小獵犬/護島神/韃靼艦載防空飛彈 (3T)

(上與下二張)搭載護島神防空飛彈 的芝加哥號飛彈巡洋艦(USS Chicago CG-11),屬於阿爾巴尼級飛彈巡洋艦,改裝自

二戰時代的重巡洋艦。艦上裝有護導神與韃靼兩種防空飛彈系統, 配備四座SPG-49照明雷達(導引護島神)以及四座

SPG-51照明雷達(導引韃靼飛彈),最多能同時導引四枚護島神飛彈與四枚韃靼飛彈攻擊八個目標

,是當年全世界防空能力最強的艦艇。

阿爾巴尼級飛彈巡洋艦哥倫布號(USS Columbus CG-12 ex-CA-74)完成改裝後試航的畫面,攝於1963年。

由於護島神防空飛彈龐大的水平彈艙佔據了主甲板以上大量空間,阿爾巴尼級只能完全拆除原有

船樓,在護島神彈艙以上設置一個新設計的高聳船樓。

由左而右是長堤號(USS Long Beach CGN-9)核子動力飛彈巡洋艦、巴爾迪摩級重巡洋艦聖保羅號

(USS Saint Paul CA-73)以及芝加哥號飛彈巡洋艦(USS Chicago CG-11)。芝加哥號改裝自二次大戰的巴爾迪摩級重

,長堤號則是新造艦艇,兩者都配備護島神長程防空飛彈系統。

芝加哥號飛彈巡洋艦正發射一枚RIM-8護島神(Talos)長程防空飛彈,攝於1978 年2月南中國海。

一艘阿爾巴尼級飛彈巡洋艦後部配合護島神防空飛彈的射控雷達系統以及MK-12雙臂飛彈發射器。

由左而右分別是:一座AN/SPW-2乘波導引雷達的碟型天線,兩座縱列安裝的AN/SPG-49 C波段照射雷達,

以及第二座AN/SPW-2乘波導引雷達。比起巨大的SPG-49照射雷達,SPW-2乘波雷達的天線嬌小得多。

MK-12飛彈發射器後方可以看到水平彈艙的再裝填開口。

(上與下)正在試射小獵犬飛彈的密西西比號(USS Mississippi AG-128 ex BB-41)戰鬥艦,攝於1954年左右。

畫面中的小獵犬是最早期的BW構型。

(上與下)美國海軍波士頓號(USS Boston CAG-1)飛彈巡洋艦,是首艘波士頓級飛彈重巡洋艦,同樣改裝自二戰時代的

重巡洋艦,艦尾配備兩座MK-4小獵犬防空飛彈發射器。波士頓級是美國海軍改裝的首批飛彈巡洋艦。

波士頓號發射小獵犬防空飛彈的畫面。

小獵犬防空飛彈在1956年實彈測試擊中靶機的畫面,使用的靶機是P4Y洋面巡邏機(衍生自B-24轟炸機)

 

(上與下二張)改裝自二戰時代克利夫蘭級輕巡洋艦的加爾維斯登級飛彈輕巡洋艦首艦加爾維斯登號

(USS Galveston CLG-3), 艦體後部的火砲被拆除,換裝護島神飛彈發射器與射控雷達。注意到

改裝後新增的兩個高聳桅杆,分別裝置AN/SPS-42與SPS-4343對空搜索雷達,而安裝SPS-30測高

雷達以及兩部SPG-49射控雷達的後部船樓也十分高大;這些改裝使得加爾維斯登級面臨上部過重、

穩定性與適航性惡化的問題。

 

加爾維斯頓船樓特寫,可以觀察艦上的主要電子系統:前部船樓頂部桅杆上是一座VHF波段的AN/SPS-43長程對空搜索

雷達,二號煙囪上的主桅杆頂有一座AN/SPS-42三維對空監視雷達;後部船樓頂上的平台有一座AN/SPS-30追蹤雷達,

其後有一座較小的AN/SPW-2乘波導引雷達的碟型天線,接下來是兩座縱列安裝的AN/SPG-49 C波段照射雷達,

第二座AN/SPG-49雷達下方還有一座AN/SPW-2導引雷達(SPW-2與SPG-49都是用來配合導引護島神防空飛彈)。

加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦奧克拉荷馬號(USS Oklahoma City CLG-5);相較於首艦加爾維斯頓號,後兩艘同級艦

(CLG-4、5)拆除更多火砲,只保留艦首一座六吋主砲與一座五吋主砲,艦橋也經過修改使之更低矮。

 

奧克拉荷馬號的MK-7護島神飛彈發射器,攝於1979年。

同樣改裝自克利夫蘭級輕巡洋艦的普洛維登斯級(Providence class)飛彈輕巡洋艦,此為首艦

普洛維登斯號(USS Providence,CLG-6 ex-CL-82)。普洛維登斯級的改裝方式與加爾維斯頓級類似,

只不過防空飛彈系統由護島神飛彈改為小獵犬飛彈系統。

普洛維登斯級飛彈輕巡洋艦的小岩城號(USS Littlerock DLG-4)

改裝後的基靈級驅逐艦蓋亞特號(USS Gyatt DDG-1 ex- DD-712),艦尾加裝一座MK-8雙臂發射器,使用小獵犬防空飛彈。

蓋亞特號在1956年12月進行小獵犬防空飛彈的試射。

貝克那普級飛彈巡洋艦福克斯號(USS Fox CG-33)的小獵犬防空飛彈,屬於後期的成熟型(RIM-2D以後)

,採用尾翼控制。

一枚從奧克拉荷馬號發射的護島神飛彈。注意彈體中部的控制面造型,這是大黃蜂專案專門研製出的

「大黃蜂平面形」(Bumblebee Planform)構型,此後小獵犬、韃靼、標準防空飛彈也繼續沿用。

一個MK-10飛彈系統的整備艙室內,操作人員正在為一枚小獵犬防空飛彈展開彈翼。

 

──by captain Picard

美國海軍上一代艦載防空飛彈

型號 RIM-2小獵犬(Terrier) RIM-8護島神(Talos) RIM-24韃靼(Tartar)
尺寸(m) RIM-2B:全長8.25,彈體彈徑0.34,加力器直徑0.406,翼展1.2m

RIM-2C/D/E:全長8,彈體彈徑0.34,加力器直徑0.406,翼展1.07m,

RIM-8G:全長11.58,彈徑0.71,助推器直徑0.76,翼展2.8

彈徑0.71

翼展2.8

RIM-24A:全長4.60,彈徑0.34,翼展1.07

RIM-24B/C:全長4.72,彈徑0.34,翼展1.07

發射重量(kg) RIM-2B:1064(彈體480,推進器584)

RIM-2C/D/E:1360(彈體535,推進器825)

3538(飛彈本體1524,助升火箭1996) RIM-24A:580

RIM-24B:590

射程(km) RIM-2B:18~19

RIM-2C/D/E:37

RIM-2F:74

RIM-8:92.6

RIM-8E:185

RIM-24A:14

RIM-24B:30

RIM-24C:32.4

射高(m) 24000 24400 RIM-24A:15240

RIM-24C:19812

推進器 固態續航火箭

固態助升火箭

衝壓發動機

MK-11固態助升火箭

固態火箭
速率(馬赫) RIM-2B:1.8

RIM-2C/D/E:3

2.5~2.7 1.8
彈頭 高爆彈頭或核彈

高爆戰鬥部重99kg

連桿高爆彈頭(彈頭威力半徑30m) 或核彈

高爆戰鬥部重210kg

59kg高爆戰鬥部

參考資料:全球防衛雜誌262期-3T艦載防空飛彈的發展(張明德著);

全球防衛383、384期:紀德級驅逐艦的誕生與發展(張明德著);

尖端科技雜誌270∼272:冷戰時期美國海軍艦載防空系統發展──從3T的改良到NTU(張明德著)


前言:大黃蜂專案

在慘烈的太平洋戰爭中,美國海軍經過了珊瑚海、中途島與瓜島等一系列戰鬥的洗禮,約在1943年逐步發展出一套在當時領先群倫的艦隊防空體系:透過遠程雷達為偵測手段,以航艦戰情中心(CIC)與戰機指揮官(FDO)引導CAP戰鬥巡邏機群作為艦隊外圍防空網;當漏網之魚突破CAP後,則以各艦上由射控系統(包括雷達、光學儀器與機械式計算機組)自動指揮的5吋38倍徑艦砲與Bofors 40或、奧利崗20mm防空機砲組織防空火網進行攔截,而此內圍防護網最犀利的武器就是配備無線電近發引信(VT)的5吋砲彈。在1944年6月的馬里亞衲海戰中,美國航艦特混艦隊就是以這種強大而完善的防空網,幾乎全殲了日本聯合艦隊的艦載機兵力。然而在同年10月的雷伊泰灣海戰中,日本卻啟用神風特攻隊對美國軍艦進行自殺攻擊,對美國艦隊構成空前的嚴酷考驗;在當年,神風飛機是精確度高、殺傷力極大的武器,只要有少量自殺機突破防空網,都能對美國艦隊造成嚴重的損害。由於視死如歸的特攻飛行員不會被防空火網干擾或驅離,除非直接將其摧毀,否則難以阻止其進攻行動;而當年防空火砲的精確度無論如何都無法跟今日的CIWS相提並論,且自殺飛機動量大,即便被火砲擊中,其殘骸往往仍能藉著慣性照樣擊中目標。

為了應付神風特攻隊,美國太平洋艦隊除了加強防空火力(包括增加航艦的戰鬥機搭載數量、在艦艇上安裝更多防空機砲、研發供3吋快砲與40mm機砲使用的VT彈藥等)、延伸預警範圍(在艦隊前方配備雷達哨戒驅逐艦、在部分航艦上配備垂直上照雷達、緊急發展TBM-3W與PB-1W雷達預警機等)外,美國海軍軍備局還在1944年11月展開了一項專案,由約翰霍普金斯大學的應用物理實驗室(APL)負責發展一種防空飛彈,以填補CAP機群與近程防衛火網的空隙 ;此專案在1945年初被命名為大黃蜂(Bumblebee)。其實早在1943年納粹德國研發出FX-1400導引炸彈與Hs-293空對艦飛彈之後,美國在在1944年7月開始規劃發展一種能擊落20000碼距離外、30000碼高度來襲目標的防空飛彈,力求在敵機投彈之前就將之擊落;不過由於透過無線電干擾等方式,就能有效反制德國這些初始的導引武器,因此美國的防空飛彈研發進展緩慢,直到神風特攻隊帶來的重大刺激,美國才在同年11月展開大黃蜂計畫。

