標準-2型區域防空飛彈(SM-2)

李海級(Leahy  class)飛彈巡洋艦沃登號(USS Worden CG-18)前部的MK-10發射器,

架上是RIM-67B/C增程型標準二(SM-2 ER)防空飛彈。

RIM-67B/C增程型標準二(SM-2 ER)防空飛彈與MK-10雙臂發射器(前)

標準SM-2的導空流程,上為神盾艦,下為非神盾艦(過去使用韃靼、小獵犬飛彈系統的船艦)。

上圖中由於神盾艦的SPY-1相位陣列雷達精確度與刷新率都很高,可以全程追蹤目標以及飛行中

的SM-2飛彈,不間斷地將修正指令上鏈給SM-2(粉紅色),終端也是由SPY-1雷達指揮樸役照射器

向目標發射照射波(藍色)來引導SM-2。而下圖非神盾艦,SM-2與發射艦之間的上/下鏈通信次數

少得多,艦上雷達的精度與刷新率也比較有限,因此完全仰賴SM-2下鏈回報自身位置(藍色),

船艦根據雷達探測目標資料與飛彈回報位置計算出修正指令並上鏈傳輸給飛彈(粉紅色);

終端階段需要透過一部具備搜索能力的火控照射雷達,重新捕捉目標並從搜索雷達接手終端照

射制導工作(綠色)。

(上與下二張)2019年8月台灣的台北世貿國防展中展出的標準SM-2MR Block 3A(RIM-66K)防空飛彈,

這是台灣配合從美國購買紀德級(Kidd class)飛彈驅逐艦而引進。

 

(上與下)標準SM-2MR(RIM-66K)防空飛彈的氣動力,前部有四個低展弦比的安定面來穩定彈體並增加升力;

尾部(下圖)有四個控制面,舵面外型是1950年代美國「大黃蜂專案」研製護島神(Talos)防空飛彈所發展出的

「大黃蜂平面形」(Bumblebee Planform),這種高效能的控制翼面隨後繼續被小獵犬、韃靼與標準飛彈沿用。

 

從柏克級 後方的MK-41垂直發射器發射的標準SM-2MR飛彈。

一枚正從MK-41垂直發射器發射升空的SM-2 Block 4防空飛彈。彈體後方增加一節直徑較粗的MK-72助升火箭。

柏克級飛彈驅逐艦的首艦阿利.柏克號(USS Arleigh Burke DDG-51)的MK-41垂直發射器正發射一枚標準SM-2防空飛彈。

此照片攝於2016年7月,當時伯克號剛換裝神盾Baseline 9C1系統的工程,此次試射是戰鬥系統船艦測試

(Combat System Ship Qualification Trials,CSSQT)作業的一個項目。此次CSSQT作業也與西班牙海軍神盾巡防艦

Cristobol Colon (F-105) 一同進行,包括兩艦以戰術資料鏈交換資料進行聯合作戰等,這是神盾Baseline 9C1第一次

與盟邦船艦一同進行CSSQT測試,也是2007年以來美國海軍與西班牙海軍船艦首次聯合進行CSSQQT項目。

一枚SM-2 Block 4 Block 4從提康德羅加級飛彈巡洋艦伊利湖號(USS Lake Erie CG-70)的MK-41垂直發射器發射瞬間。

──by Captain Picard

(主要資料、數據來源:尖端科技雜誌223期──「成功級、紀德級與神盾系統艦之戰鬥系統與作戰能力分析」;張明德著)

 


(1)  (2)  (3) (4)   (標準飛彈系列規格比較)

 

SM-2標準二型

掛在MK-10雙臂發射器標準SM-2MR(RIM-66C)。

由MK-10雙臂發射器射出的標準SM-2ER(RIM-67C)。

在1950年代末期,美國海軍開始發展能同時接戰大量目標的艦載防空系統,包括全新的戰系、雷達與防空飛彈。第一個計畫是1960年代初期發展的颱風 (Typhoon),該計畫由於技術難題以及成本風險的暴增,而在1963年底遭到取消;繼而出現的先進水面飛彈系統(Advanced Surface Missile System,ASMS)一開始也打算走類似的路線,另起爐灶開發全新防空飛彈,曾 考慮的方案包括考慮改用類似AIM-54鳳凰長程空對空飛彈的終端主動雷達導引技術,將所需的雷達照射時間降至最低,使得多目標同時接戰能力與對付高機動 目標能力得以提升,不過此一構想很快就因為過高的開發成本與風險而作罷;接著則是颱風計畫時代所開發的Trace via Missile(TVM)導引技術(詳見神盾作戰系統一文),不過到1966年,美國海軍決定以漸進的方式發展ASMS,防空飛彈部分以現有的系統進行改 良升級,而不另起爐灶發展全新飛彈。直到1970年代初期,美國海軍內部還有人提議新防空飛彈改用衝壓或火箭衝壓發動機,或者改用加速性能優於標準SM- 1的陸軍愛國者飛彈彈體,不過最後由於成本與風險考量而作罷。最後,美國海軍終於決定以標準SM-1為基礎,更換尋標器與導航控制元件,並改良了導引機 制,使得飛彈的整體性能大幅提昇,這就是標準SM-2的由來。中程型的SM-2MR系列編號延續SM-1MR而從RIM-66C起,增程型SM-2ER系 列則從RIM-67B起至RIM-156。與SM-1相比,SM-2的外型、尺寸並無太大改變,但是電子系統、射程則進步甚多。

ASMS以及神盾作戰系統早期的整合測試工作,許多都是在位於新墨西哥州白沙飛彈測試場(White Sands Missile Range)、屬於美國海軍空中作戰中心武器分部(Naval Air Warfare Center (NAWC) Weapons Division)的陸地測試設施「沙漠之舟」(USS Desert Ship LLS-1)進行;安裝在此處的是神盾系統的工程發展原型二號(EMD-2)。

SM-2是配合神盾作戰系統而發展,而美國海軍其他較老舊的區域防空艦則在進行新威脅提升(NTU)計畫時納入導控標準SM-2的能力(包括WDS MK-14武器指揮系統、接收SM-2飛彈下鏈傳輸的SYR-1通信追蹤模組等);由於排定NTU改裝需要時間,還沒來得及進行改裝的老艦使用標準SM-2時只能在發射前輸入初始化的參考點資料,在SM-2飛行途中不具備持續上鏈更新的能力。

早期的 SM-2系列較SM-1的主要不同,包括以單脈衝雷達尋標器取代圓椎掃瞄尋標器,使得抗干擾能力 大幅提高,並引進中途慣性導引/資料鏈指令修正+終端半主動雷達的導引模式;為此,飛彈前部加入了一截彈體,容納MK-2自動駕駛儀 (autopilot)。標準SM-2的單脈衝尋標器的接收天線劃分為四個區塊,彼此之間有些微的角度差,故每個區塊接收到的波束時間與強度略有不同;藉由比對各區塊接收波束的時間差,只需要接收一個雷達脈衝就能 計算出目標的方位資訊 。相較於以往的圓錐掃瞄雷達接收器,單脈衝尋標器擁有極佳的電子反反制能力,因為目標來源補上的干擾信號會被當成其他脈衝,不會與先前的雷達回波混淆,甚至還能藉此精確標定干擾方位來源,進行過濾或 以干擾歸向(Home-on-Jam Mode)模式飛向目標。

台灣海軍購買的標準SM-2 MR(RIM-66K)的彈體中部,褐色部位就是容納MK-2自動駕駛儀的艙段,

這是先前標準SM-1所沒有的。攝於2019年8月台北世貿國防展。

由於SM-2需在接近目標時才需X波段雷達照射,艦載雷達搜獲目標並概略算出初步的預估攔截點(Predicted Intercept Point,PIP)、輸入飛彈的導引系統然後發射,爭取寶貴的時間;飛彈上的MK-2自動駕駛儀 透過慣性參考單元 (Inertial Reference Unit,IRU)提供的位置,計算航道並控制飛彈飛抵初始的PIP;接著,飛彈導引系統週期性地進行下鏈(downlink,飛彈將本身位置回報給發射艦,位置資訊由飛彈上的 慣性參考單元提供)與上鏈(uplink,發射艦將修正彈道的控制參數給飛彈)傳輸,獲得最新的航道控制指令,而艦上火控系統也得以有效掌握飛彈的位置,此即為SM-2的中途導引機制。由於SM-2配備自動駕駛儀,因此發射艦的上鏈資 料不需要像指揮導引般包含詳細的控制指令,只需傳遞飛彈與目標間的相對位置與速率變化以及更新的PIP ,自動駕駛儀便能自動計算出新的修正彈道,飛向更新後的PIP。

