MK-74/76/99飛彈射控系統

亞當斯級(Adams class)飛彈驅逐艦李查.布萊德號(USS Richard E. Byrd DDG-23)上的兩具SPG-51射控雷達,

是艦上負責導引韃靼(Tartar)或標準SM-1防空飛彈的MK-74防空飛彈射控系統的一部分。

(上與下)台灣基隆級飛彈驅逐艦(原紀德級)的前部SPG-51D射控雷達,屬於MK-74防空飛彈射控系統

。此為蘇澳號(DDG-1802,原USS  Callaghan DDG-994),攝於2023年7月1日高雄旗津。 

 

台灣基隆級飛彈驅逐艦左營號(DDG-1083 ex-USS Kidd DDG-993)的前部SPG-51D射控雷達。

攝於2021年10月30日高雄旗津。

 

  ──by Captain Picard


 

MK-74/76飛彈射控系統

MK-74/76飛彈射控系統(Guided Missile Fire Control System ,GMFCS)用於導引 美國的艦載防空飛彈,其中MK-74用於配合韃靼(Tartar)防空飛彈,搭配的照明雷達為SPG-51系列;而MK-76則配合小獵犬(Terrier)防空飛彈系統,搭配SPG-55B照明雷達;之後用來取代韃靼/小獵犬的標準防空飛彈 問世後,也以升級的MK-74/76來導控。MK-76配備於長提號、李海級、班橋號、貝克那普級、特魯克頓號等飛彈巡洋艦上,而MK-74則配備於加利福尼亞級、維吉尼亞級飛彈巡洋艦與紀德級飛彈驅逐艦上。

MK-74/76由射控計算機、SPG-51D/55B照明雷達與 安裝於照明雷達基座的MK-73飛彈指揮儀組成,而SPG-51D另可加裝一部MK-15低光度電視攝影機(LLTV)作為輔助感測裝置飛彈發射後,MK-74/76透過對空搜索雷達傳來的目標資料修正飛彈航線,修改照明雷達的照射角度,並以線性方式估算目標運動的前置量,使照明雷達在追蹤模式時可以儘可能地降低使用頻寬,如此便能降低追蹤雜訊,增加精確度。如果敵方採取干擾手段,使照明雷達無法精確估算目標距離時,便使用速率協助追蹤模式,大略地估算出目標距離。

在1960年代中期,美國海軍改良小獵犬、韃靼飛彈系統,實現了數位化並與海軍戰術資料系統(NTDS)整合 。這包括將韃靼、小獵犬射控系統進行數位化,以CP-848/MK-152數位計算機取代原有類比計算機,並與NTDS之下的數位化武器指揮系統(WDS)MK-11連結,使得過去需要由人工輸入設定的目標威脅分析與接戰分派等工作實現自動化,大幅縮短了系統反應時間並減少人工作業可能的錯誤。數位化升級後的小獵犬飛彈射控系統是MK-76 Mod4/5,韃靼則是MK-74 Mod4/5(Mod4裝備於加利福尼亞級,配合MK-13單臂飛彈發射器;Mod5裝備於維吉尼亞級,配合MK-26雙臂飛彈發射器)。此外,數位化韃靼飛彈系統也改用發射機升級後的SPG-51D照明雷達。到1980年代,MK-74又改用UYK-7數位電腦。

台灣海軍基隆級(原美國紀德級)飛彈驅逐艦蘇澳號(DDG-1802,原USS  Callaghan DDG-994)前部SPG-51D照明雷達。攝於2023年7月1日高雄旗津。

相較於SPG-51C,SPG-51D換用一個新的 雙頻道頻率捷變脈衝追蹤發射機(不在天線座內),使其擁有比SPG-51C更大的發射功率以及跳頻能力。SPG-51D使用一個狹窄的速率閘來過濾雜波,並以多重脈波重複頻率解析來消除都卜勒幅度混淆。SPG-51/55具有兩種操作頻段,展開終端導引作業前先以G頻搜索目標,確實捕獲後再轉為I頻進行照明工作。 此外,在經過NTU升級、擁有SYS-2目標自動整合追蹤系統(IADT)的防空艦上,SPG-51射控雷達增加了連續波搜獲與追蹤模式(CWAT),能兼作輔助性的搜索雷達,艦上至少兩具的SPG-51能各對一個180度的半球空域,以連續波掃瞄水平面,並將探測數據輸入IADT,與其他搜索/追蹤雷達的資料融合成整合空域影像圖案, 強化船艦整體對中短距離空域的監視能力。