事實上,為了因應納粹德國在1943年啟用的FX-1400無線電導引炸彈與Hs-293空對面飛彈,美國海軍早在1944年7月就開始研擬發展一種防空飛彈,能擊落距離二萬碼(約18.3km)、高度三萬呎(約9144m)的空中目標,希望能在敵機投擲飛彈、導引炸彈前就將其擊落。然而,由於當時以電子反制方式干擾這些德製導引武器成效卓越,故防空飛彈的研發一開始並未受到重視,直到神風特攻隊的出現,才逼出了大黃蜂專案。 當然,大黃蜂專案的成果,到了二次大戰結束後才得以實現,而由這個專案衍生出的「3T」──RIM-2小獵犬(Terrier)、RIM-8護島神(Talos)與RIM-24韃靼(Tartar),便成為美國海軍早期的三種制式防空飛彈,讓美國海軍的防空系統邁入飛彈時代。

RIM-8護島神飛彈

在新墨西哥州白沙飛彈測試場(White Sands Missile Range)進行試射的護島神飛彈

掛載護導神飛彈的MK-7雙臂發射器,攝於奧克拉荷馬號飛彈巡洋艦(USS Oklahoma City CLG-5)

阿爾巴尼級飛彈重巡洋艦的哥倫布號(USS Columbus CG-12 ex-CA-74)的MK-12護導神飛彈發射器。

 

研發過程

 

大黃蜂專案的初期性能指標是水平射程10海里(18.52km)、射高30000英尺(9140m)、精確度在每100英尺(30.48m)目標距離內為2英尺(0.61m),搭載一個重300至600磅(136~272kg)的戰鬥部,單枚獵殺概率30%至60%。

大黃蜂專案的初期發展,集中在飛彈動力系統的研發。此專案的原始構想,是發展一種長程防空飛彈,因此APL在飛彈的動力方面,選擇了當時唯一可滿足長射程需求的衝壓發動機。相較於早期飛彈普遍採用的液態燃料火箭或當時還在發展的第一代固態火箭相較,衝壓發動機的氧化劑取自外界空氣,無須由飛彈自行攜帶,因此在相同的燃料攜帶量下能有更長的作業時間;此外,衝壓發動機比衝大,燃燒速度可以控制,在整個飛行過程中都能較為恆定地保持超音速飛行(而液態、固態火箭的燃燒行程就很短,在彈道初期就如同百米衝刺般迅速地燃燒殆盡,彈道後端只能仰賴飛彈殘存的慣性,追擊能力大幅下滑)。不過衝壓發動機在低速狀況下無法啟動,因此彈體還需要串接額外的助推火箭,讓飛彈升空並加速至衝壓發動機點火才予以拋棄。在1945年2月,APL首度發射PVT-N-4眼鏡蛇燃燒載具(Burner Test Vehicle,BTV)進行衝壓發動機的測試,當時使用直徑6吋的模擬彈進行測試;而在戰爭剛結束的10月,APL開始測試加裝衝壓發動機的10吋彈徑BTV測試載具,達到2馬赫的速度與6000m的飛行高度。在1948年,APL又成功試射了18吋彈徑的衝壓超音速實驗載具(Ramjet Test Vehicle,RTV),達到2.4馬赫與9000m高度的性能水準。

在護島神飛彈的研究過程中,飛彈控制面的設計不僅要減少飛行阻力、將升力最大化,還要考慮將控制面伺服機構的體積以及扭力需求(Torque Requirement)降到最低;這是因為護島神飛彈的衝壓發動機的進氣道(Air Duct)與燃燒室(Combustion Chamber)佔據了彈體中央的空間,只剩下極少量的空間來裝置控制面的伺服機構。大黃蜂專案為護島神飛彈研製出了特殊的控制翼形狀,稱為「大黃蜂平面形 」(Bumblebee Planform),滿足了前述要件,在超音速飛行的狀態下也能提供良好的控制及攻角。由於效能極佳,在護島神飛彈之後的小獵犬、韃靼、標準防空飛彈也都繼續沿用 「大黃蜂平面」造型的控制面(唯後期型小獵犬、韃靼與標準都將「大黃蜂平面形」控制面從彈體中部移到彈尾);而其他國家的早期艦載防空飛彈如法國馬祖卡(Masurca)、義大利INDIGO、英國的血犬(Bloodhound)也使用大黃蜂型彈翼,而較晚的英國海標槍(Sea Dart)、俄羅斯SA-6防空飛彈也使用類似的翼面外型。

除了動力系統外外,APL在飛彈導引系統的研究上也取得突破。相較於美國陸軍Nike-Ajax以及蘇聯SA-1等初代防空飛彈使用的雷達指揮導引,當時大黃蜂專案選擇了系統較為簡單的雷達乘波導引。雷達指揮導引需要至少兩部地面射控雷達,目標追蹤雷達(TTR)與飛彈追蹤雷達(MTR)分別追蹤目標與射出的防空飛彈,並不斷地將兩者的位置傳給計算機,計算機求得攔截彈道後將修正航道的指令透過無線電上鏈至飛彈,讓飛彈逼近目標;等到飛彈進入目標殺傷區域後,再由地面發送引爆指令給彈頭。而雷達乘波導引就簡單得多,只需要一部射控雷達發射一道圓錐形的導引波束照射目標,飛彈就在這個波束中飛行,直到命中目標為止;一旦飛彈偏離波束中心,彈體上的天線會偵測出偏離量的大小與方向,並立刻下達修正指令,控制彈翼讓飛彈回到波束中心。如果要改變飛彈方向,只需要移動雷達波束方方位即可。不過,由於飛彈在導引波束中從偵測到方位偏差到完成彈道修正,會有一個時間延遲,因此波束不能移動得太快,以免飛彈反應不及而完全脫離導引波束範圍,而這也限制了飛彈對抗高機動目標的效能。在1948年3月24日,APL首度試射了裝備雷達乘波導引系統的CTV-N-8超音速測試載具(Supersonic Test Vehicle,STV),這也是史上首次成功的乘波導引飛行。

隨後,APL進一步將RTV的彈徑增加至24吋,並整合乘波導引系統,兩大發展主軸(推進、導引)合流後的成品為RTV-N-6原型實驗彈((Experimental Prototype Missile,XPM),以測試全尺寸飛彈的推進與氣動力性能 ,設計工作在1946年展開,1949年3月首次試飛,以2馬赫的速度、30000英尺高度飛行了25海里。由於推進系統的問題,XPM歷經兩次試射失敗後,至1951年3月方由RTV-N-6a3完成首次成功的試射。在1951年,新防空飛彈的測試工作從位於中國湖的海軍航空武器站( Naval Air Weapons Station China Lake)移到新墨西哥州的白沙驗證場域(White Sands Proving Ground,WSPG,1953年5月改稱為白沙飛彈測試場, White Sands Missile Range)。在1952年10月 ,APL以一枚安裝有導引系統的RTV-N-6a4在白沙測試場成功完成首次導引攔截測試,擊落靶機。試射成功後,此一飛彈系統終於獲得美國海軍認可,正式命名為護島神(Talos)飛彈。


發射護導神飛彈的小岩城號(USS Littlerock DLG-4)飛彈巡洋艦,屬於加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦,

改自二戰時代的克利夫蘭級輕巡洋艦。

在1950年底,美國海軍大幅提昇了 大黃蜂計畫的性能要求(因為小獵犬(Terrier)防空飛彈已經專門用來對付近距離目標),最大射程提高到50海里(92.6km),基準射程由原本的4萬碼(36576m)提高到10萬碼(91440m),因此拖延了研發進度。 因應新需求的全功能護島神原型彈(X-SAM-N-6)於1951年開始發展,具備完整戰術能力的SAM-N-6b在1952年首度飛行測試,1957年3月首度完成10萬碼距離的攔截測試。

為了因應射程需求的大幅增加,SAM-N-6b改用一具Bendix衝壓發動機,並串連一具固態火箭助推器,此一推進系統能在發射後10秒內將飛彈加速至2.7馬赫,並持續維持此一速度。由於SAM-N-6b的射程大幅延長 (最後要求的最大射程高達50海里),原本由單一射控雷達負責的乘波導引機制也變得不敷使用,因為當雷達照射距離越遠,導引波束就越寬,誤差也越大,當誤差大到一定程度時就會無可避免地脫靶 (當時估計以原有的雷達乘波導引模式,到10海里的距離就幾乎不可能擊中目標)。因此,SAM-N-6b只在中途飛行階段使用雷達乘波導引,在彈道末端則改用 另一具射控雷達以半主動模式導引, 如此飛彈的尋標器接收母艦照射雷達的回波來接近目標,距離目標越近則接收到的回波也越強。這種雷達乘波+終端半主動雷達導引的機制也帶來另一個附帶效益,也就是飛彈在彈道中途乘波導引階段時無須跟著目標移動,能透過波束導引先飛往高空,進入彈道末端轉換成半主動雷達導引時才俯衝而下, 不僅能延長飛彈射程,也提高了奇襲效果 (其他大部分防空飛彈都是由下往上接近目標)。不過這樣的複合導引機制也增加了系統複雜度,整套射控系統需要一具在中途乘波階來引導、追蹤護島神飛彈的AN/SPW-2雷達(原型測試階段使用SPW-1),以及一具 專門用於追蹤目標並提供終端照射的SPG-49射控雷達;在此種乘波導引機制下,每導引一枚飛彈就需要同時使用兩部射控雷達,雖然因此提高了電子反反制能力 ,但整個機制太過麻煩,而且佔用的空間太多,減少了一艘艦上能配置的射控頻道的數量(以長堤號這樣滿載排水量高達17000噸級的艦艇為例,艦上配備兩座AN/SPG-49B照明雷達與SPW-2雷達,同時只能導引兩枚護島神防空飛彈)。

位於新墨西哥州白沙飛彈測試場的「沙漠之舟」(USS Desert Ship,LLS-1),混凝土建築上面安裝了

配套的雷達等。

護島神飛彈系統在「沙漠之舟」設施進行飛行測試。

配合「大黃蜂專案」的測試工作,美國海軍於1950年代在新墨西哥州白沙飛彈測試場(White Sands Missile Range)建造了一個模擬海軍船艦的設施(在1940年代末時,這個位址用來發射Aerobee探空火箭),混凝土製造的堡壘結構布置了雷達,並裝置防空飛彈系統;這個設施被稱為「沙漠之舟」(USS Desert Ship,LLS-1),代號是第35號試射設施(Launch Complex 35)。「沙漠之舟」設施在1953年6月建成,其附屬的飛彈測試設施在1957年啟用,啟用後第一個工作就是用來測試護島神飛彈系統。在1957年9月,第一套用於測試的陸基護島神防衛單元(Talos Defense Unit ,TDU)在「沙漠之舟」安裝完畢;在1957年12月,位於「沙漠之舟」的TDU設施發射一枚SAM-N-6b護島神防空飛彈,並直接命中靶機。之後,3T飛彈都在「沙漠之舟」進行測試,到1970年代中期以後逐漸轉為用來測試標準防空飛彈(Standard Missile)系列以及神盾(AEGIS)作戰系統;而北約海麻雀防空飛彈(NATO Seasparrow Missile,NSSM)、垂直發射ASROC反潛火箭(VLA)、發展型海麻雀(Evolved Seasparrow Missile,ESSM)等美國海軍主要戰術飛彈,研發階段也都是在「沙漠之舟」設施進行飛行測試。

