鐵之狂傲

標題: 方陣近迫武器系統 [列印本頁]

作者: ss7277072 時間: 05-6-7 00:03
標題: 方陣近迫武器系統

方陣近迫武器系統

　

美國MK-15方陣近迫武器系統是西方世界最廣泛的艦載CIWS。
　
名稱方陣近迫武器系統
(Phalanx Close-In Weapons System)

製造國/製造廠美國/通用動力(GD)
形式機砲、感測裝置、砲座一體/全自動操作(反水面模式除外)，砲塔內無人。
系統重量(含彈藥)(ton) 早期型：5.625
後期型：6.120

火砲 M-61A1 20mm76倍徑6管旋轉機砲＊1
(MK-15 Block 1B使用OGB威力強化砲管)

砲彈重量(g) MK-149-2/4 APDS：100
MK-244 ELC(MK-15 Block 1B使用)：150

彈艙容量 Block 0：1000
Block 1以後：1500

水平迴旋範圍(度)/速率(度/秒) 左右各155/126
垂直俯仰範圍(度)/速率(度/秒) Block0：-10～+85/92
Block1：-20～+85/92

射速(發/分) Block 0：3000
Block 1以後：4500

感測裝置 Ku頻搜索/追蹤雷達
HDTI-5-2F超長波長紅外線熱影像系統(MK-15 Block 1B)

射程(km) 早期型：最大射程5.5，有效射程1.5
備註 Block 0：1980年起服役
Block 1：1988年起服役
Block 1B：2000年起服役

受到1967年以色列驅逐艦被埃及飛彈快艇以反艦飛彈輕鬆擊沈的刺激，美國海軍展開了全世界第一種近迫武器系統(CIWS)──MK-15方陣(Phalanx)的研發，專門用於攔截反艦飛彈。方陣的主承包商為通用動力(GD)的波瑪拿廠(Pomona)(1992年被修斯購併)，原始設計中的基本構型相當簡單：將一具搜索雷達、一門機砲整合在一座旋轉砲座上，只要解除保險，搜索雷達就會導控機砲射擊任何高速接近的目標，整個系統自成一體，不需其他系統的協助，載台只需提供電源即可；而這種方式的缺點則是艦上各感測系統不能相輔相成，限制整個艦載防空系統的運作效能(整合的話就能消弭死角、加快目標更新速率或減少目標漏失機率，而且小口徑機砲式CIWS的有效射程往往不超過3km，搜索雷達有效距離卻達15~20km，如不分享就顯得十分浪費。日後方陣系統進行改良後便與艦上戰鬥系統進行整合)。在一般狀況下，方陣系統的操作完全自動化，不需仰賴人力，以爭取寶貴的反應時間。

方陣系統的設計工作始於1969年，第一套原型在1973安裝於美國海軍金號(USS King DDG-41)飛彈驅逐艦上進行測試，在1975年又有一套原型系統於阿爾菲德.錢尼漢號(USS Alfred A. Cunningham DD-752)上進行一系列實際飛彈對抗測試，結果包括AGM-62鼓眼魚滑翔炸彈在內的武器都於命中艦艇前被方陣摧毀。在1977年，方陣被安裝在美國海軍武器測試艦比吉洛號(USS Bigelow ex-DD-942)上進行投產前的最後測試，包括考驗方陣的控雷達是否能在海岸線雜波的干擾下準確分辨出反艦飛彈的回波。在1978年，美國海軍正式下達第一批23套MK-15 Block0的訂單，1980年正式服役，首艘安裝的美國艦艇是中途島級航空母艦的珊瑚海號(USS Coral Sea CVA-43)；在此同時，美國政府也購買另外14套作為海外軍售(Foreign Military Sales，FMS)之用。除了美國海軍外，方陣尚銷給十個以上的西方盟國，包括我國，是目前數量最多、使用最廣的CIWS。

　