MK-76防空飛彈射控系統一開始使用MK-119類比射控電腦,在1970年代升級為Mod6/7時,便換裝為CP-848/MK-152數位電腦 ,並且首度與NTDS戰鬥系統整合。在1980年代的NTU改良中 ,為了配合新推出、採用單脈衝尋標器的標準SM-2防空飛彈,MK-74射控系統升級為Mod 15版,其射控電腦換成一具UYK-7;除了原本的脈衝都卜勒追蹤模式之外,還新增了連續波搜獲與追蹤模式(CWAT,CW Acquisition and Tracking),為此SPG-51D的碟型天線左側增設了一具方形的AS-2234接收天線(可提供500%的功率增益)、新的5頻道接收機以及CV-4139雷達目標資料信號處理器。在CWAT模式下,改良後的SPG-51D能直接以X波段連續波的方式搜索與追蹤目標,在標準SM-2飛彈進入終端照射階段時可以自行捕捉到目標並開始提供照射,同時改善了整體防空系統對低空掠海及高空超音速俯衝目標的追蹤效率(因為X波段精確度較高), 此外也由於增加了一個不同波段的追蹤頻道而使電子反反制能力強化。至於MK-76早在1972年啟用的Mod 10版就已經有CWAT模式,因此在NTU計畫的更新重點就放在改良SPG-55B照明雷達的伺服、電源驅動機構,使天線在搜索與追蹤時獲得更精確的控制。

加利福尼亞級使用的防空飛彈是需要全程照射的標準SM-1,因此裝備多達四具的SPG-51D來提高攔截能量;而維吉尼亞級與紀德級則使用僅需終端分時照射的標準SM-2,因此只需配備兩具SPG-51D,但仍能達到 相同甚至更高的攔截能量。由於上述幾種艦艇使用的SPS-48E對空搜索雷達精確度不足,只能提供目標的概略方位,所以照明雷達只能依照搜索雷達的提示先掃瞄 目標所在空域,確切鎖定後才能導引標準飛彈接戰。

在NTU威脅提升計畫之後的重建型NTDS戰鬥系統架構下(如紀德級飛彈驅逐艦、維吉尼亞級核子動力飛彈巡洋艦),MK-74飛彈射控系統與MK-86 Mod5射控系統 透過MK-14武器指揮系統(WDS)連結,可以相互支援,例如以MK-74飛彈射控系統及SPG-51D照明雷達獲得目標資料來輸入MK-86艦砲射控系統,或者將MK-86艦砲射控系統的SPG-60射控雷達用來支援MK-74的飛彈射控功能。為了支援這項功能,SPG-60雷達增加了連續波照明模式(CWI),為艦上標準防空飛彈提供照明,然而由於其功率較小,因此可使用 的距離不如MK-74本身的SPG-51D照明雷達。

MK-99飛彈射控系統

日本金剛級飛彈驅逐艦的SPG-62照射器。SPG-62是MK-99飛彈射控系統的一部分。

MK-99是為神盾艦艇設計的標準防空飛彈射控系統,負責導引導引SM-2防空飛彈攔截目標。 MK-99由MK200指揮控制儀、MK-82火砲/飛彈導引指揮儀( Gun and Guided Missile Director)、MK-15 Mod 0資料轉換器、AS-34444/SPG-62天線與T-1348/SPG發射機構成。

在神盾系統中,SPY-1雷達的精確度遠高於以往的SPS-48 3D對空搜索雷達,因此MK-99飛彈射控系統從神盾艦的 武器指揮系統(WCS)接收目標參數(根據SPY-1雷達的偵測結果而計算出)之後,指揮SPG-62照射器轉向特定方位/仰角,直接朝目標發射照明波,而不像MK-74/76防空飛彈射控系統中的SPG-51D/55B照明雷達需自行搜獲目標才能開始照射。因此,神盾系統的機制能將SM-2由慣性導航階段轉入終端照明導引的反應時間降至最低(只需數秒);而飛彈的終端照射階段只持續數秒 。因此,SPG-62又被稱為指揮照明器(Direct Illuminators)或樸役照明器(Slave Illuminators),不需要搜索或接收回波,因此省略了G波段的接收/追蹤功能,只具備發射I頻段照射波的功能 。相較於SPG-51D等照明雷達,SPG-62只有I波段的發射機,沒有G波段接收機/後端處理設備以及追蹤功能等,雷達的旋轉與俯仰機構也較為簡化。