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2023/08/28 

武備巡禮

【武備巡禮】艦用主動相位陣列雷達 偵測距離遠 導引性能優異 可偵獲匿蹤飛機、飛彈
荷蘭海軍的「七省級」巡防艦裝備SMART-L長程觀測雷達與APAR主動相位陣列多功能雷達。(取自荷蘭海軍網站)
【武備巡禮】艦用主動相位陣列雷達 偵測距離遠 導引性能優異 可偵獲匿蹤飛機、飛彈1
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文:介輔

 歐洲許多國家早期靠著優異的造艦技術,製造許多大型戰艦縱橫四海,遠航海外攻城掠地,獲取許多殖民地,當時的科技落後,海上搜尋敵艦目標,只能在桅杆上設置瞭望臺,由艦員以肉眼找尋敵方船艦。時至今日,科技進步,戰艦都已裝備雷達搜索目標,而目前最先進的艦用雷達,當屬主動相位陣列雷達(Active Phase Array Radar─APAR)。APAR是一種艦載型多功能雷達(Multi-Function Radar─MFR)系統,最先由荷蘭達利斯公司研發,也是目前北約第一種4000噸級以上大型巡防艦專用主動電子掃瞄相位陣列(AESA)雷達。

  可同時導引32枚防空飛彈

 荷蘭海軍的「七省級」巡防艦與3艘德國海軍「薩克森級」巡防艦,均已裝備主動相位陣列雷達。丹麥海軍也選擇由主動相位陣列雷達所衍生設計的防空作戰系統,和L波段「多波束信號探測追蹤雷達SMART-L與英國航太公司的「大力士」SAMPSON固態相列雷達(2-4 GHz,S波段)整合武器系統(SIWS),SIWS系統是以「大力士」SAMPSON多功能艦載射控雷達發展而成。

 為強化防空功能,荷蘭和德國海軍的兩款現役艦型都已加裝先進感應與武裝系統,其中,最重要者當屬SMART-L長程觀測雷達與APAR主動相位陣列多功能雷達。SMART-L以D波段(1000-2000MHz)對空進行長程監測,測得目標後,再以I波段(8000-10000MHz)運作的APAR配合進行精確追蹤,可擁有對地平線以上偵蒐的優異性能,和以中斷式連續波影像(ICWI)技術,導引艦上防空飛彈攻擊的能力,可同時導引32枚飛行中的半主動雷達歸向飛彈,其中有半數是在終端導引階段。搭配APAR基本艦用武裝,為北約標準的點防禦專用升級型「海麻雀」MIM-7F與區域防禦專用的「標準2型」IIIA長程防空飛彈,兩型飛彈都以美製Mk 41垂直發射系統裝填,1艘巡防艦都備有32枚「海麻雀」和32枚「標準2型」IIIA飛彈。

 皇家荷蘭海軍將「七省級」巡防艦轉用於北約海基型彈道飛彈防禦的測試艦,七省級「特隆普號」(F 803)曾在太平洋中部夏威夷附近的水域進行海基反彈道飛彈測試,藉以改良SMART-L雷達的偵測距離延長至2000公里,由於成效良好,荷蘭海軍也決定為同級艦再各自加裝8枚「標準3型」反彈道飛彈專用攔截飛彈。

 德國海軍的F124「薩克森級」,為德國現役中最大型的高性能防空巡防艦,是由前一代的F123「布蘭登堡級」發展而來,再對艦身的匿蹤性設計進行加強,對於敵艦的雷達與聲響感應有欺敵效果,艦上的SMART-L長程觀測雷達和APAR主動相位陣列多功能雷達協同運作時,甚至能偵測到匿蹤飛機與飛彈的飛行軌跡,也可擔任反潛功能。

為防空作戰性能所設計研製

 德國海軍「薩克森級」巡防艦每艘造價約2100萬歐元,是德國歷來最昂貴的艦艇,荷蘭海軍「七省級」巡防艦造價也約略相當,這2型艦種都是以搭載SMART-L長程觀測雷達和APAR主動相位陣列多功能雷達為基本結構的防空作戰性能所設計研製。APAR 主動相位陣列雷達具有4面固定式感應陣列平面天線,固定於1座金字塔型的結構上,每1面都包括3424個發射/接收(TR)單元模組,整座雷達以X波段操作。這型雷達還具有幾項特色:

