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中科院的新科技整合海劍羚

在另一層樓講得不夠所以專門起一層樓來談這個飛彈!!

這個飛彈使用了一些新的科技也因為整體攔截效率與速度的考量,彈身做了大改,有興趣的網友請參考下列幾個網頁

http://mdc.idv.tw/mdc/navy/rocnavy/tc1-2.htm
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B5%B7%E5%8A%8D%E7%BE%9A%E9%A3%9B%E5%BD%88

先列下一些基本資料:

有效射程 15 km
導引方式 紅外線導引、被動雷達導引

中華民國海軍以「劍影計劃」來執行以天劍一型飛彈為基礎研發的「捷羚防空飛彈系統」,該防空系統未來是部署在海軍艦艇上,部分取代方陣快砲與拉法葉軍艦上的海欉樹飛彈。

2015年8月的台北國際航太暨國防工業展,中科院首度將規劃在海軍艦艇上的捷羚防空飛彈系統曝光,因為該套系統說明是以天劍一型飛彈為基礎,除彈頭與推進段外,其新型尋標頭,追加的中途誘導模式,摺疊彈翼與自轉尾翼等技術,用來攔截反艦飛彈與低空防衛,扮演船艦最後一層對空防禦火力。

海劍羚以美製MK-15方陣近迫武器系統的旋轉砲座為基礎,將上面的機砲、射控雷達換成中科院自行開發的8聯裝或16聯裝飛彈發射箱(2015年世貿航太國防展中只有展出16聯裝構型),並包含目標指示雷達與射控系統,可選擇由艦載作戰系統指揮接戰或自身系統獨立接戰,能連續發射多枚攔截不同方向來襲的大量目標,是一種性能類似美製公羊(RAM)的全自動化艦載近程防空/反飛彈系統,可以對付敵方戰機、掠海反艦飛彈、直昇機、無人飛行載具(UAV)等目標。由於採用與方陣相同的基座,海劍羚擁有頗佳的適裝性(此砲座沒有下甲板結構,只要甲板強度足夠、射界和空間許可就能安裝)。海劍羚可由艦上的追蹤雷達提供目標指示,此外砲座左側加掛了一具中科院研製的光電射控儀(與方陣Block 1B的配置類似),可提供一個備用的射控頻道,在雷達失效或遭受強烈電子干擾時使用。原本天劍一型採用雙軸控制(十字型舵面中,兩對各負責一個軸向),海劍羚則升級為三軸向控制,其中一對控制面可以做不同軸向的控制,可進一步增加飛彈運動性。

海劍羚以新型影像式紅外線尋標器(IIR),具備量好的全向攻擊與目標輪廓識別能力,可識別真正目標與誘餌的差別。 海劍羚使用新燃料配方的固態火箭推進藥柱,增加了射程。另外,海劍羚的戰鬥部後方側面也增加了與海劍二類相同的雷射近發引信窗口。海劍羚在戰鬥部與火箭發動機之間增設一段彈體,內有單向資料鏈(由發射艦向飛彈傳輸修正指令)與慣性導航裝置,發射後仍能接受船艦傳輸的指令修正航道;如此,海劍羚 具備發射後才鎖定的能力,只需要在接近目標時開啟紅外線尋標器鎖定目標即可 ,如此就具備離軸攻擊能力(美國RAM短程防空飛彈從Block 2開始具備離軸鎖定能力),飛彈不需要在發射前就指向目標,可透過指令設定讓飛彈升空後進行某些轉向機動,對準目標之後才啟動紅外線尋標器;這樣的設計可以減少飛彈發射前的瞄準限制,因為發射器的安裝位置可能有射擊死角,射後鎖定的設計可以繞開船艦上層結構等障礙物 ,攔截各個方位來襲的目標, 此外也可節省尋標器的工作時間(因為紅外線成像尋標器啟動時需要啟動冷卻瓶,有工作時間限制) ;同時,短時間內同方向連續發射飛彈攔截多個目標時,後發射的飛彈的紅外線尋標器可能會被先發射的飛彈的尾焰干擾,而射後鎖定則可以改善這個問題 。另外,射前鎖定的攻擊包絡較窄,某些目標可能在彈道終端做大轉折機動迴避攔截 ,如果採用射前鎖定,目標可能在飛行途中就離開尋標器偵測範圍而脫鎖,而射後鎖定就能在初期靠著船艦提供的上鏈資料飛行(船艦上的雷達的搜索範圍遠比飛彈尋標器廣大)、接近目標才啟動尋標器的方式, 如此能有效增加飛彈的攻擊包絡與攔截成功率。

請看下圖照片,後面的小翼只有使彈體旋轉的目的,八片尾翼都有摺疊設計,改成八片的原因是為了增加射程,所以彈體加粗,因為後段彈體變粗,後面小翼變短,為了使後面的飛行翼面積與原先四片小翼一樣,所以增加成八片控制翼面!! 射程超過15KM!