當飛彈接近目標到一定程度,就進入終端追蹤模式(此一時機稱為主要指揮點,Primary Command point ,PCP),啟動彈鼻的半主動雷達接收器,接收船艦X波段照射雷達從目標反射的回波,並朝著目標前進撞擊或進入引信起爆範圍。在終端照射階段,SM-2的 自動駕駛儀同樣只需間歇性的X波段照射波(通常只有數秒鐘), 就能可自動計算出航道參數 ,並將本身位置下鏈傳輸給火控系統,火控系統再根據各飛彈回報的位置,控制照射雷達以「分時」方式,輪流照射多個目標,導引多枚SM-2飛彈航向目標。 SM-2使用了 許多比SM-1更先進的零件,包括以許多數位組件取代SM-1的類比科技。

相較於以往採用指揮導引機制(Command Midcourse Guidance)的防空飛彈,SM-2的中途導引機制所需的功率、頻寬與傳輸時間 都大幅降低(甚至能透過低功率、低方位性的廣角波束為大範圍內的在空飛彈進行傳輸,例如半主動雷達導引飛彈常用的Refference Beam),減輕了發射艦火控系統的運算負荷,能同時支援更多在空中的飛彈。因此,艦 上的雷達或上鏈發射機可利用「分時」技術,輪流為多枚在空飛彈提供中途指令修正 。

相 較於SM-1的全程照射,SM-2的中途上鏈更新、終端半主動導引方式 有許多好處:首先, 由於MK-2自動導航系統可選擇航道的參考點,SM-2便能採用經濟彈道(efficient trajectory)朝預估攔截點(PIP)前進,例如爬升至高空再向目標俯衝,大大地節省了燃料;再加上火控系統性能的精進,使得早期的SM-2MR的推進段雖與SM-1MR 完全相同,但 接戰射程 可增加60%以上,在某些情況下甚至可達SM-1 MR的兩倍 。另外,以往全程半主動雷達或雷達乘波導引機制下,發射一枚飛彈就需要同一個火控頻道全程關照直到命中為止,因此當發射的飛彈數量達到火控雷達數量時就只 能停止發射,直到有飛彈命中目標、騰出火控頻道為止,很容易出現火力斷層;而在SM-2的分時照射機制下,並不是每一枚在空中的SM-2飛彈都同時需要射 控雷達照射,只在命中目標之前佔用照射雷達資源,大部分飛行時間都處於中途導引階段,更新資料所需的頻寬與更新率低,同時能支援的飛彈數量。所以SM-2 的火控體系屬於「管線式」(pipeline),能允許發射遠比照射雷達數量更多的SM-2飛彈升空,還不需要終端照射的SM-2繼續朝目標的大致方位飛 行縮短距離,火控依照SM-2逼近目標的先後順序提供輪流提供終端照射,理論上只要火控雷達「消化」從中途導引階段轉入終端照射階段的SM-2的速率(也 就是整個火控「管線」的流量)大於等於敵機同時來襲的速率,就能持續穩定地發射SM-2飛彈。此外,SM-2在搜索雷達初步搜獲目標後就能發射, 在飛行途中透過搜索雷達的更新資料修正航道,在引導之下飛入照射雷達照射目標的回波內;而全程半主動雷達照射的SM-1就需要等搜索雷達鎖定並交班給照射 雷達確實捕捉之後才能發射 (飛彈一升空就立刻需要接收照射雷達回波) ,浪費更多反應時間。當然,SM-2用在照射階段時火控雷達消耗的能量,也遠低於需要全程照射的SM-1。

為了配合使用SM-2,艦上必須安裝WDS MK-14武器指揮系統,主要工作是設定SM-2的慣性導航系統的初始參數,並協調SM-2中途導引階段的上鏈傳輸。WDS MK-14以兩部UYK-20或UYK-44中型電腦為核心,加上一部MK-72資料轉換器,並透過2至3部OJ-194(V)4或OJ-197/UYA -4顯控台當作控制介面,整套系統能同時處理20個以上的目標的接戰資料。

值得一提的是,神盾的前身──颱風計畫時代所開發的防空飛彈之所以採用Trace via Missile(TVM)導引機制,就是因為當時電子技術不夠進步,沒辦法在飛彈內部放置能根據間歇性上鏈指令以及雷達照射而產生精確航道的自動駕駛儀, 所以把相關的計算機能放置在艦體載台上,飛彈只扮演接收火控雷達目標回波的中繼角色,艦載火控電腦透過飛彈接收的回波比對火控雷達照射目標的資訊,產生修 正指令傳輸給飛彈。而等發展標準SM-2時,美國已經能在飛彈裡搭載這種自動駕駛儀,所以標準SM-2就不需要TVM機制。

SM-2的上/下鏈傳輸

由於神盾艦與非神盾艦使用的資料鏈型式不同,因此標準SM-2 Block 1~3各次型都又分為配合神盾艦艇或者非神盾艦的版本。

配合神盾作戰系統的SM-2飛彈,資料鏈上鏈/下鏈都由艦上SPY-1型S波段相位陣列雷達負責(SPG-62 X波段照射器專注於照射目標),因此配合神盾的SM-2的上鏈接收/下鏈發射都使用S波段,此種S波段的上/下鏈稱為神盾模式(Aegis Mode)。 神盾版SM-2飛彈的資料鏈系統由上鏈接收天線(接收船艦上鏈信號,包括S波段以及相容韃靼/小獵犬時代的X波段天線)、S波段下鏈發射器(transceiver)、編碼/解碼單元構成。

而在沒有神盾系統和SPY-1雷達的舊艦(先前裝備數位韃靼、小獵犬或標準SM-1防空飛彈系統),則透過X波段照射雷達將修正指令上鏈傳輸給在空中的 SM-2飛彈。因此,這種版本的SM-2沿用原本小獵犬/韃靼防空飛彈的X波段上鏈接收器(稱為2T,Terrier/Tartar)。在1980年代美 國海軍對許多韃靼/小獵犬飛彈巡洋艦進行的NTU升級工程中,配套的SM-2的上鏈接收使用X波段天線,下鏈回報傳輸則沿用神盾版SM-2的S頻發送端; 為了接收S波段下鏈回報,NTU改進工程包括在艦上安裝一套S波段的AN/SYR-1通訊 接收模組。SYR-1由E-System公司開發,由四面 電子控制的相位陣列接收天線與二組接收機組成(每兩面天線共用一個接收機),每面天線涵蓋90度的方位角(左右各45度),俯仰範圍為-21~+76度, 而後端控制則由一部UYK-44中型電腦負責; 一組SYR-1天線能同時接收兩個下鏈射頻信號,透過分時技術,SYR-1就能同時處理20~22枚或者更多在空中的標準SM-2的下鏈資料。

神盾版SM-2的S波段上鏈接收的數據傳輸速率比X波段的2T資料鏈高了三個數量級,這是因為神盾模式的S波段上鏈信號(由SPY-1相位陣列雷達發射)直接調製了載波(carrier),而X波段的2T資料鏈則是調製了子載波(sub carrier)

已經出售給台灣海軍的紀德級(Kidd class)飛彈驅逐艦的艦橋頂部,兩側上方兩組方形天線

就是用來接收SM-2防空飛彈下鏈傳輸的SYR-1接收模組天線,採用S波段。

在1990年代以後,美國開始向盟邦供售SM-2防空飛彈,其中一些是要用來裝備沒有神盾系統的軍艦(包括家拿大、德國、荷蘭、韓國、義大利等客戶)。這 些配合非神盾艦的外銷版SM-2都 使用X波段的2T資料鏈接收上鏈傳輸(客戶可以選擇增加下鏈傳輸能力),由艦上的X波段照射雷達提供上鏈;不過這些客戶都沒有引進SYR-1船艦接收終 端,因此並沒有S波段下鏈功能。而唯一一個從美國海軍接收除役NTU防空艦(紀德級飛彈驅逐艦)的台灣,則購入X波段上鏈與S波段下鏈的版本。

