西方重壓下俄新武器為何仍站世界前沿？這些中國可以借鑑

西方重壓下俄新武器為何仍站世界前沿?

郭衍瑩

【環球網軍事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濟制裁,使俄羅斯經濟恢復和發展受到嚴重影響。

據世界權威經濟機構預估，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後位列第十四;總值還不到美國的8%。再則是軍事上經受巨大壓力。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。接着在波蘭，波羅的海，黑海等地舉行一波高過一波的大規模的軍事演習，包括2015年7月進行的一次新型B61-12戰術核炸彈試驗，不斷向俄羅斯“亮劍”。

面對人口和經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，並頻頻亮出他近年來新研發出的各種先進武器。其中不少是“殺手鐧”。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;去年開始戰鬥值班的新一代A-235戰略反導系統;第五代隱身戰機蘇-57;以及S-400反導系統正式定型版等等。普京總統在2018年國情諮文中特別歷數了近年來幾件高超音速導彈，説件件都有突破美國反導大系統的能力。

西方媒體驚呼:俄是當今唯一敢於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，經濟落後的俄羅斯在研發新武器上憑什麼有那麼足的底氣？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易大戰中，俄羅斯的軍工有沒有受到衝擊？俄研發尖端新武器有哪些經驗教訓值得我們借鑑?

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的科研隊伍,以及科研中自主創新的指導思想分不開的。這個指導思想再細分，一是自主創新，揚長避短;二是“系統第一”的思想，就是“武器部件水平可以一般，但系統水平必須一流”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單位體制改革和調整情況。這些改革確保俄科技人員聰明才智得以發揮，從而研發出一代又一代新武器。

自主創新和揚長避短的設計思想

眾所周知，俄羅斯的基礎工業遠遜於美國。在雷達和電子產品領域，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展。長期來俄羅斯(原蘇聯)與美國處於對立狀態，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不能依賴外國。這樣他就沒有條件像美國那像，研發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，不得不仍採用傳統的模擬電路，甚至選用分立元件。一些通用電路，譬如雷達的信號處理，現在大家都廣泛採用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櫃，而美國只需用一片芯片和一塊印製電路板。所以俄羅斯的電子設備常給人以傻、大、粗的感覺，常被國內一些學者瞧不上。但它也有他的獨特優勢。如飛行力學和導彈氣動佈局設計，慣性制導和器件(尤其是陀螺),大推力的固體發動機，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揮揚長避短設計思想，就能克服了很多技術難題。

這裏舉幾個有代表性的例子。據俄學者在國際雷達學術會議上的公開報告,俄一些火控雷達採用先進的高脈衝重複頻率體制。其關鍵技術之一是需要有高速微波開關，確保雷達的發射機和接收機快速輪流工作，又使泄露的發射功率不致燒燬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，又不怕泄露的發射功率會把它燒燬。用微波電子管替代半導體管，看起來似乎落後，實際上是進步。

再舉個大一點的例子，如反導系統中的攔截導彈。大家知道，美國攔截彈的戰鬥部都採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。但俄為何不採用直接碰撞方式？據報道，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。

俄羅斯的優勢在於發動機技術和飛行體設計;所以他強調揚長避短，獨闢蹊徑，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;用於近程攔截。這種彈體積小，機動靈活，利用矢量推力控制系統來減小脱靶量，非常接近於直接碰撞的效果;但比後者更靈活，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，用於中程攔截。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。

