世纪90年代后，又大力支持台湾获取弹道导弹防御能力，甚至积极拉拢台湾当局合作发展TMD系统和技术，助长了其“武力拒统”的邪念。美国一方面在私下频繁派员与台湾军方进行接触商讨合作事宜；另一方面“回应台湾要求”，向其出售爱国者PAC-2系统、商议出售PAC-3系统，协助台湾提高自身导弹防御能力。同时，也以导弹军售为契机，在捞取政治上的好处之外，还竭力达到掌握、控制台湾军事高科技产业的目的。在美国帮助下，台湾以“强网”系统为核心的防空网建设有了很大加强，而在其防空网中，台军自制的天弓系列防空导弹则是“台独”当局挟以自重的重要“法宝”之一。</P>
　　◎ 天弓I的发殇


　　研制过程
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<P>　　20世纪70年代中期，台湾陆军的主力防空导弹是美制霍克改进型，按照国民党当局对我人民解放军1980年代初期军事力量发展预测，大陆可能引进F-16、幻影2000等当时世界一流性能的战斗机。因此提出了研制新型高性能防空导弹以替换改进霍克系统。但由于工业基础的薄弱，最初的方案只是小打小闹：在改进霍克基础上换装大推力火箭发动机，改进气动外形。1975年，台湾“中山科学研究院”以霍克导弹弹体为基础，利用当时刚引进的电脑辅助设计(CAD)技术，改造出了一型新的防空导弹，称为“先进防空导弹”，该弹总体上看有些类似美国的AIM-54不死鸟空空导弹，这便是天弓导弹系统的前身。</P>
<P>　　由于新导弹的性能无法让台湾军方满意，因此军方责令“中科院”进行“精进”。此时美国的爱国者导弹经过近20年的研发，刚刚定型生产，但由于新产品的质量不稳定，雷锡恩公司和陆军方面经常扯皮。一时间爱国者将减少装备数量甚至撤消等传言四起，于是无论雷锡恩公司还是美国军方乃至政府都急于为爱国者研制中花费的天文巨资找一个下家当冤大头，以便在万一爱国者下马时不至于血本无归(这种对国民党当局借以“废物利用”式的军售早在20世纪2、30年代就已经盛行，当时博览会般种类繁多又数量稀少的各式飞机便是借着这种路子进入中国的)。1981年，美国允诺向台湾转让85%以上的爱国者技术，“中科院”则于1982年由第二研究所正式成立“天弓防空导弹计划室”，并再次修改了天弓的布局。这个项目如此之顺利、在军售限制方面反对甚少，除去政治因素外，在技术上和当时爱国者的“状态低迷”，几乎被当作一项和XB-70、约克中士一般徒糜钱财的失败项目有很大关系。</P>
<P>　　虽然美国允诺提供大部分爱国者的技术给台湾，但爱国者系统最关键、最核心的TVM制导技术却对台湾讳莫如深。而如果不采用TVM体制的话，照搬爱国者系统AN/MPQ-53相控阵雷达的其他设计则缺乏针对性和系统性，技术上也很难实现。因此，“中科院”决定按照自己最熟悉的型号来开展研究——导弹使用引进的爱国者技术，而制导雷达则按照与美国的协议，以雷锡恩公司的另一型相控阵雷达宙斯盾为基础进行开发。台湾之所以采用为海军大型舰艇研制的宙斯盾系统为母版开发自己的制导雷达，其主要原因是宙斯盾系统中，相控阵雷达主要负责目标搜索和导弹截获引导，对目标的照射和导弹的末端制导另配有专门的照射雷达，而台湾恰好对所装备的美制霍克导弹系统的搜索雷达-照射雷达体制比较熟悉，如果引进宙斯盾技术，可以避开复杂的TVM技术难关，又能够发扬自己的长处，在操作继承性上也有裨益之处。因此“中科院”于1982年底向台湾军方提请了最后的总体方案报告，得到首肯后，研制工作迅速展开。在美国的帮助下，天弓I的研制进度很快，到1986年，首枚具备完全作战能力的全功能战备弹便试射成功。但由于台湾本身工业水平的限制，在生产和部队使用过程中遇到了不少麻烦，直到1993年9月，第一套天弓I型系统才真正达到战备水平，从实验室到工厂再到部队，用去了7年时间——这个时间的长短，也是衡量综合科技实力的重要标准，台湾在这方面，显然不过关。</P>