MK-15 Block 0

第一代的方陣MK-15 Block 0方陣採用一門格林(Gatling)生產的M-61A1 20mm機砲，原始射速為6600發/分，但在此系統上被調慢為3000發/分，以免彈藥快速耗盡；砲座為GD的MK-72(最初稱為EX-83)，砲座底部的彈藥箱內有1000發砲彈，設計上方陣是對每個目標使用200發砲彈，所以理論上一座裝滿彈藥的方陣系統能連續接戰五個目標。M-61A1機砲使用的砲彈是MK-149型脫殼穿甲彈(Armor Piercing Discarding Sabot，APDS)，重100g，砲口初速1113m/s。MK-149著重於強化穿甲能力，故非常強調外彈道性能以及縮短飛行時間，最初使用的MK-149-2還使用硬度特高的衰變鈾彈蕊來強化穿甲能力。方陣系統頂端白色的護罩內為洛克西德(Lockheed)研發的AN/VPS-2 Ku頻搜索/脈衝都卜勒追蹤雷達，整套方陣近迫武器系統由一具CDC 469A射控電腦控制，電源則為440伏特、60Hz直流電。方陣系統之類的現代化自動火砲系統都採用閉迴路(close-loop)射控系統，能同時追蹤目標以及發射後的砲彈，在砲彈命中前便可預測彈著是否有誤差並進行修正，而傳統的開迴路(open-loop)火砲射控系統則需等砲彈飛至目標附近乃至於交錯而過之際才進行彈著修正，反應速度低於閉迴路。MK-15 Block0的編制三名人員，包括一名射手與兩名裝填手。方陣MK-15 Block 0有許多明顯的缺點，包括保養不易，易受海水侵蝕(爾後想出的解決辦法是在砲座四周加裝保護體)，且再裝填作業相當緩慢，以兩名人員需花10~30分鐘才能完成。方陣系統另一個明顯的先天弱點就是機砲口徑太小，20mm的口徑為全世界機砲式CIWS中最低者，令人懷疑反艦飛彈就算被方陣擊中，彈藥的動量是否能完全阻止碎片傷及艦身。

　

MK-15 Block 1

在1988年，MK-15的第一種改良型──Block 1(又稱MK-16)正式服役，首先安裝於威斯康辛號(USS Wisconsin BB-64)戰鬥艦上。MK-15 Block1以新的四片式背接(Back to Back)平面式雷達天線取代原有的2D反射式掃瞄天線，能有效偵測陡峭甚至垂直角度來襲的目標，故能攔截大角度接近的目標。Block1在砲座側面增加了一個額外的裝彈箱，使裝載量達到1500發。此外，Block1也換裝新的砲身氣體伺服裝置，射速提高至4500發/分。Block1也換裝新的抗海水腐蝕砲管，加上原先位於砲座四周的保護體，能有效抵抗海水侵蝕。彈藥方面，由於原先MK-149-2的衰變鈾彈蕊很可能會污染環境，所以Block1的便使用改採傳統鎢合金彈蕊的MK-149-4，其穿甲能力亦相當足夠。為了解決Block0人工裝填緩慢的問題，Block1換裝西屋公司研發的「方陣甲板裝填系統(Phalanx Deckloader System，PDS)」，將彈鏈預先置於彈艙內，使得再裝填作業時間縮短至4分鐘，大幅強化方陣在高密度攻擊環境時的接戰能力。PDS已被英國、日本、以色列等國的海軍採用。我國陽字號武進三型驅逐艦的方陣系統便為Block1，而非第一代的Block 0。

　

