普京總統(tǒng)向貴賓公開展示空天軍的戰(zhàn)斗值班大廳
俄羅斯-A-135戰(zhàn)略反導系統(tǒng)的頓河-2雷達（左）和戰(zhàn)斗值班室（右）。
西方重壓下俄新武器為何仍站世界前沿?
郭衍瑩
【環(huán)球網(wǎng)軍事6月5日報道】從烏克蘭危機以來，以美國為首的西方對俄羅斯施加前所沒有的巨大壓力。首先是不斷加碼的經(jīng)濟制裁,使俄羅斯經(jīng)濟恢復和發(fā)展受到嚴重影響。
據(jù)世界權威經(jīng)濟機構預估，2017年俄羅斯GDP總值不但被擠出前10強，甚至可能居澳大利亞之后位列第十四;總值還不到美國的8%。再則是軍事上經(jīng)受巨大壓力。北約在俄大門口的波蘭和羅馬尼亞部署陸基宙斯盾反導系統(tǒng)。接著在波蘭，波羅的海，黑海等地舉行一波高過一波的大規(guī)模的軍事演習，包括2015年7月進行的一次新型B61-12戰(zhàn)術核炸彈試驗，不斷向俄羅斯“亮劍”。
面對人口和經(jīng)濟實力都要比自己強幾十倍的北約，俄羅斯的對策是以牙還牙，針鋒相對。他不但也和北約一樣舉行多次核武器和反導武器的演練，并頻頻亮出他近年來新研發(fā)出的各種先進武器。其中不少是“殺手锏”。例如新型機動式的“亞爾斯”洲際導彈：速度達10Ma的“匕首”高超音速導彈;去年開始戰(zhàn)斗值班的新一代A-235戰(zhàn)略反導系統(tǒng);第五代隱身戰(zhàn)機蘇-57;以及S-400反導系統(tǒng)正式定型版等等。普京總統(tǒng)在2018年國情咨文中特別歷數(shù)了近年來幾件高超音速導彈，說件件都有突破美國反導大系統(tǒng)的能力。
西方媒體驚呼:俄是當今唯一敢于在軍事上向美國叫板的軍事大國。這就使很多讀者感到迷惑，經(jīng)濟落后的俄羅斯在研發(fā)新武器上憑什么有那么足的底氣？美國的一些核心技術和器件,例如高端芯片,是否也對俄禁運？在此次美國挑起的貿(mào)易大戰(zhàn)中，俄羅斯的軍工有沒有受到?jīng)_擊？俄研發(fā)尖端新武器有哪些經(jīng)驗教訓值得我們借鑒?
作者認為俄羅斯所以有這些底氣，緣自政治,軍事改革等各個方面的因素。但和他有一支高素質(zhì)的科研隊伍,以及科研中自主創(chuàng)新的指導思想分不開的。這個指導思想再細分，一是自主創(chuàng)新，揚長避短;二是“系統(tǒng)第一”的思想，就是“武器部件水平可以一般，但系統(tǒng)水平必須一流”的思想;三是“低成本、高水平、高可靠”的思想。本短文以科普觀點,和讀者一起來剖析這些思想。文末還簡要介紹俄羅斯武器研發(fā)單位體制改革和調(diào)整情況。這些改革確保俄科技人員聰明才智得以發(fā)揮，從而研發(fā)出一代又一代新武器。
自主創(chuàng)新和揚長避短的設計思想
眾所周知，俄羅斯的基礎工業(yè)遠遜于美國。在雷達和電子產(chǎn)品領域，俄羅斯最突出的軟肋是微電子技術(包括微波微電子技術)。因此不僅它的數(shù)字電路和計算機技術水平不高，還制約了它在精密機電控制等領域的發(fā)展。長期來俄羅斯(原蘇聯(lián))與美國處于對立狀態(tài)，美國禁止向俄提供各種核心技術和高端芯片。所以俄羅斯歷來強調(diào)自力更生，武器方面基本上不使用國外元器件;關鍵核心技術更強調(diào)不能依賴外國。這樣他就沒有條件像美國那像，研發(fā)新武器時可任意選用各種最先進的元器件。所以俄羅斯武器的電子設備中很多電路，不得不仍采用傳統(tǒng)的模擬電路，甚至選用分立元件。一些通用電路，譬如雷達的信號處理，現(xiàn)在大家都廣泛采用FFT(富利哀變換)技術。俄羅斯往往一個信號處理通道就得做成一個機柜，而美國只需用一片芯片和一塊印制電路板。所以俄羅斯的電子設備常給人以傻、大、粗的感覺，常被國內(nèi)一些學者瞧不上。但它也有他的獨特優(yōu)勢。如飛行力學和導彈氣動布局設計，慣性制導和器件(尤其是陀螺),大推力的固體發(fā)動機，微波電真空器件，以及微波/毫米波技術等。再依靠俄科技人員發(fā)揮揚長避短設計思想，就能克服了很多技術難題。