<P>　　1992年6月，台湾和美国达成为期5年的合作协议，由美国提供爱国者系统的关键技术和零部件，对天弓I型进行改进，使其具有反战术弹道导弹能力。1998年7月15日，在台湾屏东导弹测试基地进行了试验，改进后的天弓I导弹以4马赫的速度拦截了战术弹道导弹靶弹，估计天弓I改进型将在稍晚时候将陆续装备部队。</P>
<P>照射雷达和半主动体制</P>
<P>　　防空导弹系统从整体角度衡量是否先进，最主要看的就是采用的雷达体制和制导体制。由于技术引进上受到美国的限制，天弓系统的母型是海军舰载型的宙斯盾战斗系统，其导弹为半主动制导的标准SM-2，因此天弓I型的雷达、导弹也分别沿用了相控阵体制和半主动制导体制。这样的体制到底是不是像台湾媒体所说的那么先进呢，我们从它的作战过程入手分析就知道了。</P>
<P>　　天弓I型系统以连为独立作战单元，1个连配有1辆战术指挥中心/长白(CSIST/GE ADAR-1)相控阵雷达车、2辆照射雷达车、至少4辆天弓I型发射车、1辆电源车和1辆导弹运输车。作战时首先由长白相控阵雷达搜索发现目标并将目标信息传给指挥控制中心，由指挥控制中心进行敌我识别、威胁判断和目标分配。并选定发射架，将发射前需要的数据和程序送给导弹。当导弹发射后，首先由长白雷达对其进行截获，使导弹和相控阵雷达之间建立起联系，通俗的话说，就是让雷达和导弹知道彼此的位置，形成闭环控制回路。当导弹进入末端后，由长白相控阵雷达交班给与改型霍克相类似的CS/MPG-25型连续波照射雷达照射目标、制导导弹。该雷达是在美制改型霍克系统的大功率照射雷达AN/MPQ-46HPI的基础上研制的，但功率比改型霍克的大60%，且抗干扰能力和敌我识别(IFF)设备得到了改进。</P>
<P>　　当天弓I型导弹上的半主动雷达导引头开机后，通过头部天线接收经目标反射的照射雷达信号，导弹尾部基准天线则直接接收通过照射天线旁瓣向导弹发射的照射波。在弹上对这两个信号进行相干检波后，所形成的信号中即包含有与导弹与目标接近速度成正比的多普勒频移，通过频率范围很窄的窄带频率跟踪器精确提取出这一频谱后，弹上电路就可以截获、跟踪目标多普勒频率，并从中提取出控制导弹飞行轨迹的制导信息。制导信息在自动驾驶仪中变换放大后，可产生操纵液压舵机的信号控制舵面偏转，使导弹按预定的弹道飞向目标，直到最后导弹和目标距离很近，进入杀伤区后，照射雷达将按照程序发射指令，让导弹打开引信(为了防止在飞行过程中受外来干扰的影响导致提前误炸，引信要等到距离目标很近时才打开)，然后天弓I型导弹进入最后的交战程序，引信截获到目标后，按照程序选择起爆时机和方式。这就是天弓I型半主动制导体制工作的主要过程。</P>
<P>　　说到这里，不得不再提一下天弓I型的导引头，在雷锡恩公司帮助下，天弓I型的导引头对目标速度跟踪时采用了多普勒跟踪，能从严重的地物杂波干扰中分离出运动目标，因此具有较好的低空性能。导引头采用倒置接收机，提高了抗干扰能力，噪声干扰对照射雷达天线照射目标影响不大。同时也提高了对多普勒频率的分辨能力。</P>
