2015年7月30日 星期四

飛彈問路,牧童遙指(VI)—反輻射歸向導引

飛彈問路,牧童遙指(VI)—反輻射歸向導引      2012/07/26





先前在介紹被動歸向導引時因篇幅的關係原就有意將"反輻射飛彈"這個怪詞拉出做一獨立介紹,所以在該文中便未著墨太多。到這篇牧童遙指(VI)中我就回過頭再介紹這個屬於"被動"的反輻射歸向導引原理與應用。
反輻射歸向導引與最常見的紅外線歸向性質相同,都是藉本身一種感測裝置感應目標物的物理特性以作為homing依據之用,只不過後者來自熱源訊號,而本主題的前者要"刻意"去捕捉雷達波源。"反輻射"的字眼其實是在說明其任務目的而非物理上的特異功能,它表示"反制雷達電磁波發射"的意思,絕無任何抗輻射的材質成份在內。說到這裡,我們可以由頻譜的面向去認識,雷達波波長由數十公尺到公分,甚至到毫米都在電磁波範圍,而熱源(紅外線)整個範圍在0.76~1000微米(μm)間,前面15微米包括了實務上應用得到的尾煙,發動機機匣,體溫等所謂的IR;至於我們一般口語講的輻射,波長則越過了可見光的400~700奈米(nm) ,為小於1奈米以下的X光及更低的射線” 是為輻射源。
拉回主題,總之,藉著感應以目標為源頭物理性輻射,而非自己為源頭發射出去來感應的,是為被動感應,否則為主動”(大陸則以有源、無源來表述這些感測方式的分野)
反輻射歸向原理  在這個處處講究聲光效果的e世代,或許大家漸漸體會到所謂電磁波或微波的範圍還真是包山包海:從你我週遭的利用厚生來看,FM山海屯廣播電台到低頭族的大哥大,再到高速公路的超速照相全都算在內。假如只要是電磁波輻射就反的話,那可還真反不完呢!所以呢,反輻射飛彈要""的對象就得跟我們撥收音機頻道一樣,得把頻道調對了才成(….,調對頻率其實不是一個太精確的說法,但不外乎就是要把發射波源的特性---頻率為其中一項,從背景中分辨出來的目的)。在掌握了目標雷達源輻射特性後,接下來尋標器將據以扮演跟一般雷達接收機/雷達警示器類似的信號過濾、辨識角色,在信號轉化成波源的方位訊息後,後面的控制邏輯便與其他被動歸航導向的運作無異了。
然而,要講"掌握"二字談何容易,空間中充斥著來自四面八方、各式各樣電磁波型、波長、發射時間都不同的雷達波束,要想先找對發射波型再對準目標方位便不像紅外線波段之於飛機尾管、船舶鍋爐那般侷限在狹窄紅外線輻射範圍內那麼容易了,所以在雷達,這反輻射飛彈正港的目標能真正成為飛彈的犧牲品前,其發射電磁波特性的掌握其實是反輻射飛彈的尋標器及目標辨識處理單元的必要先決條件。然而要說先決二字看起來又是何其沉重!現實卻正是如此,要建構這麼一個足以壓制敵方雷達的火力投射系統就先得把電偵情報的收集辨識及解析能力建立起來,接下來才能談機載系統及飛彈端本身的天線接受、辨識反應及指向精度的技術問題,至於那些諸如雷情整合、反應時間、反反制、射程等等枝節問題,就更別想得太早囉。反輻射飛彈的導引,雖曰被動,但要主動面對的技術問題及屬於藝術等級的情報品質支援可絕含糊不了!
反輻射飛彈的戰績  反輻射飛彈技術能力的發展及應用可說是典型的需求刺激進步的代表。早年越戰時美國實施滾雷作戰便用上剛發展出對付北越SA-2防空雷達陣地的反輻射飛彈(Shrike;伯勞,但一直以來都翻譯為百舌鳥,不明其故)時,飛彈的尋標器係為北越此類雷達指定專用的,出任務前得在地面上預設調配好以便進入任務區捉對廝殺!沒甚任務彈性,對方不開機,或經過新的保密防空雷達陣地時,臭鼬機及其欲掩護的轟炸機隊便死無期也。同時期美國海軍的面對面飛彈島嶼神(Talos)也用百舌鳥的尋標器當導引,在北越外海壓制北越防空雷達陣地,也有為了增程而將標準飛彈配上百舌鳥的尋標頭的例子;似乎這種飛彈最重要的還是在尋標頭的能力,推進及導向控制僅扮演循規蹈矩的功狗角色。