經過10多年漫長努力,SAM-N-6b護島神飛彈在1957年於改裝後的加爾維斯頓號(USS Galveston CL-93)輕巡洋艦展開了作戰評估,並於1959年3月正式進入服役。

一枚SAM-N-6b護島神飛彈擊中B-17靶機前的一瞬間。此照片攝於1957年。

護島神飛彈射控系統/導引機制

護島神飛彈使用的AN/SPW-2乘波導引雷達採用C波段,其碟型天線 以一到3.5度寬的波束進行與軸心偏角0.85度的連續掃描(掃描頻率每秒30次),形成一道寬度4度的連續波(Continuous Wave,CW)雷達波束 來追蹤飛彈,有效距離達21.2萬碼(193853m) ,而其接收角度則廣達45度,這是因為飛彈發射升空階段是無導引的自由飛行,與目標之間的方位差較大,因此AN/SPW-2需要有較寬的接收角度來搜索並捕捉升空的飛彈。

而AN/SPG-49則是一種單脈衝連續波照明雷達,也採用C波段,尖峰功率高達3MW,對雷達截面積5平方公尺的目標的照明距離達29.4萬碼(268834m) 。AN/SPG-49的天線由數個發射器、接收器、天線、脈衝注入器與若干電子設備組成;目標獲得用的脈衝(pulsed )追蹤信號與照射用的連續波(CW)信號都由一個AS-782佛斯特掃描器(Foster scanner,透過旋轉組件來極化波束進行掃描)產生,照射波由天線右側的連續波發射角(CW spoiler horn)發射,而脈衝追蹤信號由天線後方(拋物面中間)的追蹤角(tracking horn)發射;雷達正面有一個大型的微波透鏡(microwave lens)將目標反射的雷達波集中,隨後被透鏡後方一個機械式旋轉的AT-636反射器(reflector)反射到下方的佛斯特掃描器或回到後方追蹤角。AN/SPG-49的 單一天線罩內包含兩種發射機,分別是用於目標獲得、追蹤的3MW脈衝發射機,以及5MW的連續照射波發射機。在目標搜獲模式(Acquisition Mode)下,AN/SPG-49使用3MW的脈衝發射機,波束由佛斯特掃描器經由反射器向前發出,旋轉的反射器使波束在垂直方向掃描運動,反射波束極化為離軸-2、-1、0、+1、+2度,因而產生在水平正/負5度、垂直正/負2度的掃描波束;在追蹤模式(Tracking Mode)下,AN/SPG-49使用3MW的脈衝發射機,波束由天線後方的追蹤角發射,反射器固定在45度角,反射的回波沿直線穿過反射器回到追蹤角(此時回波不經過佛斯特掃描器),如此產生了一個固定而集中的追蹤窄波束;在照射模式(Illumination Mode )下,反射器固定在45度,3MW脈衝發射機與5MW連續波照明發射機同時並用,其中3MW發射機的波束由反射角發射與接收,5MW照明發射機的波束則經由佛斯特掃描器從反射器輻射而出 。此外,AN/SPG-49的天線罩右上方還裝有一具Mk 12 mod.0閉路電視攝影機,用於近距離追蹤目標,或在護島神飛彈發射初期追蹤其位置。AN/SPG-49的天線尺寸相當龐大,高19英尺(5.8m),寬17英尺(5.18m),重達22ton。

護島神飛彈射控系統由艦上的武器指揮系統(WDS)MK-2/6指揮控制,WDS透過AN/SPS-43 VHF波段長程對空與SPS-30追蹤雷達 (具備測高能力)來搜獲目標並進行早期追蹤。WDS是CIC與飛彈射控系統的中介,能根據來自CIC的目標資料或者SPS-43等對空搜索雷達直接提供的目標追蹤資料,依照目標類型與威脅,考慮武器系統的特性與當時的戰術態勢來決定是否接戰;如果需要接戰,則可決定目標的優先順序,並指派合適的武器與射控系統進行接戰 (此時艦上人員會決定使用傳統戰鬥部或核子戰鬥部),將目標資料傳送給該射控系統執行裝填、發射等作業,並在飛彈發射後執行監控與接戰結果評估。WDS包括一組含機電式計算機、顯示控制台在內的武器指揮設備(WDE),整套系統十分笨重龐大,以WDS MK-2為例,就重達5130kg,只有大型艦艇才能安裝;至於搭配護島神的為MK-77飛彈射控系統(Guided Missile Fire Control System,GMFCS),以二戰末期技術水平MK-111類比計算機(機械式,包含伺服馬達、齒輪、管路等)為核心 ,並整合AN/SPW-2飛彈追蹤雷達、AN/SPG-49目標追蹤/照射雷達以及用於超地平線對地攻擊的PDP-8數位彈道計算機(見下文)。MK-77射控系統運作時, 接收SPS-43對空搜索雷達回傳的目標軌跡,提供給戰情中心的WDS進行威脅分析,然後將目標資訊傳給SPS-30追蹤雷達 (有效距離約150海里,280公里)進行密集追蹤;稍後飛彈射控系統依照SPS-30提供的資料將發射架轉向目標方位,最後在發射前將目標資料交給SPW-2追蹤雷達,同時也完成發射架上飛彈的組裝、啟動與初始化,首次發射的整體反應時間(從發現目標到開火)約需57秒,標準作戰模式是連續發射兩枚飛彈攻擊一個目標 ,兩枚飛彈的發射間隔約1至2秒 。在發射之前,MK-111計算機依照目標參數計算飛彈發射器的方位與仰角,並且確保萬一飛彈失效時不會誤擊附近的友艦。

護島神飛彈前部裝有四個接收天線來接收SPG-49射控雷達的回波,而彈體後部也有朝向後方的天線來接收SPW-2雷達的引導波束,確保飛彈飛行在SPW-2的波束中;在飛彈發射之前,射控系統會設定這一個攔截工作的SPW-2波束編碼,並且在發射架上透過編程設定入飛彈的導引系統,使每一枚飛彈能夠正確識別被賦予的照射頻道,在同時接戰多個目標時能避免混淆。護島神 飛彈發射升空之初,靠末端的固態火箭爬升並累積速度,固態火箭耗盡並拋棄之後,隨即啟動飛彈的衝壓續航發動機(巡航速率約2.7馬赫);在固態火箭作用的爬升階段,護島神飛彈處於無導引、無控制的飛行狀態,此階段約是發射後6秒鐘、飛行8海里,因此護島神通常無法接戰靠近到9海里以內的目標。

SPW-2追蹤雷達一開始就追蹤發射升空的護島神飛彈,在初期以較寬的波束角來追蹤飛彈,等到飛彈的衝壓發動機啟動、進入續航階段後,飛彈的導引系統開始工作,彈體後方的天線接收SPW-2雷達回波,透過分辨兩側天線波束抵達的時間差來計算飛彈偏離波束中心的角度,進而將飛彈導引到波束中央軸線上,而此時SPW-2雷達也開始以集中的窄波束(4度)工作,指引護島神飛彈保持在直線航道中,而SPG-49射控雷達則持續以連續波追蹤目標。如果目標距離較近,射控系統會選擇導引飛彈朝目標位置直飛;而如果目標距離較遠,則SPW-2追蹤雷達會引導飛彈至比目標更高的空域(例如達到70000英尺),如此飛彈將在空氣更稀薄的空層飛行,使得能量運用更經濟,獲得更遠的射程(理論上可達130海里)。 飛彈射控系統的MK-111計算機會計算SPG-49雷達追蹤目標的資料以及SPW-2雷達回傳的飛彈資料,計算兩者之間的 相對速度(透過計算雷達回波的都卜勒頻移),然後計算出修正參數,改變SPW-2波束指向,導引飛彈逐漸接近攔截點 。 依照兩具雷達回傳的目標與飛彈距離,MK-111將判斷飛彈是否迫近目標,屆時就改為終端半主動導引模式;一旦切換,系統就會將SPG-49從中途追蹤模式(波束寬5度)切換至終端照射模式(波束寬1度),並以無線電指令方式切換飛彈的導向模式,開始接收SPG-49雷達的照射波束直到命中;SPG-49的照射頻道同樣予以編碼,進入終端導引階段時才以SPG-49本身的波束傳送給護島神飛彈,如此敵方將無法複製相同編碼的信號源來欺騙飛彈。當飛彈逐步接近目標時,飛彈前部的四根天線開始接收到SPG-49射控雷達的目標回波,透過計算回波抵達四根天線的時間差計算與目標航道的夾角(如果飛彈朝目標直飛而去,四根天線接收同一個回波信號就沒有時間差),進而控制飛彈的控制舵面(二軸向)來修正飛行軌跡;四根天線以兩個為一組,每組天線產生一組 控制信號,各控制一個軸向的控制面,此種導引機制相當簡單(響應的控制信號直接驅動控制面,當時還沒有編程控制),能由1940、50年代的真空管技術實作出所需的控制組件。在終端導引階段時,護島神飛彈前部周圍的四個無線電近發引信也會啟動,向側面輻射電磁波探測目標回波,如果在引信作用範圍內收到目標回波就引爆戰鬥部;而如果飛彈朝目標位置直飛而去,朝向側面的近發引信就不會接收到回波,飛彈就會沿著SPG-49的照射回波直到撞擊目標,並由碰炸引信引爆戰鬥部。

如果搭載核子戰鬥部來接戰一大群目標,每次接戰只會發射一枚護島神飛彈。使用核子戰鬥部時,護島神飛彈的中途導引過程仍然不變,SPG-49射控雷達追蹤目標,飛彈沿著SPW-2追蹤雷達的波束前進,但省略終端照射導引,艦上射控系統會控制SPW-2引導飛彈飛向目標群的中心點並引爆。

為了防止護島神飛彈的第一級固態助升火箭拋棄後砸到友軍艦艇,發射控制人員會透過SPS-10平面搜索雷達確認發射區域附近的船艦位置;射控電腦會根據飛彈發射器的方位、仰角計算助升火箭拋棄後可能的撞擊區域(impact zone circle),並在雷達顯示器上顯示出來,而發射控制人員能以搖桿調整撞擊區域的位置遠離友軍船艦,射控電腦根據修正的撞擊區域來調整發射器的方位與仰角。

