美國海軍新一代艦載防空飛彈項目

 

──by Captain Picard


 

 

緊湊靈敏攔截器(CAI)

隨著2020年代印太局勢升溫、2022年俄烏戰爭爆發乃至於2023年10月以哈戰爭爆發,美國與盟國對關鍵武器彈藥的需求以及實際消耗大增。2023年10月底因為以哈戰爭,盤據葉門的胡賽叛軍開始用巡航飛彈、彈道飛彈與一次性無人機持續襲擊紅海航運線;到2024年4月,美國海軍在紅海的護航作戰就已經消耗了超過100枚標準SM-2防空飛彈來攔截。此外,2024年4月13日夜間到14日凌晨,伊朗對以色列實施大規模空襲(為報復4月1日以色列空襲伊朗駐敘利亞大使館領館,擊斃包含兩名伊朗革命衛隊聖城旅高級指揮官在內13人),朝以色列本土發射300枚各型彈道飛彈、巡航飛彈與無人機;在以色列與美軍聯手之下,絕大多數伊朗發射的飛彈與無人機都被擊落,而這也消耗了不少地面上的愛國者防空飛彈等;此次交戰中,美國海軍柏克級驅逐艦卡爾尼號(USS Carney DDG-64)與阿利.柏克號(USS Arleigh Burke ,DDG-51)還首次在實戰中動用標準SM-3反彈道飛彈,擊落4至6枚伊朗彈道飛彈。

在防空攔截器消耗激增的情況下,美國海軍開始擔憂船艦攜帶的攔截器(Interceptor)數量;這關係到每艘部署在交戰地區的船艦能持續在陣位上值勤的時間(一旦耗盡攔截器,船艦只能從戰區撤出,花費相當長的時間返回基地據點整補)。

在2024年4月出爐的美國海軍2025財年預算文件中,首度提出緊湊靈敏攔截器(Compact Agile Interceptor,CAI)項目,屬於創新海軍原型(Innovative Naval Prototype,INP)。文件中描述,對於能擊敗複雜威脅如高超音速飛彈、巡航飛彈、水面船隻的攔截器,美國海軍的能力(capability)以及能量(Capacity)都有所欠缺。因此,CAI旨在使用小直徑飛彈來達到更高的裝載效率(單一MK-41垂直發射管能攜帶多枚)。依照預算文件敘述,CAI會考慮更多新技術來盡量提高攔截器的效能並減輕體積重量,包括使用顛覆性的尋標器技術來大幅減輕飛彈內籌載的重量,以提高飛彈的速率並降低體積;評估一些新型飛彈推進技術,包括固態燃料衝壓發動機(solid fuel ramjets)、高推進劑裝藥量(high propellant grains)的固態火箭燃料、固態火箭發動機用主動節流閥(active throttling)等,能在更小型的飛彈上盡量提高速度以及射程;設計飛彈氣動力構型來提高攔截氣得機動性來超越要攔截的目標;評估多種戰鬥部技術,包括反應性材料(reactive materials)、動能戰鬥部(kinetic warhead)、可裁製破片戰鬥部(tailorable fragment warhead)等等,在攔截器體積縮減的前提下達成足夠攔截殺傷力。

依照文件敘述,CAI在2024財年在初始階段(Initiate),包括初步任務分析(Initial Mission Analysis)來建立接戰包絡的能力與限制(Capability & Limitations of Engagement Envelope),以及推進器/籌載(Propulsion/Payload)相關研究來建立飛彈架構(Missile Architecture)以及技術設計目標(Technology Design Objectives),在2025財年則打算針對幾個創新海軍原型(INP)選項進行獨立的成本評估(Independent Cost Estimate)。依照2025財年預算文件,CAI的推進系統概念已完成選定,會進行2至3次飛行測試。

美國海軍計畫在2020年代後期提高SM-6防空飛彈產量來滿足庫存需求,並增加RIM-162 ESSM Block II飛彈的產量。SM-6系列是美國海軍第一種兼具常規防空作戰、反彈道飛彈(乃至高超音速飛彈)以及對地/對海攻擊的戰術飛彈,可是每個MK-41垂直發射管只能裝填一枚;ESSM Block II則可裝填四枚,符合CAI要求的高容量,但ESSM原始設計只是針對一般的中近程艦隊防空需求(攔截飛機、飛彈等),不包括應付彈道飛彈。