由於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採用模擬電路，再加上小規模數字集成電路和微處理器，照樣可完成很多複雜的控制任務。俄的模擬電路水平不容我們小覷。由於俄大學和科研部門基礎科學研究實力雄厚，又很紮實，他們設計的模擬電路有很多巧妙的構思和創新，可在很大程度上彌補常規模擬電路的不足。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值計算，而借用高等數學中的一條法則：任何面積的質心，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。但據瞭解，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。為什麼不去改進呢？他們認為，武器裝備主要追求實效和穩定、可靠，而不刻意追求採用先進元器件和先進技術。只要穩定可靠，對非關鍵部件，他們就不輕易更新換代。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品的可靠性。因此儘管俄製武器結構笨重,其貌不揚,但它可靠性高,操作簡單,性能良好,價格優惠,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，輕數字;鼓吹放棄用先進的芯片而倒退到採用老器件，老技術;鼓吹向落後看齊。毫無疑問，數字技術和微電子技術是電子技術發展的主要方向，我只是想説，第一，連俄羅斯這樣經濟落後的國家都強調要自主創新，強調核心技術不要掌握在別人手裏，而且確實做到。我們這樣一個世界第二大的經濟實體，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，能做到持久發展嗎？一位資深工程院院士説得好，現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説事。它作為一種基礎技術，在相當長一段時間內不能説它已“窮途末路”。何況它在某些領域還有其獨特優勢，它本身也在繼續發展和創新。國外有些專家早就指出，在有些場合，數字電路性能還不及模擬電路。例如大動態接收機(如100dB或更高)，數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採用模擬電路。現在有些大學畢業電子專業學生，不知模擬電路為何物？參加工作後還挑肥撿瘦，不願刻苦做基礎工作。容易使人誤解他“眼高手低”。

其實類似此次中興事件的經驗教訓並不是第一次。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，我們卻強調市場經濟，敲鑼打鼓關閉掉不賺錢的電子管廠,大學裏關閉不受學生歡迎的電真空專業。直到後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:《俄羅斯研發防空導彈武器系統的指導準則和設計思想》，國防科技大學《國防科技》雜誌2011年3期，p.1。)

“武器的部件水平可以一般，系統水平必須一流”

俄羅斯的經驗，要“自主創新”，就要有一批優秀的科技帶頭人和一支優秀的總體設計師隊伍。早在前蘇聯時期，地空導彈防空系統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，被譽為“地空導彈之父”。他的貢獻在於，他認識到蘇聯的基礎工業遠遜於西方，作為總師，第一他不得不在武器系統所要求的各項性能指標之間進行平衡和取捨，抓住主要指標，解決主要矛盾;第二他不要求系統中所有部件都是一流的，但要求自主創新，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。他的幾位繼承人繼續遵循他的設計準則，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，不遺餘力地使系統總體作戰能力和性能指標處於世界一流水平。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。巴登原來並不看好俄羅斯在雷達方面的成就，但這次會上他卻大加讚揚：並説“儘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。但其總體作戰能力明顯處於世界領先水平”。順便説一句，美國科技人員對俄羅斯科技成果的研究卻是非常認真的。據説每次國際航展，美國的一些老科學家都“微服私訪”，混在參觀人羣中，仔細研究俄武器的特點;回來後還著文立説。譬如如現在有人要查俄防空系統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反導系統的科技人員：“不要重複美國人花費超高費用的經驗。費用高不等於水平高，要強調低成本和高水平”。2015年11月，俄總統新聞秘書佩斯科在記者招待會上就説到：“俄總統不止一次表示，我們不允許重複美國人的經驗，即不允許在建立反導時付出不現實的超高費用”。“總統表示，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，而不是專業知識。這裏引用美國著名的國防工業專家甘斯勒教授在他的名著《創造民主的21世紀國防工業軍備競技場》(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，高效能的突出優點。他不需要先進的電子技術，進口材料，精密製造技術或複雜的結構，在使用中特別易於維護和維修，可靠性高。具有傑出的標準化水平，這已經根深蒂固地植根於蘇聯體系的文化中，並延續到俄羅斯21世紀的武器裝備發展中。”

空天軍的成立和軍工生產關係的調整

最後本文簡要介紹近年來俄羅斯武器研發單位體制改革和調整情況。俄在新武器研發方面取得成就，也要歸功於軍工研發單位和生產單位廣大科技人員。俄政府也非常重視對這些單位的管理和改革。在空天防禦武器方面，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年將這二家公司合併成金剛石-安泰防空公司，實現強-強聯合。因為俄羅斯根據幾十年軍工生產的經驗和教訓，認為尖端武器的生產，方向應該是集中而不是分散經營和管理。這樣既可以減少機構重疊和管理層次，防止滋生官僚腐敗，並且集中使用高級科技人才，最大限度發揮他們的作用。2016年初這個聯合體又進一步擴展為空天防禦康采恩(concern，即利益共同體)，它下轄60餘家企業，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禦尖端武器的研發和生產的需要。