除了防空之外,護導神飛彈也可用來攻擊水面目標(這也是日後美國絕大部分艦載防空飛彈的附帶功能);此時,MK-77飛彈射控系統由艦上AN/SPS-10平面搜索雷達與MK-37艦砲射控儀獲得 水面目標的資料。 在此種攻擊模式下,護島神飛彈使用傳統戰鬥部,導引模式也與使用傳統戰鬥部接戰空中目標類似,由SPG-49射控雷達照射水面目標,飛彈沿著SPW-2追蹤雷達的指向飛行,進入終端階段時飛彈離開SPW-2的波束俯衝而下進入SPG-49的照射回波中,大角度俯衝撞擊目標;由於 命中時護島神飛彈以2.5馬赫左右的速率大角度俯衝(接近垂直),飛彈通常會在穿入艦體後於艦內引爆。由於需要SPG-49雷達的終端照射,護島神飛彈只能攻擊水平線以內的目標(通常距離25海里以內,約46km);由於水面目標的體積遠大於空中目標,機動力遠低於空中目標,因此幾乎難逃被護島神飛彈擊中的命運。

在1968年的一次試射中,奧克拉荷馬號(USS Oklahoma City CLG-5)發射一枚沒有裝戰鬥部的護島神飛彈攻擊靶船(一艘除役的護航驅逐艦),飛彈以趨近垂直的角度穿入靶船煙囪後方的甲板,仍有剩餘燃料的彈體在鍋爐室爆炸,爆炸產生的破片貫穿了2/3的主甲板,並向下一路衝擊至船底;在飛彈強大的動能以及燃料爆炸威力下,靶船斷裂成兩半並迅速沈沒。

此外,護島神飛彈還有一種攻擊地面固定目標的模式,目標位置資訊(經緯度)由其他單位提供,艦上射控系統由衛星導航獲得船艦位置(也是經緯度) ,並由武器控制系統中的PDP-8數位計算裝置(Digital Equipment Corporation)來計算彈道。PDP-8是一套迷你電腦(其體積為21世紀初個人電腦的七倍),在1960年代屬於最尖端的電子科技,執行的程式紀錄在打孔紙帶上,使用時透過一個ASR-33電報打字終端機載入PDP-8中,ASR-33終端包含鍵盤、列印機、紙帶讀取機與紙帶打孔輸出裝置,載入程式需要約半小時。 ;操作人員以ASR-33終端機的鍵盤,將目標與船艦位置輸入PDP-8計算機,計算機則據此執行預先載入的程式,計算出護島神飛彈的彈道。在這種攻擊模式下,護島神飛彈會省略終端照射,射控系統根據計算出的彈道,指揮SPW-2追蹤雷達來引導護島神飛彈飛行;飛行到預定的位置時,射控系統下達指令,飛彈便下俯衝,射控系統會在飛彈降至適當的高度時送出引爆指令。在對地攻擊模式下,護島神飛彈可以攻擊水平線以下的固定目標,不過飛彈仍須全程在SPW-2雷達的照射範圍內,因此最遠的攻擊距離大約是40海里(74km)。此種攻擊模式的精確度雖然較差,但護島神飛彈攻擊地面目標時通常使用核子戰鬥部,這樣的精確度已經足夠。

護島神還曾衍生出用來攻擊地面或艦載雷達的反輻射飛彈,型號為RIM-8H,於1965年進行首度測試。RIM-8H在中途導引階段也是沿著SPW-2雷達的波束前進,只不過終端導引階段是接收敵方雷達的信號朝向目標(敵方雷達信號特徵、方位、距離都由艦上的電子信號截收單位提供),而不是靠SPG-49雷達的照射。在1971年3月,美國海軍在沖繩外海以RIM-8H進行反雷達測試,當時以貼滿鋁箔的氣球綁在浮標上,然後以艦上照明雷達照射氣球形成反射,來模擬蘇聯艦艇的雷達信號,作為RIM-8H的標靶。

在越戰期間,美國海軍芝加哥號(USS Chicago CG-11)與奧克拉荷馬號(USS Oklahoma City CLG-5)飛彈巡洋艦於1972年1月曾以RIM-8H飛彈攻擊北越在光榮港與海防港一帶的沿岸雷達(用於戰鬥機導引),當時芝加哥號先發射兩枚RIM-8H,但沒有攻擊成功,接著輪到奧克拉荷馬號發射,稍後的偵察證明北越這座雷達站遭到摧毀。

護島神飛彈的SPG-49射控雷達笨重而複雜,而且受限於早期的電子技術,可靠度一直不理想;例如其發射機與天線緊密地裝在一起,很難被拆開維修。而著眼於長程防空的護島神飛彈由於反應時間較長(受限於較落後的電子技術,以及飛彈本身需要加油與組裝、整備時間太長),面對迫近的目標時很容易反應不及。

 

發射系統

奧克拉荷馬號飛彈巡洋艦的艦尾,可觀察所有護導神飛彈系統的飛彈發射與

感測系統:1為MK-12發射器,2為SPW-2乘波導引雷達,3為SPG-49照明雷達

,4為SPS-30追蹤雷達,5為AN/SPS-43長程對空搜索雷達。

俯瞰奧克拉荷馬號,可以看到中間兩部大型的AN/SPG-49照明雷達,

以及兩部較小的AN/SPW-2乘波導引雷達。

護導神飛彈的MK-7雙臂發射器,注意後方有水平彈艙的再裝填艙口。

加爾維斯頓級(Galveston class)飛彈輕巡洋艦的小岩城號(USS Little Rock CLG-4 ex-CL-92)

的MK-7飛彈發射器。

一艘阿爾巴尼級(Albany class)飛彈重巡洋艦,前部發射器正發射一枚護島神防空飛彈。

注意後部的SPS-30追蹤雷達以及兩座AN/SPG-49照明雷達都指向左舷。

 

護島神飛彈可使用MK-7或MK-12飛彈發射系统(Guided Missile Launching System,GMLS),兩者的雙臂發射器相同,主要差別是彈艙位置以及儲彈量的不同;其中,用於加爾維斯頓級(Galveston class)飛彈輕巡洋艦的MK-7的整個彈艙都位於主甲板以上(戰鬥部則儲存於主甲板以下數層的艙間),而阿爾巴尼級(Albany class)飛彈重巡洋艦與長堤號(USS Long Beach CGN-9)核子動力飛彈巡洋艦的MK-12發射系統的彈艙位於主甲板以下。以下說明都以彈艙在主甲板以上的構型為主。

MK-7飛彈發射系統的儲存/組裝區域位於發射器後方的上甲板艙室內(在主甲板以上),由0/5吋裝甲板製造,通風口外罩、各個艙蓋都採用裝甲製造,由前而後分為三個區域:最靠近發射架的是區域一(Area 1),即彈翼/控制面組裝區(wing and fin assembly area),此區域的兩側是飛彈測試區(missile test cells),而戰鬥部儲存艙(warhead magazine)位於區域一下方的艦體內部;區域二(Area 2)是備便艙區(Ready-service magazine),位於區域一後方;而區域三(Area 3)是儲存艙區(storage area),位於區域二後方;每個隔艙區域之間用來傳輸飛彈的艙口都採用防爆隔門,隔門以液壓動作。護島神飛彈的飛彈本體、助升火箭平時分開存放,備便艙區(區域二)存放18枚結合備便的彈體與助升火箭(尚未裝置彈翼),其後的儲存艙區(區域三)則存放30組分開的飛彈本體與助升火箭;此外,區域一下方的第四層甲板(距離約35英尺)是備用戰鬥部儲存艙(可儲存傳統彈頭與核子彈頭)。每一個區域都以水平方式儲存飛彈(與推進器),飛彈能在每個彈艙區域以及發射架之間雙向轉移。整個護島神飛彈的儲彈系統複雜程度堪與二次大戰時代戰鬥艦的主砲彈藥相比

再裝填時,飛彈本體(含戰鬥部)與助升火經由外部起重機從儲存艙區(區域三)頂部兩側的艙口(strikedown hatch)垂直送入,再由儲存艙區內的垂直升降機(strikedown elevator)降至儲存艙區內,然後由艙頂的橋式起重機(overhead bridge crane,橫向軌道上總共有三部可垂直吊運的起重機)吊運到儲彈軌上;區域三的儲彈架採用水平存放,共有30個位置,由上而下共三層,每一層10個彈位,每個彈位儲存彈體與推進器一組(一前一後);此時彈體與助升火箭都裝有儲存夾具(storage bands with shoes)利於起重機吊運以及故定在儲彈架上。向前方備便艙區(區域二)補充飛彈時,也是透過橋式起重機將彈體和助升火箭從儲彈架上吊起,橫向吊運到艙區兩側的垂直升降機降至底部對齊輸送軌道(transfer rails),移除彈體與助升火箭之間的儲存夾具(助升火箭的儲存夾具仍保留),然後由動力推車(power chart)沿著軌道往前推送,穿過防爆隔門進入備便艙區。整個水平彈艙只有在儲存艙區(區域三)不區分左、右側,備便艙區(區域二)與彈翼/控制面組裝區(區域一)都完全分隔為左右兩側,分別對應發射器的兩個發射架。

 

小岩城號的MK-7飛彈發射器彈艙的儲存艙區(區域三),可以看到儲存架

以及上方的橫向橋式起重機。此處可儲存30組分開的護島神飛彈與助升火箭。

 

彈體與助升火箭被送入區域二儲存艙區後,由艙區頂部的橫向運輸起重機(Transfer Crane)從輸送軌道吊運至軌道旁的組合位置(assembly station),在此將彈體與助升火箭結合,然後由運輸起重機吊至儲彈架上(此時起重機只靠著助升火箭上的儲存夾具來掛住飛彈),每一枚儲存在備便艙區的飛彈都能隨時用於作戰。備便艙區左右兩側各有上、下兩排儲彈架,每排有四個,而每一枚結合的彈體與推進器都裝置在一個備便托盤(ready service tray)上,儲彈架的機械裝置能像輸送帶一樣讓備便托盤移動輪轉;如此,,操作人員能透過控制面板選擇存取任何一個彈位的飛彈,進行裝填或送入測試區。每一枚備便艙區裡的護島神飛彈每個月都要進行一次檢查,此時就要將飛彈送入前方第一艙區兩側的飛彈測試區進行測試;此時,起重機把受測飛彈的備便托盤搬運到艙區兩側的滑軌上,在此將飛彈本體與助推火箭分開,以動力推車將飛彈本體向前送入測試區。在測試區域內,艦上人員將飛彈插上線路,連結護島神戰術測試裝備(TAlos Tactical Test Equipment,TATTE),TATTE會自動檢查飛彈內所有的電子裝備與迴路;檢查完畢後,飛彈由動力推車推回備便艙區,重新與推進器結合並放回儲彈架。