中科院的新科技整合海劍羚

後面再詳述性能與比較!
2017-06-29 13:18 發佈


Charlie2020 wrote:
在另一層樓講得不夠...(恕刪)


其實一般預警雷達對海平面來襲目標偵測距離有三十幾公里 , 所以由發現目標到飛彈發射 ,

時間還蠻餘裕的 ~~

所以超音速掠海/末端不規則機動的雄三導彈,大約需要多久的時間飛越30km的距離 擊中目標??


piwu0536 wrote:
其實一般預警雷達對海平面來襲目標偵測距離有三十幾公里 , 所以由發現目標到飛彈發射 ,

piwu0536 wrote:
其實一般預警雷達對...(恕刪)


請先弄清楚~
海劍羚是短程防空反飛彈系統,不是艦對艦飛彈....
海劍羚只有15公里射程,用途跟美國海公羊一樣~

cche1079 wrote:
所以超音速掠海/末端不規則機動的雄三導彈,大約需要多久的時間飛越30km的距離..(恕刪)


一秒鐘一公里,30公里30秒,這種飛彈因為是發射後鎖定需要發射後3-5秒才能真正備便開始鎖定目標!!所以整個作戰系統只有25秒反應,發射出飛彈!
本來我以為增加射程的決定是海軍與中科院在試射後的研究決定,我在另一層樓討論過老美RAM的第二發發射延遲時間會造成它的第二枚飛彈剛射出,三倍音速的反艦飛彈就已經飛到,會來不及攔截該反艦飛彈,如果要考慮第一枚飛彈的命中失誤的話,必須提早發射第一枚也就必須增加射程,才能提早發射第一枚飛彈並為第二枚爭取時間!! 後來看了RAM block2 的新設計,就知道英雄所見略同!!因為老美也認為10公里的有效射程不夠用!!所以block 2也要增加射程面對超音速反艦飛彈!!

所以海劍羚的15公里射程可以面對4.5倍音速的反艦飛彈的攻擊!!

有興趣的讀者可以參考
http://www.mdc.idv.tw/mdc/navy/usanavy/E-antiair-RAM.htm

下圖是RAM block2 彈體也同樣加粗以增加射程!!
既然我們這枚飛彈在功能上是仿效RAM block 2,我們就應該先了解RAM的性能
RAM RIM-116 Rolling Airframe Missile
美國海軍覺得當時服役或研發中的各國近迫武器系統都採用機砲,不僅射程太短、威力不足、一次只能對付一個目標,而且彈艙容量有限,(方陣快砲的彈箱容量只夠發射5次,面對大約2-3枚飛彈攻擊,就消耗殆盡)面對蘇聯海軍反艦飛彈的飽和攻擊時將毫無招架之力,當時美國海軍的標準、海麻雀等艦載防空飛彈使用半主動雷達導引,發射後需要艦上的照明射控雷達導引,不符合「射後不理」的條件。而最常見的「射後不理」飛彈導引方式有兩種:主動雷達導引與被動紅外線導引。在當年,由於科技尚未發達,將主動雷達放在飛彈裡乃是件困難而複雜的差事,成本十分驚人。當時唯一進入服役的主動雷達導引飛彈就只有部署在F-14上的AIM-54鳳凰長程空對空飛彈,AS選擇就只剩下被動紅外線導引,這種系統不僅比主動雷達簡單得多,而且成本低廉、體積小巧,為當時短程空對空飛彈的主流,也很適合這種需要小巧靈活且成本適中的飛彈系統。不幸的是,1970年代的紅外線尋標器技術還不夠先進,除了靈敏度不足、最大目標鎖定距離太短之外, 尋標器有效工作的視角範圍也很有限;如果沒能掌握目標準確方位發射,尋標器就無法找到目標。因此,紅外線飛彈若以傳統的鎖定後發射的模式操作,有效射程射程大概只有5km,如果目標是掠海飛彈時更會進一步縮短。 要應付飽和反艦飛彈攻擊的話,防空系統的有效攔截距離必須盡可能延長,因為拉長攔截距離才能讓系統爭取到比較充裕的時間,在艦艇被擊中前有效地摧毀所有來襲目標。為了增加紅外線導向飛彈的有效攔截距離,便選擇了發射後鎖定(Lock-on After Luanch,LOAL)操作模式。但是正如前述,當時的紅外線尋標器性能不足,如果目標不在紅外線尋標器軸心的正負12度夾角內便無法鎖定。因此在紅外線系統之外另增一個反輻射尋標系統,因為當時絕大部分的蘇聯反艦飛彈都採用終端主動雷達導引。