在1990年代,歐美國家開始研製兼具探測與火控能力的多功能X波段主動相位陣列雷達,例如荷蘭開發的APAR、美國雷松的SPY-3 MFR等;這些雷達的波束能量要分時執行不同工作,切換速率極快;因此,美方要為SM-2以及之後新推出的ESSM研製對應的資料鏈,能盡量減少佔用X波 段多功能相位陣列雷達的能量資源。這種新的X波段資料鏈稱為預置計畫改進(Preplanned Product Improvement,P3I),具備雙向傳輸(上/下鏈)能力,而且全面使用數位化的波束操作(例如軟體定義無線電波成形、增加錯誤檢查編碼等),後 端大量使用可編程的數位化組件如DSP、現場可編程邏輯閘陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、產生波形的直接數位合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)等,並由中央處理器(CPU)控制。P3I被要求能適用於直徑13吋的SM-2/6區域防空飛彈,以及直徑10吋的 ESSM防空飛彈,技術挑戰頗高;對於ESSM為例,由於使用距離較短,因此下鏈傳輸的功率需求低於射程較長的SM-2/6,可藉此降低裝置的體積。

在2010年代,美國海軍推動聯合通用波形資料鏈(Joint Universal Waveform Link,JUWL),統一美國海軍艦隊中標準SM-2/6以及ESSM、ESSM Block 2等各型戰術防空飛彈的資料鏈。JUWL可以兼容於美國海軍各型不同平台的上/下鏈傳輸,包括神盾艦的S波段上/下鏈、非神盾船艦使用的X波段上/下鏈,以及來自於空中平台或衛星的資料鏈等等。

 

SM-2:神盾艦與非神盾艦的運作差異

由於神盾艦的SPY-1相位陣列雷達與NTU艦的SPS- 48/49傳統旋轉雷達在目標更新速率、精確度方面存在著巨大落差,因此同樣是標準SM-2飛彈系統,在 神盾與NTU兩種艦艇上的運作情況也會產生不小的差別。

1.神盾艦對SM-2的火控

在神盾艦上,高精確度、高刷新率的SPY-1相位陣列雷達在搜獲目標後,就能立刻進入追蹤狀態,並同時對超過200個目標實施近似射 控等級的高精確度單脈衝(monopulse)追蹤。因此,SPY-1雷達 能同時追蹤目標以及在空中飛行的SM-2,此外也能隨時分出波束對SM-2飛彈進行上鏈傳輸;在如此優渥強大的偵測/火控條件支援下,神盾 艦上的SM-2在發射後便 快速而規律地進行下鏈傳輸回報,SPY-1雷達也同時將目標與SM-2飛彈方位一併輸入神盾系統的WCS武器控制系統,進而計算出飛彈與目標間的位置相對變 化並產生修正指令,再將修正指令透過SPY-1雷達上鏈傳輸給SM-2飛彈 。對於神盾系統與SM-2飛彈之間,上/下鏈的雙向傳輸在中途導引與終端歸向(飛彈啟動尋標器接收X波段照射雷達回波)都不會中斷,直到命中目標,如此 SM-2飛彈在終端導引階段除了自行接收從目標反射的X波段照射波信號,仍持續獲得上鏈傳輸的修正指令,能將失誤機率降到最低。因此對於神盾艦而言,SM -2的中途導引比較接近指揮導引機制;然而由於SM-2飛彈本身會計算出最佳彈道,因此又與只會直線朝目標飛行的指揮導引機制不同(由於SPY-1不斷同時追蹤目標跟SM-2飛彈,理論上SM-2甚至可以不需要下鏈回報自身位置,不過實際上飛彈應仍會回報,與SPY-1雷達的探測資料進行比對來避免失誤)。

而進入終端導引階段時,神盾艦實際上仍舊是S波段的AN/SPY-1相位陣列雷達直接追蹤目標與指揮飛彈,而不是交班給其他火控雷達;這是因為AN/SPY-1雷達提供的目標探測精確度與刷新率都足以直接勝任火控工作。至於標準SM-2終端階段需要的 (間歇性)X波段連續波脈衝照射,則是武器指揮系統(WCS)接收SPY-1雷達探測資料並轉換成目標資訊後 傳輸給MK-99飛彈火控系統,MK-99根據這些目標資訊產生指令,直接控制AN/SPG-62照射器朝 特定方位/仰角發射照射波束,讓SM-2飛彈接收回波直到命中目標。實際上,這等於是靠AN/SPY-1雷達 直接指揮AN/SPG-62照射器朝目標的方位發射照射波,而AN/SPG-62只是一種附屬於SPY-1雷達的指揮照射器(Direct Illuminators)或樸役照射器(Slave Illuminators),只需要根據指令單向發射X波段照射波, 不需要接收與處理回波乃至搜索目標,並不是火控照射雷達。 過去NTDS、NTU艦上照射火控雷達需要根據搜索雷達的提示重新搜索、捕獲目標完成交班,才接手導引防空飛彈朝向目標;而在神盾系統中,SPY-1雷達持續指揮直到命中,因此SM-2可以從中途慣性導航階段近乎無縫地憑順轉入終端照射階段(只需數秒),節省了火控雷達重新捕捉目標的時間,也免除搜索與火控雷達交班時發生失誤丟失目標的可能。 作為簡單的樸役照射器,AN/SPG-62只具備發射X(I)波段照射脈衝的功能, 省略了過去NTDS、NTU防空艦上SPG-51/55照射雷達所需的G波段搜索、接收與後端處理功能, 機械結構也大幅簡化,成本與重量得以降低。

2.NTU艦對SM-2的火控

而NTU各艦的火控系統由韃靼飛彈直接修改而來,艦上SPS -48E/49等旋轉搜索雷達的性能(包括更新率、精確度等) 比SPY-1差太多,無法對自身發射的SM-2飛彈提供火控等級的追蹤。帳面上AN/SPS -48E雷達單一子波束寬度1.5 x 1.6度,比SPY-1雷達波束的1.7 x 17.度還窄一點,分辨率應不輸SPY-1,但是SPY-1雷達的跳頻脈衝波束的頻寬很大,提供的精確度顯著優於SPS-48E。且四面SPY-1固定陣面的波束可以對360度全方位空域實施不間斷掃描,而且SPS-48E即便以最大轉速也只能每四秒完成一次360度掃描。因此,NTU艦的對空搜索雷達只負責追蹤目標,SM-2飛彈的位置資訊則完全仰賴飛彈導引系統的慣性導航裝置計算自身位置並下鏈傳輸給發射艦,由艦上的SYR-1終端接收。SYR-1將飛彈下鏈的位置資訊傳送給WDS MK-14,經座標轉換後獲得SM-2飛彈的位置(神盾艦的SPY-1雷達可直接追蹤SM-2飛彈,故省略座標轉換程序);WDS MK-14再根據SYS-2 IADT傳來的搜索雷達探測目標資訊,計算出飛彈與目標間的相對位置,然後指揮MK-74/76飛彈火控系統以X波段的SPG-51D/55B照射雷達將修正參數(如更新的PIP)上鏈給飛彈。為了節省 照射雷達的寶貴頻寬,NTU艦並不像神盾艦般定期進行上鏈傳輸,只有在目標動向與發射前預先輸入飛彈的預估攔截點(PIP)不同時,才會不定期地進行上鏈修正來更新 參考點;對於在空的SM-2飛彈而言,此種機制算是靠外部中途指令修正的慣性導航。

由於獲得上鏈傳輸的次數不多,飛彈的MK-2駕駛儀主要是依靠發射前輸入的參考點作為依據 ,慣性導航系統根據飛彈射出後的運動推算本身位置,因此免不了產生誤差(在神盾艦上,由於SPY-1同時保持對SM-2飛彈以及目標的接觸,故沒有轉換問題), 每次傳入上鏈資料進行彈道修正計算,就必然會增加一次誤差;不過由於SM-2的飛行時間不長,最多不超過數十秒,而慣性導航單元在飛行30~40秒造成的 誤差通常不會超過10m, 還在導引機制的容許範圍內。當飛彈靠近目標、從中途導引切換終端照射階段時 ,由於SPS-48E/49雷達的效能(包含目標更新率、精確度等)低於AN/SPY-1,在進入終端照射階段時很難保證將飛彈導引至足夠接近目標的位置,因此照射雷達必須先依照 搜索雷達提示的方位,在空域中進行搜索並鎖定目標完成交班,才能進入終端導引;這使得照射雷達花在每個目標的時間會延長,壓縮了反應時間,連帶降低了可以有效攔截的距離與次數。