MK-15 Block 1 A/B

方陣系統接下來的改良是MK-15 Block 1A/B，主要的改良項目除了加強對付超音速掠海反艦飛彈之外，另一個強調的則為小型水面目標與空中慢速目標的應付能力。起先方陣的主要任務是攔截反艦飛彈，為了避免過高的虛警率，方陣的目標指示系統會自動將低速目標過濾掉；而為了應付小型水面目標，最初第一代的MK-15 Block 0擁有人工操作模式，但由於冷戰期間美國艦隊注重大洋作戰型態，近距離遭遇小型艦艇的機率實在不高，故將MK-15的手動接戰模式取消。到了1980年代美國開始涉入波灣事務時，面臨伊朗小型快艇的威脅，方考慮恢復方陣系統的手動接戰模式。為了應付波灣水域可能出現的敵方小型艦艇，最初美國海軍在艦艇上加裝MK-25 38mm機砲與0.5吋機槍，但由於艦體在水面上會搖晃，這兩種依賴人力操作且無穩定裝置的武器命中率極差，此外0.5吋機槍也顯得威力不足。為此，美國在1980年代打算開發「先進小口徑機砲系統(AMCGS)」來滿足此一需求。就在此時，美國海軍發現近岸環境中另一種潛在的威脅──敵方的慢速輕型飛機與直昇機，它們同樣是艦上偵測、作戰裝備容易忽略的目標，前者可發動自殺攻擊，後者則能攜帶火箭、反戰車飛彈等武器進行偷襲。為此，美國海軍又打算開發「穩定武器平台系統(SWPS)」來因應此一威脅。AMCGS與SWPS的任務看來十分類似，所以美國海軍在1991年開始評估將兩者合併為同一計畫。幾經評估，美國海軍德格潤水面作戰研究中心(NSWCDD)做出以下結論：現有的方陣近迫武器系統經過改良就能滿足AMCGS與SWPS的需求，不必另外發展新系統。在一次測試中，方陣系統於1550m的距離射擊一艘快艇並命中十發，研究命中部位時發現方陣的20mm機砲只需少數命中彈，就可重創並癱瘓一艘小型快艇以及艇上人員，如此就不用浪費太多彈藥，畢竟方陣的主要任務還是防空。改良後的方陣系統在接戰水面、慢速空中目標期間如果發現高速來襲之空中目標時，將優先轉換為防空模式，將其擊落後才回頭進行原本的接戰任務。當然，改良後的方陣也能射擊航道上的浮雷。

Block 1A

第一種進行這方面改良的方陣就是MK-15 Block 1A，以新的CDCAMP射控電腦(處理器為RISCR 3000)取代CDC 469A。CDCAMP的程式以美國軍規ADA高檔次電腦語言(High Order Language，HOL)撰寫，故又被稱為HOL射控電腦。CDCAMP的處理能力遠超過CDC 469A，不僅可操作Kalman Filter等程式有效應付俄羅斯SS-N-22之類以超音速迂迴掠海飛行的目標，也能操作追蹤水面與慢速空中目標的程式。此外，CDCAMP也經由美國制式SAFENET資料匯流排連接艦上作戰系統，如此方陣就不再是特立獨行的系統，能與艦上其他系統分享偵測資料並協調作戰，大幅增加了整體艦載防空系統的運作效率。在測試中，MK-15 Block 1A成功擊落超音速掠海飛行並且進行高G閃避運動的靶機，使其成為全球第一種成功攔截此類目標的機砲式CIWS。

Block 1B

最新型的MK-15 Block 2B，加裝砲管支架以及FLIR，並換裝ELC威力強化砲管。

雖然MK-15 Block 1A的能力已經大幅增強，但美國海軍還是依據測試經驗進一步強化方陣系統的戰力。除了搜索雷達之外，在對付水面與慢速空中目標時，方陣需要的另一項感測系統是光學電子偵測裝置，因為必須斷定這類目標是否具威脅性；對於高速接近的目標則無辨識的必要，先打下來再說。NSWCDD針對超長波紅外線(Far IR：波長8-12mm)系統與中波長紅外線(Middle IR：波長3-5mm)系統進行評估，結果發現超長波長紅外線系統的最大偵測與追蹤距離都勝過中波長系統，而且前者受反射自水面的太陽光、方陣快砲發射時煙霧與火光的影響都沒有後者嚴重。因此，NSWCDD選擇英國皮爾肯頓(Pilkington)公司的HDTI-5-2F超長波長高解析度紅外線熱影像系統作為改良型方陣的光電偵測裝置，安裝於方陣系統雷達罩的左側。除了用於對付慢速目標外，熱影像系統對於追蹤飛彈等目標也頗有幫助：在測試中，NSWCDD發現HDTI-5-2F追蹤掠海目標的誤差(0.1~0.5mrad)要比方陣的雷達(2~3mrad)低很多。

