时势造英雄——第一代“标准”系列导弹（2）
SAM-N-8"巨人"LR（长程）舰对空导弹结构示意简图
当然，理论终归是枯燥的，只有将理论联系到"巨人"（Typhon）系统的工程实践，才能真正直观的理解美国海军需要的究竟是怎样的一套舰队防空系统。具体来说，"巨人"（Typhon）系统由SPG-59多功能舰载雷达和SAM-N-8"巨人"LR（长程）与SAM-N-9"巨人"MR（中程）两种防空导弹构成。SPG-59是一种多功能C波段电子扫瞄雷达，由APL的约翰.葛瑞森博士（John Garrison）领导研发作业。SPG-59采用今天不多见的伦伯（Luneberg）电磁透镜技术，其主要部件包括一个内含伦伯电磁透镜的圆柱状结构，以及一个位于顶部、由数千个天线单元组成的球型发射天线阵列；雷达塔位置较低处则设有三个球型天线阵列，用来接收雷达回波。伦伯电磁透镜为球型，表面装有数千个喇叭状波导，每个波导透过一个传输线与电子开关（switch）连接到一个行波管放大器（TWT），再由行波管一对一地连接到上方球型天线阵列的单元。
伦伯透镜原为物理学家伦伯于1944年所提出的光学透镜，而将光学玻璃改成能让无线电射频穿透的材质后，也适用于无线电收发装置。SPG-59发射波束时，后端一部电脑依据相关参数，控制数千个信号输入端，将射频信号馈送至圆柱型伦伯电磁透镜表面的波导（每个输入信号控制一个波导），藉由伦伯透镜将不同输入端馈送的能量在透镜表面另一端聚焦，形成波束，再透过数千个行波管放大器（TWT）传送至雷达塔顶部的半球型天线阵列，然后发射到空中；由于天线阵列单元平均分布在球体结构上，全系统只要透过电子开关来控制伦伯透镜上数千个发射源的切换，就可以迅速改变雷达波束的指向，并能搜索360度全方位空域。相较于另一种被广泛使用的电子扫描雷达技术——相控阵雷达（Phase Array Radar），伦伯电磁透镜技术来的发射源不需要透过移相器，能免除移相器造成的功率损失，此外还能提供比相控阵雷达更大的频宽。
伦伯透镜原理，在任何一点聚焦能量都可以获得平行波束
事实上，这种雷达的纸面性能今天看来都强悍无比，兼具搜索、追踪、中途导弹导引（分时进行）与终端照明能力，是全世界第一种能在水平与垂直三度空间内实行电子扫描的多功能舰载雷达。按照"巨人"系统的规划，SPG-59将基于载舰平台的吨位分为两个版本。其中"导弹驱逐领舰"（DLG，在1975年改列为导弹巡洋舰）版本的SPG-59球型天线阵面由3400个天线单元构成，伦伯电磁透镜上有3600个波导单元，电磁透镜与天线阵列之间靠1800个行波管功率放大器连接，可在每4秒一次的目标更新模式下同时追踪120个目标 。至于更大的巡洋舰版SPG-59则由10200个天线单元构成球型阵列，伦伯透镜上有10800个波导单元，电磁透镜与天线阵列之间由2700个行波管功率放大器连接，在每4秒一次的目标更新速率操作下，能同时追踪400个目标。在每0.1完成一次目标更新的高精确度模式下，两种SPG-59都能同时追踪10个目标（其中部分资料以每秒一次的速率更新），并同时控制30枚在空中飞行的导弹接战（其中10枚处于终端照明导引阶段，另外20枚则为中途导引状态）。
