前言： “镓”是现代有源相控阵雷达最主要的制造材料，所制造的氮化镓T/R单元性能比上一代砷化镓T/R单元提升50%的功率，32倍的灵敏度，一倍的探测距离，目前中国所有新生产的战斗机，军舰、导弹、甚至于无人机、无人艇的有源相控阵雷达都换上了氮化镓T/R单元，而美国只有F/A-18E战斗机的AN/APG-79V4有源相控阵雷达才有氮化镓T/R单元，知道差距的美国也在急切的为其F-35战斗机和海军新建驱逐舰全力换装氮化镓T/R单元，2023年，中国突然宣布禁止出口“镓”，对美国的影响那是立杆见影的。



一：055驱逐舰的压迫感

在2000年开始，中国海军就急需走向深海的先进驱逐舰，为了缩小与美国海军的差距，中国海军采取“小步快跑”的策略，通过“小批、多艘”不断升级，051B驱逐舰只建造了1艘，052、052B、0510驱逐舰都全部是试验性的建造了2艘，052C驱逐舰起初也建造了2艘，发现问题就不断改进，最终实现了052D驱逐舰的量产，在大型驱逐舰设计比较完善，关键技术没有明显的缺陷后，才开始批量建造055“万吨大驱”，055型导弹驱逐舰首舰2017年6月28日下水后，仅2年半的时间中国就建造了6艘，显示岀中国强大的造舰能力和一流的雷达技术能力。



055型驱逐舰外形简洁科幻，最大的亮点是应用了舰载综合射频技术，以往天线林立的桅杆全部整合在一体化桅杆上，没有传统带有支架和横梁的主桅，最上层是一根集成了电子战系统和数据链天线的信号桅，塔桅顶部是电子支援ESM与电子对抗ECM天线，根部两侧有两台干扰机，再往下就是X波段相控阵雷达，负责低空补盲，精确跟踪，武器火控.导航等多种任务，可探测隐形反舰导弹威胁，并支持“红旗”-10.“红旗"-16舰空导弹和近防炮的火控照射需求，可取代052C/D驱逐舰的5部单独雷达，X波段雷达下面还有三个小阵面，用于对海监视和电子战，加上其他阵面，数量达到12个。



舰桥上方是一圈长条状的敌我识别天线，夹在敌我识别天线之间的是“海红旗”-9舰空导弹的中距信标应答天线，舰桥两侧翼台围壳的是用于编队内的高速数据传输数据链天线，舰桥上层安装的是055型驱逐舰最重要的346B型S波段多功能有源相控阵雷达，共有四个阵面，每个阵面照射90°，一个阵面有5500个坤化镓T/R单元，S波段体搜索雷达利用大功率孔径和窄波束宽度提供全天候的高空警戒、搜索、分辨、跟踪目标，为X波段火控相控阵雷达提供精密情报，两套雷达构成了世界上功率最大的的双波段(DBR)相控阵体制，共用后端控制系统和显示设备,实现射频资源共享和一体化管理。



055型驱逐舰是目前唯一一种使用双波段雷达的驱逐舰，将原本50到60个主要功能的独立雷达天线和传感器整合在一起，没有大量雷达、电子战和通信系统天线的相互干扰严重，极大地提高了雷达系统对来袭目标的探测能力，因而具有强大的防空能力，可同时打击的空中目标是美国“伯克”型导弹驱逐舰的3-4倍，055型驱逐舰下水后，美国反应相当激烈，美国国防部在2017年《中国军力报告》中单独辟出一章讲“055巡洋舰”，将其列为“中国改变军力格局的五大杀器”之一，美国首次面对一种令其所有舰艇都相形见绌的军舰”，甚至称为“无畏舰”(令世界上所有战舰都过时的“革命性战舰”的代名词)。