理論上,進入終端照射階段後,SM-2仍可繼續接收母艦的上鏈修正指令,但在非神盾艦的體制下意義不大;因為此時X波段的火控雷達已經捕捉目 標,獲得的參數比艦上的旋轉式搜索雷達更精準即時,SM-2只需要沿著回波朝向目標即可 ,再接受更新指令並不合理。NTU艦上的SPG-51D/55B照射雷達都 兼具搜索/追蹤與照射兩種功能(搜索使用G頻段,照射使用X/I頻),具有雷達發射與接收機,其造價與重量都高於神盾艦上的SPG-62僕役照射器。 此外,NTU艦使用照射雷達作為上鏈傳輸工具,雖然 這種工作所需的功率低於照射,但還是會佔用照射雷達的作業時間,降低了多目標接戰能力;而若干採用SM-2飛彈系統的國外軍艦沒有同時引進專門接收下鏈的SYR-1終端, 只能由發射艦上鏈傳輸修正指令給飛彈,飛彈不會下鏈回報給發射艦。

小結以上,由於神盾艦的SPY-1相位陣列雷達的探測能力(精確度與刷新率)比機械式旋轉雷達強得太多, 不僅探測捕捉目標的能力(包括追蹤距離、同時追蹤多目標能力以及對付目標劇烈機動、低雷達截面目標和抗干擾能力) 更為優越,而且直接包辦以往需要由搜索與火控雷達合力完成的工作;且SPY-1雷達全程不間斷同時跟蹤目標與飛彈, 免除了飛彈靠慣性導航計算位置下鏈回報帶來的轉換誤差,終端階段也能直接指揮而不需要交班 給其他火控雷達,免除了火控雷達重新搜索目標的時間以及交班時丟失目標的風險。因此雖然同樣是SM-2飛彈, 由神盾艦或非神盾艦導引,接戰效能的差別會相當顯著(包括接戰距離、反應時間內可接戰次數、多目標接戰能力等)。

3.NTU系統的RTLOS功能

NTU系統還具有一個獨特的搜索-發射-遠 端追蹤(Remote Track Launch on Search,RTLOS)功能,透過Link-11資料鏈接收其他友艦目標追蹤資料,然後對自身艦上SM-2防空飛彈的MK-2自動駕駛儀輸入初始資料 並直接發射,在自身搜索雷達尚未確實掌握目標的情況下直接發射SM-2飛彈,然後繼續從Link 11獲得友艦傳來的目標資料,對飛行中的SM-2實施中途修正上鏈傳輸;直到彈道終端 ,才由本艦的SPG-51D照射雷達鎖定目標、照射引導SM-2飛彈擊中目標。

RTLOS機制能提高防空艦艇作戰編隊的作業效率,在船艦距離較為分散的情況下仍有效執 行聯合防空作戰,並且讓前沿的艦艇保持雷達靜默,降低被探測的機率,因而可部署更靠近敵方,能初期不意地攻擊敵方來襲機隊。而在與神盾艦編隊時,NTU艦就可利用RTLOS、由資料鏈獲得神盾艦傳來的目標追蹤資料,直接發射的標準SM-2飛彈並中途更新資料,充分運用神盾艦高品質雷達圖像的效益。

在1980年代,美國海軍構想一種戰術,把經過NTU升級的非神盾防空艦部署在航母編隊外圍區域(約200海里處),平時保持雷達靜默,航母編隊主要靠擁有相位陣列雷達的神盾艦進行對空監視與屏衛;蘇聯轟炸機來襲時,外圍NTU艦在神盾艦的雷達指引下,發射標準SM-2防空飛彈攻擊蘇聯轟炸機。這種戰術的用意在於,神盾艦必須部署在航空母艦內層屏衛提供緊密防禦,而蘇聯的大型反艦巡航飛彈能在400公里之外發射,神盾艦因距離過遠而只有機會攔聯轟炸機發射的長程飛彈,無法直接攻擊轟炸機。在航母編隊外圍部署NTU艦,就有機會直接攻擊蘇聯轟炸機,NTU艦經由RTLOS接收來自神盾艦的高質量目標資料,直接發射標準SM-2飛彈並提供中途上鏈更新,在彈道末端才切換回NTU艦本身的照射雷達來引導飛彈擊中目標。 

在1989年,完成NTU升級的紀德級飛彈驅逐艦紀德號(USS Kidd DDG-993)與史考特號(USS Scott DDG-995)就曾進行RTLOS的實戰測試,期間兩艦編隊中只有紀德號開啟對空搜索雷達,史考特號保持雷達靜默,透過Link 11資料鏈獲得紀德號的雷達資訊,然後由史考特號發射SM-2飛彈,利用紀德號提供的雷達資訊引導飛彈攔截目標。RTLOS透過資料鏈獲得其他艦艇火控資 料的模式,也為日後CEC協同接戰能力奠定基礎。

 

一艘提康德羅加級飛彈巡洋艦的MK-41垂直發射器連續發射兩枚SM-2。

SM-2MR

1986年碉堡山號測試期間,艦尾MK-41垂直發射器發射標準SM-2 MR

(RIM-66C)防空飛彈。RIM-66C(SM-2MR Block 1)是第一種用於神盾艦的

SM-2版本。

 

SM-2MR被提康德羅加級柏克級以及改良後的維吉尼亞級、紀德級等採用,可由MK-10、MK-13、MK-26旋轉發射器或MK-41垂直發射器 (戰術構型的MK-41就可相容,深度6.76m)發射 ;而維吉尼亞級、紀德級等在NTU改良工程時換裝標準SM-2的艦艇則需換裝WDS MK-14武器指揮系統。

SM-2MR的第一批量產型Block 1有兩種,用於神盾艦的版本為RIM-66C,而配合NTU艦的則是RIM-66D,1978年開始服役,生產作業一直持續到1983年。SM-2MR Block 1採用MK-115型高爆破片戰鬥部(使用PBXN-106炸藥),沿用SM-1MR的MK-56火箭發動機,但由於導引方式的進步,使其有效射程攀升至74km左右,將近SM-1MR的兩倍。

1983年起服役的SM-2MR Block 2則換裝MK-104雙脈衝固態火箭發動機(推進藥劑為多硫聚合物TP-H1205/6,工作時間達40秒),能對付速度更快、機動性更好的目標,有效射程較SM-2MR Block 1增加不少(保守估計約118.5km,最大可達90海里級,約150~170km),達到了照射雷達作用距離的極限;此外,SM-2MR  Block 2型換裝新型高速破片戰鬥部,威力進一步強化;此外,換裝新的數位信號處理器,使用快速傅利葉轉換(FFT)進行都卜勒訊號處理,提高抗干擾以及過濾海面雜波的能力。SM-2MR Block 2從1983年開始服役,分為三種型號,其中RIM-66G用於前五艘使用MK-26雙臂發射器的提康德羅加級神盾艦,RIM-66H用於之後配備Mk-41垂直發射系統的神盾艦,而RIM-66J則是供NTU艦使用的版本。

SM-2MR Block 3採用改進的Mk-45 Mod 9型TDD近發引信,強化對付低空目標的能力,最低攔截高度可達15公尺左右;而稍後的Block 3A則進一步改良引信。掠海反艦飛彈如果飛行高度到海面10m以下,因此反艦飛彈到海面的垂直距離比防空飛彈或砲彈的近發引信的感應距離還短,意味防空武器朝敵方掠海目標發射時,可能會被海面誘爆;而SM-2 Block 3就修改中途導引系統軟體,配合修改後的雷達近發引信(可能是增加測高功能),攔截敵方掠海飛彈時採用不同彈道來避免問題。SM-2 Block 3A進一步改良雷達近發引信,使其具備與尋標器類似的判斷固定或移動目標回波的能力,過濾掉基本靜止的海面回波,只有遇到高速飛行的目標才引爆。

此外,SM-2 Block 3A換裝MK-125指向戰鬥部(Directional warhead),炸藥顆粒更重,且引爆時將破片威力聚焦於目標,可增強成功摧毀目標的能力。指向戰鬥部主要以兩種方式來聚焦破片數量,分別是「質量聚焦」(Mass Focus)與「速度聚焦」(Velocity Focus);其中「質量聚焦」在裝藥引爆時瞬間改變戰鬥部形狀(可能是圓形變橢圓),增加朝目標方向的破片數量;而「速度聚焦」則是裝藥在戰鬥部內產生震波,使主裝藥的震波朝目標方向聚焦,提高該方向的破片速度。配合MK-125戰鬥部,SM-3 Block 3A的近發引信也增加利用波束差分來判斷目標方向的能力,引爆戰鬥部時能控制聚能指向。