如果说SPG-59多功能电子扫瞄舰载雷达是"巨人"的眼睛，那么由SAM-N-9 "巨人"LR（长程）与SAM-N-9"巨人"MR（中程）两种防空导弹构成火力系统的则是"巨人"挥舞的长矛。有意思的是，除了采用TVM制导体制外，"巨人"LR与"巨人"MR弹体本身仍可视为"蝗蜂"计划技术成果的延续。这其中"巨人"LR采用与"黄铜骑士"（SAM-N-6/RIM-8）类似的冲压发动机＋固体火箭助推器相结合的动力构型，弹体气动外形也基本延用了"黄铜骑士"（SAM-N-6/RIM-8）的设计，即旋转弹翼式气动布局，这种布局的特点是控制舵面位于弹体中部，在弹体后部为尾翼，它们均按"X"状布置，并处在同一个平面内。弹体头部装一中心锥体，锥体周围为冲压发动机的环形进气道。
其全动式弹翼位于第二级，几何形状较为复杂，第二级尾部为矩形的尾翼。不过，尽管"巨人"LR的弹体设计与"黄铜骑士"，但出于减小体积、提高效能的目的，利用当时的最新技术成果，APL与"巨人"导弹主承包商本迪克斯（Bendix）公司成功的压缩了"台风"LR的尺寸，仅比"高级小猎犬"稍大，重量只有"黄铜骑士"的1/3。虽然由于弹体尺寸的缩小，战斗部重量只有68公斤，约为"黄铜骑士"的一半左右，杀伤半径从21米减为15米，但由于换用TVM制导体制的缘故，不但精度相对较高，在一定程度上弥补了战斗部威力减小的问题，而且可采用节省能量的抛射式弹道达到370公里的最大射程，是"黄铜骑士"导弹射程的两倍；即便采用全程雷达照射制导的所谓"视线制导"模式（Line of Sight），台风LR也可达到200公里的最大射程和29公里的最大射高，仍要远远超过"黄铜骑士"。对此，简单的数字对比足以说明问题："黄铜骑士"最大射程只有120公里，射高3-26.5公里。两相对比之下，作为"黄铜骑士" 的替代品，"巨人"LR在性能上的飞跃是令人瞠目的。
与"巨人"LR的情况类似，作为"高级小猎犬"与"鞑靼人"的替代品，除了改用TVM制导体制外，"巨人"MR的弹体以改进型"鞑靼人"导弹的弹体气动外形为基础（即"鞑靼人"可靠性改进计划（TRIP）），但又利用一部分最新的技术成果进行了充填，弹体尺寸比鞑靼人稍大，介于"高级小猎犬"和"鞑靼人"之间，采用单级固体火箭发动机，最大飞行速度4马赫（"鞑靼人"仅2.5马赫）。若采用指令控制的抛射弹道，可达到75公里的最大射程和27.4公里的最大射高，是"鞑靼人"的两倍；即便采用全程雷达照射的"视线制导"模式（Line of Sight），也能达到46公里的最大射程和15.34公里的最大射高，最小射程与射高分别为2750米与15米，实际上是以稍大于"鞑靼人"导弹的弹体尺寸，实现了对"鞑靼人"与"高级小猎犬"两种导弹的性能覆盖。还需要提及的是，"巨人"LR与"巨人"MR都可以选装常规高爆弹头或是核弹头，在接战作业时也均可在半主动、被动指挥（"视线制导"）与TVM三种模式之间自由选择。且在1963年美国海军命名系统变更后，台风LR型号由SAM-N-8改为RIM-50A，而台风MR则由SAM-N-9变为RIM-55A。
安装SPG-59多功能电子扫瞄舰载雷达样机的"诺顿角"号（AVM-1）试验舰
就纸面性能而言，"台风"系统堪称理想，只可惜过于雄心勃勃的设计理念超前于那个年代甚多，一旦进入工程实践阶段，成堆的技术问题便扑面来。这其中，最主要的问题出在SPG-59多功能电扫舰载雷达上。伦伯电磁透镜天线系统构造十分复杂而笨重，球型天线阵列的数千个天线单元需要大量对应的导波管、功率放大器一路串联到伦伯透镜上的波导，并且还要加上后端的射频信号线路与开关，如此复杂的结构不但存在着性能不稳定与可靠度低等问题，而且伦伯电磁透镜系统的发射器/天线阵列单元比相控阵雷达天线/发射器重200倍，这一点就是致命的————美国海军不得不在"巨人"系统载舰平台的排水量、作战能力与造价之间痛苦地挣扎。以导弹驱逐领舰版本的"巨人"系统载舰为例。该舰最初是一种水线长171m、排水量10900吨的导弹舰方案，续航力约7000海里。然而这样的续航力无法满足美国海军需求，稍后在1962年6月将排水量扩大到11400吨，续航力提高到约8000海里。