另一改良要項是火砲，方陣使用的M-61機砲原始設計希望增加彈著散佈以增加殺傷率，但是備力多分將導致只有少量砲彈命中超音速反艦飛彈，但威力不足以有效攔截。NSWCDD在測試中首先為方陣加裝砲管穩定支架，減低砲管在射擊時產生的晃動，使其彈著更加密集，也顯著降低了瞄準誤差；接下來，方陣換裝MK-244 Mod0殺傷力強化砲彈(ELC)以及配合這種砲彈的OGB砲管。ELC彈藥的尺寸與M61A1原先使用的MK-149彈藥相同，但是換用更強的裝藥與塢合金彈頭，因此重量由MK-149的100克增加至150克，推進能量與膛壓都大幅增加，命中目標時的動能相當於30mm砲彈。為了發揮ELC彈藥的性能，方陣需換裝更堅固且長度增加18吋的OGB砲管。與早期型方陣相較，OGB砲管以支架穩定發射50發ELC砲彈時，誤差從原來的1.2mrad明顯降至0.8mrad，可在較遠距離達到第一發命中或相同距離內命中目標更多發彈藥。加裝HDTI-5-2F熱影像儀、砲管支架、OGB砲管、ELC彈藥、換裝一具新型低旁波瓣搜索雷達天線並整合Block 1A所有改良的方陣系統被稱為MK-15 Block 1B，於1999年安裝在派里級巡防艦的昂德伍德號(USS Underwood FFG-36)上進行測試，第一套正式量產型則於2000年9月安裝於派里級的泰勒號(USS Taylor，FFG-50)上。

此外，美國海軍還為方陣研發了適合攻擊慢速目標的新彈藥：方陣系統原本的彈藥力求穿透性以引爆反艦飛彈的半穿甲彈頭，因此彈蕊極為堅硬；但在對付飛機或其他慢速目標時，這種彈藥很可能會完全貫穿目標而不破碎，因此砲彈的動能都被砲彈帶走而不是用於破壞目標上。因此，美國設計了另一種彈頭，利用壓縮方式將鎢合金粉末壓成穿甲彈彈蕊，在穿透目標後很容易碎裂，這樣就能將砲彈的動能有效施加於目標之上而造成較大的破壞。此外，雷松公司正在研發另一種供方陣快砲使用的彈藥，在彈蕊中加裝炸藥，由發射後就啟動的保險裝置控制，在飛行一定的距離後就自動引爆，主要目的是避免錯過目標的彈藥傷及友軍或無辜。

MK-15 Block1A/B的測試記錄極為輝煌，兩者都曾成功攔截模擬SS-N-22以超音速掠海飛行並進行高G閃避的汪達爾EER靶機(雷松公司公開宣稱這是全世界唯一以機砲式CIWS擊落此類目標的紀錄)，而MK-15 Block 1B由於有穩定支架以及改良後的砲管、彈藥，進行反飛彈射擊測試時第一發命中彈的距離竟是Block 1A的兩倍！在柏克級飛彈驅逐艦豪伍德號(USSHoward DDG-83)成軍前的測試中，艦上的兩具MK-15 Block 1B表現優異，成功追蹤並擊落超音速與次音速的掠海飛行目標，也與姊妹艦拉森號(USS Lassen DDG-82)同時模擬以方陣系統射擊多艘快艇。在此測試中，與豪伍德號的神盾系統連結的方陣Block 1B表現得相當有智慧，CDCAMP射控電腦在指揮方陣射擊多快艇目標時突然發現反艦飛彈來襲，便迅速切換至對空、反飛彈接戰模式，將來襲飛彈擊落。MK-15 Block 1B已經開始配備於12艘擁有MK-92 Mod6射控系統的派里級飛彈巡防艦以及新完工的柏克級飛彈驅逐艦上，未來將陸續換裝於美國海軍其他的艦艇。美國海軍預計將艦隊中所有的MK-15都提升為Block 1B，而美國的盟國也會陸續進行類似的升級(不一定是完整的Block 1B)；而我國海軍的方陣則計畫提升為Block 1A規格，增加砲管支架以及新的射控軟體。

　

方陣的終點

在1990年代初期，GD曾發展新的MK-15 Mod2，改採兩門Orelikom-Cont生產的25mm機砲，火力大增，並採用新的電子系統。此外，當時還有另一種構型的新一代方陣系統，採用一門Gatling製35mm機砲，並擁有光電偵測器。但是目前美國海軍並無繼續發展下一代全新機砲式CIWS系統的打算，而將注意力放在新一代的短程防空飛彈系統如RAM、麻雀ESSM等。除了美國之外，歐洲國家也發展出新一代Aster-15短程防空飛彈，成為下一代歐洲艦艇的近距離反飛彈武器。

相較於短程防空飛彈，機砲式CIWS的最重要先天優勢在於備彈量較大使其能連續接戰多個目標(相較於某些發射架上只有一、兩枚備射彈的防空飛彈系統)、彈藥成本與科技層次低等等，尤其是無最小射程限制(使用動能撞擊者)最為重要，因為飛彈必須加速到一定程度，氣動力控制面才能生效，接著才能控制飛彈航行至母艦射控雷達的波束或者飛彈能接受母艦雷達波束導引的位置，所以飛彈發射後到能加以導控並朝向目標飛行間有一段只能直線前進的距離；早期防空飛彈攔截效能與反應速度都較差，萬一頭一枚攔截失利，情況就會很吃緊，因為第二枚飛彈射出後反艦飛彈可能已經迫近最小射程的攔截死角。

不過機砲式CIWS相對於飛彈也有許多先天上的弱點，例如有效射程太短(使用20~30mm口徑機砲的CIWS大概只有2~3km，40mm砲火也不容易超過10km，一擊失手後同樣也很難有第二次攔截的機會)、一次只能對付一個目標、彈艙容量限制接戰目標數、機械式旋轉座轉速有限等等，使其很難應付多方向飽和攻擊或者快速刁鑽的新一代掠海反艦飛彈。特別是新型超音速掠海反艦飛彈普及後，通過軍艦防空武器有效攔截區域的時間大幅縮短，這對於射程本來就有限的機砲式CIWS而言無異於雪上加霜，很難在這麼短的射擊時間內將足夠的彈藥灑在飛彈的航道上；再加上超音速反艦飛彈的動量又比以往次音速飛彈高出許多，小口徑機砲即便命中，如果距離太近，這些高動量的飛彈碎片仍將維持原方向前進而波及軍艦。以一枚2馬赫的超音速反艦飛彈而言，如果小口徑機砲在距離500m才將其摧毀，根本無法保障艦艇的安全。而一些先進反艦飛彈在彈道終端會進行不規則運動來躲避反制，又將大幅削弱火砲式CIWS的效能，因為砲彈發射後就不能轉彎！而新一代的短程防空飛彈系統如美國ESSM、RAM與歐洲Aster-15等靈活度與尋標器效能大幅增加，系統的反應時間也大幅縮短；而發射器備彈數量有限的問題，也由於垂直發射系統或RAM之類大量備彈發射系統的出現而獲得根本解決，一次備便接戰次數甚至得以遠超過機砲系統。雖然最小射程問題依舊無解(但可以縮短)，但靠著射程較長之利，新一代短程防空飛彈系統在其有效作用範圍內的攔截效率與次數就增加了，而且在其「勢力範圍」內的擊殺率也大幅增加。所以權衡利弊後，許多歐洲新一代防空艦艇在空間不足以兩者通吃的情況下，都選擇防空飛彈系統而非方陣、門將等重量級的機砲式CIWS。即便如此，性能不俗的MK-15 Block 1B在未來一段不算短的時日內仍將在美國海軍中繼續扮演艦艇防衛最後一道關卡的重責大任，雖然美國海軍最終仍打算將神盾巡洋艦、驅逐艦的方陣快砲換成海公羊飛彈系統。

作者: 末日巨獸 時間: 05-6-18 21:01
標題: 回覆: 方陣近迫武器系統
= =個人覺得'門將'系統比方陣要來得好!還有這是軍武狂人夢的吧!

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