SM-2 MR Block 3於1988年開始量產,Block 3A則於1991年開始生產,亦分為三個版本,供NTU艦使用的是RIM-66K(RIM-66K-1為Block 3,RIM-66K-2為Block 3A),供前五艘提康德羅加級使用的是RIM-66L(RIM-66L-1為Block 3,RIM-66L-2為Block 3A),至於RIM-66M則用於其他配備Mk 41垂直發射器的提康德羅加級/柏克級神盾艦(RIM-66M-1為Block 3,RIM-66M-2為Block 3A)。

進一步改良的SM-2 MR Block 3B(編號RIM-66M-5)只有推出配合神盾艦/MK-41垂直發射器的版本,經過飛彈歸向改良計畫(MHIP)升級,最主要的改進是採用終端紅外線/半主動雷達複合尋標器,其中紅外線感測器位於彈體側面的整流罩內。 SM-2 MR Block 3B增加的紅外線尋標器,是依照當時美國軍方臨時提出的自動搜尋能力提升計畫(Missile Homing Improvement Program,MHIP)的計畫;當時美國軍方發展出可從地面或船艦海面發射假目標的欺誘技術,結果顯示美軍現有的戰術飛彈經常無法應付這類反制 ,一架F-15A戰機在測試中向一架使用假目標技術的QF-100 靶機發射AIM-7M半主動雷達導引空對空飛彈,結果全部遭到欺誘、無一命中。冷戰結束後,美國從德國獲得的情報顯示前蘇聯與華約戰機都配備似的干擾措施;由於需求非常迫切,美國決定為對空戰術飛彈額外加裝紅外線尋標器作為應急措施,因此才有MHIP計畫 。引進紅外線尋標器使SM-2 Block 3B在命中階段時多了一個導引選擇,不僅能在發射艦因故無法提供照射的情況下自行鎖定目標,也能在面臨強烈電子干擾時增加一種導引選擇。

 MHIP原本計畫是為麻雀空對空/艦隊空飛彈(空軍型號為AIM-7R,海軍艦載版則為RIM-7R)以及標準SM-2 Block 3B在原有半主動雷達尋標器以外再增加紅外線尋標器。其中,RIM/AIM-7R將紅外線尋標器安裝在彈鼻尖端,後方的半主動尋標器天線則改為斜置來避開,但也會相對犧牲尋標器前半球視野;而標準SM-2 Block 3B則是維持半主動雷達尋標器不動,在飛彈側面加裝紅外線尋標器。標準SM-2的最大飛行速率到5馬赫以上,產生的強大高熱,紅外線尋標器光罩難以承受,這可能是SM-2 Block 3B將紅外線尋標器安裝在側面的原因之一。不過,側置紅外線尋標器需要克服更複雜的彈體側面氣流影響問題。

不過,AIM-7R/RIM-7R後來遭到取消,雖完成測試卻沒有實際執行。原本預定採用半主動雷達/紅外線 尋標器的發展型海麻雀(ESSM),最後也沒有加裝紅外線尋標器,這可能是日後美國海軍透過其他軟硬體的改良,克服了對付這類假目標的問題,不需要額外的尋標器。

除了增加紅外線尋標器之外,SM-2 Block 3B其他改進包括升級自動駕駛儀、導引軟體增加了針對低空高速目標的機動性升級(Maneuverability Upgrade),MK-45 TDD近發引信也配合修改。SM-2 MR Block 3B能由Block 3A直接加裝套件升級而成。 

在2017年6月19日巴黎航空展(Paris Air Show)期間,雷松正式宣布重新啟動標準SM-2的生產線(此前SM-2生產線已經關閉了約四年),生產線初期獲得的合約(由美國國防部訂購、透過FMS軍售管道提供給盟國)約7億美元,2020年起交付,並預計在接下來5年內能獲得更多訂單 (包括日本、荷蘭、德國、澳洲、韓國等客戶);預估這條位於亞利桑納州的生產線能維持運作到2035年。

 

SM-2 ER

SM-2 ER Block 1~3(RIM-67B/C/D)除了推進系統之外,其他關於導引系統、尋標器、戰鬥部的改良完全對照於SM-2MR Block 1~3,不過這三個批次的SM-2ER卻沒有配合神盾艦艇的型號 ,只能用於配備MK-10雙臂發射器的NTU改良飛彈巡洋艦;這是因為最早的神盾巡洋艦的MK-26雙臂發射器彈艙長度不足,無法配 合SM-2ER。

SM-2ER Block 1編號為RIM-67B,1980年開始服役,動力部分沿用SM-1ER的MK-30固態火箭與MK-12助升火箭,最大射程約150km,較SM- 1ER翻倍。SM-2ER Block 2編號為RIM-67C,換裝更大的MK-70助升火箭 (使用HTPB-AP推進藥,比衝(ISP)為260至265 m/s),最大射程進一步增至約100海里(185km),增強了對付高性能目標的力。雖然SM-2ER Block 2的飛行包絡大幅增加,但這也超出了NTU艦的照射雷達的照射範圍。SM-2ER Block 3編號為RIM-67D,換裝新的MK-30 Mod4續航發動機、改良後的Mk 45 Mod 8 TDD近發引信。在李海級、貝克那普級等艦艇換裝SM-2ER之後,美國海軍重新取得 了護島神飛彈除役後所喪失的水面艦隊長程防空火力。

隨後,美國海軍招標研發SM-2ER Block 4,這是配合MK-41 垂直發射系統的版本,用於神盾巡洋艦/驅逐艦(而率先裝備SM-2ER Block 4的是神盾Baseline5.1版本起的柏克級),競標結果在1987年揭曉,由標準飛彈的第二承包商雷 松公司(Raytheon)擊敗通用而成為研發此型飛彈的主承包商,終結了原先二十年來所有標準飛彈系列研發都由通用主導的獨霸局面。最初美國海軍打算將 SM-2ER Block 4賦予RIM-68的編號,但由於美國空軍早在1960年代就曾將這個編號用於AIM-68空對空飛彈(後來沒有服役),所以Block 4最後被賦予RIM-156A的編號;曾有些資料把SM-2ER Block 4稱為RIM-67E,但這顯然有誤,這可能是確定賦予RIM-156A這個編號之前的臨時編號。SM-2ER Block 4完成於1995年,這個時期適逢美國防空飛彈技術迅速發展、電子科技急速進步的時期,使SM-2 ER Block 4受惠良多,尤大量應用了最新的電子科技、信號處理技術與材料技術。

SM-2ER Block 4的基本構型係以SM-2MR Block 3為基礎,在彈體的MK-104火箭發動機後面加上一截直徑21吋(53.3cm)、具有推力轉向功能的MK-72加力器 (使用HTPB-AP推進藥,比衝為260至265 m/s),專門用於推進飛彈從垂直發射器升空 並轉向目標,如此飛彈本身的續航發動機能完全用於飛向目標,而不是浪費在升空與轉向階段,有效增大了射程。MK-72使用向量推力控制技術以及無尾翼設計,作為最初飛行階段的控制之用,燃燒作用時間約9秒 ,耗盡後就從彈體脫離。由於直徑較大,MK-72長度比先前SM-2 ER Block 1~3的MK-70(直徑46cm)短了許多 ,使SM-2 ER Block 4的全長能從過去SM-2 ER Block 1~3約8m縮短到6.42m,可相容於MK-41垂直發射器的打擊型(發射器深度7.7m)。而為了因應飛彈飛行時間與速度增加,SM-2ER Block 4也更換耐熱能力更強的新鼻錐。

SM-2 Block 4的最大射程不僅進一步增加(據說達100到200海里,約185到370km),高空攔截性能以及對付橫越目標的能力也有所改進。SM-2ER Block 4飛彈本身也經過改良,包括 改用與愛國者飛彈相似的石英天線罩以及數位信號處理技術、引進與AMRAAM先進中程空對空飛彈(即AIM-120)的導航技術、引用改良型麻雀空對空飛 彈的電子反反制技術等,並換裝MK-45 Mod 10 TDD近發引信,能在嚴重電子干擾的環境下對付高性能、低雷達截面積目標 ,在當時堪稱集各項最先進飛彈技術於一身;至於SM-2ER Block 4的戰鬥部則仍為MK-125。 由於MK-72加力器的開發遇到技術難題,進度較原定目標推遲多達18個月,直到1992年12月才進行了第一次 試射;也由於計畫時程的延誤,導致美國海軍將主要重點轉至後續的SM-2ER Block 4A海軍戰區飛彈防禦系統(NAT,詳見下文),這使得SM-2ER Block 4一開始並未完成所有的性能評估科目,直到1999年8月才宣布達成初始作戰能力(IOC)。也由於對SM-2 Block 4A的期待,導致美國海軍並未大量購買SM-2ER Block 4,使得美國海軍各型神盾防空艦艇大多只能使用最大射程在170km以內的SM-2 MR Block 3;偏偏SM-2 Block 4A又在2001年遭到取消,使得美國海軍的長程艦載防空火力出現斷層。

