2015年12月29日星期二

海剑二 海剑羚 舰载防空飞弹

在2015年8月世贸航太展中,中科院首度在国内公开海剑二的全尺寸飞弹模型。

左为同样是首度公开的海剑羚舰载防空飞弹。

海剑二外观上与原版剑二的最大区别,就是尾部增设一截具有燃气舵的助升火箭,使海剑二能充分适应垂直或倾斜发射。

此外,注意海剑二使用折叠式弹翼,节省所需的发射管空间。

 起源

天剑二型本来是中科院在1980年代为IDF战机研发的主动雷达导引中程空对空飞弹,在1999年正式服役。原版天剑二型弹长3.593m,直径19cm, 翼展44.8cm(前稳定翼)/62.1(后控制舵)cm,全重184kg,单级固态火箭推进, 最大速度 4马赫,早期型 有效射程60km(之后改进型为90km), 导引方式为中途惯性导引与终端主动雷达导引,配备一个22kg高爆预铸破片战斗部 。与AIM-120相同,天剑二型采用全动尾舵致动(AIM-7麻雀空对空飞弹则使用前舵致动)。 外界普遍认为天剑二型是美国摩托罗拉公司(Motorola)竞标先进中程空对空飞弹(AMRAAM)败给休斯的方案(后来成为AIM-120),在美国同意之下技术转移给中科院作为剑二的蓝本;不过依照当年天弓防空飞弹计划负责人陈传镐中将撰写的"天弓──我们向世界之最挑战"一书,中科院在1980年代中期就开始研制飞弹用的主动雷达寻标器,最后用于天弓二型防空飞弹,因此天剑二型的主动雷达寻标器很可能还是中科院以过去自身的研发基础进一步改进、小型化而成。

早在1998年,便有消息指出中科院进行垂直发射版陆/海基剑二的研发工作。根据1999年3月出版的中科院"新新双月"的报导,当时中科院在剑二垂直发射型的两项关键技术取得重大突破,分别是飞弹升空转向的向量推力控制系统与"冷发射"垂直发射技术;此篇报导披露,此种陆基剑二升空后,透过向量 推力控制,可转向85度角朝目标方向前进。日后垂直发射版剑二在地面试射场地成功发射的画面,也已经公开。"冷发射" 系以高压气体将飞弹弹出发射管,之后飞弹的火箭发动机才点火,主要好处是飞弹与发射管不必承受高温高压的热焰,相关部件的耐热防火标准不用特别加强,技术容易且成本、重量较低 ;然而冷发射式飞弹从垂直弹射升空到点火、转向,其技术挑战相当高。而剑二上舰另一个需要面对的课题,就是抵挡富含盐分的海风、海水的侵蚀,而相关的防腐蚀处理需要增加若干重量。

海剑二尾部助推火箭喷嘴特写,可以看到四片能控制推力方向的燃气舵。

舰载版剑二(简称海剑二)最关键的技术是飞弹发射后的向量控制(TVC)。一般垂直发射飞弹在升空后,都会先爬升至数百公尺高空,等累积到足够的速度使飞弹控制翼面发生作用时才转向目标方位;然而,在面临高速掠海反舰飞弹时,传统垂直发射方式将面临缓不济急的隐忧。为此,许多新型垂直发射短程舰载防空飞弹如以色列闪电、法国MICA、欧洲Aster系列、美国海麻雀ESSM等都采用TVC或侧向喷嘴等技术,也就是在弹体后段增加一段具有向量推力喷嘴或侧向喷嘴的固态火箭推进器,使飞弹射出后立刻转向目标方位(转向完后即抛弃),以节省宝贵的反应时间 。陆/海射剑二也采用相同的措施 ,在尾部增设一段具有燃气舵的助升火箭,帮助飞弹升空并完成转向之后就抛弃;如此,就不用把飞弹本身续航发动机的燃料浪费在升空转向阶段,延长了有效射程。因此,陆/海基剑二从研发之出,就能同时适应垂直或倾斜发射。目前估计陆/海基剑二型拥有30km左右的最大射程(由于机载飞弹有舰载机提供的发射初速与高度,而防空飞弹必须自行升空加速,相同弹体的射程表现也就会天差地别),最大速度4马赫。

除了垂直发射的技术以及与载台整合的系统层面挑战之外,由于许多原版剑二的组件都因为过于老旧而早已断货,因此新生产的陆基/舰载版剑二的各项零组件与软硬体必须另觅商源,例如以雷射或光纤陀螺仪来取代已经"绝版"的机械式陀螺仪,而且必须重新整合这些新的零组件 。