這里舉幾個有代表性的例子。據(jù)俄學者在國際雷達學術會議上的公開報告,俄一些火控雷達采用先進的高脈沖重復頻率體制。其關鍵技術之一是需要有高速微波開關，確保雷達的發(fā)射機和接收機快速輪流工作，又使泄露的發(fā)射功率不致燒毀接收機的高頻放大器(一般用低噪聲晶體管)。俄羅斯沒有能力生產(chǎn)高速微波開關。但俄揚長避短，利用他高水平微波電真空技術，研發(fā)出能耐高微波功率的電子管高放(靜電管)，其微波性能完全達到晶體管水平，又不怕泄露的發(fā)射功率會把它燒毀。用微波電子管替代半導體管，看起來似乎落后，實際上是進步。
再舉個大一點的例子，如反導系統(tǒng)中的攔截導彈。大家知道，美國攔截彈的戰(zhàn)斗部都采用直接碰撞殺傷方式，也就是使攔截彈直接碰撞來襲的導彈，將其摧毀。而俄羅斯的S-300是利用全向破片殺傷方式，到了S-400就更新改進為定向破片殺傷方式來殺傷目標的，提高了攔截彈的殺傷效率。但俄為何不采用直接碰撞方式？據(jù)報道，俄羅斯技術人員認為,直接碰撞殺傷的技術難度大，成本又高。而定向破片殺傷的效果已與直接碰撞很接近，且成本低多;俄沒有必要在這方面和美國硬拼。
俄羅斯的優(yōu)勢在于發(fā)動機技術和飛行體設計;所以他強調(diào)揚長避短，獨辟蹊徑，超過美歐。如S-500的攔截導彈他就設計了三種類型，可供作戰(zhàn)時視敵情選用;第1種是遠程攔截用的77H6H-1彈，作用距離可達500km以上，是當今世界射程最遠的防空導彈。第2類是射程為40-120km的9M96E/E2彈;用于近程攔截。這種彈體積小，機動靈活，利用矢量推力控制系統(tǒng)來減小脫靶量，非常接近于直接碰撞的效果;但比后者更靈活，在地面低空搜索和制導雷達的引導下，攔截最小高度可達5米，是世界上攔截彈射高最低的攔截彈。第3種則是S-300原有的48H6E3，用于中程攔截。美國愛國者-3的攔截彈只有一種，號稱一彈多用，性能上自然很難做到面面俱到。
由于俄羅斯微電子技術水平較低，所以它的設備中一些電子電路不得不采用模擬電路，再加上小規(guī)模數(shù)字集成電路和微處理器，照樣可完成很多復雜的控制任務。俄的模擬電路水平不容我們小覷。由于俄大學和科研部門基礎科學研究實力雄厚，又很扎實，他們設計的模擬電路有很多巧妙的構思和創(chuàng)新，可在很大程度上彌補常規(guī)模擬電路的不足。某些模擬電路的構思甚至使人拍案叫絕!舉個有趣例子：推算出雷達回波的質(zhì)心位置，可以提高雷達測量距離的精度。俄科技人員避開使用計算機做數(shù)值計算，而借用高等數(shù)學中的一條法則：任何面積的質(zhì)心，可由其包絡的一次積分和二次積分的交點而得。實踐證明這種方法既簡單又實用又可靠。