小岩城號的MK-7飛彈發射器彈艙的備便艙區(區域二)。中間的軌道就是

放置備射彈(彈體、助推火箭已經結合)的托盤,而右側則是與儲存區和飛彈測試區相連的滑軌。

小岩城號的MK-7飛彈發射器彈艙的備便艙區(區域二)。

此外,如果要動用儲存在下甲板儲存艙的戰鬥部,也是在飛彈測試區與飛彈結合。戰鬥部儲存艙位於彈艙第一艙區下方四層甲板(約35英尺),備用戰鬥部平時存放在戰鬥部儲存架(warhead stowage chocks)上(戰鬥部前方的錐狀外罩分開儲放),儲存艙頂部有橫向輸送車(trolly);提取時,儲存艙的橫向輸送車運送戰鬥部至船艦中央的揚彈機(warhead elevator),往上送至主甲板下方的第一甲板的特殊武器處理站(Special Weapons Office),在此處會決定把戰鬥部送往彈艙第一艙區左側或右側的飛彈測試區;特殊武器處理站兩側各有一組稱為戰鬥部接收站(Warhead Receiving Stands)的動力軌道滑車,戰鬥部從電梯送上特殊武器處理站之後就被艙頂的橫向輸送車放上左舷或右舷的戰鬥部接收站,軌道滑車將戰鬥部送至左舷或右舷飛彈測試區的艙口下方,再由起重機往上吊入飛彈測試區。進行再裝填作業時,也是透過左、右兩舷飛彈測試區頂部的艙口,透過起重機將戰鬥部往下吊運到飛彈測試區底下的特殊武器處理站,然後經由揚彈機送至彈艙內。

小岩城號的MK-7飛彈發射器彈艙的飛彈測試區,位於彈翼/控制面組裝區(區域一)兩側

。畫面中軌道上的護島神飛彈是在備便艙區裡。
 

準備接戰時,被選擇裝填的飛彈的托盤被移到裝填軌道(Rammer rail)下方(中間位置),裝填軌道的起重機(loader hoist)掛住飛彈推進器的儲存夾具將飛彈從舉起並掛上裝填軌道,隨後前方的防爆隔門打開,飛彈下方的托盤降下,然後飛彈就被沿著軌道送入彈翼/控制面組裝區(區域一)。在彈翼/控制面組裝區,操作人員為飛彈裝上彈翼(包含飛彈中段控制面、尾部故定式安定面,以及助推火箭尾部的安定面),取下飛彈的安全插銷(saving plug),換上備便插銷(Arming Plug),使飛彈引信可以備炸,然後進行暖機與最後測試,飛彈就完成備射;緊接著,區域一前方的對外防爆隔門打開,隔門由四扇門板(分別在上、下、左、右)構成,上部門板頂部裝有一個滑軌,直接對齊旋轉發射器的發射臂,飛彈就沿著滑軌被推送上發射架,然後關閉防爆隔門。一般而言,第一輪發射的護島神飛彈從備便艙區移至第一艙區進行最終組裝、到送上發射器備便發射,需要57秒,後續的飛彈則需要46秒。前述飛彈在各艙區轉移、吊運、存放與提取都有起重機、動力推車、揚彈機協助,但這些設備都需要人員操作,而組裝飛彈彈翼、測試等同樣需要人工,因此MK-7發射系統需要編制30人。

護導神飛彈彈艙的開口,經由滑軌送上MK-7發射器。

裝備核子戰鬥部的護島神飛彈平時儲存在第三艙區(儲存艙區),或者將核子戰鬥部單獨儲存在下甲板的彈艙中;只有透過艦隊指揮官的命令,才能將 帶有核子戰鬥部的飛彈送入第二艙區(備便艙區)。為了避免誤用裝有核子戰鬥部的飛彈,彈艙有多道安全措施:首先,裝備核子戰鬥部的飛彈的固態火箭設有反裝填鎖(antiloading fixture locked),能直接防止飛彈被裝上滑軌送入備射的第一艙區,只有艦上武器官(Weapons Officer)保管的鑰匙能夠開鎖。第二,裝備核子戰鬥部的飛彈都備有綠色的安全插銷(saving plug),發射系統能自動偵測這種安全插銷並阻止飛彈被送上發射架,第一艙區的人員必須先將安全插銷換成紫色的備便插銷(Arming Plug)(傳統戰鬥部的護島神飛彈使用白色的備便插銷);安全插銷儲存在第一艙區的兩個保險櫃,由艦長保管保險櫃密碼,因此只有艦長從艦橋下達密碼,操作人員才能取出備便插銷裝上飛彈,允許飛彈從第一艙區送上發射架。最後,飛彈裝填系統中有兩個T字形把手,其中一個在彈艙第一艙區的控制席,第二個在戰情室的武器控制席(Weapons Control),只有在兩個把手都被轉到「W位置」(1/4轉)的情況下,飛彈控制系統才允許搭載核子戰鬥部的飛彈由第一艙區送上發射器;位於武器控制席的把手平時由鑰匙鎖住,鑰匙由武器官保管。

護島神飛彈型號/衍生型

護島神飛彈前部,中央是進氣錐(內有戰鬥部)。進氣道四周圍繞著四根用來接收

SPG-49照射雷達回波的天線,以及一根空速管(上)。

護島神飛彈的本體分為彈鼻、彈體前部、彈體中部、彈體後部,升空時彈體後部接上一個附有一組十字固定式安定面的MK-11 Mod2固態助升火箭(裝有2800磅(1270kg)的Class B固體燃料,由MK-177點火器觸發)。衝壓發動機的進氣道、燃燒室佔據了整個飛彈本體的中軸線。彈鼻正面中央是衝壓發動機進氣口,進氣口中央的進氣錐內部設置戰鬥部(進氣錐前部有碰炸引信);進氣口外圍設置空速管以及四個接收SPG-49雷達照射波束的天線,彈鼻部位側面設置電磁近發引信的天線。彈體前部有一對大型的十字控制面,發射前在彈艙第一艙區由人工裝上彈體;負責導引飛彈的電子裝備設置在控制面前部(圍繞著衝壓發動機),控制面之後是燃料槽,燃料經由渦輪液壓泵浦抽入燃料岐管並通往彈尾的燃燒室。衝壓發動機的進氣管道通到彈體後部向外擴張,此處設置燃燒室(Plot Burner)與火焰產生器(Flame holder),燃油在燃燒室注入並點火,噴焰由彈尾的噴嘴噴出。彈體後部設有一組十字形固定式安定面,彈尾周圍設有接收艦上SPW-2追蹤雷達波束的天線。SAM-N-6c1(RIM-8C)開始配備的MK-46連桿高爆戰鬥部全重465磅(210.9kg),包含225磅(102kg)高爆炸藥,殺傷半徑120英尺(36.6m);在60英尺(18.3m)內觸發近發引信時,戰鬥部破片有100%的機率擊中目標。

飛彈升空時,彈尾的MK-11 Mod2固態助升火箭將飛彈推送升空,整體燃燒時間約5秒,在前2秒鐘將飛彈加速至1馬赫左右,燃燒完畢、脫離彈體時將飛彈加速至2.2馬赫。固體火箭脫離後,衝壓發動機隨即啟動,使飛彈進入續航狀態;固體火箭分離到衝壓發動機點火之間約有60毫秒(millisecond)間隔(通常不超過100豪秒),由計時器精確地控制,而點火指令下達到衝壓發動機開始燃燒工作約需40毫秒。整體而言,護島神飛彈發射後10秒鐘內能加速到2.7馬赫的巡航速率,導引系統會控制衝壓發動機的燃料供應速率,使飛行速率保持在2.7馬赫左右,使彈體承受的空氣摩擦溫度在彈體結構的融點以內。為了防止衝壓發動機在飛行途中因故熄火,火花點火器(spark igniter)在整個衝壓發動機工作期間都持續進行點火動作。

SAM-N-6b是護島神飛彈第一種進入服役的型號 ,而SAM-N-6、SAM-N-6a是測試階段使用的型號。SAM-N-6b射程60海里(111.12km),飛彈的衝壓續航發動機燃料槽容量70加侖(使用JP-5燃料),配備重465磅(211kg)的多聯桿高爆戰鬥部(continuous-rod HE);核子型號SAM-N-6bW裝備一個W-30核子戰鬥部,其威力相當於2~5千噸(kiloton)黃色炸藥。稍後在1960年11月開始服役的SAM-N-6b1則 增大燃料槽容量為85加侖(使用JP-5燃料時射程100海里(185km),使用JP-4燃料時射程130海里(240.7km)),並換裝新的MK-46連續桿高爆戰鬥部,殺傷半徑比原本提高了30%,至於SAM-N-6b1配備核彈頭的型號則為SAM-N-6bW1。

在1962年,更新的SAM-N-6c1開始服役,稱為統一型護島神(Unified Talos),不再區分為傳統戰鬥部與核子戰鬥部型號,能依照任務需求而選擇組裝核子戰鬥部或傳統戰鬥部,擁有更好的作業彈性;此外,SAM-N-6c1也以一具新的連續波半主動雷達尋標器取代原本的脈衝半主動雷達尋標器,提升了攻擊低空目標的能力,發射區低界延展到海平面高度50碼(45.72m),發射高界則由原本的6萬碼(54864m)提高到8萬碼(73152m);而為了配合SAM-N-6c1新的連續波半主動雷達導引模式,SPG-49雷達也增加一組1kw的連續波發射器。美國隨即將早期的護島神飛彈統一為SAM-N-6c1,少數已經服役的SAM-N-6b1則回廠換裝連續波半主動雷達尋標器,型號稱為SAM-N-6b1(CW)。

護島神飛彈彈體9.8m,彈體直徑71cm,彈體全重7800磅(3500kg),其中飛彈本體重3400磅(1500kg)、助升火箭重4400磅(2000kg)。

在1963年起,美軍啟用三軍通用編號,所以護島神飛彈被賦予RIM-8的新編號;其中,SAM-N-6b更改為RIM-8A,配合核子戰鬥部的SAM-N-6bW改為RIM-8B,SAM-N-6b1改為RIM-8C,SAM-N-6bW1改為RIM-8D,SAM-N-6c1改為RIM-8E,SAM-N-6b1(CW)改為RIM-8F。 在1968年5月23日越戰期間,長堤號(USS Long Beach CGN-9)核子動力巡洋艦以護島神 飛彈在120km以外的北越上空擊落一架北越米格機,成為美國海軍艦載區域防空飛彈最早的實戰擊落紀錄,同年6月長提號再度以護島神飛彈於120km外擊落一架米格機,至今這仍然是實戰中防空飛彈擊落目標的最遠距離。