"台风"MR SAM-N-9/RIM-55A舰空导弹结构示意简图
于是到了1962年8月，在基于成本优先的前提下，美国海军舰船局又推出一种满载排水量10300吨级的"巨人"系统导弹驱逐领舰方案（轻载排水量8300吨级），舰体长度减至165m，续航力降为6000海里级。雷达全功率运转时续航力4800海里，减功率运转时5500海里。这时估计首舰价格1.81亿美元，后续舰1.57亿美元。随后舰船局又提出将"巨人"系统导弹的载弹量降至40枚以进一步降低成本，这种设想在1962年9月发展成为SCB 243"巨人"系统导弹驱逐领舰方案。不过在随后开始的详细设计中，美国海军发现这种缩水版"巨人"系统导弹驱逐领舰的传感器、作战装备的成本远高于舰体的成本比例，因此单纯透过缩减舰体尺寸的降价效益并不显著。
1969年"诺顿角"号上的SPG-59雷达被彻底拆除
假设将舰体缩短6米，减少燃油携带量以及800吨的排水量，造价几乎改变无几，但续航力却减少了2000海里……由于SCB 243方案性价比不高，作战能力不足，在1962年10月美国海军舰船局又将排水量增为11335吨，续航力7500海里，成本1.84亿美元。然而，这个方案实际上又走回了1962年6月方案的老路。反复考虑之后，美国海军舰船局认为要在设定的尺寸内满足续航力需求，并跟上航空母舰担任护航舰，只能使用核动力，这一观点反映在1962年11月推出的SCB 277方案中，并成为"巨人"系统导弹驱逐领舰平台的最终方案。最终的SCB 277方案长182.8公尺，宽18.89m，吃水6.2m，标准排水量9951吨，满载排水量10902吨，核动力推进，最大航速30.25节，最大持续航速29.15节，编制601名人员。
拆除了SPG-59雷达后的"诺顿角"号
SCB 277方案的冻结，似乎意味着"巨人"系统的工程级应用指日可侍。然而遗憾的是，当1962年年底，SPG-59的原型机安装在美国海军专门建造的"诺顿角"号试验舰上开始测试后，"巨人"系统真正的危机降临了。"诺顿角"号（AVM-1）的SPG-59原型机，只使用356个雷达导波管功率放大器，就需要8.7MW的尖峰功率以及200kW的平均功率（日后AN/SPY-1相控阵雷达，每面天线有将近4500个移相器单元，整体尖峰功率也不过4~6MW），而根据此前预估的计算，大型的巡洋舰版SPG-59全功率运转时，需要5MW的庞大电力，即便是缩减功率输出时仍需要1690KW；而较小的"导弹驱逐领舰"版SPG-59的全功率运转则"只"需要2.5MW的电力，缩减功率运转时需要730KW；同时，这部雷达重量要比后来装载在企业号核能航舰（CVN-65）、长滩号核能导弹巡洋舰(CGN-9)的SPS-32/33电子扫描雷达还多20吨，遑论日后体积更大的生产型。除了高耗能之外，SPG-59沉重的天线也给船舰设计工作带来困扰。为了提高雷达搜索低空目标的距离，雷达安装的高度必须尽量加高，然而在舰艇高出安置SPG-59将使重心上升，恶化稳定性。这种测试结果实际上意味着SCB 277方案被完全推翻了。
未完待续……