海剑二采用中途指令更新/惯性导引,加上终端主动雷达导引,具备全天候同时接战多目标的能力。海剑二采用折叠式弹翼,能节省发射管空间,增加单位体积内备弹的数量。

海剑二发展历程

最初中科院发展防空版天剑二型主要是向陆军推销,但陆军对这种定位不高不低的防空飞弹兴趣不大(况且陆军的天兵防空系统中已配备射程相似的麻雀防空飞弹),反倒是一直欠缺有效点防御能力的海军比较有兴趣。尤其是购自法国的康定级巡防舰,最初没有从法国购买原厂配套的防空飞弹(法国自用拉法叶级使用短程的海响尾蛇防空飞弹系统,而康定级原始设计预留加装垂直发射Aster-15防空飞弹与ARABEL相位阵列雷达组合的SAAM防空系统的空间,可直接整合入康定级既有的战斗系统),只临时性地加装台湾海军现有、人工操作的榭树短程防空飞弹,面对现代化反舰飞弹时几乎没有作用。由于随后爆发军购弊案以及法方报价过于昂贵等问题,台湾海军始终无缘购入法制SAAM系统;因此,中科院自行开发的海剑二就成为康定级的防空升级的可能选项。

垂直发射或倾斜发射

垂直发射版海剑二部署于康定级的最大立即问题,恐怕是弹体尺寸;康定级的B炮位虽有预留安装垂直发射器的空间,但是其高度是配合长度较短的法国Sylver A-43垂直发射器(深5.4m)。法国Aster-15防空飞弹弹体长仅2.6m(加上助推器为4.2m),但是空射版天剑二型的长度就已经高达3.6m,舰射版还要 另加上一截故太火箭;如此,垂直发射版海剑二所需的发射器深度势必超过A-43或美国MK-41最短的自卫型版本(5.3m),如安装于康定级的B炮位,势必突出甲板甚多。

在过去,不断传出海军内部争论康定级应该以倾斜发射器(只需安装的甲板强度够,不需穿透舰体结构)或垂直发射器来部署海剑二的争论。首先,台湾并未获得康定级的相关设计资料(如蓝图 等),也不曾参与建造工程,对法军购关系也已经被弊案搞坏,无法获得法方原厂技术支援;在此情况下,台湾自然很难贸然对舰体结构进行大幅施工(以往台湾海军改良阳字号的武进计划,都是在既有炮位上更换新武器,或者安装仅需强化甲板、不需穿透甲板的新系统),如果施工过程中发生差错或估算错误,就可能造成永久性的 破坏。 相形之下,固定的倾斜发射箱明显简单便宜,不需要冒险穿透甲板 破坏原有结构,拥有广泛的适装性(例如部署在原始设计难以改装垂直发射器的船舰,如济阳级巡防舰);但倾斜发射器的射界限制很大,并增加上层结构的雷达截面积。

据说在2005年2月海军内部人事异动后,海军出身的国防部长李杰介入了海军对海剑二部署方式的争论,做出了使用垂直发射系统的决定;但为了缓和"倾斜发射箱"派的反弹,在执行上又做了一些折衷。在第一艘接受改装的康定级上,海剑二仍将以倾斜发射箱的方式安置于甲板上,总共将部署四具四联装发射器于B炮位(以背斜方式布置),先行验证飞弹与雷达系统的整合、飞弹航行途中的资料链传输等。当一切验证妥当,后续五艘康定级将跟进换装,配备的则是 垂直发射器。不过随着海军人事异动更迭,康定级装垂直发射海剑二的构想似乎永远没有机会落实。