此外,洛馬集團將陸基愛國者PAC-3 MSE(Missile Segment Enhancement)整合到MK-41垂直發射器,也是CAI概念的可能選項;PAC-3 MSE設計兼具常規防空與終段反彈道飛彈能力,而在烏克蘭與俄羅斯的戰事中,部署在基輔附近的愛國者PAC-3 MSE有多次成功攔截俄羅斯高超音速飛彈(如Kh-47M2 Kinzhal與AS-24 Killjoy空射彈道飛彈)的紀錄,也有報導稱曾攔截俄羅斯吸氣式高超音速飛彈如3M22 Zircon或SS-N-33。PAC-3 MSE直徑為11.4英吋(29cm),略超出MK-41垂直發射管直徑的一半;理論上如果改成折疊式彈翼,就能實現每個MK-41發射管裝填多枚(2至3枚)PAC-3 MSE。不過,美國海軍後來並無意願發展一種專門針對海軍需求的PAC-3 MSE,因此需要等到日後直徑更大的新型艦載垂直發射器(例如洛馬集團在2023年首度公開的G-VLS),才可能實現多枚愛國者PAC-3 MSE裝填於一個發射管。

ESSM Block 2後繼型號(NSV)

在2025年8月25日,美國海軍北約海麻雀項目辦公室(The NATO SEASPARROW Project Office,NSPO,代號PEO IWS 12.0)、海軍與陸戰隊的創新計畫組織NavalX以及海軍 研究辦公室(The Office of Naval Research,ONR)在美國政府網站上公布一項線上通知,邀請業界伙伴參與關於北約海麻雀集團(NATO SEASPARROW Consortium)發展ESSM Block 2 後繼型號的業界日(Industry Day),日期在10月14日;當天會議包括兩個部分,上午部分彙整北約海麻雀聯盟以及項目辦公室的現況以及目前的產品, 結束前進行一項機密簡報,內容涵蓋北約海麻雀集團對於新飛彈的需求以及可能會用到的技術選項;而下午的會議則探討NSV的採辦策略,包括時程想訂、如何充分運用數位化工程,以及用來評估可能技術選項與業界伙伴的工具。 。

依照這項通知的附件,ESSM Block 2後繼型號項目稱為下一部重大衍生(Next Significant Variant,NSV)飛彈系統, 要求能對抗當前以及未來可能出現的威脅,同時將儲存直徑維持在現有ESSM的範圍(約10吋)以內,使之相容於現有的四合一ESSM發射容器。 驅動發展工作的要素包括高壓力的同時接戰情境、發展使用開放架構(open architecture)標準的技術並能釋出給所有北約海麻雀聯盟伙伴使用; 此外,必須盡可能沿用現有北約海麻雀集團的系統,且盡量減少在船艦上所需的支持。 為了發展NSV,NSPO會著重於研究數位化工程以及基於模型(model-based)的開發流程與工具, 為集團伙伴國家與業界伙伴搭建共享開發環境,強化伙伴之間對於設計與需求工作的連結。 這些工具會經過一套設計選項與評估程序,來評估武器系統與飛彈技術的需求。