<P>　　由上可见，天弓I型导弹和美俄同类以相控阵雷达为核心的远程防空导弹系统最大的差别就是其独特的导引方式。这样的半主动配置使长白雷达指挥作战时负担比爱国者和S-300要低，对空情的掌握能力更强。但这种制导体制也有自己的弱点：需要额外的照射雷达，虽然照射雷达只在最后阶段对目标照射5-10秒，相比搜索/警戒雷达从发现到击毁目标整个期间都在向其辐射电磁波来说要短的多，但它制导导弹跟踪目标的波束是持续不间断的，足以为现代战斗机的雷达告警器和定向仪提供充分的反应时间。而战斗机的综合电子战系统从接到告警器报警到电子侦察接收机进行目标定位，再到调用数据库分析做出处理结果，总共不会超过1秒钟，剩下的时间就是发射反辐射导弹了。从美军反辐射导弹运用的战例看，在空地对抗中，照射雷达被反辐射攻击的概率最高，也是对方压制防空网的重点和突破口。以第一次海湾战争为例，伊拉克防空网的各类警戒雷达被反辐射导弹摧毁的损失率为17%，剩下大部分都是炸弹造成的伤害，而且都是在防空网瓦解或所配属的防空导弹单位中照射/制导雷达被摧毁后才遭轰炸损失的。而各类照射/制导雷达被反辐射导弹击毁的损失率达到63%，可见照射雷达是最“招惹”反辐射导弹的。天弓I型的CS/MPG-25照射雷达源自霍克系统，虽然霍克系统经过三次现代化改进，但毕竟其基础设计是20世纪50年代的。因此照射雷达的峰值功率肯定很高，而且天弓在此基础上又将功率加大近一半，则功率就更高了，也更容易被对方电子侦察、锁定，成为很明显的辐射目标而遭到集中摧毁。虽然照射雷达被攻击后长白雷达仍可存活，但没有照射雷达，天弓I型导弹就无法制导，光剩下长白雷达也无用，这时对方飞机用炸弹也可以摧毁它。因此，天弓I型的这种半主动制导体制在现代空地对抗中已经落后。</P>
　　导弹
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<P>　　在天弓I型系统研制之初，台湾并未获得美国援助，此前缺乏高性能导弹技术储备的台湾来说，要开发一种全新的导弹外形有些勉为其难，必然需要一个参照物。因此最早的天弓I型导弹便选中了台湾最容易得到的型号进行模仿：台军已经装备的美制霍克。从天弓I基本型的模型可以看出，其弹翼几乎就是霍克的升降副翼式的缩小形。当美国雷锡恩公司同意提供爱国者的诸多技术后，天弓I型导弹的外形和尺寸迅速改弦更张，其全功能战备弹露面时，已经变得与美国爱国者导弹惊人的相似，以后的天弓系列基本也沿用了这种配置：圆柱形弹体、圆锥形头部，位于弹体尾部的4片梯形全动式控制翼呈“X”形配置。虽然在技术上这样的跨度对于台湾来说有些大，但其母型爱国者数百次的风洞和实弹实践已经证明这种新颖的设计是可靠的，因此向来唯美国马首是瞻的台湾自然咬牙也要上了。不过，在天弓I型导弹的外形上还是和爱国者有区别的，其头部雷达罩的梯度明显比爱国者小，因此雷达罩显得更细长，尖拱形整流罩由18毫米厚的浇铸石英玻璃制成，尖端为钻合金材料。具有良好的气动外形，也作为导引头的微波窗口和热防护装置。对于此材料的研制成功，台湾“中科院”甚是得意，认为已经进入“世界顶级行列”。可美国爱国者导弹的石英玻璃头罩厚度为16.5毫米，比天弓薄上了整整1.5毫米——不要小看这似乎十分细微的差异，它所说明的是台湾工业水平和世界一流之间的差距：材料强度达不到要求，所以才增加厚度，减小梯度。另外天弓I型和爱国者还有一处差别，它的弹体两侧装有突出的整流罩，这种布局在雄风反舰导弹和天剑-2空空导弹上也可以看到，但天弓I型上的尺寸明显比爱国者上的大，其原因是除了在罩中布设有连接中部控制段与尾翼控制系统的线路外，还有台湾自行设计的数据链接收天线，用以取代爱国者上装在尾部的两具TVM天线。</P>