此外,護島神飛彈也曾出現陸基版本供軍使用,此計畫稱為Talos-L或Talos-W,作為波音IM-99/CIM-10 Bomarc陸基防空飛彈發展成熟前的墊檔。 在1955年,美國空軍賦予陸地版護島神為IM-70,隨後推出的XIM-70A與XIM-70C則分別是SAM-N-6b1與SAM-N-6bW1的陸基版。然而,隨後美國空軍 對XIM-70的興趣下降,在1957年將此計畫移交給陸軍,之後很快便遭到取消。

護島神飛彈從1974年開始退出現役,並於1979年完全退出美國海軍第一線;在20多年服役期間,美國海軍總共購買了2825枚護島神飛彈。之後,部分庫存的護島神飛彈被改裝成MQM-8汪達爾(Vandal)系列 靶彈,用來模擬各種空中的威脅,以測試各型艦載防空武器系統。MQM-8總共有多種衍生型,MQM-8X稱為艦隊汪達爾(Fleet Vandal),MQM-8G用來模擬超音速飛行目標以及採取高彈道、終端向下俯衝的蘇聯超音速反艦飛彈(美國海軍將此威脅稱為Threat-A);此後又推出增程型MQM-8G/ER汪達爾 (Vandal Extended Range)來模擬超音速掠海飛行的目標,以及進一步改良、能超音速進行高機動過載(10G)的MQM-8G/EER (Extended Extended Range)來模擬蘇聯3M80(SS-N-22)超音速反艦飛彈(美國海軍將此威脅稱為Threat-B)。

由於庫存耗盡, MQM-8系列靶彈在2005年7月正式從美國海軍除役,歷年來美國海軍在各項測試、演習中共擊落644枚MQM-8系列靶彈,而接替MQM-8的則是新一代 GQM-163郊狼(Coyote)超音速掠海靶(Supersonic Sea-Skimming Target,SSST)。

 

小獵犬飛彈

波士頓號(USS Boston CAG-1)飛彈巡洋艦上的小獵犬防空飛彈,發射器為MK-4型

,飛彈本身則為早期型(BW)。

(上與下)早期構型的小獵犬(BW系列),控制翼位於彈體中部

普洛維登斯號(USS Providence,CLG-6 ex-CL-82)飛彈輕巡洋艦上的

小獵犬防空飛彈(屬於後期型)與MK-9發射器。

普洛維登斯級飛彈巡洋艦春田號(USS Springfield CLG-7 ex-CL-66)的MK-9小獵犬防空飛彈發射器。

起源

原本大黃蜂計畫只打算發展護島神飛彈,不過美國海軍一開始就預料這種採用衝壓發動機的長程防空飛彈會遭遇不少問題,需要較長的時間才能實用化;因此在CTV-N-9 STV超音速乘波導引測試載具於1948年試飛成功後,美國海軍立刻決定以之為基礎,使用固態火箭動力,發展一種較為簡化、射程較短、同樣採用乘波導引的中程防空飛彈,這就是後來的小獵犬(Terrier)。

小獵犬飛彈的發展十分順利,美國海軍在1949年與康維爾公司簽署一份發展合約,並於同年10月以STV-3的編號進行小獵犬飛彈的首度試射,隨即又在1950年進行同時導引兩枚飛彈攻擊一架靶機的課目,接著在1951年9月在諾頓灣號(USS Norton Sound AVM-1)測試艦上完成了海上發射測試,並於同年獲得SAM-N-7的代號。接著,小獵犬飛彈在1952年於中國湖測試場,以及在1953年於諾頓灣號進行實戰測試,配備實戰彈頭,並成功摧毀了F-6F靶機。在1954年,小獵犬飛彈在 以除役、作為測試艦的密西西比號(USS Mississippi EAG-128 ex BB-41)戰鬥艦上進行作戰測評 (使用型號為MK-1的雙臂發射器),隨後於1956年正式服役,比護島神飛彈還早了3年,是第一種在美國海軍正式服役的艦載防空飛彈。

小獵犬飛彈初期的射控系統是MK-25 Mod7射控雷達,來自於MK-37射控系統,不過此系統僅用於測試用的密西西比號戰鬥艦以及美國海軍第一艘飛彈巡洋艦──波士頓號(USS Boston CAG-1)。爾後小獵犬改用由護島神飛彈系統SPG-49照明雷達修改而來的SPQ-5單脈衝乘波導引雷達,同樣採用C波段。小獵犬飛彈最早服役的型號是SAM-N-7,稍後推出的修改型是SAM-N-7a,後又改稱為小獵犬BW-0,意味乘波導引、以前翼控制與第0批的意思。

BW-0全長8.25m,彈徑34cm,中部控制面翼展1.03m, 彈尾安定面翼展1.2m,推進系統包括一具Allegany Ballistics固態火箭助推器以及一具飛彈本體的MW Kellogg固態巡航火箭發動機,彈體重480kg,固態火箭助推器重584kg(包含重99kg的戰鬥部),飛行速度僅1.8馬赫,射程6000~20000碼(5486m~18288m),射高5000~50000呎(1524~15240m),只能用來對抗高度40000呎(12191m)、速率600英里(965.4km)以下的目標。緊接著的小獵犬推出的改良型是SAM-N-7b(又稱小獵犬1b),換裝由APL與Philco聯手設計的電子系統,不過沒有實際量產服役;接下來推出的SAM-N-7c(小獵犬1c)則採用摩托羅拉公司重新設計的電子系統,成為小獵犬BW-1,其電子系統可靠度更佳,且更易生產與維護,至於動力系統則沒有變更,因此射程、飛行性能仍相同。由於BW-0與BW-1的射程與性能有限 ,只能對付次音速目標,美國海軍並不滿意,所以服役時間不長。

載於MK-10雙臂發射器的小獵犬飛彈,此為後期型小獵犬,採用尾翼控制。

此照片攝於貝克那普級飛彈巡洋艦福克斯號(USS Fox CG-33)

早在1953年,美國海軍就預知原本前翼導引小獵犬飛彈性能的侷限性,便以小獵犬飛彈的名義,發展一系列改用尾翼控制的新彈體,以提高其速度與射程。第一枚採用尾翼控制的STV-4測試載具於1954年7月完成飛行測試 ,1955年進一步試射尾亦控制的STV-5,而第一枚量產的尾翼控制彈(Beam-riding, Tail control, series 3,BT-3)則在1956年正式推出。BT-3採用全新的設計,彈體中部改裝四個低展弦比的長條型固定面,控制翼面 則由原本BW-0/1的彈體中段移至彈尾,控制的靈活度大幅提昇。 由於BT-3縮小了翼展,儲存相對更方便儲存。先前每一枚小獵犬BW系列飛彈在裝填之前的組裝工作需要14名人員,而一枚BT-3就只需要六名 (彈體控制面是折疊的只需要展開,只有助推器的安定面需要人工安裝)。BT-3也換裝新的固態火箭續航發動機與固態火箭助推器。

緊接著推出的BT-3A換裝了燃燒時間更長的火箭發動機,射程達40000碼(37km)級 ,是早期小獵犬的2倍,速率則提升到3馬赫,射程提高到37km,射高提高到24400m;此外,BT-3A也是小獵犬系列中第一種兼具反艦能力的衍生型。BT-3A使用99kg的高爆戰鬥部,此外也有配備W45-0核子彈頭的衍生型,稱為BT-3A(N),威力達1KT。隨著小獵犬飛彈射程的延長,也遇上了前述類似護島神飛彈的乘波導引精確度問題;因此早在1952年,APL便有為小獵犬換裝半主動雷達尋標系統的計畫,不過為了簡化系統,小獵犬採用全程半主動雷達導引, 只需要照明雷達持續照射目標,飛彈沿著雷達回波前進直到命中目標,省略了護島神系統的乘波導引雷達。BT-3A彈全長8.2m,彈徑34cm, 中部安定面翼展61cm,彈尾控制面翼展1.07m,飛彈全重約1360~1370kg,其中飛彈本體重535~540kg,助推器重825~830kg。

相較於護島神飛彈,小獵犬飛彈的各個部件都依照不同的類別區分與組裝,這不僅結構比護島神更簡單且更易於維護,日後也更容易以各部件為單位,不斷地進行漸進式升級(每次改良幾乎只限於一個部件);這使得小獵犬在歷年來獲得比護島神級更大的升級,也服役得更久。

配備小獵犬防空飛彈系統的法拉蓋特號(USS Farragut DLG-6,後成為DDG-37)

,此為配套早期型小獵犬飛彈(採用乘波導引)的SPQ-5射控雷達,

衍生自SPG-49,故兩者構型類似。之後小獵犬飛彈改用半主動雷達導引,

配套射控雷達換成了SPG-55。

(上與下)李海級(Leahy  class)飛彈巡洋艦沃登號(USS Worden CG-18)

的SPG-55照明雷達,這是量產型小獵犬防空飛彈的配套射控雷達。

 

小獵犬的半主動雷達導引系統原形在1957年安裝於採用前翼控制的XHW-1載具上進行測試,爾後的量產型(HT-3)則改成尾翼控制,採用一具C波段連續波半主動雷達尋標器;為了配合半主動雷達導引機制,原本小獵犬的SPQ-5照明雷達就被SPG-55單脈衝照明雷達所取代。SPG-55在追蹤目標時採用C波段,尖峰功率達1MW,有效距離達30萬碼(274320m);而在進行照明導引時則改為X波段,平均功率5kW,最大照明距離20萬碼(182880m)。為了與舊型的小獵犬相容,SPG-55也有與SPQ-5相似的乘波導引模式,先發射一道較寬的波束捕捉飛彈,4秒之後再轉入較窄的波束。HT-3的低空接戰 能力大幅增加,單枚殺傷概率(SSPK)也比原本提高30%。

與小獵犬飛彈搭配的發射器包括MK-4、8、9、10等雙臂發射器,旋轉發射器部位都使用MK-5雙臂發射器,主要差別在於彈艙儲存方式(除MK-4的彈艙是垂直儲存外,MK-8、9、10都是水平儲存)、彈艙位置與儲存量等;搭配的WDS則有MK-1/3/8等,射控系統則稱為MK-76。在1963年美軍啟用三軍通用編號,所以小獵犬被賦予RIM-2的新編號,其中SAM-N-7 BW-0改為RIM-2A,SAM-N-7 BW-1改為RIM-2B,SAM-N-7 BT-3改為RIM-2C,SAM-N-7 BT-3A/3A(N)改為RIM-2D,SAM-N-7 HT-3改為RIM-2E。到1966年小獵犬飛彈生產結束時,至少生產了8000枚。