咸信为倾斜式剑二发射器的原型──共用型陆基发射系统,可观察排焰口的构造。

虽然倾斜发射版的剑二的工程整合与载台配套难度相对较低,然而对于射角、射界与舰体匿踪则有许多不利影响。为了避免过度损及整体匿踪性能,中科院遂为舰载版剑二飞弹设计了一种能融入船舰匿踪造型的倾斜发射架,称为"整合型版壳斜射式发射架"(简称"整合型斜射架") ,此一概念于2007年4月出版的中科院新新季刊35卷第2期首度披露。 一般倾斜发射器的梁�闶椒⑸浼苋粢�兼顾匿踪,势必得在外部加装薄板使其造型平整,如此会让整个结构的重量大幅增加。而中科院设计的整合式斜射架 则采用板壳式结构,发射座外部板壳就是承载重量的主体,平滑的外观使雷达截面积大幅降低;而为了弥补板壳结构承受纵向加速度较低以及共振频率较低的缺点,还在内部增加若干梁柱结构。飞弹发射箱 以导槽的方式结合于板壳座的框架上,能迅速以吊挂方式完成装卸;至于飞弹热焰排除装置则采用分离式设计,以避免发射时发射箱的内压过高。舰载版剑二的倾斜发射器就是2007年台北世贸航太展中由中科院展出的"共用型陆基发射系统",以滑靴设计取代传统的滑轨设计,可大幅减少发射器的体积与重量。前述的"共用型发射箱"与"整合型版壳斜射式发射架"都是经济部技术处的军品释商专案的成果,由中科院系统发展中心 转移技术给民间全锋公司统筹生产制造;在此案中,中科院将多项技术转移给全锋公司,包括顶预裂式发射箱盖、排烟道、版壳发射架、发射箱体、发射架与伺服机构等等,全锋公司也为此从金属工业研究发展中心引进航太等级的摩擦焊接技术与相关机具设备, 而许多零组件的制造工作还分包给相关下游厂商,有效降低了生产成本。依照计划,康定级的B炮位可安装两组"整合型版壳斜射式发射架",每组发射架上可安装两个四联装发射单元,纵共有16枚剑二备射(舰上无再装填弹) ;两组发射器采取横向安装,开口分别朝向两舷,如此飞弹尾焰就会排向两侧舷外,不会留在甲板或冲向船�,因而把对抗高热尾焰废气的问题降至最低。 除了舰射型剑二之外,2007年世贸航太展中也曾展出以轻型四轮底盘搭载四联装剑二飞弹发射器的实体。

2007年世贸航太展中展出的陆射版剑二系统,采用四轮载重车。

后端射控雷达

除了设置发射系统之外,康定级部署海剑二另一项必然面临的重大课题,就是配套的追踪与射控系统。 早年 据传海军曾为康定级规划两种与海剑二相关的防空升级方案:第一个是向法国购买近年售予新加坡的相位阵列雷达,并在法国的技术协助下与中科院的垂直发射型剑二飞弹整合;此雷达即为Thales制造的Herakles轻型多功能相位阵列雷达,配备于新加坡的新型可畏级(Formidable class)巡防舰上。第二种方案则 以中科院自行研发的射控雷达搭配剑二飞弹。针对第一种方案,由于康定级的战斗系统由法国开发,其相关技术与软体原始码从未输出给台湾,因此如欲将台湾独门开发的海剑二飞弹系统与舰上既有法制雷达与战系结合,并实现自动化的资料交换,非得得到法国的大力协助才有可能实现;然而台法军售合作关系由于拉法叶弊案而中断,因此台湾想寻求法国合作来整合台湾自行开发的 海剑二防空飞弹,可能性微乎其微;而且以现实观之,即便台法间依旧可能存在军售,法国也一定会推销自家的Aster-15防空飞弹,而不是协助台湾整合自己的飞弹。因此, 海剑二装上康定级的唯一可行办法,就是另外配备一套由台湾自行开发、完全独立于舰上既有战系之外的追踪与射控系统。

射控雷达部分, 中科院最早准备搭配陆/海基版剑二的射控雷达,可能是该院研发的CS/MPQ-78射控雷达或其衍生型,性能于陆军天兵防空系统的雷达相当,最大侦测距离60km,有效锁定距离约40km,一次最多可同时精确追踪20个目标。 据说海军曾有意以CS/MPQ-78雷达搭配倾斜发射版剑二防空飞弹加装在济阳级巡防舰上,以解决该舰防空能力贫弱的问题,同时汰换舰上老旧的MK-68射控系统;然而, 当时海剑二发展尚未成熟,海军先执行最便宜且能立即形成战力的方案──把陆续除役的武进三阳字号驱逐舰的标准SM-1防空飞弹系统与武进三战斗系统陆续移植到七艘济阳级上。尔后中科院继续以MPQ-78为基础,推出后继的CS/MPQ-561天勇射控雷达,搭配军备局新开发的T-92 40mm 70倍径防空机炮组成低空防空系统。

随后,中科院又进一步推出CS/MPQ-90蜂眼机动点防御相位阵列雷达(PODARS),可担负野战防空、低空预警、支援作战区域空中管制与防空作战分配等工作,并能结合防空飞弹等武器系统,直接指挥防空武器进行接战并遂行所需的导引支援。MPQ-90采用X波段,最大侦测距离达60km,波束的侦测范围为0.2度(约20m),能同时追踪64个目标,目标更新速率为每2至4秒一次,能同时连结至少9个防空火力单元,并具备敌我识别系统(含Mode 1'2'3/A、C、T等模式),平均故障间隔(MTBF)在300小时以上,平均故障排除时间在30分钟以内,从驶入阵地到完成部署展开工作在15分钟以内,对外通信系统包含有线与无线。CS/MPQ-90于2005年世贸航太展首度公开,当时展出的是野战拖车型式,咸信就是在未来康定防空升级案中与海剑二搭配的雷达。由于康定级防空升级案的主要的原则 ,就是不要变更原有的雷达与作战系统,尤其是不能拆除原有的防空搜索雷达,因此海剑二的射控雷达势必得满足体积小巧、功能完备等原则 ,而MPQ-90大致符合;未来MPQ-90可能会安装于舰桥顶端,原本该处的Thales Castor-2C 射控雷达等装备就必须移位或有所取舍。