二：逐渐落后的舰载无源相控阵雷达

自从055型万吨导弹驱逐舰下水后，受到刺激的美国海军发展下一代驱逐舰的消息层出不穷，从继续建造“朱姆沃尔特”级驱逐舰到恢复“武库舰”等等让人看得眼花缭乱，“朱姆沃尔特”级驱逐舰在项目启动时设定的价格为10亿-12亿美元，但后来成本上涨到70亿美元，完全超出了美国财政承受能力，建造数量从32艘，一路被削减到10艘、8艘、7艘、3艘，而且无法适应中国反介入/区域封锁的作战环境需求，在“朱姆沃尔特”级驱逐舰减产的2008年，美国海军只有76艘巡洋舰/驱逐舰，考虑到22艘提康德罗加级巡洋舰2021年开始陆续退役。



美国海军只能“花小钱办大事”，在2009年恢复采购已中断数年的伯克级驱逐舰填补驱逐舰数量需求，伯克级驱逐舰采购计划本来于2004财年第57号舰下水后就结束了，但2005财年又决定增购5艘，62号舰将成为最后1艘伯克级驱逐舰，随着“朱姆沃尔特”级驱逐舰的失败，美国海军从2010财年起恢复采购伯克级驱逐舰，伯克级驱逐舰有几个型号，在配备与构型上有些许差异，但都使用SPY-1型无源相控阵雷达和“宙斯盾”系统，冷战时期，苏联各型舰舰导弹、空舰导弹和潜舰导弹给美国海军带来了巨大的防空压力，为应对苏军的反舰导弹饱和攻击，美国研发了“宙斯盾”区域防空系统。



“宙斯盾”系统主要包括1部S波段无源相控阵雷达，6部X波段火控雷达、4台AN/UYK-7计算机以及海军战术数据链系统组成，终端设备包括4个大型显示屏。12个自动化战斗状态板、2个双人指挥显控台和2个单人数据输入控制台，能够显示距离标尺，压缩航迹，航迹标记和偏置数据，可无需任何人工干预，可同时接收相控阵雷达，对空警戒雷达，对海搜索雷达、火控雷达、声呐、电子支援系统、卫星导航、战术数据链和其他单位共享的目标信息分类、识别且进行威胁判断，再按照程序自动指挥各种来袭目标交战，直到目标全部都被消灭，整个系统基本围绕AN/SPY-1相控阵雷达研发。



AN/SPY-1相控阵雷达每块阵列天线的尺寸为3.65米x3.65米，重达5.44吨，集成了4490个第一代铁氧体T/R单元，1974年一个要2000美元，量产型的.AN/SPYIA集成了4350个T/R单元，采用第二代铁氧体T/R单元，造价降低到200美元，数字模块也由3806个降至1606个，重量减轻到3.63吨，每个阵列天线造价为860万美元，整部雷达高达2000万美元，占系统总价一半，AN/SPY-1相控阵雷达最初安装在提康德罗加级巡洋舰上，后又减配后安装在伯克级驱逐舰上，主要减少了1部发射机，功率从6兆瓦减少到4兆瓦，在阵列天线的尺寸和T/R单元没有变化下重量降至1.81吨，坤化镓的T/R单元造价也降低到100美元。



但这种雷达最大的缺点是采用了无源相控阵技术，只有一个雷达发射机，4个天线之间必须用巨大的波导管连接，发出的信号经过收发开关，功率分配、T/R单元、传输导线才能从天线发射出去，环节多、损耗大，要增大雷达功率孔径积就要加大雷达发射机功率，加大雷达发射机功率又要庞大的供电和冷却系统，伯克级驱逐舰一个雷达发射机就占用了舰桥内大量空间，维护、维修、升级扩容都是问题，而且发射机只产生一个雷达波束，也就是在任何时候4面阵列只有一面在馈送探测信号，AN/SPY-1相控阵雷达也没引导导弹能力，只有依靠AN/SPG-62目标照射雷达，1部目标照射雷达一次只能引导4枚防空导弹，伯克级驱逐舰只有3部目标照射雷达。