所以公羊飛彈是一種以紅外線與反輻射偵測系統(被動雷達)整合導引的輕型、點防禦艦對空飛彈,主要用來攔截巡弋飛彈,反艦飛彈與其他飛行器。該型飛彈之所以命名為「滾體飛彈」(Rolling Airframe Missile,縮寫RAM),主要是因飛彈在飛行時彈體會不斷滾轉。另外,由於其縮寫「RAM」正好是英文中白羊、公羊之意,而又常被譯為公羊飛彈!
全長2.79m,直徑12.7cm,彈長2.79m,翼展44.5cm, 彈重70.9kg,最大飛行速度超過2馬赫,最大機動過載大於20G,有效射程9.6km,平均失效間隔約188小時。為了節約成本,此計畫大量沿用現有飛彈的組件,包括AIM-9響尾蛇空對空飛彈的MK-36-8單節固 態火箭發動機與推進藥段 ,以及FIM-92刺針肩射防空飛彈的雙色紅外線尋標器。飛彈的導引控制段包括紅外導尋標器、尋標器冷卻瓶、雷達歸向接收機以及一對干涉式接收天線(位於飛彈前部,是外型上的一大特徵)為了配合反輻射尋標器的工作,採用了彈體自轉的操控設計,在於使彈鼻的兩根雷達歸向天線模擬四根或更多天線的定位效果。依照RAM反輻射歸向尋標器的相位測定原理,尋標器對飛彈前方空間進行圓錐掃描,搜索、探測並追蹤圓錐空間內的輻射源。
RIM-116 Block 0


由於反輻射尋標器的工作視野比紅外線寬得多(但精確度較低),因此RAM能在概略得知目標方位(透過艦上的搜索雷達、電子截收裝置等)之後就先行發射,在彈道初期先依靠輻射歸向來接近目標,並確保目標保持在RAM的紅外線尋標器的視野中;只要目標不急劇改變方向與速度,等RAM接近目標到一定程度,就啟動精確度更高的紅外導尋標器來接手終端導引;而如果目標若目標急劇改變方向與速度,RAM就會重新計算前置角並調整彈道,再伺機由紅外線尋標器接手。由於電磁波的繞射特性,RAM靠反輻射尋標器追蹤時,具有一定的拐彎能力,即便發射飛彈時目標被船艦上層結構遮蔽,也能有效發射接戰。公羊飛彈系統的運作方式是射控系統透過艦上搜索雷達或SLQ-32電戰系 統取得目標資訊(距離、方位角、高低角、雷達尋標器頻率等),自動調整飛彈發射器的方位與仰角以對準目標,發射器內的第一批飛彈也在此時做好準備(包括啟動紅外線尋標器的冷卻器、飛彈的陀螺儀等),朝第一個目標的方向發射第一枚RIM-116,接著可快速地向其餘的目標繼續發射 。整個作業過程完全自動化,艦上人員唯一介入的就是下達發射指令(也可全自動操作),能節省人力並縮短反應時間 ,而飛彈本身也是完全射後不理,全憑飛彈上的導引系統攔截目標。發射升空之後,公羊飛彈會先藉由彈鼻上的反輻射歸向系統搜索敵方雷達波來源,朝目標接近,直到彈尖的紅外線尋標器鎖定目標為止。如果紅外線系統一直沒有找到目標,公羊飛彈還是可以單靠反輻射歸向攔截目標。配合美國海軍新一代SSDS船艦自衛系統的AN/SWY-2系統,以MK-23目標搜索系統(TAS)或SLQ-32電子戰系統獲得目標資料的狀況下,RAM系統 從搜獲目標到發射的時間約為10秒 ,其中MK-49發射器本身所需的反應時間為2秒。
MK-49 發射器


改良型公羊飛彈系統從1993年4月開始研發,被賦予MK-31 Block 1的編號,飛彈部分則稱為RIM-116B。此時紅外線尋標器有了突破性的進展,新出現的紅外線焦平面陣列(Focal Plane Array)系統無論在偵測距離或偏離軸心搜索範圍都遠勝過以往的紅外線尋標器;除了公羊Block 1之外,許多同一時期開始研發的新一代短程空對空飛彈(如歐美合作的AIM-132 ASRAAM、響尾蛇飛彈最新改良型AIM-9X等)也紛紛選擇了此種尋標器。裝備焦平面陣列紅外線尋標器後,公羊Block 1飛彈除了原有的反輻射/紅外線歸向模式之外,又新增了全程紅外線歸向模式;全程紅外線模式能不必仰賴反輻射歸向模式的協助,也能精準有效地達成LOAL的需求。 不過,反輻射歸向模式仍有一些價值,例如在天候不良可能使紅外線作用距離遞減,或者短時間內朝同方向發射多枚RAM飛彈攔截多目標時,後發射的RAM的紅外線尋標器可能被先發射的RAM的尾焰干擾,此時仍能靠著反輻射歸向模式持續飛向,幫助紅外線尋標器在更有把握的距離才開啟並鎖定目標。