 

韃靼飛彈

由MK-11雙臂發射器發射的RIM-24A韃靼防空飛彈 。相較於小獵犬飛彈,

韃靼飛彈省略了尾部的助推器。

芝加哥號飛彈巡洋艦(USS Chicago CG-11)發射一枚韃靼防空飛彈,

攝於1978年2月南中國海。

由於護島神與小獵犬飛彈的體積都明顯偏大,兩者長度分別約9.7m與8m,無法裝載於不到四千噸級的艦隊型驅逐艦上。為因此美國海軍在1951年提出一種短程防空飛彈計畫,而且必須相容於在二戰型驅逐艦驅逐艦上五吋38倍徑高/平兩用快砲的砲位與彈艙,替換現役驅逐艦的五吋火砲。

經過研究後,APL決定以尾翼控制版小獵犬的彈體為基礎,去除第二級助推火箭,僅保留單截彈體。尾翼控制版小獵犬的彈體較為緊致,較易部署於小型艦艇上;而此種新飛彈也直接沿用當時正在發展的半主動雷達導引小獵犬飛彈的尋標系統,以獲得較佳的低空接戰性能。此外,發動機部分採用新開發的雙推力固態火箭,混和多種外型和燃燒特徵不同的藥柱,以滿足發射時所需的大推力以及續航過程中所需的較長燃燒時間,飛行速度約1.8~2馬赫。

在1955年,APL向美國海軍提出新飛彈的發展建議,並於同年5月正式獲得合約,同時命名為韃靼飛彈(Tartar),賦予的編號為MK-15。由於同時期美國陸軍也在發展單截火箭的短程鷹式(Hawk)防空飛彈,與韃靼形成競爭關係,因此韃靼的第一筆研發資金在1955年10月曾被國防部凍結一段時間。韃靼在1961年作戰測試評估(Operational Evaluation,OE)曾因為反覆出現維修問題,研發進度延誤,不過後來予以克服。1963年以後,韃靼被賦予RIM-24的編號。RIM-24配備一個59kg重的高爆戰鬥部,並沒有搭載核子戰鬥部的型號。與護島神、小獵犬相同,韃靼必要時也能用來射擊水面目標。

韃靼採用許多與小獵犬HT-3相容的組件,彈翼構型也與小獵犬HT-3類似(中部長條型低展舷比安定面加上十字形的可折疊彈尾控制面),不過由於原始射程的要求較低(約15000碼,13716m),所以尋標器改為X波段,照明雷達改用較輕的SPG-51,配套的射控系統稱為MK-74。SPG-51是陸軍用的SCR-584 S波段雷達的艦載衍生版,在1952年衍生為SPG-51之際改成C/X雙波段操作,搜索時採用C波段,照明時切換為X波段。雖然使用了許多現成技術,不過由於美國海軍多次變更技術需求,導致韃靼飛彈的研發時程比預定進度來得慢;首先在1957年5月的韃靼改良需求中,把射程由原本的15000碼提高為25000碼(22860m),射高也從50000呎(15240m)提高到6.5萬呎(19812m),而射擊低界則需達50呎(15.24m)。而在這個韃靼改良計畫尚未完成之際,美國海軍又在1959年提出韃靼可靠度改良計畫(Tartar Reliability Improvement Program,TRIP),要求減輕100磅的重量,射程提高至5萬碼(45720m),射高提升至8萬呎(24384m),同時降低生產成本,這等於是以不到小獵犬HT-3飛彈一半的尺寸,滿足同等甚至更高的性能,以上這些技術指標要等多年後才能達到(詳見下文的RIM-24B/C)。

 不像護島神、小獵犬飛彈,韃靼飛彈在發射前不需要進行任何人工組裝,使得配套的MK-11/13等發射系統可以省略整備區,垂直儲存的彈艙只要將飛彈彈位對準上方裝填口、將飛彈送上發射架即可,不僅減少了人力需求、加快反應速度,也使得系統體積得以縮小。

基本型的韃靼(RIM-24A)於1958年開始測試,1961年2月起安裝在亞當斯級驅逐艦首艦亞當斯號(DDG-2)上進行測試,雖然這項測試遇到許多問題,在同年11月宣告失敗,然而亞當斯級驅逐艦早在1957年就已經開始建造,所以此計畫持續進行。接下來,改良後的韃靼飛彈於1961年10月與1962年1月驗證了韃靼飛彈的反艦能力,1962至1963年在亞當斯級驅逐艦山普森號(DDG-10)進行測試,並於1962年進入美國海軍服役。RIM-24A的有效射程只有14km,有效射高15240m。由於韃靼飛彈打算裝備於較小的艦艇上,所以搭配較輕量的MK-13/22單臂發射器或MK-11雙臂發射器。MK-11由於可靠度較差,射速 比起單臂的MK-13/22(MK-11為每18秒發射兩枚,MK-13/22為每10秒一枚)也討不到便宜,所以只有三艘阿爾巴尼級重巡洋艦與前13艘亞當斯級飛彈驅逐艦 (DDG-2~14)採用,後10艘亞當斯級(DDG-15~24)就改用MK-13發射器。

 

3T的服役

由於護島神、小獵犬與韃靼三種飛彈都以T開頭的單字命名,所以又被稱為「3T」,是美國海軍進入飛彈時代後的第一批防空主力。3T服役後,首先安裝的是若干二戰時代建造的輕/重巡洋艦,以及若干火砲驅逐艦,這些都是舊艦改裝。至1962年為止,美國國會已經授權71艘配備3T飛彈的艦艇,包括三艘裝備小獵犬飛彈的小鷹級航空母艦(後來拆除)、12艘飛彈巡洋艦、30艘新造飛彈巡防艦、23艘配備韃靼飛彈的驅逐艦與3艘韃靼飛彈護航驅逐艦(1975年起改稱飛彈巡防艦) ,這些新造/改裝的3T飛彈艦艇的總花費約44億美元,其中3T飛彈系統的研發與購置也耗資超過20億美元,這在1950到1960年代是一筆非常巨大的投資(當時美國年度國防預算規模約500億美元)。

相較於火砲砲塔,飛彈以及旋轉發射系統不僅精密複雜,而且脆弱得多,很難承受海浪直接衝擊;因此,第一代防空艦艇絕大多數都只在艦尾設置防空飛彈發射器,只有少數艦體較大、乾舷較高的船艦(如重巡洋艦等級)例外。例如,美國海軍改裝的二戰型船艦裡,只有 改裝自二戰重巡洋艦的阿爾巴尼級(Albany class)以及新造的長堤號USS Long Beach CGN-9)核子動力飛彈巡洋艦(兩者滿載排水量都超過17000噸級),才在艦首位置設置防空飛彈發射器。直到1960年代開始服役的7800噸級李海級(Leahy class)飛彈領艦驅逐艦(DLG,1975年升格為飛彈巡洋艦),透過使用長船樓船型、在不大幅增加艦體規模與排水量的情況下提高乾舷,才能在艦首安裝小獵犬防空飛彈發射器。

另外,不同於艦砲的彈艙可以盡量深入艦體下方,防空飛彈系統的彈艙、發射器以及配套的搜索與射控雷達,大部分都在主甲板以上;護島神與小獵犬防空飛彈由於彈體長度較大,飛彈基本上以水平方式儲存於彈艙裡,彈艙設置在主甲板以上緊鄰發射器後方;唯一例外是配合小獵犬的MK-4採用垂直彈艙。相較於水平儲存彈艙,垂直儲存的彈艙在單位艦體長度內可以儲存更多飛彈,且飛彈垂直儲存比較能減少因艦體晃動產生的振盪而損壞;此外,垂直彈艙深入艦體內部,且佔據的船艦縱向幅度(基本上就是發射器正下方)較少,無論是受到的保護或對於船艦重心,都比暴露主甲板以上且佔據很大船體長度的水平彈艙好得多(船艦主要防護裝甲是在艦體部位,上層建築考量到重心問題無法施予裝甲)。然而,垂直彈艙深入艦內,需要對艦體內部通過的甲板艙室大幅改造(以小獵犬飛彈的長度,基本上從主甲板以下直到艦底,每層甲板都要修改與更新),設計與施工複雜度遠比布置在主甲板以上的水平彈艙高,尤其是對於在火砲時代設計的二戰型船艦,改裝垂直彈艙的複雜度遠比水平彈艙高。

護島神跟小獵犬飛彈系統體積重量都不低,發射器與彈艙都安裝在主甲板以上,自然會使船艦重心高度增加,使船艦穩定性、適航性能明顯惡化;更不用提這些船艦都改裝比原本更高的格子桅來安裝長程搜索雷達天線,且在上層頂不安裝射控雷達,這些新增的結構都讓船艦更為「頭重腳輕」。以搭載護島神防空飛彈的加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦(改裝自克利夫蘭級輕巡洋艦)為例,即便是船艦裝滿油料的滿載情況,因為上部過重帶來的艦體橫搖仍然十分顯著,而且有著艦首下傾(trim by bow)、易上浪的情況,而艦首下傾插入海浪使船艦承受的縱向應力增加,又帶來舯拱(hogging)問題,船體許多焊接處都發生裂痕。所有改裝防空飛彈的飛彈輕巡洋艦(CLG)都面臨嚴重的問定性問題,而且隨著服役時間越來越嚴重;美國海軍曾打算在這些CLG艦體中部增加突出的浮艙來改善問題,但最後都沒有實施。

 

舊艦加裝3T飛彈:

1.小獵犬飛彈搭載艦(波士頓級、普洛維登斯級)

最早搭載小獵犬防空飛彈的,是兩艘經過改裝的二戰時代巴爾的摩級(Baltimore class)重巡洋艦,改裝後稱為波士頓級(Boston class)飛彈重巡洋艦,以及三艘由克利夫蘭級輕巡洋艦改裝的普洛維登斯級(Providence class)飛彈輕巡洋艦上。

1.1波士頓級飛彈重巡洋艦

兩艘波士頓級分別是波士頓號(USS Boston CAG-1 ex CA-69)與坎培拉號(USS Canberra CAG-2 ex-CA-70) ;最初美國海軍在1948年7月就提議將兩艦改裝防空飛彈,但由於經費短缺而擱置,直到1952財年(韓戰進入第二個年頭)才獲得撥款。波士頓號在1952年2月接受改裝,1955年11月1日重新服役,而坎培拉號則在1952年5月20日展開改裝,1956年6月15日重新服役 ,這兩艦是美國海軍第一種正式配備防空飛彈系統的艦艇。