在2026年8月20日,美國海軍北約海麻雀項目辦公室(NATO SeaSparrow Project Office consortium, NSPO)發佈海麻雀NSV的尋求商源通知( Sources Sought),要求建立一種基於海麻雀發展出的NSV方案供12個NSPO用戶國家,廠商回覆截止日是10月19日。這份商源通知要求,海麻雀NSV需能對抗當今與未來的各類需求,涵蓋廣泛的威脅特徵如速度(低速與高速)、高度(低空掠海或高空俯衝)、迴旋性能(無迴旋性能到具高G迴避能力)、跡訊等(涵蓋高速固定翼機、直昇機、反艦飛彈、無人機蜂群等),能擊敗大量飛彈齊射攻擊,並在受干擾的環境下持續運作。此種武器需在複雜的自然、競爭(contested)環境、無線電(RF)、光電(EO)與紅外線(IR)環境下工作,其導引、導航與殺傷能力必須能夠有效區別在空間中十分靠近的多個威脅目標,能應付敵方反制措施。NSV方案必須能簡化未來的升級、平台間相互操作(interoperability)方案,超過威脅演進的步調。這份尋商通知要求承包商能提交完整的飛彈系統,包括氣動力彈體結構、推進系統、導引系統、軟體等;飛彈直徑不得超過10英吋,能相容MK-41垂直發射器。尋商通知也強調,此飛彈的技術資料必須能充分分享給12個北約海麻雀集團使用國,包括澳洲、比利時、加拿大、丹麥、德國、希臘、荷蘭、挪威、葡萄牙、西班牙、土耳其、美國,以及其他伙伴如泰國、阿聯酋等。 

而當海軍模組化飛彈項目(NMM)項目(見下文)出現後,其中的四枚裝一管的NMM QP-MR似乎就涵蓋了NSV。

海軍模組化飛彈項目(NMM) 

2026年7月美國海軍公布的模組化飛彈(NMM)概念,基本上以一種共通的終端攔截器(TSI),

結合不同的助推火箭段,總共有四種型號,包括使用21吋推進器的多任務長程(MM LR)、

潛艦延伸射程(ER-S)、二枚裝一管延伸射程(DP-ER)、四枚裝一管中程(QP-MR)四種型號。

 

在2021年中旬美國海軍提出的一份固態火箭推進器招攬(solicitation)時,首度經提出海軍模組化飛彈項目(Navy Modular Missile,NMM),打算發展一種全新定義、共用同一套開放式系統架構(open systems architecture)的飛彈族系;依照文件記載,NMM需要定義用於次總成/部件(sub-assembly/component)層級的開放式架構標準,以及將採辦策略轉成基於模型的系統工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)的步驟,以發展出定義系統架構的政府參考架構(Government Reference Architecture,GRA);GRA將用來引導與約束發展計畫,產生多個方案來滿足所有伙伴的需求。此一發展策略使系統允許在子系統/關鍵組件(subsystem/critical component level)更廣泛的競爭,擺脫對單一發展承包商的依賴。

在2024年海軍部長卡洛斯.狄.托羅(Carlos Del Toro)的演說又提到,除了致力於建立作戰艦隊在海上重新裝填垂直發射器的能力(Transferrable Reload At-sea Method,TRAM)時,也提到海軍將與業界合作發展NMM之類的項目,使海軍飛彈族系使用共通部件,提高生產作業的效率與韌性。

在2024年5月14日飛彈防禦項目(Missile Defense Project)在戰略與國際研究中心(Center of Strategic and International Studies,CSIS)智庫組織舉行的「紅海作戰:水面作戰的經驗」(Operations in the Red Sea: Lessons for Surface Warfare)中,海軍少將Fred Pylet在被問到NMM項目時表示,此時NMM仍在概念階段,還不是正式項目(program of record),需求由海上系統司令部整合作戰系統項目辦公室(Program Executive Office, Integrated Warfare Systems)與業界伙伴探討中;此時NMM的基本的理論是具備一種通用的前端(front end,導引/戰鬥部等),然後結合不同的後端(back end)即火箭推進器來滿足不同的射程需求,包括近程、中程、遠程。

在2027財年預算中,美國海軍申請3億1100萬美元進行NMM的發展,並註明這是一個「全新開始」的項目;預算文件記載,美國海軍部正在制訂多元的採辦策略(diverse procurement strategies)來允許快速採辦,包括使用其他交易授權(Other Transaction Authorities,OTA)、市場空間(Marketplace)採辦平台等,在聯邦政府採辦規範(Federal Acquisition Regulation,FAR)策略之外引進新測略,以增加供應鏈與供應鏈廠商。