在1998年,美國海軍為公羊Block 1進行進一步的改良,使之除了反艦飛彈,還能對抗速度較低的目標如飛機、直昇機、敵方艦艇等,此計畫因而稱為RAM Block 1 HAS(Helicopter, Aircraft, and Surface targets)。這項改良並不牽涉到系統的硬體,只是修改電腦軟體,讓公羊Block 1 HAS成為全功能的艦載近程自衛系統。 美國海軍計畫到了2009年,所有美國海軍服役的RAM系統都升級為Block 1 HAS。

RAM Block 2的主要改良之一,是控制系統升級(Control Section Upgrade),加裝類似ESSM的自動駕駛儀;即便尋標器沒有鎖定目標或一度脫鎖,也能持續保持本身位置的掌控並重新展開搜索。因此,RAM Block 2成為RAM系列中,第一種實現「離軸鎖定」與「反覆攻擊」能力的飛彈,萬一一次沒鎖定,還可回頭再攻擊。 當然,對於已經迫近的超音速反艦飛彈,脫鎖的飛彈可能不會再有第二次機會再回頭攻擊同一個目標,但這種能力對於水面目標或低空慢速目標就十分有用 。藉由自動駕駛儀帶來的離軸鎖定能力,RAM Block 2能在發射器沒有對準目標的情況下逕行發射,依照設定的參考點轉向之後才啟動尋標器,如此能避開發射艦的上層結構、桅杆 以及鄰近船艦等障礙物,因此在發射器安裝位置有射擊死角、友艦擋住威脅方向的視界、或採用垂直發射時,依舊能有效攻擊所有方向來襲的目標 。

說到這裡各位軍迷大概就知道RAM發展的過程與他的所有功能與能力!! 這是一枚非常厲害的飛彈,在過往的飛彈試射,絕大部分試射都是用靶機模擬飛機,反艦飛彈或巡弋飛彈,但是這枚飛彈就是設計來打擊反制飛在海面僅5公尺的掠海反艦飛彈,而一般靶機只能模擬飛行低到100尺,所以雷神破天荒的居然購買了法國的飛魚飛彈來測試RAM! 在諸多測試中RAM全部命終目標!! 實在是難得!!

Charlie2020 wrote:
既然我們這枚飛彈在...(恕刪)


科普不錯,最后陳述有些腦補,美帝掠海靶彈很多,比如orbital公司的“叢林狼”靶彈,2.5馬赫 六米飛高



1999年,拉姆 Block 1在美國海空軍用武器中心進行一系列嚴格而逼近實戰狀況的系統性能擴展測試和作戰測試。

在進行統性能擴展測試時,拉姆 Block 1使用不配戰鬥部的導彈;而在進行作戰測試時,使用全功能實彈。進行測試的拉姆lock 1系統被安裝於一艘由已退役的老式驅逐艦改裝成的無人操作測試艦上,無人測試艦後方拖曳著一個設有角反射器的水上靶標,靶彈就朝著靶標襲去。測試艦上裝有SPS-49對空搜索雷達、MK-23 TAS目標搜索雷達、SLQ-32電子支援/干擾系統以及一具MK-15密集陣近防砲系統,艦上所有的系統都由岸上遙控。當測試艦的雷達或電子戰系統偵測到來襲目標時,便指揮拉姆 Block 1進行攔截。