<P>　　天弓导弹的制导系统包括导引头、遥控发射/接收机系统和自动驾驶仪。制导舱为铝合金壳体，外缠15度斜绕的酚醛棉布条并涂一层改性橡胶以加强强度和提高隔热性能。导引头工作在J波段，由平面阵天线、常平架系统和控制导引头运动与处理信号的电子组合等组成。尾部控制舱为环形空间，内装液压舵机系统，通过自动驾驶仪接收指令，操纵舵面对导弹进行控制和稳定飞行。天弓I型导弹采用破片杀伤式战斗部，质量为90公斤。为了提高杀伤效能，导弹采用近炸和触发引信。这比爱国者上单一的无线电近炸引信的可靠性和冗余程度要高。单个破片质量3克，大于爱国者的2克。战斗部舱为铝合金精密铸造，除内装有战斗部外，还有惯性传感装置、遥控发射机／接收机装置、安全保险和电子装置、引信和天线等。</P>
<P>　　天弓I型的动力装置由发动机、外部隔热罩和上述两条向尾翼传送控制信号的外部导管组成。发动机壳体是导弹结构的一部分，外部有隔热防护罩，和爱国者一样，天弓I型的固体火箭发动机也采用了先进的HTPB氢氧基聚丁烯混合推进剂系列。推进系统质量约490公斤。推力约134.8千牛，工作时间12秒。按照台湾方面自称“天弓I型射程100公里”的说法，其弹体尺寸、质量与爱国者都基本无差别，那么要达到射程更远，则只有在推进剂上下功夫了。据称天弓I型上比爱国者上性能更高的推进剂是台湾自行开发的，但是考虑到台湾化学工业的水平，再从美国方面透露的蛛丝马迹看，其中有不少美国参与、协助的因素。由于这些不确定因素，对于天弓I型导弹的射程也有多种说法，主要的有两种：最大射程60公里，有效射程40公里；最大射程100公里，有效射程80公里。从多方面因素分析看，笔者认为取前者可能性大些。因为如前所述天弓I型的照射雷达是在霍克基系统的础上改进并加大60%的功率，霍克导弹的最大射程为40公里，有效射程30公里。其照射雷达的作用距离在100公里左右，按照雷达方程，功率增加60%，作用距离只增加1.6的4次方根，也就是说，天弓照射雷达的最大作用距离也只有115公里左右，再考虑其采用先进元件、优化设计等因素，至多达到130公里。这样的雷达作用距离要为射程达到100公里的导弹提供照射，有点勉为其难。别的不说，单单对方战斗机的电子对抗设备如果采用苏式大功率阻塞、压制路线的话，就很容易干扰掉采用半主动制导体制的天弓I型导弹。综合考虑，其最大射程在60公里比较符合台湾工业实际。</P>
<P>　　总体来看，由于得到美国的充分技术支持，天弓I型导弹和爱国者相比差距不大，但在关键技术上还是缺乏一点火候，这也是美国人狡猾之处——卖技术，但不给关键技术，这样始终能够控制你。</P>
　　发射筒
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<P>　　天弓I型导弹的发射筒为一密封加固的方形铝箱，内装隔热层，兼作运输和贮存导弹用。它由蒙皮、框架、导轨、支架、导向板、前后端盖、箱内保温材料、环境微调装置、固定导弹的自锁装置等组成。箱内下端有一条“工”字形导轨，这和爱国者的“U”字形导轨略有不同。导轨表面粘有石墨层，用以减小导弹发射时的摩擦。由于选用的铝材较爱国者的发射筒薄，因此早期的天弓发射筒外表面有8条垂直加强肋和2条水平加强肋，后期改进工艺、材料后改为4条垂直和2条水平的。在发射筒外部左侧，有测试导弹和发射前对导弹进行目标初始诸元装定的电缆，而爱国者的这些电缆则在筒尾部。导弹发射筒本身并非高技术产品，但其对加工工艺的要求很高。台湾在研制天弓I型时本想自行开发发射筒以节省引进技术所需的大量经费，但在多处工艺上遇到了困难，最后还是不得不私下请来为爱国者研制发射筒的马丁公司技术人员“传经送道”，才解决了薄铝合金壳体的焊接、防变形等问题。</P>