在1993年,美國開始測試SM-2 Block 4攔截重返大氣層階段的短程彈道飛彈,以F-4戰機發射的AQM-37C(EP) 性能延伸靶機(Extended Performance Target)作為標靶,由加州穆谷角(Point Mugu)的太平洋飛彈測試場(Pacific Missile Range)支援,在高度100000英尺(30480m)、 以速率4馬赫俯衝的情況下由SM-2 Block 4進行攔截。這項測試是在新墨西哥州白沙飛彈測試場(White Sands Missile Range,WSMR)的空域進行,為此八枚用來測試的AQM-37C(EP)進行了修改,以符合白沙測試場的飛行安全條件。

在2008年11月至12月間,柏克Flight 2A飛彈驅逐艦斯特瑞特號(USS Sterett DDG-104)進行聯合船艦作戰系統驗證(Combined Ship Combat System Qualification)程序時,艦上神盾Baseline 7.1R作戰系統指揮SM-2 Block 3B防空飛彈成功完成接戰,並創下當時標準飛彈系列的最低高度攔截紀錄。
 

SM-2的外銷

與SM-1一樣,SM-2系列也被 許多西方國家採用,出口國包括德國、荷蘭、加拿大、西班牙、義大利、日本、韓國 、澳洲、台灣等(全為SM-2MR), 其中加拿大與日本最早購買SM-2MR,分別部署於加國的改良型部族級(Iroquois class)飛彈驅逐艦與金剛級神盾驅逐艦上,西班牙、韓國分別在1998與2000年購買SM-2MR Block 3A,準備安裝在兩國新一代的F-100以及KDX-2/3飛彈驅逐艦上;而美國則在2002年宣布售予台灣248枚SM-2MR Block 3A,配備於從2005年起陸續移交台灣的四艘紀德級飛彈驅逐艦上。目前SM-2系列還在生產的有SM-2MR Block3/3A/3B以及SM-2ER Block 4,其中SM-2MR Block 3B目前只有美國與日本使用(日本在2002年訂購了首批16枚,首開SM-2 Block 3B的外銷紀錄,到2004年又續購40枚SM-2 Block 3B實彈、24枚遙測訓練彈與相關儲存裝備。預料日本將持續訂購SM-2 Block3B以汰換現役較舊型的標準SM-2,成為艦隊區域防空的主要武器),而SM-2ER Block 4僅美國海軍使用。

對於這些SM-2使用國而言,如何將SM-2整合於非神盾艦艇 的火控系統是一大課題,因為 除了加拿大部族級改良計畫在1992年便完成之外,其他數種使用SM-2的「非神盾」艦艇直到2000年代才出現,此時WDS MK-14以及MK-14所需的UYK-44電腦等軍規組件早已停產多年,而WDS MK-14的後端程式(由舊的CMS-2語言撰寫)也無法在時下的系統執行。如果這些艦艇並非神盾艦,則解決的辦法多為加裝硬體模擬卡(emulator card)的方式執行WDS MK-14的軟體。生產UYK-44的聯合系統公司(Unisys)便在1990年代初期推出一種UYK-44EP VME模擬卡,是一種相容於VME 6U的單板式電腦(SBC),內建的硬體包括32k模擬用ROM、64k快取記憶體以及自我測試程式等,號稱兩張UYK-44EP卡的功能相當於9張 UYK-44處理卡;任何一種擁有VME匯流排的電腦系統都可透過安插UYK-44EP處理卡的方式,執行原本為UYK-20/44電腦開發的軟體,而且 拜電子科技的進步,效能還會比原來更好。使用模擬卡在新電腦上跑舊程式的優點就是軟體較為成熟,例如WDS MK-14的軟體早在1980年代中期便已經完成,經過十幾年的廣泛使用後,除錯相當徹底,如要使用全新開發的軟體不僅要耗費更多時間精力,而且需一段時 間的運用與除錯才能臻至完善。 韓國在2000年代才推出的KDX-2忠武公李舜臣級飛彈驅逐艦,便在戰鬥系統的電腦中安插WDS MK-14模擬卡,能執行原裝MK-14擁有的一切功能。此外,義大利海軍在2000年為二艘迪拉潘級飛彈驅逐艦換裝標準SM-2 飛彈,據信也是透過加裝UYK-44模擬卡來執行WDS MK-14的各種機能。 前述這些艦艇都以X波段的照射雷達為SM-2防空飛彈提供上鏈傳輸。

此外,2000年代以後一些新艦艇以X波段相位陣列雷達來為標 準SM-2、ESSM提供終端照射,包括德國、荷蘭的APAR X波段相位陣列雷達、美國雷松SPY-3 X波段相位陣列雷達(用於DDG-1000陸攻驅逐艦以及福特號航空母艦)、澳洲CEA Mount相位陣列照射雷達等等。這些相位陣列雷達的波束都是分時執行不同工作,因此會在不同方位快速切換,不會持續停留在同一方位,而這種情況下的照射 波束稱為間斷式照射波(Interrupted Continuous Wave Illumination,ICWI) ;為了適應ICWI,SM-2以及ESSM等飛彈的尋標器控制軟體也要進行相對應的修改。 而配合松華特級驅逐艦的ICWI版SM-2 MR Block 3A便稱為M-2 MR Block 3AZ,進一步結合S/X頻的通用波形資料鏈(JUWL)。

雖然美國海軍從2011財年以後就沒有繼續訂購新造的SM-2防空飛彈,但由於現有的標準SM-2至少仍會在美國海軍服役20年以上,加上國外客戶的需求,因此美國海軍會繼續改良SM-2。 在2013財年,美國海軍啟動SM-2的庫存計畫,2014財年啟動火箭推進器翻新計畫。

松華特級專用版:M-2 MR Block 3AZ

由於松華特級(Zumwalt class)驅逐艦以AN/SPY-3 X波段相位陣列雷達進行火控照射,照射波是間斷連續波照射(Interrupted Continuous Wave Illumination,ICWI),與美國海軍現有標準SM-2與ESSM的連續波照射(Continuous Wave Illumination,CWI)不合;而先前神盾艦版的SM-2、ESSM飛彈都使用S波端資料鏈來接收SPY-1雷達的S波段上鏈傳輸,改用SPY-3 MFR雷達負責上鏈之後自然也改成X波段資料鏈;因此美國海軍需要專門為松華特級修改出一批ICWI以及X波段資料鏈版本的標準SM-2防空飛彈。此種版本的標準SM-2的尋標器能適應X波段間斷照射波,同時換裝美國海軍新推行的數位化波束成形與控制的聯合通用波形資料鏈(Joint Universal Waveform Link,JUWL)來適應SPY-3雷達的上鏈訊號。

最初美國海軍打算以標準SM-2 MR中較新的SM-2 Block 3B來修改(預定稱為SM-2 Block 3BZ),換裝相容於ICWI照射波的尋標器以及聯合通用波形資料鏈(JUWL),主要的硬體修改項目包括:

Plate 1:修改上鏈接收單元(Reciever Unit),以配合JUWL的上鏈傳輸頻率和新波形。

Plate 2:為飛彈原有的數位訊號處理器及控制電腦(Digital Signal Processor and Control Computer)進行升級,更換過時的硬體組件,稱為數位化訊號處理器現代化(Digital Signal Processor Modernization)。美國海軍也打算為艦隊中的SM-2升級訊號處理器及控制電腦。

Plate 3:修改下鏈回報的傳送單元(Transitter Unit)。

Plate 4:更換新的加密/解密器來相容於JUWL。

軟體方面,飛彈導引系統軟體需要重新撰寫,適應ICWI照射波以及JUWL資料鏈;此外,也配合更新飛彈導引的演算法。

依照最初計畫,此種配合ICWI與JUWL的SM-2 Block 3B仍具備接收S波段上鏈的能力(神盾系統以S波段相位陣列雷達進行上鏈傳輸,而松華特級使用X波段的AN/SPY-3雷達上鏈),使期能能在神盾船艦上使用,不過這項需求在2010年取消。之後為了節省成本,美國海軍在2012年夏季決定改用較舊的SM-2 Block 3A來改裝成松華特級的版本,而不是SM-2 Block 3B。