俄羅斯近年來微電子技術也有很大提高。但據(jù)了解，即使是俄羅斯最先進的S-400，S-500仍保留不少模擬電路和分立元件。為什么不去改進呢？他們認為，武器裝備主要追求實效和穩(wěn)定、可靠，而不刻意追求采用先進元器件和先進技術。只要穩(wěn)定可靠，對非關鍵部件，他們就不輕易更新?lián)Q代。當然對關鍵部分，他們還是不惜花大力氣，不斷改進和更新。尤其是他們花了大力氣來提高武器產(chǎn)品的可靠性。因此盡管俄制武器結(jié)構笨重,其貌不揚,但它可靠性高,操作簡單,性能良好,價格優(yōu)惠,為世界所公認。其武器出口也得以揚帆遠航,銷售全世界。
上面介紹俄羅斯如何用模擬電路彌補其數(shù)字技術的不足，彌補其在微電子技術(芯片技術)的軟肋。但千萬不要誤解作者在鼓吹重模擬，輕數(shù)字;鼓吹放棄用先進的芯片而倒退到采用老器件，老技術;鼓吹向落后看齊。毫無疑問，數(shù)字技術和微電子技術是電子技術發(fā)展的主要方向，我只是想說，第一，連俄羅斯這樣經(jīng)濟落后的國家都強調(diào)要自主創(chuàng)新，強調(diào)核心技術不要掌握在別人手里，而且確實做到。我們這樣一個世界第二大的經(jīng)濟實體，如果不肯下苦功夫自己掌握核心技術，只想走“市場換技術”的捷徑，能做到持久發(fā)展嗎？一位資深工程院院士說得好，現(xiàn)在有些得獎的科研新成果都是建立在使用國外芯片基礎上得到的;而且動輒宣稱世界第一。這不就是典型的“拿別人昨天的東西來打扮自已的明天”嗎？
第二，就拿模擬電路具體問題說事。它作為一種基礎技術，在相當長一段時間內(nèi)不能說它已“窮途末路”。何況它在某些領域還有其獨特優(yōu)勢，它本身也在繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。國外有些專家早就指出，在有些場合，數(shù)字電路性能還不及模擬電路。例如大動態(tài)接收機(如100dB或更高)，數(shù)字式接收機就很難做到，而模擬式就容易得多。更何況目前很多電子設備還是大量采用模擬電路?，F(xiàn)在有些大學畢業(yè)電子專業(yè)學生，不知模擬電路為何物？參加工作后還挑肥撿瘦，不愿刻苦做基礎工作。容易使人誤解他“眼高手低”。
其實類似此次中興事件的經(jīng)驗教訓并不是第一次。上世紀80-90年代，當美蘇等國正在化大力氣研發(fā)新一代微波大功率電子管，以裝備新一代大功率雷達時，我們卻強調(diào)市場經(jīng)濟，敲鑼打鼓關閉掉不賺錢的電子管廠,大學里關閉不受學生歡迎的電真空專業(yè)。直到后來西方禁止向我國出售大功率微波電子管時,才明白過來(見我的講稿:《俄羅斯研發(fā)防空導彈武器系統(tǒng)的指導準則和設計思想》，國防科技大學《國防科技》雜志2011年3期，p.1。)
“武器的部件水平可以一般，系統(tǒng)水平必須一流”
俄羅斯的經(jīng)驗，要“自主創(chuàng)新”，就要有一批優(yōu)秀的科技帶頭人和一支優(yōu)秀的總體設計師隊伍。早在前蘇聯(lián)時期，地空導彈防空系統(tǒng)總設計師拉斯普列京院士就領導設計出薩姆、S－200等系列高水平地空導彈武器系統(tǒng)，被譽為“地空導彈之父”。他的貢獻在于，他認識到蘇聯(lián)的基礎工業(yè)遠遜于西方，作為總師，第一他不得不在武器系統(tǒng)所要求的各項性能指標之間進行平衡和取舍，抓住主要指標，解決主要矛盾;第二他不要求系統(tǒng)中所有部件都是一流的，但要求自主創(chuàng)新，揚長避短，綜合出主要性能突出，水平一流的防空導彈武器系統(tǒng)。他的幾位繼承人繼續(xù)遵循他的設計準則，如列曼斯基，是 S-300到S-400的總設計師，被俄羅斯人尊為“防空導彈系統(tǒng)之父”。拉氏這一準則被西方學者和文獻譽為俄羅斯的“金科玉律”。