中科院在1990年代末期推出的机动点防御相位阵列雷达系统 ,咸信就是MPQ-90的前身。

"迅隼案"历程(2006至2007)

在2005年,为康定级加装剑二飞弹的"迅隼案"正式排入民国九十五年度(2006年)国防预算中,执行期程为九十五年至九十六年,总金额近十亿新台币。在2005年中,迅隼案中科院计划的优先顺序从原本的第二调降至第六;当时海军方面盛传中科院分得的预算额度有限,故推测迅隼案势必延后至少一年,因此又多了和中科院讨价还价的空间;然而在各方角力下,迅隼案竟然还是排入民国九十五年度预算中,让海军大感意外。在迅隼案的原始时程中,第一艘换装的康定级于2006年展开改装,并在2008年完成作业,然而,立法院国防委员会在审查九十五年度预算时却以迅隼案在"有效射程"、"多目标连续发射"及"射控方面"有诸多疑点,将预算冻结20%, 先进行斜向发射剑二的研发;当此案执行至某阶段时,中科院需向国防委员会说明前述问题的克服程度,获得委员会同意后才准许动支 其余预算,并探讨后续研究垂直发射型所需的经费。

 根据2006年6月20日的立法院公报,军备局与中科院对于整个计划的时程与内容 有很大的认知差距:中科院的原始计划是花费两年发展斜射版剑二(由于原本剑二的许多组件已经停产断货,势必需要另觅来源,重新打理整合一番),接着花费五年 解决垂直发射版剑二装舰的一切工程问题,而且还不包括舰上测试;然而军备局局长面对国防委员时却表示两年半内完成垂直发射版剑二的研发以及上舰测试。国防委员甚至宣称,由于舰载版剑二由于在性能(发射后快速转向、灵活度等)、体积重量要求等都有问题的情况下,国防部已经放弃在康定级设置垂直发射器,全部改用架在甲板上的倾斜发射箱。 这再度反映出近年国产武器研发的种种基本问题,首先军方根本没有一个完整而务实的计划,屡屡想要"便宜行事", 而负责统筹计划与协调的军备局更有"欺上瞒下"之嫌(据说最初军备局为了向海军推销一种射控雷达,打算与舰射版剑二整合来增加卖点,然而军方只给5年的整体开发时间,军备局在已经得知中科院不可能在这样时程内完成所有工作的情况下仍给予军方肯定的答案,到了军方规定的时限时,终于东窗事发),结果各搞各的、各说各话,需求不确定还时常变动,而且给予 下层研发单位(如中科院)的资源与时间根本不足以达到预定的目标 ;于是乎军方责怪研发单位只会骗吃骗喝,而研发单位则埋怨军方总是"要马儿好,又要马儿不吃草"。以迅隼案 为例,民国九十五年度十亿新台币预算约合3100万美金,早先一枚空射型天剑二型的单价约100万美元,考虑到通货膨胀、设法取代剑二停产料件以及舰射版剑二增加加力器与TVC技术,其造价只会比 当年空军购买天剑二型时贵得多,甚至增长一倍达到200万美元以上亦不为过 。因此,光是供给一艘康定级所需的16枚就会占去全案大半的预算,能购买一套 16管垂直发射器与十六枚舰射版剑二并安装在舰上就算是很了不起,这还不包括相位阵列雷达/射控系统的研发整合工作。如果台湾的国防事业继续存在这种多头马车、急功近利、管理混乱、 官僚问题以及不同单位沟通不良等情况,则以台湾国防产业能量之有限,终将一事无成,甚至许多时间与精力实际上浪费在行政纠纷与监察院、法院,而不是办正事。