SM-2 Block 3B除了半主動雷達導引之外還有紅外線尋標器,一旦修改軟硬體,紅外線尋標的部分也要一併處理;此外,SM-2 Block 3B相較於Block 3A,導引軟體增加了針對低空高速目標的機動性升級,MK-45 TDD近發引信也有修改。一旦整合JUWL,飛彈所有導引控制相關軟體幾乎全部都要變更,因此較為複雜的SM-2 Block 3B自然要花費更多的時間與成本來開發,而如果用SM-2 Block 3A就比較省事一些。不過,後來又發現如果省略機動性升級程式,實際上又會大幅影響飛彈的導引機制(還需要配合船艦的後端系統),因此美國海軍在2013年又決定納入機動升級程式。

這種修改自SM-2 Block 3A的松華特級版本稱為SM-2 Block 3AZ。在2013年7月,美國海軍首次編列預算,將存庫的40枚SM-2 Block 3A升級為Block 3AZ版,在2017財年編列15枚,2018財年編列25枚,在2021及2022財年分別編列改裝14枚及25枚。在2021年12月21日, 標準飛彈的主承包商美國雷松飛彈與防衛(Raytheon Missiles & Defense, Tucson, Arizona)獲得美國國防部價值5億7831萬4177美元合約,為美國海軍生產54枚標準SM-2 Block3AZ全彈供三艘松華特級驅逐艦使用,此外還有生產215枚標準SM-2 Block 3A/B全彈交付七個外國盟邦或伙伴、包括韓國、丹麥、荷蘭、西班牙、智利、德國與台灣。

除了標準SM-2MR Block 3AZ之外,美國海軍也為ESSM Block 1發展型海麻雀防空飛彈發展適應ICWI終端照射波以及換裝JUWL資料鏈的版本,供使用AN/SPY-3 X波段相位陣列雷達的松華特級驅逐艦和福特號(USS Ford CVN-78)航空母艦使用。

 

SM-2升級/換裝主動雷達尋標器(Block IIIC)

在2016年8月下旬,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command)整合作戰系統執行辦公室(Program Executive Office Integrated Warfare Systems ,PEO IWS)的水面艦武器辦公室(Surface Ship Weapons,IWS 3.0)計畫主管Michael Ladner上校在倫敦一個海軍防衛系統會議(IQ Defence Naval Combat Systems Conference)中證實,美國海軍在2017財年會展開標準SM-2飛彈的升級計畫,以主動雷達尋標器替換原有的半主動雷達尋標器;此一計畫的首要 之務是經濟可承受性,希望在最小幅度的工程改動與成本之下完成升級,盡可能保留現有部件。整個計畫希望能提出一個針對現有標準SM-2升級的工程變更方案 (Engineering Change Proposal,ECP),以更換套件的方式為現役SM-2進行升級。此一計畫初步考慮的方案,包括沿用為SM-6或ESSM Block 2開發的主動/半主動雙模式雷達尋標系統。Ladner上校表示,如果單純使用主動雷達模式就能滿足所有作戰需求,美國海軍就會取消半主動模式,如此就可 一併省略神盾艦上的SPG-62終端照射器;然而在現實上,仍有一些威脅(包括低雷達截面積目標、某些電子反制措施等)必須使用半主動雷達模式才能對抗,此外照射雷達向來是用防空飛彈攻擊水面目標的必要火控通道(標準SM-6等新型彈則可透過資料鏈從其他單位更新目標數據以及GPS定位修正機制來攻擊地面或水面目標)。 換裝擁有主動模式的雷達尋標器之後,現役標準SM-2將繼續服役到2030年代。在2016年12月,主動雷達導引型SM-2通過第一次系統需求審查。

在2017財年美國國防預算中,為標準SM-2換裝尋標器編列1330萬美元預算,用於需求定義、降低風險研究、規格評估等初步規劃作業,在2018年完 成並正式啟動研發作業,並打算在2020至2021財年進行發展/測試作業。由於美國在2017財年重新啟動SM-2的全彈(All-up-Round, AUR)生產作業來因應國外客戶的訂單(在2016年7月,美國DSCA宣布軍售日本246枚標準SM-2 Block 3B防空飛彈),如果生產作業能持續運作到2021至2023年,就有機會讓生產線就緒的情況下直接切換到主動雷達型SM-2的生產作業(無論全彈或套 件),如此最能符合經濟效益。此外,美國海軍PEO IWS辦公室也已經將這個SM-2升級提案提報給標準飛彈合作會議(Standard Missile Cooperative Council,是一個由美國以及其他標準SM-2國外客戶構成的組織,會員包括加拿大、德國、荷蘭),希望這個SM-2的升級方案也能出口外銷,為國外 客戶提供升級選項。

此種型號的SM-2MR被美國海軍賦予Block IIIC的批次代號,使用與SM-6相同的主動/半主動雷達尋標器,此外也會結合通用波形資料鏈(JUWL)。在2017年12月,美國海軍海上系統司令部(NAVSEA)與雷松公司簽署SM-2 Block 3C防空飛彈的工程發展(EMD)和初期小批量生產合約,當時預定在2020財年進行研發試驗,在2021財年進行系統整合與設計等工作,在2020年代中期正式投入量產(不過隨後進度有所延後)。在2018年12月14日,雷松飛彈系統(Raytheon Missile Systems, Tucson, Arizona)獲得價值1億943萬5507美元的合約,進行SM-2 Block 3C的工程/製造與發展工作(engineering, manufacturing, and development)。 

在2019年1月中旬美國海軍水面船艦協會(Surface Navy Association,SNA)2019年年會(SNA 2019)中,美國海軍水面作戰辦公室(N96)展示了美國海軍作戰發展方向,包括列出各種戰術飛彈以及其任務,其中說明SM-2 Block 3C兼具防空與反艦能力。

SM-2 Block IIIC項目是在中級採辦(Middle Tier of Acquisition)程序之下,進行快速原型開發。 在這個項目中,會讓SM-6 Block IA與SM-2 Block 2C採用共通的導引段電子組件(Guidance Section Electronics Unit,GS EU);這是以SM-6 Block IA的尋標器導引段(Guidance Section,GS)以及目標偵測裝置(Target Detection Device,TDD)為基礎,進行必要的硬體修改,包括替換過時與商源消失組件。 這種修改後的導引段在SM-6 Block 1A上進行測試認證,型號稱為SM-6 Block 1AU;相同的 導引段結合到SM-2 Block IIIC則稱為SM-2 Block IIICU。SM-2 Block IIICU項目並沒有打算更動舊有的引信與戰鬥部,然而由於牽涉到修改後的彈體結構整合到既有戰鬥部, 可能會影響到飛彈的殺傷力,所以國防部作戰測試評估(DOT&E)辦公室仍要求海軍對此提交分析報告。

在2022年11月,SM-2 Block IIIC通過測試驗證,達成過渡期能力(interim capability),並計畫在2024年第二季部署。在2022年4月,美國海軍宣佈SM-2 Block IIICU成為重要能力採辦路線(major capability acquisition pathway)的第二類採辦項目(Acquisition Category II),而項目基線認證(program baseline approval)推遲到2025財年第一季。在2023年4月,SM-2 Block IIICU進入Milestone B,即工程發展製造階段(Engineering and Manufacturing Development,EMD,此階段的測試與評估主計畫(Test and Evaluation Master Plan,TEMP) 在2024年第一季通過。接著,美國海軍制訂SM-2 Block 3CU的Milestone C(即生產與部署,Production and Deployment,P&D)的TEMP。

在2022財年,DOT&E推遲了SM-3 Block IIICU的早期部署報告(Early Fielding Report,EFR) 。在2023財年,美國海軍對SM-2 Block IIICU進行快速(Quick Reaction Assessment,QRA), 這是基於當前作戰需求而需要快速部署到作戰部隊而進行的評估程序。 在2023年2月,美國海軍作戰測試特遣隊(Operational Test Force ,OPTEVFOR)對SM-2 Block IIIC完成建模與模擬(Modeling and Simulation,M&S)及信息模擬評估(cyber tabletop assessment),這些都是QRA程序的一部份,並且是SM-2 Block IIICU試射之前的前奏。 OPTEVFOR希望SM-2 Block IIICU的M&S認證能即時通過,在2024年第一季進行作戰評估(operational assessment)。

