雷達是軍艦上最顯眼的一種設備,都高高地裝在艦橋和桅杆頂,有的不停旋轉,有的是不轉的幾個方塊。不過,雷達系統可不僅僅是那幾個不停轉動的東西,在軍艦內部還有機電櫃和控制台,另外,還要算上為雷達供電的發電系統。
雷達就像是一個定向的微波爐,電能輸入雷達系統後,發射系統把電能變成特定頻率的電磁波,定向發射出去。如果雷達器件的靈敏度、分辨率沒有變化,那麼發射的電磁波功率越高,雷達的探測距離就越遠,或者在相同的探測距離內,雷達對目標的探測效果就越小。
二戰時期的雷達功率不算大,發射功率一般就幾個千瓦,耗電量一兩百千瓦,一輛上檔次的家用轎車的發動機用來發電,差不多就能滿足要求。
二戰結束後,很快雷達的耗電需求出現了一個爆發性增長。原因是:艦載防空導彈出現了。雷達的探測距離一下就要求達到上百公里,甚至幾百公里,而且,艦載雷達要在好幾十公里的距離上,用連續波對空中目標進行跟蹤,以為防空導彈提供制導。
有一個比例數,就是艦上所有原動機的總功率,和發電總功率的比例。二戰時期這個數字是5%左右,就是說艦上用來推進的主機功率是10萬馬力的話,這艘艦的發電機總功率大約是5千馬力,這5千馬力(3700千瓦)的電,就可以供應艦上三四部雷達、十幾部電台、全艦照明、損管抽水機系統等等全部的耗電。
而防空導彈出現後,這個比例上升到了10%。比如“阿利·伯克”級宙斯盾驅逐艦,主機——用來推進的是4台LM2500燃氣輪機,總計105000馬力,用來發電的是3台2500千瓦AG9140,總功率7500千瓦,也就是1萬馬力多點。
“阿利·伯克”級上面裝的SPY-1相控陣雷達,峰值功率是4000~6000千瓦,發射電磁波的峰值功率1000千瓦。中間的差值幹什麼去了?全用來發熱以及供應散熱系統了。雷達系統不能全部利用電能變成電磁波,總有能量損耗。所以,“阿利·伯克”級的電能分配還是挺緊張的,動不動就出“用電荒”,比如“阿利·伯克”級如果正在全力損管,那麼因為水泵耗電,雷達就不能全開。
SPY-1現在也不算最大的了,現在“阿利·伯克”III型換了AMDR,防空反導雷達,這貨的總功率達到了6~10MW,也就是說它的最大耗電量可能達到14000馬力。相比之下,現在“福特”級核動力航空母艦上的電磁彈射器,因為採用飛輪儲能系統,因此每條電磁彈射器的電機功率是不大的,平均來看也就是4MW。
裝了AMDR,“阿利·伯克”I、II、IIA的7500千瓦發動機肯定不夠用了。因此,“阿利·伯克”III型雖然還叫“阿利·伯克”,但其實是從內到外全部重新設計的。雷達換了,CIC換了,導彈換了,連動力和電力系統也要全部重新設計。
這也是21世紀的驅逐艦越來越大型化的緣故。其實咱們的052D設計得還是很成功功能的,不到7000噸的艦、64個垂髮單元,和伯克級9000多噸、96個垂髮單元比也差地不多。但是如果要軍艦承擔戰區信息獲取任務,甚至防空反導探測的話,就得裝一個10MW級別的雷達,加上其他7788的雷達、電台、計算機系統,這就必須造一個萬噸級的船體才能裝下了。