三：追赶中国的新一代舰载有源相控阵雷达

早在美国海军计划建造的“朱姆沃尔特”级驱逐舰和CG(X)巡洋舰就计划有源相控阵雷达，无奈出于经济考虑，“朱姆沃尔特”级驱逐舰和CG(X)巡洋舰都失败了，于是在2018年开工填补美国海军长期没有舰载有源相控阵雷达空白的“伯克”Flight-3型驱逐舰作为新一代主力水面舰艇，虽然是旧瓶装新酒，但安装AN/SPY-6(V)有源相控阵雷达采用了禁带宽度是3.4eV的氮化镓T/R单元，探测能力比采用禁带宽度1,4eV的砷化镓T/R单元的AN/SPY-1多功能相控阵雷达强30多倍，成功的话，就会在技术和性能上赶超055型驱逐舰，AN/SPY-6(V)有源相控阵雷达是一种双波段有源相控阵雷达。



但AN/SPY-6(V)有源相控阵雷达天线直径尺寸本是6.7米，原本打算使用在CG(X)巡洋舰上，“伯克”Flight-3型驱逐舰装不下，只能缩小到4.27米，可安装5328个氮化镓T/R单元，与砷化镓T/R单元相比更为高效、高输出、低发热，故障率更低，完整的双波段有源相控阵雷达包括1部AN/SPY-6(V)S波段有源相控阵雷达，1部三面X波段雷达，比AN/SPY-1雷达更灵敏，能提供更高解析的目标信息，探测距离提高2倍，支持舰空导弹上下链数据量提高3倍，追踪目标的数量提高6倍，但这需要的电力也比AN/SPY-1D型相控阵雷达高66%，散热功率也高81%，“伯克”级驱逐舰的3台501-K34型3000千瓦燃气发电机组发电能力全部才9兆瓦。



“伯克”Flight-3型驱逐舰换装了3台3850千瓦的MT--5燃气发电机，新的交流输配电系统从440V大幅提升至4160V，换上5台300吨级空调，满载排水量升至9500多吨，轮机舱里的“哈隆"1301消防抑制系统也取代，即使这样发电能力也就12.5兆瓦，所以“伯克”Flight-3型驱逐舰的供电、冷却能力不足以支持完整的双波段有源相控阵雷达，“伯克”级驱逐舰无法安装X波段的AMDR-X相控阵雷达，只好用一台AN/SPQ-9B型X波段脉冲多普勒雷达替代，由七面阵变为四面阵，这一缩水将综合性能大打折扣，但探测灵敏度也比AN/SPY-1雷达提高了32倍。



虽然“伯克”Flight-3型驱逐舰仍采用老式桅杆，各种类型的天线直接暴露在外面，隐身设计方面没有过多提升，吨位、航程、火力都处于劣势，但有了AN/SPY-6(V)S波段有源相控阵雷达，也勉强可以和055驱逐舰抗衡，就是造价却远高于055驱逐舰，055驱逐舰造价只有60亿人民币，“伯克”Flight-3型驱逐舰研制费用已经达到42亿美元，造价高达23亿美元，公布建造的12艘舰舰体制造预计耗资502亿美元，雷达系统还要58亿美元，考虑美国海军项目超支非常普遍，，总费用可能再上涨20%，高昂的造价可谓是美国海军最大的痛处，055驱逐舰的雷达还有足够的时间升级换代，低造价能够大量建造，美国一年最多只能造2-3艘驱逐舰，中国一年能造5-6艘，这是美国海军无法追赶的。



四：结语

中国生产了全球90%的稀土金属，而美国生产1架F-35战斗机需要约417.3公斤稀土金属，生产1艘“伯克”级驱逐舰需要2359.7公斤稀土金属，几乎都是从中国进口，而“镓”更是百分之百从中国进口，1架F-35战斗机需要1600个砷化镓T/R单元，1艘“伯克”级驱逐舰需要22000个氮化镓T/R单元，相当于13架F-35战斗机，2022年洛-马公司宣布F-35战斗机未来年产量可稳定在156架，但2023年7月中国宣布管制“镓”的出口后，2023年7月后洛-马公司就无法交付F-35战斗机，全年只交付了2023年7月前生产的45架，估计“伯克”Flight-3型驱逐舰建造计划也要拖延了，这就为中国海军提供了足够的追赶时间，在未来5-6年中在数量上超过美国海军的驱逐舰，等美国耗费几年搞好氮化镓后，中国已经大规模应用更先进的氧化镓T/R组件了。