在第一階段的系統性能擴展測試中,測試艦遭到了七次“反艦導彈攻擊”,分別為一枚美製魚叉反艦導彈、一枚法制飛魚反艦導彈、一個由高空以30度角俯衝下來的MQM-8G超音速靶機、兩個由同一方向掠海飛來的MQM-8GER超音速靶機(這個項目共進行兩次)、一個模擬俄羅斯SS-N-22反艦導彈以超音速掠海飛行並做蛇行規避機動動作的MQM-8GEER超音速靶機、一個以高亞音速飛行並且特意降低紅外輻射特徵的BQM-34靶機(此靶機沿著太陽光在水面反射的路徑飛行,這樣對於紅外導引頭會造成最大的干擾效果)。每次攔截時,都發射兩枚沒有戰鬥部的RIM-116B測試樣彈攻擊同一個目標。測試的結果讓所有的在場人員興奮得跳了起來,除了在攔截模擬SS-N-22的靶彈時第一枚RIM-116B在戰鬥部有效殺傷半徑內與靶彈交錯而過、第二枚導彈直接命中靶彈之外,其他所有的測試都是第一枚導彈便直接命中了目標,而這些沒有裝配戰鬥部的“啞彈”僅靠自身的動能就把目標完全摧毀。隨後的作戰測試,試驗條件更為苛刻,人為的模擬了各種惡劣條件和各式各樣的紅外/電磁干擾,但裝配戰鬥部的實彈全都是頭一枚便直接摧毀了來襲目標,表現出驚人的精確度和可靠性。通過了這一系列的全功能係統測試,拉姆Block 1被證明能有效攔截SS-N-22這類以超音速掠海飛行的反艦導彈,並且各種情況的干擾下仍能準確的鎖定目標予以擊毀。
世界上另一個我們需要關注的反反艦飛彈系統是對岸的HQ-10
HQ-10 基本諸元
導彈直徑0.12米,長2米,對低速目標射程為9千米,對高速目標射程為6千米,制導方式為被動雷達引導和紅外制導結合。
外銷型號FL-3000N 該型飛彈最早服役訊息是在2011年,2015可能有更新某些組件,並沒有確定的資訊,中共媒體有提到HQ-10A! 但是報導相互矛盾!
請看照片




中國媒體報導
FL-3000採用被動雷達+紅外雙模制導方式,對海最大攔截距離為9公里,具備多發齊射能力,間隔時間不超過3秒,拉姆導彈因為彈體較小,穩定難度較大,因而採用了旋轉彈體結構來穩定彈體,而FL-3000導彈並未採用這種方式,而是直接使用雙通道制導控制系統,顯示出FL-3000導彈在 制導系統上與拉姆導彈的巨大不同。

另一媒體
第八屆珠海航展上展出的FL-3000N系統採用了新型導彈,取消了助推器。估計新導彈採用了助推/巡航一體化雙推力 火箭發動機,最大射程比FL-3000基本型更遠,超過10公里。FL-3000N導彈具有反應快速、制導精度高的特點,可有效攔截各種超音速和亞音速掠海飛行的 反艦導彈;導彈具有被動雷達與 紅外成像、全程自主紅外成像兩種制導模式,具備發射後鎖定能力。
典型作戰方式是使用艦上雷達掃描追中目標,將目標距離,方位角與高度及雷達訊號資訊傳遞給飛彈,然後啟動第一批飛彈包括啟動陀螺儀與尋標器制冷,然後發射飛彈,可以射後不理!!

根據最新照片該飛彈與RAM block0完全相同,各位軍迷可以看到雷達訊號天線只兩根,飛行操作彈翼只有兩片,這種設計,彈體必須要旋轉才能達到方向控制與全方位訊號偵測的的目的,所以這枚飛彈是會滾轉的! 操作方式與原理與RAM block0完全相同,但是完全沒有提到中途的控制與導引,另外就是長度僅2公尺,也使得射程變比較近!

如果與海劍羚或是RAM Block2相比,應該是有比較大的差別! 重點在
1) 高速飛彈的攔截距離6000米,這就告訴我們,它的推進藥柱在6000米射程前就燃燒完,所以無法做太激烈的操作來攔截高速目標!
2) 典型作戰方式是使用艦上雷達掃描追中目標,將目標距離,方位角與高度及雷達訊號資訊傳遞給飛彈,然後啟動第一批飛彈包括啟動陀螺儀與尋標器制冷,然後發射飛彈,可以射後不理 [不具備中途導引能力,應該是射向目標方位然後開啟紅外線尋標器自動搜尋]
3) 為什麼第二枚飛彈要等三秒才發射,因為它沒有中途導引,所以後面那枚飛彈要避免被前一枚飛彈的尾焰影響,所以要等三秒!

老共是有能力導引這枚飛彈的,但是為什麼不去做? 可能是因為射程問題,因為射程太近,所以導引已經不必要了,同時也有可能是把9公里外的目標放到HHQ-16上!!所以它也不太需要用第二枚飛彈去攔截超音速反艦飛彈,因為已經來不及發射了!!

andanlandianddd wrote:
科普不錯,最后陳述有些腦補,美帝掠海靶彈很多,比如orbital公司的“叢林狼”靶彈,2.5馬赫 六米飛高
..(恕刪)


感謝提供資料參考!!
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