根据2008年3月初的外界消息,舰载版垂直发射版剑二最关键的技术瓶颈,在于始终无法克服从垂直发射升空到转向目标的基准起始座标校正(Initial leveling bias value update),主要原因是船舰会随着海象而不断改变姿态与位置(陆地垂直发射系统则无此问题),进而影响到飞弹的射击解算(相关问题请见美国海军区MK-41垂直发射系统一文) 。然而 实际上,如同前述,中科院早在1990年代末期就已经成功进行过天剑二型的垂直发射研究,因此此时垂直发射版剑二的问题,恐怕不是单纯飞弹升空转向这部分;反倒是前面提及各种关于雷达、射控系统的研发整合以及整套系统装置于舰上的各种工作,才是攸关此案成败的真正核心工作 。如同前述,军方根本没有给予中科院足够的时间与资源;中科院 以自身的人力物力来估计,光是研发舰舰载垂直发射剑二飞弹系统就需要5年以上的时间,还不包括装舰测试工作, 远远超出军方的认知;因此在军方眼中,舰载型剑二自然成为一个"问题重重"、"进度落后"的专案。

中科院配合斜射式海剑二而发展的整合式斜射架想像图。

海剑二的实现(换装济阳级、与迅联作战系统整合)

经过"迅隼案"的风风雨雨,随后几年舰载版剑二一度沈寂,几年间军方似乎没有进一步发展的动作。

2013年11月初立法院初审民国103年度(2014年)国防预算时,海军司令部参谋长高天忠回应立法院国防委员会质询时表示,台湾海军规划在民国104年(2015年)建案开发,预计在民国106年(2017年)可用,届时可望开始以舰射版剑二来取代现役的海�呤鞣傻�(台湾海军购入的海�呤鞣傻�生产年份从1972到1992年,至2014年完全过期) ;粗估为六艘康定级换装海剑二以及配套射控系统的经费将近100亿新台币。在此次质询中,海军与中科院表示虽然舰射型剑二已经完成了垂直发射的技术,但由于预算不足,加上台湾没有康定级巡防舰的舰体设计施工蓝图,无法改装垂直发射器,因此仍将使用原本规划的倾斜发射器 ;而测试工作则在一艘即将退役的济阳级巡防舰上进行(同时间台湾正从美国购入二手派里级巡防舰,开始汰换部分济阳级)。据说陆射/舰射版剑二因为经费因素而在这些年间放缓步调,而海军方面对于发射方式迟迟未决也是专案裹足不前的原因之一;而舰射型的海剑二之所以能在沈寂数年后重新上马,也是因为军方愿意提供下一阶段的经费。

中科院开发的"劲弩计划"整合野战短程防空系统包含车载的剑二防空飞弹(左)、

40mm防空机炮与射控雷达等。

虽然海剑二获得海军下一阶段的支持,讽刺的是陆射版剑二(劲弩专案,预计取代鹰式防空飞弹)却由于陆军经费不足(此时陆军大部分装备经费都投资在采购AH-64E与UH-60M直升机上),以及野战防空单位职权不明确,传出在2014年研发阶段结束后就会停摆,无法付诸量产装备部队 。"劲弩计划"的野战防空系统由中科院开发的机动相位阵列雷达、陆射剑二防空飞弹与国产40mm快炮构成。在2013年6月,陆射版剑二通过初步的战术测评,包括经由中科院�x发的三维相位阵列雷达搜索与锁定目标,发射剑二击落高度5000m的靶机。  在2014年,"劲弩专案"的陆射剑二已经在屏东九鹏基地成功完成试射,两枚飞弹分别顺利击落靶机。然而,陆军认为现有的天剑一型短程飞弹配合复仇者飞弹系统(向美国购买的悍马车载刺针防空飞弹系统)就能满足野战防空需求,而且陆射剑二的报价(一枚约3000多万新台币)让陆军无法承受。

在2014年1月9日台湾海军司令陈康永上将公布的"未来15年海军发展愿景"中,包括以舰射版的剑二飞弹系统成为海军各舰艇的主要近迫防御系统。稍后在1月中旬,又有消息显示舰射版剑二的射控雷达系统的若干关键组件组件已经发包给民间代理商 ;但此新闻强调的是此装置由新北市长朱立伦的岳父高育仁幕后负责的威创科技以不合理的低价抢标,被质疑能否在合约签署后的300天后如约交货并通过验收 。依照后续新闻,这次国防部释出包括"同调类比数位转换模组"等19项关于剑二射控雷达系统的组件,底标是2亿3889万7574元新台币,但威创科技以1亿5049万2000元、低于底价65%的超低价抢得此标。日后消息传出,中科院方面对剑二的报价是一枚约3000多万新台币,陆军方面无力负担而没有报价,海军方面则要求中科院将报价压低到每枚2700万新台币,这显然是中科院意图压缩各项零组件价格的原因。