　　◎ 天弓系统的核心——长白雷达
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<P>　　虽然台湾的民用电子工业在亚洲处于领先地位，但他们的雷达技术并没因此被惠及。可台湾的天弓导弹系统又偏偏是世界上第三套配备相控阵雷达的陆基远程防空导弹系统。这和美国的大力支持密不可分，这使得台湾在1980年代因为军售限制难以获得高性能战机时，从地面防空火力上得到了一定补偿。</P>
<P>　　天弓系统的核心是长白相控阵雷达和与之同处一车的战术指挥中心。由于是舰载雷达陆上化，因此该系统的设计和另两种一开始就为了地面防空专门设计的相控阵雷达来说差异不小。为了使之实用化，台湾方面颇费了些周折。</P>
<P>　　在长白雷达设计之初，“中科院”也曾计划使长白雷达具备高机动能力，1987年10月11日的侨泰演习中，长白雷达首次露面便让众人吃惊不已。它的布局为一台越野底盘车上装载一个方舱，方舱上方再设置一个四面都布置有相控阵天线的舱体。它的好处是不需转动天线即可构成360度探测范围。但这样整车高度实在太大，达到6米以上，如此的高度在面对台湾岛内的桥梁、涵洞时恐怕困难重重。而且由于相控阵天线装在车顶，导致重心严重升高，也不便于越野，甚至转弯时的速度都不能太快，否则将倾覆。所以，这种怪异的布局很快被放弃了。</P>
<P>　　在1989年9月25日天弓系统移交台湾陆军的典礼上，长白雷达的决定版现身。这次是采用的半挂拖车方案。相控阵天线作为整体镶嵌在长12米、宽3米、高4米的拖车车厢中间侧壁上，为避免地面杂波干扰，阵面与垂直面略有夹角。天线主阵面为矩形，尺寸为4.5X3.0平方米，相当于把一块宙斯盾SPY-1相控阵天线贴在了车上，另有一块尺寸为2.8×0.8平方米的敌我识别天线位于拖车左前部。在天线阵面正后的车箱内为发射/接收机等雷达设备，车两端为指挥控制中心和信号处理设备。控制中心由计算机、通信设备和显示器组成。作为天弓系统的指挥控制中心与相控阵雷达、照射雷达、发射架等连接，操纵人员在此可完成威胁判断、拦截计算、发射架选择及战果评估。</P>
<P>　　由于要伴随陆军机械化部队作战，爱国者和S-300都采用较高的工作频率，以减小天线尺寸，同时也牺牲了一定性能，雷达的最大跟踪距离都在150公里以内。而长白雷达设计时放弃了机动性，使用工作在S波段的大型天线，也没有采用前二者为了突出机动而采用的在天线阵面和发射机/接收机之间以空间直接馈电传送信号的方式，而沿用宙斯盾的思路使用了传统的波导管传递信号，使信号衰减更小，加上对电脑及天线配件的重量限制较小，使信号处理和目标管理能力大为提高。这一系列措施使其对高度20000米的目标跟踪距离高达450公里，对目标的探测能力高于爱国者和S-300的相控阵雷达。</P>
<P>　　长白雷达采用了美国提供的固态收发单元、电子扫描技术(但美国不允许台湾制造这些元件，只让其负责装配)。整个天线阵面由6000个移项器收发单元构成，可覆盖方位120度、高低70度的范围，由于没有机械转动装置，扫描时没有机械惯性，波束可在瞬间改变在空间的位置，有利于同时跟踪多个目标。此外，长白雷达还具有频率捷变能力，可在受到干扰时自动转换工作频率点。在C3I系统支援下，长白雷达并入了台湾于1994年开始兴建的“强网”系统，可担负防空作战，也能在警戒雷达受损情况下转为监视或空中管制任务(美国E-2和E-3预警机上的雷达也为S波段)。</P>