依照美國海軍預算文件記載,NMM能為美國海軍與美軍聯合武力、盟邦及伙伴提供先進的防禦與攻擊能力;對手區域拒止/反介入(Anti-Access/Area Denial,A2/AD)能力日漸增強,預期會使用更大的兵力規模以及大規模攻擊戰術,使美國海軍、聯合武力以及盟邦軍力平台的防禦能力需求(即彈艙厚度,depth of magazine)也會提高,否則將被迫在作戰進行期間頻繁補給。此外,敵方在數量增加的同時,其能力也同步提升,並體現在高度機動(highly-maneuverable)、複雜化(complex)的威脅上,將對現有美軍武器系統的能力造成更大壓力。

NMM業界日(2026/1)

在2025年9月25日,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command)發出業界通知,會在10月21至22日在馬里蘭州勞雷爾(Laurel, Maryland)的約翰.霍普金斯應用物理實驗室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory,APL)舉行業界日(industry day),公布海軍正在進行的海軍模組化飛彈項目(Navy Modular Missile,NMM),與業界交流並取得回饋。不過隨後此業界日遭到延後,2026年1月20日美國海軍重新宣布業界日安排在同年2月27日,地點與內容不變。根據通知內容,NMM是一種模組化的飛彈族系,完全更新美國海軍現役各型戰術飛彈,要項包括:

1.多任務彈性(Multi-Mission Flexibility):涵蓋多種衍生型來達成,包括一種專門的高超音速飛彈,以及涵蓋美國海軍現有短/中/長程飛彈的範疇。

2.擴增攜行量(Enhanced Capacity):以兩枚裝一管(dual-packing)或四枚裝一管(quaad-packing)的形式整合到垂直發射器,以增強艦隊持久作戰能力與戰鬥效能(fleet endurance and combat effectiveness);近年在紅海與胡賽叛軍的戰鬥以及未來在印太地區與中國的潛在衝突,使美國海軍對船艦彈艙容量的顧慮升高。

3.開放式模組化架構(Modular Open Architecture):與美國空軍合作,建立一個共通的政府參考架構(GRA),使業界能遵照此一標準框架,發展與整合出單項優勢方案(best-of-breed solution),無論是針對個別組件或全彈(All-Up Round)。

業界日會聚焦於介紹NMM項目、採辦策略以及業界伙伴的機會,目標是確認業界支持發展一種高機動(dynamic)、多任務(multi-mission)的飛彈族係(Family Of Missiles,FOM),強化海上殺傷力(naval lethality)與作戰彈性(operational flexibility)。

NMM概念(2026年中)

在2026年7月30日,航空週刊(Aviation Week)披露,美國海軍近期公布NMM的初期概念計畫需求,並披露了其中部分內容。

依照這份初步需求,NMM攔截器族系涵蓋多種版本,前部搭載共通的終端攔截器(Terminal Stage Interceptor ,TSI),再結合不同的推進段來函蓋不同的射程需求。

NMM概念下,所有型號共用一種終端攔截器(TSI),分成五個模組,

每個模組可以是不同的供應商來源。

NMM TSI是一種模組化、高性能、多任務攔截器,應用最新技術,最有效地滿足所有任務空間。TSI直徑將是10英吋(25.4cm),由五個模組構成,分別為循標器模組(Seeker Assembly Module,SAM)、殺傷模組(Lethality Module,LM)、指揮模組(Command Module,CM)、終端火箭馬達(Terminal-Stage Rocket Motor,TSRM)以及控制驅動模組(Control Actuation Module,CAM);這五個模組在部件(component)與模組(module)層級規範中強調共通介面以及交換(SWAP)的需求,意味TSI能結合不同供應商的模組組合而成。TSI能與多種加力段(booster stacks)與容器(canisters)結合,構成一個堅實、涵蓋多種任務與多種平台的攔截器族系。

文件記載,TSI具高敏捷(highly agile)、多任務能力(multi-mission capable)特性。TSI的循標器模組(SAM)包含多種選項來達成目標搜獲與空中攔截,包括主動雷達、影像式紅外線(imaging infrared)感測器、被動輻射(passive radiofrequency,RF)歸向能力等,意味這可能是一種多模式的尋標系統。