越戰結束前第三次以阿戰爭,埃及用Tu-16機載SA-5對付西奈半島上的以色列陣地。到了80年代貝卡山谷戰役以色列殲滅全部的地空陣地並創下空軍800的戰果,更成為大家耳熟能詳的電子作戰成功範例,該戰役的基本模式就是以偵察機及無人飛機收集山谷內地對空陣地位置,接著便以機載反輻射飛彈壓制或迫使地面雷達無法開啟使用,掩護後進轟炸機隊將所有的陣地催毀;失去防空武力及預警能力後的敘利亞只好在此著名戰史中硬充反面教材也。
現代化的反輻射飛彈的原理雖不離其宗,但戰力早已大幅增強。以美國新一代高速反輻射飛彈”(HARM,AGM-88,如圖二)為例,其尋標器與載機的射控軍電系統高度整合,當雷達警示器接收並鑑別敵方雷達特性參數時即可自動調整尋標器的處理頻譜波段,使得目標的選擇更有彈性並使飛彈發射後接收及分析能力大增,不再是一對一的預設方式;此外,高速,近發,延爆,終端攻擊姿態及記憶輻射源最後關機位置等新的性能,均讓反輻射飛彈成為現代戰爭中防空壓制任務(SEAD)予敵方防空最大威脅的一部份。
為了有效壓制敵方防空火力的效果,.有些反輻射飛彈發射後會有些較不同於傳統的攻擊方式,約莫15年前我收集過一份以色列製的UAV資料,這種叫HARP的無人飛機不以高速攻擊目標取勝,相反地,它的設計就是要在敵陣地上空盡量撐得久一點;發射後HARP在空中停留達數小時,它在空域盤旋期間便等著截獲敵人防空雷達信號,一旦辨識出便轉而鎖定它,轉為攻擊型態。如果敵人的雷達採取關機措施,它可以再重新爬到比較高的空域,重新盤旋來搜索目標,這樣就可以達到"鎮住"敵方雷達無法作用的效果,這種效果其實不比硬體的直接破壞來得成本高。美國後來也有名為沉默彩虹(AGM-136A, 圖三)的反輻射飛彈研發計畫,戰術與目的也是類似的。
走筆至此,我不希望大家誤會反輻射飛彈都應用在對地面固定位置的雷達上,其實倒過來用的例子也有,北約較常見的RAM反反艦短程飛彈係為了本艦的近迫防衛階段反制攻艦飛彈而設計,它有種構型便是利用一般反艦飛彈終端導引用的歸向雷達波段特性甚至彈上雷達高度計的溢波作為歸向依據。此外,由於美國的空中攻擊極為仰賴空中預警機的指管,俄製的在役長程空對空飛彈通常會有反輻射尋標器的副型,想當然耳可用於對付西方早期預警機;總之,這種被動導向飛彈的應用並不侷限在對地的場合。
最後來一段不很題外的題外話,讀報讀得細的讀者們可能會注意到報紙曾有報導我國籌建美國長程預警雷達Pave Paw的消息,這型雷達是所謂的超地平線早期預警雷達,偵搜範圍幾達中國全境,可為我防空接敵多爭取---幾分鐘寶且貴的時間,還可先期獲得彈道飛彈發射的爬升段的重要情報等等….。其戰略價值姑且不論,我們單提這個近200公尺平方的大建築要如何自衛的問題;其中有贊成的專家說到這類雷達的工作波長長到UHF的等級,是天生便能夠對空載的反輻射飛彈免疫者,而其它的傳統火力投射自然都會消耗在外圍次級火管雷達/火力單元陣中云云。他們的意思是說到了以公尺計的雷達波長將不是任何可供空載的飛彈天線尺寸所能夠接收的了,所以將不會有來自空中反輻射飛彈威脅的可能。話是這麼說沒錯,但我很難相信我國製造出這麼大一個高戰略價值但無法移動的目標會不是敵人火力的超級磁石,敵人也不會笨到只用一種導引方式摧毀這個固定的龐大脆弱目標。我們或美國的 NMD愈倚賴這個環節,將來開戰後我們可能愈沒有機會利用到它,這可不是Pave Paw對單一武器免疫就可以豁免的。唉~~,後來我國又加了百億來美國研改,使該系統的情資更保密,怎麼想的呢?當家都不知米價!

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