“加尔维斯顿”号巡洋舰是最先改装“黄铜骑士”舰空导弹的美国军舰之一,迈耶曾担任枪炮长,成为美国海军中实弹发射“黄铜骑士”最多的一人,从中掌握了丰富的导弹使用经验

但是“黄铜骑士”这样的双发倾斜发射架对付饱和攻击还是不行
随着苏联海军的反舰导弹和饱和攻击战术的高度发展,防空导弹的传统的倾斜发射方式遇到了瓶颈。传统的防空导弹是吊挂在倾斜的导弹发射架上的,在发射前转向目标方向,然后发射。这样的发射方式有助于导弹及早截获目标,也最大限度地减少了导弹的转向需要,很是适合早期导弹需要“帮一把”的特点。但倾斜发射架重新装弹慢,发射前指向目标也需要一定的时间,面对黑云压城的饱和攻击会来不及反应。更大的问题在于雷达。传统的机械扫描雷达的数据更新慢,不利于及时发现和跟踪大量的空中目标。另外,传统的搜索雷达、跟踪雷达、火控雷达都是分开的,搜索雷达要求最大的探测距离,跟踪雷达要求最精细和最灵敏的波束,而火控雷达要求提供稳定和强力的照射。舰上空间有限,搜索雷达能够公用,只要一台就够了;跟踪和火控也可以合一,但通常一艘军舰只能安装 2-4 座跟踪-火控雷达,更多就没有合适的安装位置了。由于第一代防空导弹大多采用指令制导、驾束制导或者半主动雷达制导,需要火控雷达的稳定照射,有限的跟踪-火控雷达成为制约反导火力密度的瓶颈。为此,美国海军在 20 世纪 60 年代初展开了新一代舰载防空系统的研制,几经周折后演变成今天众所周知的宙斯盾系统,韦恩迈耶被委以重任,成为宙斯盾之父。
韦恩迈耶出身于密苏里的农民之家,小时候在 8 个年级共用一间教室的乡村学校里读书。20 世纪 30 年代大萧条后,迈耶一家背井离乡,姐姐就成为他的老师。中学里,聪明、勤奋的韦恩受到乡村女教师的重点辅导,成为学校的最优生和学生会主席。1943 年 1 月,韦恩迈耶通过美军征兵考试,17 岁就加入海军,被直接保送肯萨斯大学攻读电气工程强化课程,主修通信。1946 年 1 月,刚刚毕业的迈耶作为海军少尉正式入伍,但马上被送到麻省理工学院进修 11 个月的雷达课程,顺手在麻省理工又拿了一个电气工程学位,主修电子。毕业后,麦耶到“古德里奇”号雷达哨舰(专用于放哨的驱逐舰)上服役,20 岁不到就获得值更官的资格。迈耶所在军舰在地中海服役期间,见证了希腊内战和以色列独立战争。接下来,迈耶被派往远东,在日本和中国海域游弋。1949 年战上海时,迈耶所在的“斯普林菲尔德”号巡洋舰正好停泊在黄浦江口,这是最后一艘离开解放军控制水域的美国军舰,也是他和中国的唯一缘分。“斯普林菲尔德”号一回国,就开到旧金山海军基地退役赋闲了。此后,迈耶在学校进修、教官、海上指挥职务、舰队总部参谋职务之间交替,直到回到麻省理工学院再次学习 12 个月,成为最早的航空航天硕士之一。新科硕士迈耶受命到“加尔韦斯顿”号巡洋舰担任枪炮长,负责改装“黄铜骑士”防空导弹事宜,以后成为美国海军里发射“黄铜骑士”导弹最多的人,不仅在学校里打下扎实的理论基础,对导弹和防空也有大量的第一手实际经验。

谁也不会想到,这个密苏里农村出来的乡巴佬会成为美国海军水面舰队的再生之父

海军少将韦恩·迈耶
为了改进第一代防空导弹和应对苏联的饱和攻击战术,1963 年,美国海军任命里奇海军少将领军新一代舰载防空系统事宜,美国海军部长科斯签署命令把迈耶海军中校调来负责工程设计方面。在此之前,迈耶负责将 30 艘装备“猎犬”防空导弹的军舰从模拟式火控系统改装为数字式,获得很大的成功。但这时迈耶面临一个难关:有一个机会去当一艘驱逐舰的舰长。对于海军军官来说,担任舰长是非常重要的一步,在美国海军军官中,只有 38% 有望担任驱逐舰舰长,这是晋升上校乃至将军的垫脚石。但迈耶毅然放弃了舰长的诱惑,继续先进武器系统的研制。功夫不负苦心人,在 40 岁那年,迈耶晋升为海军上校,1970 年,迈耶升任负责宙斯盾系统的研制。
在宙斯盾之前,美国海军已经在研制“巨人”系统,用于取代“黄铜骑士”、“猎犬”和“鞑靼人”。“巨人”系统的关键在于 AN/SPG-59 相控阵雷达和采用 TVM 制导的防空导弹。
雷达好比探照灯,只不过把光变成电磁波。传统雷达用抛物面天线聚焦,既增强发射波束的强度,也提高接收的灵敏度。但抛物面天线必须用机械扫描,才能监测广大的空间。相控阵雷达换一个思路,不用单一的抛物面天线,而是把众多的发射-接收单元排成阵列,好像一大捧集束手电筒一样。单个的手电筒的光亮自然比不上探照灯,但众多的手电筒捆绑使用,光强还是很可观的。更大的好处是,这些手电筒可以捆绑起来增加探测距离,也可以分散使用,同时照亮众多的角落。对于反饱和攻击作战来说,这就是说,相控阵雷达可以随时根据需要在探测距离和多目标跟踪之间达到最优平衡,并且可以用同一座雷达达到搜索、跟踪、制导等多种功能,极大地便利了舰上的布置。

抛物面天线(左)和相控阵天线(右)的对比,前者用聚焦形成单一波束,后者用移相器形成多个波束

相控阵天线不是众多小天线的简单叠加,里面还是蛮复杂的
当然,相控阵雷达不是众多机械扫描天线的简单叠加,而是用对每个发射-接收单元的电磁波的相位控制来实现波束的集中和分散,所以称为相控阵。由于波束的偏转是用电磁方法实现的,相控阵雷达也称电扫雷达。如果采用单一发射单元并通过电磁方法将发射信号分配、馈送到各个发射-接受单元,那就是被动相控阵雷达;如果每个发射-接收单元自主产生发射信号,那就是主动相控阵雷达。主动相控阵雷达比被动相控阵雷达更加复杂,但可靠性较高,个别发射-接收单元故障不至于使得整个雷达失效。相比之下,被动相控阵雷达的发射单元要是故障,整个雷达就瞎了。主动相控阵雷达也便于通过增减发射-接收单元使雷达性能和军舰的大小、要求、造价更加匹配。
TVM 制导的全称是 Track Via Missile,意为通过导弹的制导。这是介于指令制导和半主动雷达制导之间的一种制导方式。火控雷达照射目标导致回波反射,导弹接收到反射的回波后,把接收到的回波信号发给地面(或军舰)上的控制站,由控制站解算制导轨迹,并用无线电发送回去,引导导弹拦截目标。TVM 解决了几个问题:
