2015年7月30日 星期四

飛彈問路,牧童遙指(III)—乘波導引

飛彈問路,牧童遙指(III)—乘波導引
2012/05/03
 
本文中我介紹另一種應用電磁感測的手段,一種叫作乘波導引的導引方法。

乘波導引  講到乘波這個好像有點難望文生義的字眼,我還是挺佩服當年用上這個字的翻譯高人的中文造詣,若用我的白話文來說文解字的話,乘波就是讓飛彈著電磁波的翅膀沿著發射系統擬視目標建起的那道彩虹(抱歉吼,這種彩虹可是在不可見光波長範圍內的,你們可得用一個浪漫的心眼才看得到!)的彼端飛去…..,飛去,…。罷了,罷了,小弟今天詩興大發,茲再續新詩一闕以闡釋乘波”:
---沒告訴他什麼,只是用悲憐的心看著獵物;
---順著她的目光,很自然就走向叢林中獵物的所在
偉大的業餘耍寶詩人的風流閒話且暫略過不表,回到正題,乘波導引的飛彈系統是利用目標追蹤器持續對目標發出追蹤的電磁波束(形同於所謂的照明),而飛彈的彈尾感測器感測波束最強的位置以導引彈身使之維持在照射波束中央最強的區域內,如此只要追蹤波束能持續照明目標,飛彈就可以循著波束的路徑被引導到目標位置上,可參考上圖的示意(歹勢,行家們,圖中的地面火力單元的確是火箭發射系統沒錯)。在應用上,以工作波長的不同構成的不同任務領域,我們可以分成雷達、雷射、及紅外線乘波導引三種設計取向,下文會依次介紹到,如同往例,我會盡量舉例說明。


雷達乘波導引  此種導引與先前po文介紹到的雷達指揮導向主要差異在後者飛彈靠接收命令修正方向,雷達乘波者則由彈尾的感測元件自測其與波束中心位置的差量作為導向偏航的修正量依據。這種差量的運算其實也牽涉到照明雷達的追蹤方式,雷達應是用圓錐掃瞄(conical scan)的追蹤原理鎖定目標,彈上的感測器也用同樣的原理計算出與最強波源中心的差量。至於使用單脈波追蹤的雷達波束是否可用於飛彈的乘波導引,我挺懷疑的圓錐掃瞄很容易被電子反制,或許就是這兩個理由使現役的幾款新飛彈沒看到雷達乘波的導引。在實際的應用上乘波導引的飛彈系統雖然省掉了飛彈追蹤單元相關的週邊,卻也有指揮導向系統一樣的缺點:離目標越近,離雷達就越遠,所接受到的導引訊號便越弱且更不精準;尤有甚者,目標照明固然較為容易掌握,但在高速、運動能力強的飛行器陸續問世後,要讓飛彈緊跟得上追蹤波束大幅度變化卻不是很容易的事,所以純使用雷達乘波導引的防空飛彈系統在當年傳統戰術轟炸機還在服役的時代還可以看到。現在的則多應用於短程、兼用於補強性質的導引措施(例如混以指揮導引)來確保飛彈系統的獵殺率,也較不見用於防空系統了。義大利的Sea Killer II反艦飛彈便是實例。至於古早50年代時應用雷達乘波導引的飛彈系統例子要算是美海軍早期型的RIM-2 Terrier反艦/地對空飛彈了,後期也改成半主動雷達導引以應付低飛高性能飛機,現早都已除役了(如圖)
雷射乘波導引 雷射在電磁波頻譜中頻率高於無線電波,因此相對有較高的解析能力(我們可以這麼聯想,以可見光目視成像的物件比起波長高於可見光數什萬倍的雷達波所能成的可以描述、解析更多的物件細節,雷射波長介於兩者之間),所需的天線、發射機也比較輕薄短小等優勢,而易被氣體、水體分子吸收,衰減較快是它的缺點。
然而在短距離的可操作範圍內,雷射應用於乘波導引卻可以收系統體積小、光束窄因而精確度高、標定範圍狹小而不易電子反制之效,目前服役的例子有極負盛名的瑞典RBS70短程防空飛彈(如下圖)和俄羅斯的空射9K121 Vikhr(AT-16; NATO:Scallion)反戰車飛彈 、戰車發射的9M119 Svir(AT-11;NATO: Sniper) 反戰車飛彈,其他還有英國的seaslugstarburst1997年服役的"starstreak"手持防空飛彈也都是使用雷射乘波導引的實例。當然,這類短程系統免不了都得靠較遠程的搜索雷達當探子,以便先期知到目標進入方位以便反應,這時系統要整合到什麼樣的規模便各憑戰場想定本事了。
這裡有個反映全能系統迷思的教材可供大家參考:瑞士奧力岡與美國馬丁馬裡ㄚ塔公司(後併入現在洛馬公司)合作生產的防空/反戰車飛彈系統(英文縮寫ADATS,漢文音譯? ….,阿達),這是一種時速3倍音速,射程8公里的短程雷射乘波導引飛彈,配合著先進而價昂的雷射標定器、雷射測距儀,被動光學追蹤器(IRTV),再外加個搜索雷達全都納進M1l3A2等機動載具,成為一精確的全天候陸空殺手。嘻,異哉!這儼然就是一完全解決方案”8KM末日兵器!!不過我看只有阿達才會買這種勞斯萊司履帶車。果不期然,80年代響徹雲霄的阿達最後乏人問津,量產計畫在美國被車載stinger取代掉了。
紅外線乘波導引  紅外線光譜相較無線電波的傳播能力較為遜色,而比雷射更易受雲霧的吸收,在應用上僅見有義大利為了規避線導飛彈的限制所發展出的反戰車鷹式飛彈(Sparriero)系統。
總之,乘波導引的應用在今天主要集中於短程的防衛性飛彈系統。藉短程以縮短其照明時間、維持精度、並壓縮對手電子反制的反應時間,然後以雷射工作波長收其難反制、系統小、精確性高的優勢。

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