俄武器設計人員在長期設計工作中，就是這樣不刻意謀求自己設計的那個單項設備，或負責的單項技術是否夠上世界第一，但要齊心合力，不遺余力地使系統(tǒng)總體作戰(zhàn)能力和性能指標處于世界一流水平。在本世紀初一次國際雷達年會上，美國老一輩著名雷達專家巴登(D.K.Barton)和俄安泰公司總師葉夫勒莫夫(Efremov)二人有一番饒有風趣的對話。巴登原來并不看好俄羅斯在雷達方面的成就，但這次會上他卻大加贊揚：并說“盡管一些單項技術看上去不如美歐甚至以色列,日本和韓國先進。但其總體作戰(zhàn)能力明顯處于世界領先水平”。順便說一句，美國科技人員對俄羅斯科技成果的研究卻是非常認真的。據(jù)說每次國際航展，美國的一些老科學家都“微服私訪”，混在參觀人群中，仔細研究俄武器的特點;回來后還著文立說。譬如如現(xiàn)在有人要查俄防空系統(tǒng)的微波損耗到底有多大？就得從巴登的著作中去查詢!
“低成本，高水平，高可靠”的設計準則
在俄很多文獻中，以及高層領導人講話中，都多次提到是要全力地把先進實用，可靠穩(wěn)定的關鍵技術變成為實用的，世界領先的武器裝備。如普京就多次公開號召研發(fā)反導系統(tǒng)的科技人員：“不要重復美國人花費超高費用的經(jīng)驗。費用高不等于水平高，要強調(diào)低成本和高水平”。2015年11月，俄總統(tǒng)新聞秘書佩斯科在記者招待會上就說到：“俄總統(tǒng)不止一次表示，我們不允許重復美國人的經(jīng)驗，即不允許在建立反導時付出不現(xiàn)實的超高費用”。“總統(tǒng)表示，我們選擇的方案相對便宜很多，同時也能夠更為高效”。
俄羅斯武器給世人一個深刻印象就是皮實可靠，維修方便。因為模擬電路維修需要的是一般電子電路知識，而不是專業(yè)知識。這里引用美國著名的國防工業(yè)專家甘斯勒教授在他的名著《創(chuàng)造民主的21世紀國防工業(yè)軍備競技場》(Democracy Arsenal Creating a Twenty-first-century Defense Industry)中的一句話：“俄羅斯世界領先武器裝備具有低成本，高效能的突出優(yōu)點。他不需要先進的電子技術，進口材料，精密制造技術或復雜的結(jié)構，在使用中特別易于維護和維修，可靠性高。具有杰出的標準化水平，這已經(jīng)根深蒂固地植根于蘇聯(lián)體系的文化中，并延續(xù)到俄羅斯21世紀的武器裝備發(fā)展中。”
空天軍的成立和軍工生產(chǎn)關系的調(diào)整
最后本文簡要介紹近年來俄羅斯武器研發(fā)單位體制改革和調(diào)整情況。俄在新武器研發(fā)方面取得成就，也要歸功于軍工研發(fā)單位和生產(chǎn)單位廣大科技人員。俄政府也非常重視對這些單位的管理和改革。在空天防御武器方面，眾所周知有著名的金剛石和安泰二家軍工公司。二者既有合作，又有競爭。2002年將這二家公司合并成金剛石-安泰防空公司，實現(xiàn)強-強聯(lián)合。因為俄羅斯根據(jù)幾十年軍工生產(chǎn)的經(jīng)驗和教訓，認為尖端武器的生產(chǎn)，方向應該是集中而不是分散經(jīng)營和管理。這樣既可以減少機構重疊和管理層次，防止滋生官僚腐敗，并且集中使用高級科技人才，最大限度發(fā)揮他們的作用。2016年初這個聯(lián)合體又進一步擴展為空天防御康采恩(concern，即利益共同體)，它下轄60余家企業(yè)，實力強大。俄高層領導認為，這足以滿足當前和未來幾十年空天防御尖端武器的研發(fā)和生產(chǎn)的需要。