根据2014年10月中旬的新闻,威创科技得标后发现无法取得包括供三维雷达使用的微波发射器等关键组件,从2013年12月起就多此以所要求的部分料件停产或商源不明等理由,具函向公共工程委员会要求停止履约并拿回1000万新台币的押金,同时将无法履约的责任全推给于中科院,认为中科院没有具体说明哪些关键组件是国外管制输出品。而国防部官员表示,威创科技要求解约完全不符合契约规定,且没有合法效力;国防部不会因为威创科技的政商背景关系而从宽认定,一定会依照政府采购法要求威创科技如期履约,否则就以逾期交货品项依法处罚,甚至予以停权。中科院方面表示厂商投标之前,早就该研究组件是否可以取得,而不是得标后才去检视。台湾军方也表示,招标的这些电子组件有部分被美国列为管制物品,并非一般电子、电信公司可以申请取得;而先前招标内容已经将规格定义得非常清楚,任何从事电信与通信科技的公司,从规格就应该要知道对象是民用或军用雷达组件;更何况这项采购案公告预算是近3亿新台币,并且被国防部采购室归类在"武器弹药及其零件"项目内,多年来参与竞标的厂商都知道这些军用等级雷达组件的机密管制程度,且威创科技并非第一次参与国防部的采购案,没有理由不知道合约中的规定。当威创科技低价抢标之后,立刻引起国内电信通讯同业间的议论;外传威创科技多年来都以政府电信通讯购案为主,因为与同业竞争而误判此案,没有仔细厘清哪些品项被国外列为管制品、并非任何人都可以取得,才造成进退不得的窘况。

舰射型剑二系统首先安装于济阳级的淮阳号(FFG-937)进行测试,在2014年6月初由中科院完成安装。在淮阳号的改装作业中,天剑二型飞弹的发射箱固定在原本SM-1的斜向发射架上,并在直升机库上方装置配套的三维搜索/追踪雷达(据信为中科院"锋眼专案"的研发成果)。完成改装的淮阳号首先参与年度反潜与防空演训科目,测试新的三维雷达系统的搜索/追踪与目标索与锁定等功能,9月间进行海上实境战术测评以及实弹射击验证;各项作战测试评估耗费一年,如顺利通过验收则将全面取代济阳级的标准SM-1防空飞弹以及康定级巡防舰的海丛树飞弹。 依照2014年10月的消息,淮阳号于2014年7月成功进行首次舰上实弹试射,试射时飞弹电子虚拟标靶的位置而判定拦截成功;接下来的第二次实弹试射则使用实体靶机,在2015年上半举行。而同时期关于康定级换装剑二的项目,则在进行与舰上战斗系统的整合开发工作,系统整合成功后才会进行实弹测试。为济阳级换装剑二的"定海专案"排订在2016年编列预算开始执行,而康定级的换装工作牵涉到与原有战系整合,应该比济阳级晚一些展开。 此外在2015年初,也有消息传出海军排入在新服役的陀江号(PG-618)双体高速飞弹快艇上测试海剑二防空飞弹。

 在2015年5月下旬,中科院首度公布海基剑二舰上试射的部分画面,并首次公布陆/海基剑二的飞弹照片。在2015年6月下旬,消息传出原本海基剑二预计在2015年内在陀江号大型飞弹快艇上试射,但被国防部要求延后实施,等到"迅联作战系统"整合测试阶段再和射控系统一并进行试射。

陆/海基剑二的照片,弹尾加装一个具有转向功能的助推器,能适应垂直与倾斜发射。

(上与下) 陆/海基剑二由垂直发射器发射升空的画面。

舰载版剑二在济阳级巡防舰淮阳号(FFG-937)上进行试射的画面。

相容MK-41垂直发射器

在2014年10月左右,消息传出经过与美方两年的谈判后,美国同意以直接商售管道(DCS)提供MK-41垂直发射系统给台湾,用于台湾新一代防空舰艇,装填中科院开发的舰射版天弓、天剑二防空飞弹(消息指出中科院已经比较过天弓与天剑二型的弹体,可以适配于MK-41发射器中),在2014年底前与供应商美国洛马集团签署采购意向书。消息指出,台湾海军向美国购买MK-41,原因之一是中科院自行研发舰载垂直发射器时,无法提高万一飞弹点火后停在发射器内的安全性、如何进行消防与排除飞弹的安全保证(依照外界消息,此时海剑二相关技术中,只有射垂直发射系统是最需要突破的,需要保障安装于船舰载台的适用性与安全性)。海剑二可能参照美国ESSM防空飞弹的模式,一管装四枚来提高携行量。 中科院将以5年时间对新一代舰载战斗系统(包含相位阵列雷达、电子战、声纳、防空飞弹系统与后端射控等)进行整合,预计耗资67亿新台币,第一套完整原型系统会在迅海第二阶段的首舰上进行测试。