 1.可追蹤150公里內250個空中目標。2.可追蹤32公里內150個海面目標。3.可搜索地平線上75公里的距離。4.在協同SMART雷達時,搜索長達150公里最大距離。5.可進行特定目標搜索模式。6.支援水面艦火砲射擊導引。7.具備中斷連續波影像技術,能同時導引32枚半主動雷達歸向飛彈,包括16枚終端導引階段的飛彈。8.具有新型態電子反反制技術。

 主動相位陣列雷達的飛彈導引能力,可支援美製升級型「海麻雀」防空飛彈與「標準2型」Block IIIA飛彈的發射,荷蘭海軍「七省號」巡防艦在亞述群島進行370公里的飛彈導引試驗,擔任兩種飛彈的發射載臺,為APAR雷達第一次實彈測試,在模擬的作戰環境中進行飛彈導引的武器效能整合試驗。

 在此次追蹤和實彈試射的過程中,目標機由1架希臘製造的3 Sigma Iris PVK型中距次音速靶機擔任,荷蘭海軍在過程中啟動主動相位陣列雷達,立即偵測到這枚靶機同時加以追蹤和摧毀,測試成功達成APAR實際與武器效能整合技術的驗證。

 德國海軍「薩克森號」也在美國加州外海完成一系列實彈測試,該次測試共發射11枚「海麻雀」和10枚「標準2型」Block IIIA飛彈,靶機包括諾格公司BQM-74E和雷恩公司的BQM-34S「火蜂」I型,另還包括測試「鸕鷀」反艦飛彈用的比琪AQM-37C靶機。接續荷蘭海軍「七省級」巡防艦位於亞述群島以西約330公里的大西洋上測試,分為3次各發射了1枚「標準2型」Block IIIA飛彈,1枚「海麻雀」防空飛彈,再同時發射這2型飛彈以攔截靶機。

衍生產品主導北約海軍戰系發展

 依據雷達系統工程設計原則,北約海軍的主動相位陣列雷達通常是協同另一具L波段「多波束信號探測追蹤雷達」SMART-L一起運作,SMART-L屬於一種長程波段搜索雷達(VSR),可偵測距離達480公里以上,其整個系統稱為「防空作戰系統」(AAWS),它是根據80年代北約組織海上防空作戰概念(NAAWS)而來,其概念形成之後的實作原理,是以一座X波段多功能雷達MFR配合另一座L波段的搜索雷達VSR,以達到海上作戰系統的可選擇性組合。由VSR進行長程目標偵測追蹤,再以MFR進行中程的高精確度目標追蹤,和地平線以上搜索與飛彈導引功能相同。

 英國航太系統(BAE)日前宣稱「大力士」SAMPSON相位陣列雷達已克服必須由幾座個別裝設的雷達系統組成的技術,現行安裝在英國皇家海軍45型驅逐艦上的達利斯荷蘭廠Thales Nederland製的S 1850M長程3D偵蒐雷達,其大部分功能已可由SAMPSON雷達擔任。BAE公司認為,當前大功率搜索雷達,被相位陣列雷達防空系統PAAMS合併是必然的發展,等於由APAR主動相位陣列多功能雷達所衍生的產品,將主導下一代北約海軍的戰系發展。

 雷達特性在於每道波束及時對目標的偵測或觀察的時間,英國皇家海軍選擇S1850M長距離雷達補強45型驅逐艦的「大力士」SAMPSON雷達。也驗證北約在海上防空作戰系統研究(NAAWS)中定義AAWS系統為首選的理由,這種趨勢也決定大型作戰艦艇以搜索雷達輔助多功能相位陣列雷達的既有模型。北約認為,兩個雷達系統可以使用兩種不同的雷達頻率以強化戰情資訊,基於長距離搜索的雷達裝備選項,另一個選項是功能更佳的相位陣列雷達。

 由於在執行對地平線外偵測的部份任務不易於結合兩種雷達,例如長程功率搜索輻射出大量電磁波,但其他功能的雷達就在於鎖定目標。結合固態相位陣列搜索與射控雷達的協同運作,也能在低速率搜索或在低強度任務時發揮可觀的功效,主動相位陣列雷達對於北約盟國海軍偵搜能力的加強,無疑是如虎添翼。

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