美國國防部作戰測試評估(DOT&E)團隊期望在2024財年第一季完成 對OPTEVFOR團隊對於SM-2 Blcok 3CU的M&S以及信息脆弱性評估(cyber vulnerability assessment)等作業的審查,在2024財年第二季提交的報告納入2023財年中進行的M&S與信息模擬等 QRA程序的評估報告。這些測試可以有限度地展示SM-2 Block3CU的作戰能力,但並非正式達成作戰上的效能(effectiveness)、適配性(suitability) 以及信息作戰環境的生存性(cyber survivability)。依照DOT&E規劃,SM-2 Block IIICU的初始作戰評估(IOT&E)排定在2027財年。

在2024年4月25日,雷松獲得價值3.44億美元的合約來發展SM-2 Block IIICU與SM-6 Block IU,兩者都使用新設計的共通導引段、尋標器、獨立飛行終端系統(independent flight termination system)以及電子組件等。 這些改進使雷蕾松能以同一條生產線同時生產兩種標準飛彈的部件,可提高生產效率與靈活性,同時降低成本。SM-2 Block IIICU與SM-6 Block IU的研製成本多半來自於海外軍售管道(FMS),即國外客戶的訂單,首先引進的客戶包括美國、澳大利亞、加拿大、日本、韓國。

實戰經驗

在2016年10月9日晚間7時左右,在葉門外海作業的柏克級Flight 2A的梅森號(USS Mason DDG-87)與尼采號(USS Nitze DDG-94)遭到什葉派的胡賽叛軍(Houthi rebels)發射兩枚反艦飛彈攻擊,但都沒有命中 ;依照稍候 週三(10月12日)美國海軍新聞網的消息則表示,當時梅森號使用軟/硬殺措施,包括啟動電子反制,發射一枚Nulka主動式誘餌到空中,此外前後發射了兩枚標準SM-2防空飛彈與一枚ESSM防空飛彈接戰。依照稍後10月13日星條旗報(Star Stripes)的報導,胡賽叛軍在距離30英里外發射反艦飛彈,梅森號的SPY-1D相位陣列雷達探測到之後發射飛彈反擊,第一枚反艦飛彈在距離梅森號12英里的距離上落入海中;第一枚反艦飛彈攻擊之後約60分鐘,胡賽叛軍發射第二枚反艦飛彈,在美國軍艦發射武器攻擊之前就先行落海,墜海處距離梅森號約9英里。2016年10月9日的交戰,是SM-2防空飛彈服役以來,第一次真正用來接戰敵方空中目標(扣除1988年文森尼斯號飛彈巡洋艦誤擊伊朗班機),也是第一次從艦載垂直發射系統(VLS)發射防空飛彈接戰敵方空中目標的紀錄。

緊接著在2016年10月12日晚間6時,胡賽叛軍再度從Al Hudaydah附近發射反艦飛彈攻擊了梅森號,沒有成功;隔天(10月13日)兩名五角大廈官員對星條旗報(Stars and Stripes)透露,梅森號的SPY-1D雷達迅速探測到這枚反艦飛彈並立刻追蹤,艦上人員發射標準SM-2防空飛彈,而來襲的飛彈在距離梅森號8英里(約13km)處墜海消失;依照五角大廈官員透露,艦上人員有看到爆炸,不過美國官方並沒有明確證實這次攔截是硬殺攔截成功,或軟殺奏效。

2023年10月7日清晨,以激進伊斯蘭武裝組織哈瑪斯(Hamas)為首的巴勒斯坦武裝從加薩走廊向以色列發動全方位大規模襲擊(哈瑪斯組織稱之為「阿克薩洪水行動」),事後統計至少1400以上以色列人被殺害。以色列在隔天正式向哈瑪斯宣戰,以色列國防軍也對加薩發動大規模報復性攻擊,以哈戰爭就此爆發。而從2023年10月19日開始,盤據葉門的胡賽叛軍(Houthi)開始以無人機、反艦彈道飛彈、反艦巡航飛彈以及無人自殺艇攻擊通過紅海的航路;在2023年10月19日,在葉門附近的柏克級飛彈驅逐艦卡爾尼號(USS Carney DDG-64) 連續擊落胡賽叛軍射向紅海的飛彈與無人機,這一波累計擊落四枚巡航飛彈與15架無人機,也首開標準SM-2的確認擊殺紀錄。 到2024年2月19日左右,美國海軍已經發射100枚左右標準系列防空飛彈攔截胡賽發射的反艦彈道飛彈、反艦巡航飛彈與無人機。依照中央司令部公布的資料,從2023年10月19日起至今,美國海軍柏克級飛彈驅逐艦已經擊落21枚胡賽反艦彈道與巡航飛彈,以及67架無人機,其中卡爾尼號擊落47個目標。一枚標準SM-2 Block IIIC防空飛彈價格約200萬美元,而一枚SM-6 Block IA價格約400萬美元;而胡賽叛軍的低成本無人機價格只是標準飛彈系列的零頭。

依照2024年8月1日參議院撥款委員會(Senate Appropriations Committee,SAC)通過的參院版2025財年國防授權法案(NDAA 2025)草案,打算為美國海軍原本申請的彈藥經費上再增加10億來補充「關鍵性飛彈」,以補充2023年11月起紅海危機爆發以來,美國海軍船艦在 中東地區消耗的大量標準系列防空飛彈。此外,還撥款12億美元擴充彈藥庫存以及將生產設施現代化,以及編列6億美元購買「製造關鍵武器」所需的稀有材料。

SM-4 LASM(已取消)

美國一般水面艦艇的對地攻擊武裝除了艦砲之外,就是射程達1000km以上的戰斧巡航飛彈了。然而,在這兩種等級有如天壤之別的武器之間,美國海軍還需要 另一種射程較短、反應速度快的戰術性陸攻飛彈,它擁有300~400km之間的射程,在發射前無須如戰斧飛彈般進行冗長繁瑣的任務計畫擬定作業,因此能滿 足需要快速反應的戰術任務。但由於需求孔急,研發一種全新飛彈已經緩不濟急,美國海軍遂於1998年向國防部要求將800枚庫存的標準SM-2 Block 2/3防空飛彈改裝為「陸攻標準飛彈」(LASM)作為應急之用。美國國防部起先擔心此一舊瓶裝新酒的計畫會延遲全新的中程陸攻飛彈研發計畫而不予批准, 但是經過多方考量,在1999年批准了這個計畫。

LASM被賦予RGM-165的軍方編號,在標準飛彈家族中則被稱為SM-4。LASM使用與SM-3相同的DGPS/INS導引系統取代半主動雷達尋標 器 ,並使用威力較強的MK-125戰鬥部(重125kg),同時考慮換裝XM80成形裝藥和破片殺傷混合戰鬥部;至於原本的MK-104固態火箭發動機、控 制段和舵面都不會更動,確保與原有標準SM-2飛彈發射器的相容。LASM在彈道終端將以近乎垂直的角度攻擊目標,以確保戰鬥部的高爆破片對地面目標造成 最大的殺傷效果。LASM的有效射程約240km至280km之間,圓週誤差公算(CEP)約10至20m;為了增加精確攻擊能力,美國也曾考慮再增加低 成本的雷射標定機制。當LASM的新導引系統與戰鬥部整合方案完成初步規劃後,便在1997年利用三枚修改後的RIM-66K飛彈展開研發,並賦予RGM-165A的編號。

在2000年7月,雷松公司獲得LASM的發展合約,價值4960萬美元的合約。LASM原本預計在2003或2004年進入IOC階段,裝備於現役的提康德羅加級與柏克級與未來新一代的DD (X)陸攻驅逐艦上,不過美國海軍在2002年便將此計畫擱置,理由是LASM僅能使用高爆破片彈頭,效益太差,加上預算等考量。

至於全新研發的艦載中短程陸攻飛彈則是「先進陸攻飛彈」(ALAM),射程要求是370km,將裝備於多種美國海軍艦艇與潛艦上。ALAM的競爭者之一就 是陸軍戰術飛彈系統(TACMS,由MLRS多管火箭車發射)的衍生型──NTACMS。ALAM至少要等到2010年以後才能服役。

 

核子戰鬥部版SM-2(取消)

在1980 年代初期,美國海軍曾打算開發配合核子彈頭的SM-2,以接替當時陸續除役的RIM-2D和RIM-8E/G/J艦載核子防空飛彈,而這種SM-2核彈型 的戰鬥部採用W-81型核子彈頭,當量為4000噸TNT;不過此計畫很快便遭到取消,此後美國海軍再也沒有配備核子彈頭的艦載防空飛彈。

 

(1)  (2)  (3) (4)   (標準飛彈系列規格比較)