不过,前述美国供应MK-41给台湾并用于整合台湾自制防空飞弹的消息,目前尚无官方证实。

海剑羚短程防空飞弹

(上与下二张)中科院在2015年8月中旬世贸航太国防展中首度展出海剑羚短程舰载防空飞弹系统,

以方阵近迫武器系统的基座加装16联装飞弹发射器,飞弹则以天剑一型为基础大幅改良。

基座左侧装置一个中科院自制的光电射控仪,作为备用的射控通道。

海剑羚飞弹以天剑一型为基础大幅改良而来,换装折叠式弹翼、新的自由旋转式尾舵、红外线成像寻标器、

新的火箭发动机等。

在2015年8月中旬台北世贸航太国防展中,中科院首度展出一种由国产天剑一型空对空飞弹大幅研改而来的海剑羚自动化舰载近程防空飞弹系统。此时海剑羚还在概念设计阶段,尚未进行实际测试。

前身:天剑一型空对空飞弹

天剑一型是中科院在1980年代配合IDF战斗机发展的红外线导引短程空对空飞弹,构型酷似美国AIM-9响尾蛇空对空飞弹,具备全向攻击能力,性能可能与美国AIM-9L同级(一说是介于AIM-9P4与AIM-9L之间)。原版天剑一型弹长 2.87m,直径12.7公分,翼展 67.5cm,采用前舵致动,全重90kg,负载重量10.34kg,采用单级固体火箭推进器,最大速度 3.5马赫,有效射程8km,采用液态氮冷却锑化铟红外线寻标器,配备一个高爆破片战斗部(使用主动雷射近发引信),战机在仰角40度以下、受力负载32G力以下可以发射。

在1995年,中科院奉命研发以天剑一型衍生的陆基捷羚防空飞弹系统,在1997年6月的汉光十三号演习中首次对外公开,不过直到2005年才在陆军正式成军战备,只生产两个营来配合35mm快炮,作为空军机场防卫之用。捷羚防空飞弹系统的主体是一个装有四个发射架的旋转塔,每个发射架可外挂一枚天剑一型或AIM-9防空飞弹;发射塔上装有一个小型目标侦测雷达,系由天剑二型空对空飞弹的寻标器改造而成。捷羚系统配备一套简单的电脑化射控系统,采用Windows 98作业系统为平台。捷羚防空飞弹系统只需编制射手各一名,可在卡车驾驶席上操作接战,或将操作装置携出车外操作(以信号电缆联结车上系统)。

理论上,捷羚拥有全天候自力获得目标、进行射控解算与接战的能力,但实际上这只是一种最简单的防空系统,发展的原因只是为了消化IDF从250架减产为130架之后过剩的天剑一型飞弹的产量,因此全系统尽量从简,飞弹本身并没有改动,服役后以商规丰田载重车当作底盘(研制阶段曾考虑以CM-31装甲车或悍马车作为载具),车上没有携带备射弹,需要用人力从弹药车搬运弹药装填,效率低落。捷羚没有配套的野战防空雷达或射控、管制系统,车上射手只靠无线电语音接受指挥;由于自身携带的搜索雷达功率低、效能低落,实际上捷羚的整体作战效能极其有限。另外,捷羚射控系统使用的Windows 98作业系统稳定性较差,之后台湾陆军也没有积极进行升级,导致捷羚的运作稳定度不足;虽然后期曾修改软体并将作业系统换成Windows XP,但计算机硬体却没有做足够的升级,要执行更吃重的Windows XP无疑更加堪虑。

海剑羚系统概述

海剑羚以美制MK-15方阵近迫武器系统的旋转炮座为基础,将上面的机炮、射控雷达换成中科院自行开发的8联装或16联装飞弹发射箱(2015年世贸航太国防展中只有展出16联装构型),并包含目标指示雷达与射控系统,可选择由舰载作战系统指挥接战或自身系统独立接战,能连续发射多枚拦截不同方向来袭的大量目标,是一种性能类似美制公羊(RAM)的全自动化舰载近程防空/反飞弹系统,可以对付敌方战机、掠海反舰飞弹、直升机、无人飞行载具(UAV)等目标。由于采用与方阵相同的基座,海剑羚拥有颇佳的适装性(此炮座没有下甲板结构,只要甲板强度足够、射界和空间许可就能安装)。海剑羚可由舰上的追踪雷达提供目标指示,此外炮座左侧加挂了一具中科院研制的光电射控仪(与方阵Block 1B的配置类似),可提供一个备用的射控频道,在雷达失效或遭受强烈电子干扰时使用。