<P>　　为进一步确保长白雷达的安全，“中科院”按照爱国者的抗反辐射诱饵研制了长白雷达的诱饵天线。专门诱导反辐射导弹。随着技术发展“中科院”又研制了机动诱饵车，其发射波形和雷达配合，在雷达与诱饵之间形成一个信号中心，虚拟出一个“雷达”来，使测角精确度低、分辨率不足的被动导引头控制反辐射导弹命中两辆诱饵车与雷达之间的空地。这样，诱饵车就不会被反辐射导弹消耗光。</P>
<P>　　但是，随着现代制导技术的进步，长白雷达的诱饵战术也在受到挑战。如俄罗斯X-31P等空地导弹已经装备了多模导引头，可自动进行数据融合，识别目标(见本刊2003年第13期《突防——苏俄反辐射导弹家族》)。另外，还可以靠X-31与红外/INS制导的X-59配合，或GPS+红外、红外+毫米波等多种制导模式来破解长白的诱饵阵。因此，固定阵地的长白雷达在密集、多方式的反辐射攻击面前，下场还是大不妙的。</P>
　　◎ 天弓II的变革
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<P>　　天弓II型是继天弓I型发展起来的，由于有了天弓I型的经验，天弓II型发展顺利，1989年研制出样机，很快于1990年定型并于1992年开始生产，1994年交付部队。</P>
<P>　　相比天弓I型，II型作了不少改进。最初问世的型号为直接在天弓I型弹体上增加1级固体助推器，采用85度准垂直发射。但由于发射时的弹体滚转和第一级火箭脱落等问题一直难以解决，后来天弓II改为单级火箭形式。新的天弓II将天弓I型弹体加长18厘米，弹径加粗。弹内电子元件改用美国提供的超大规模集成电路，缩小体积，增加燃料装药量以增大杀伤空域和拦截速度、射程，据称最大射高比天弓I型增加2000米，射程达到200公里。本来天弓II准备使用大推力冲压发动机，但由于研制进度跟不上，最后将此计划推延到天弓III型上了。 </P>
<P>　　天弓II型另一项重大改进是取消了照射雷达，以抛弃在现代空袭兵器及饱和攻击战术飞速发展下已过时的半主动制导体制。天弓II型导弹采用指令修正的惯性制导和主动雷达寻的复合制导方式。导弹垂直起飞到某一高度后，初制导系统控制导弹朝向目标方位按程序转弯。当导弹转向目标平面后，由惯性测量装置和弹道计算机组成的惯性制导系统测量出导弹的实际姿态、速度和位置，将数据交给指令修正系统与地面雷达进行交联，长白雷达通过计算机确定导弹的实时位置，得出导弹的偏移量，校正因风和其它干扰引起的横向偏差，使主动雷达导引头在最佳位置开机，减少导引头捕获目标的扫描时间，以防止被对方雷达告警器过早截获。导引头捕获目标后，长白雷达就此“撒手”，对目标的跟踪由弹上的主动雷达导引头完成。据推测主动雷达导引头工作在2厘米波段，采用微波单片集成电路以减小体积、重量。</P>
<P>　　另外，还有消息称“中科院”专门为天弓I/II两型研制了通用红外导引头，以提高抗干扰能力，具备复合攻击能力，同时也可提高抗击多目标能力。但目前世界上没有哪个国家能为射程100公里以上的防空导弹研制出配套的红外目标指示设备，更无哪种导弹的红外导引头作用距离可达100公里。因此这种消息的可行性值得怀疑。至于有传闻说天弓I/II采用了主动雷达加红外双模导引头，则更难令人相信。至少从目前公布的照片来看，没有发现带有红外侧窗导引头的天弓导弹。 </P>
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[此贴子已经被作者于2004-11-25 12:35:05编辑过]