此文件中,美國海軍規劃至少四種NMM全彈(All-Up-Round,AUR)構型,每種前部都搭載TSI。四種分別是:

NMM的多任務長程型(MM LR,左)以及潛射延伸射程型(ER-S,右);

其中MM LR使用與標準SM-3 Block 2與SM-6 Block 1B相同的21吋火箭,

而ER-S則是配合潛艦MAC發射模組(容量七沒),是第一種規劃

用於潛艦的長程防空飛彈。這兩種型號的TSI都是安裝在前部整流罩裡。


1.多任務長程型(Mulit-Mission Long-Range,MM LR):具多任務、高超音速能力,並結合到MK-41垂直發射系統中。在示意圖中,MM LR有雙級火箭發動機,包括續航發動機以及後端的助升火箭,兩級直徑相同(都是21吋),而TSI是安裝在飛彈前部的整流罩內。LR版利用美國海軍現有對21吋火箭馬達的投資,並完全整合到位來的長程火力擊殺鏈(Long-Range Fires kill chains)中。每個MK-41發射管可容納一枚NMM LR。

美國海軍為SM-3 Block IIA外大氣層反彈道飛彈發展的推進系統架構就21吋的續航發動機加上21吋的助升火箭,而作為高超音速打擊武器的SM-6 Block IB也使用相同推進系統架構。這顯示NMM LR是對標現有的SM-3 Block IIA以及SM-6 Block IB,此外也可能一併取代服役更久、使用MK-104續航發動機(13.5吋)以及MK-72助升火箭(21吋)雙級推進系統的長程彈種系列如SM-2 Block IV、SM-6 Block 1/1A等。

2.潛射延伸射程型(Extended-Range Submarine,ER-S):外觀直徑低於LR型,其TSI也是安裝在飛彈前部整流罩內,並使用單級火箭發動機。在草案中,ER-S裝填於維吉尼亞級攻擊核潛艦的維吉尼亞級籌載模組(Virginia Payload Module,VPM)的多枚發射器(Multiple All-Up-Round Canister,MAC)裡,MAC圓柱型的模組艙可容納七枚飛彈(俄亥俄級巡航飛彈潛艦首次使用此種構型的MAC,然後是維吉尼亞級的VPM)。這是美國海軍第一種規劃的潛射防空飛彈。依照美國海軍文件記載,ER-S具有高超音速飛行能力,顯然是對應現有的標準SM-2 Block 4、SM-6等。

NMM二枚裝一管延伸射程型(DP-ER)以及四枚裝一管中程型

(QP-MR),前者是單一MK-41發射管容納兩枚,射程可能類似SM-2;

後者是四枚裝填於單一MK-41發射管,對照現役ESSM。這兩型號

由於直徑較小,TSI都是直接接在助推火箭上,沒有再使用外部整流罩。

3.二枚裝一管延伸射程型(Dual Pack Extended-Range,DP-ER):在TSI後方直接接上單級火箭發動機,TSI無外罩。依照示意圖,一個MK-41垂直發射管可容納兩枚。依照美國海軍文件記載,DP-ER具有高超音速飛行能力。此種型號顯然是對應現有的標準SM-2 Block 3C等。

3.四枚裝一管中程型(Quad Pack Medium-Range,QP-MR):在TSI後方直接接上單級火箭發動機,TSI無外罩。其火箭發動機直徑比DP-ER更小,一個MK-41垂直發射管可容納四枚,顯然是對應海軍既有的ESSM。

依照美國海軍預算文件記載,NMM能為美國海軍與美軍聯合武力、盟邦及伙伴提供先進的防禦與攻擊能力;對手區域拒止/反介入(Anti-Access/Area Denial,A2/AD)能力日漸增強,預期會使用更大的兵力規模以及大規模攻擊戰術,使美國海軍、聯合武力以及盟邦軍力平台的防禦能力需求(即彈艙厚度,depth of magazine)也會提高,否則將被迫在作戰進行期間頻繁補給。此外,敵方在數量增加的同時,其能力也同步提升,並體現在高度機動(highly-maneuverable)、複雜化(complex)的威脅上,將對現有美軍武器系統的能力造成更大壓力。