海剑羚的旋转发射器左侧的光电射控仪。

海剑羚的后端显控台,由中科院开发,海剑二也相容于同系列的显控台。

海剑羚尾部特写,整组十字尾部安定面能顺着飞弹轴心自转。

不同于陆射捷羚直接使用空射剑一飞弹,海剑羚飞弹是以剑一为基础大幅改进而成。在气动力方面,海剑羚以一组能自转的尾部十字稳定舵(自转中心与飞弹轴向平行,由飞弹前进的气流带动自转),来取代原本的固定式尾部安定面。 对于采用前部控制面的战术飞弹,前舵作为副翼偏转进行滚转控制时,激起的涡流通过尾部固定式安定面时,会被诱导产生一个与前舵方向相反的力矩,抵销了部分前舵的滚转控制力矩, 降低飞弹的滚转控制能力。原本响尾蛇与天剑一型的对应措施,是在四个尾部安定面顶端装置自由旋转的轮子,飞行时轮子受风力影响而旋转,进而产生角动量抵销前述尾部安定面的反向力矩;另一种选择就是让整组尾翼做自由旋转来抵销反向诱导力矩, 法国R-550魔术空对空飞弹或刺针、SA-7等 单兵肩射防空飞弹都采用这种设计。事实上在响尾蛇飞弹设计之初,研发单位就建议采用滚转式尾翼,只是当时由于技术因素,最后选择在四个尾部安定面上装置转轮。海剑羚使用自转式尾翼,抑制反向力矩的效果胜过原本的转轮设计,而且使得尾部安定面的面积得以减低,减少了阻力和占用的体积。海剑羚的前控制面与后安定面都是折叠设计,可有效降低发射管所需要的直径,增加发射器上备弹的数量。原本天剑一型采用双轴控制(十字型舵面中,两对各负责一个轴向),海剑羚则升级为三轴向控制,其中一对控制面可以做不同轴向的控制,可进一步增加飞弹运动性。

除此之外,海剑羚以新型影像式红外线寻标器(IIR),具备量好的全向攻击与目标轮廓识别能力,可识别真正目标与诱饵的差别。 海剑羚使用新燃料配方的固态火箭推进药柱,增加了射程。另外,海剑羚的战斗部后方侧面也增加了与海剑二类相同的雷射近发引信窗口。海剑羚在战斗部与火箭发动机之间增设一段弹体,内有单向资料链(由发射舰向飞弹传输修正指令)与惯性导航装置,发射后仍能接受船舰传输的指令修正航道;如此,海剑羚 具备发射后才锁定的能力,只需要在接近目标时开启红外线寻标器锁定目标即可 ,如此就具备离轴攻击能力(美国RAM短程防空飞弹从Block 2开始具备离轴锁定能力),飞弹不需要在发射前就指向目标,可透过指令设定让飞弹升空后进行某些转向机动,对准目标之后才启动红外线寻标器;这样的设计可以减少飞弹发射前的瞄准限制,因为发射器的安装位置可能有射击死角,射后锁定的设计可以绕开船舰上层结构等障碍物 ,拦截各个方位来袭的目标, 此外也可节省寻标器的工作时间(因为红外线成像寻标器启动时需要启动冷却瓶,有工作时间限制) ;同时,短时间内同方向连续发射飞弹拦截多个目标时,后发射的飞弹的红外线寻标器可能会被先发射的飞弹的尾焰干扰,而射后锁定则可以改善这个问题 。另外,射前锁定的攻击包络较窄,某些目标可能在弹道终端做大转折机动回避拦截 ,如果采用射前锁定,目标可能在飞行途中就离开寻标器侦测范围而脱锁,而射后锁定就能在初期靠着船舰提供的上链资料飞行(船舰上的雷达的搜索范围远比飞弹寻标器广大)、接近目标才启动寻标器的方式, 如此能有效增加飞弹的攻击包络与拦截成功率。

依照外界消息,台湾海军现有的机炮式方阵近迫武器系统一次只能射击一个目标,而且连续接战五个目标就会耗尽备射的弹药,需要重新装填,加上射程短,面对饱和攻击时将力不从心 ;而改用高性能战术飞弹拦截敌方反舰飞弹(如美国RAM等)也已经成为国际潮流。此外,由于通货膨胀,方阵近迫武器系统的价格由早年的500万美元上涨到至今2000万美元。基于节约预算以及支持自主国防的政策下,前任海军司令陈永康上将(2013年8月至2015年1月)要求中科院研制新型舰载近迫防御系统,成为海剑羚的由来;只要海军提出武器系统需求,中科院就能立刻进行各项性能评估与效能分析。

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