這兩艘被稱為波士頓級(Boston class)的飛彈重巡洋艦較多地保留原本的火砲裝備,艦首兩座三聯裝八吋(203mm)主砲都獲得保留,原本六座雙聯裝5吋(127mm)快砲也保留五座(朝前一座、兩舷各兩座),艦尾的一座三聯裝八吋砲塔與一座雙聯裝5吋(127mm)快砲則被拆除,換成兩個裝填小獵犬飛彈的MK-4雙臂發射器(各備彈72枚),此外艦體後部也布置兩具配套的SPQ-5射控雷達(因此波士頓級一次能接戰兩個空中目標),也在上層設置SPS-37長程對空搜索雷達與SPS-30測高雷達。

由於巴爾的摩級的艦體深度足夠,因此MK-4發射器的彈艙設置在發射器正下方,飛彈以垂直方式存放,每具發射器的彈艙可容納72枚小獵犬飛彈。這兩座MK-4發射器都是安裝在原本艦砲的砲位,可以沿用原本艦體強度甲板為砲座預留的開口(不需要重新挖洞)和下甲板彈庫空間;不過,這還是需要在艦體內進行龐大的改裝工程(遠比布置在主甲板以上的水平彈艙構型複雜),艦體後部從主甲板直到艦底、從艦尾機艙的後艙壁到舵機室的艦內空間,幾乎每層甲板都完全更換。

此外,艦尾還加裝直昇機起降平台,可供一架VH-3海王直昇機起降。 波士頓級標準排水量約13600噸。

1.2普洛維斯登級飛彈輕巡洋艦 

波士頓級飛彈重巡洋艦坎陪拉號(USS Canberra CAG-2 ex-CA-70)

而三艘普洛維登斯級則為普洛維登斯號(USS Providence,CLG-6 ex-CL-82)、春田號(USS Springfield CLG-7 ex-CL-66)以及托皮卡號(USS Topeka CLG-8 ex-CL-67),其中普洛維登斯號於1957年6月展開改裝,1959年9月17日重回現役;春田號在1959年5月展開改裝,1960年7月2日重新服役;托皮卡號在1957年4月15日展開改裝,1960年3月26日重回現役。

普洛維登斯級標準排水量約10000噸級,滿載排水量約15000噸級。普洛維斯登級的原船型克利夫蘭級輕巡洋艦是美國海軍設計建造的最大型輕巡洋艦,在二次大戰完工服役時上部重量已經飽和並面臨顯著的穩定性問題,而改裝防空飛彈系統以及配套的龐大搜索、射控雷達天線之後,穩定性問題自然變得更為嚴重。

普洛維登斯級的改裝模式與加爾維斯登級(同樣以克利夫蘭級輕巡洋艦修改)相似,只不過普洛維登斯級使用小獵犬飛彈而加爾維斯頓級使用護島神飛彈。 普洛維登斯級後部兩座三聯裝六吋主砲與三座雙聯裝五吋快砲都被移除,原位置加裝一套MK-9雙臂發射器來使用小獵犬飛彈(彈艙容量120枚),並在艦尾樓設置配套的兩座SPQ-5射控雷達;艦上還設置SPS-30測高雷達與SPS-37長程二維對空搜索雷達,後端武器指揮系統為WDS MK-3。

由於克利夫蘭級輕巡洋艦的艦體深度比重巡洋艦低,為了簡化改裝幅度,普維斯頓級採用水平彈艙的MK-9發射器,而不是波士頓級飛彈重巡洋艦的MK-4(垂直彈艙設置在主甲板以下);水平彈艙設置在主甲板以上,緊鄰MK-9發射器之後,設計與施工複雜度相對比垂直彈艙的MK-4低了許多。

普洛維斯登號(CLG-6)與春田號(CLG-7)要擔負艦隊旗艦任務,因此艦首只保留一座三聯裝六吋主砲以及一座雙聯裝五吋快砲,其餘 火砲全部拆除,並大幅改造艦橋、納入指揮官與參謀人員所需的指管通情艙室;而托皮卡號(CLG-8)則不需要擔負艦隊旗艦任務,因此艦首兩座三聯裝六吋艦砲都獲得保留。

以克利夫蘭級輕巡洋艦的艦體規模,普洛維斯登級加裝龐大的護島神飛彈系統算是十分勉強,基本耗盡了日後進一步升級改裝的空間與排水量餘裕,艦上擁擠不堪;這使得普洛維斯登級日後沒有辦法安裝NTDS海軍戰術資料系統。

 

1.3蓋亞特號飛彈驅逐艦

加裝小獵犬防空飛彈發射系統的蓋亞特號(USS Gyatt DD-712)驅逐艦。

一艘二次大戰時代的基靈級(Gearing class)驅逐艦蓋亞特號(USS Gyatt DD-712)也在1955年於艦尾加裝一套MK-8雙臂發射器(容量僅14枚)與小獵犬飛彈系統,成為美國海軍第一艘飛彈驅逐艦,舷號改成了DDG-1。 不過蓋亞特號沒有安裝飛彈射控系統,只是一艘作為驗證驅逐艦是否適合安裝防空飛彈系統的實驗平台。

2.護島神飛彈搭載艦(加爾維斯頓級、阿爾巴尼級)

左為阿爾巴尼級飛彈重巡洋艦芝加哥號(USS Chicago CG-11),

右為加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦奧克拉荷馬號(USS Oklahoma City CLG-5)。

攝於1967年9月27日。

 

護島神飛彈共裝備於三型艦艇上,第一種是三艘由二戰時代克利夫蘭級(Cleveland class)輕巡洋艦(CL)改裝成的加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦(CLG),第二種是三艘改裝自二戰時代巴爾狄摩級(Baltimore class)與奧勒崗級(Oregon City class,巴爾狄摩級的改良型,二次大戰結束後才成軍)重巡洋艦(CA)的阿爾巴尼級(Albany class)飛彈重巡洋艦(CAG)。第三種,就是 新造的長堤號核子動力飛彈巡洋艦(USS Long Beach CGN-9,另有專文介紹)。

2.1加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦

三艘加爾維斯頓級飛彈輕巡洋艦分別是加爾維斯頓號(USS Galveston CLG-3 ex-CL-93)、小岩城號(USS Little Rock CLG-4 ex-CL-92)、奧克拉荷馬城號(USS Oklahoma City CLG-5 ex-CL-91) ,其中加爾維斯頓號在二次大戰末期的1945年4月下水,隨後因為戰爭結束而在1946年6月停工,直到1957年5月23日被重新歸類為飛彈輕巡洋艦並展開改裝,1958年5月28日服役,是美國第一艘以飛彈巡洋艦身份完工的艦艇;小岩城號在1957年展開改裝,1960年6月3日重新服役,而奧克拉荷馬城號同樣在1957年展開改裝,1960年重回現役。加爾維斯頓級艦尾原本兩座三聯裝6吋(155mm)47倍徑主砲與三座雙聯裝五吋(127mm)38倍徑快砲 被拆除,騰出的空間裝置一座MK-7雙聯裝發射器,彈艙能攜帶14枚備便的護島神 飛彈,加上30枚拆解的護島神飛彈 ,並配合安裝兩座AN/SPG-49B射控雷達與、一座SPS-30追蹤雷達與一座AN/SPS-43二維長程搜索雷達,搭配的武器指揮系統為WDS MK-2。此外,艦尾也規劃了一個直昇機起降甲板。

首艦加爾維斯頓號保留艦體前部兩座三聯裝6吋主砲以及三座雙聯裝五吋快砲,艦橋也只做小幅修改;而後續的CLG-4、5要擔負旗艦功能,所以做了更廣泛的改造,進一步將艦首二號三聯裝六吋砲塔拆除(只保留一座六吋主砲),原本的六座雙聯裝五吋快砲也只保留正前方一座而已,其餘全數拆除,此外艦橋也大幅改造,擴大前部船樓內部容積,以容納指揮官與參謀人員所需的指管通情設施。 加爾維斯頓級標準排水量約10600噸,滿載排水量15200噸。

2.2阿爾巴尼級飛彈巡洋艦

三艘阿爾巴尼級飛彈巡洋艦(CG)包括屬於奧勒崗級的阿爾巴尼號(USS Albany CG-10 ex-CA-123)以及屬於巴爾狄摩級的芝加哥號(USS Chicago CG-11 ex-CA-136)、哥倫布號(USS Columbus CG-12 ex-CA-74)。阿爾巴尼級的設計方案稱為SCB-173,移除原本重巡洋艦所有的八吋與五吋火砲,是美國海軍第一種實現「全飛彈化」徹底改裝的船艦。

阿爾巴尼號在1958年6月30日展開改裝,1962年11月3日以飛彈重巡洋艦的身份重新服役;芝加哥號在1959年7月1日展開改裝,1964年5月2日重新服役;哥倫布號在1962年12月1日完成改裝回復現役。阿爾巴尼級改裝幅度極大,原本的3座三聯裝MK-15八吋主砲與6座MK-12雙聯裝五吋快砲全數拆除 ,稍後另外加裝兩座敞開式砲座的單管MK-24 五吋54倍徑快砲作為全艦唯一的高平兩用火砲。

阿爾巴尼級艦體前、後部各加裝一組MK-12雙臂發射器, 兩組發射器共攜帶104枚護島神防空飛彈(每座備彈52枚),飛彈彈艙為水平儲存。除了兩座護島神飛彈系統之外,船樓兩側各安裝一座MK-11雙臂發射器,每一個發射器彈艙容量42枚,總共攜帶84枚韃靼近程防空飛彈 ;而阿爾巴尼級也是唯一一種裝備韃靼的改裝型巡洋艦(韃靼都用於艦體較小的驅逐艦上) 。

由於護島神水平彈艙的組裝處理艙室(handling room)龐大複雜,基本佔滿前部船樓底層的空間,原本在這一層的艙室都只能往上移;因此,阿爾巴尼級換裝了全新設計的高大上層船樓,彌補因為底層安裝護島神飛彈彈艙而損失的艙間,高度只比後來新造的長堤號(USS Long Beach CGN-9)巡洋艦船樓矮數英尺。為了減輕重量、控制重心高度,這個新船樓以厚度僅0.5英吋的鋁合金板製作;而包括船樓兩側的韃靼飛彈發射艙,整個上層船樓完全沒有裝甲保護。 

阿爾巴尼級配備四具負責護島神飛彈的SPG-49B射控雷達與四具SPW-2射控雷達,以及四具負責導引靼韃飛彈的AN/SPG-51照明雷達,為護島神與韃靼飛彈各提供四個照射頻道 ,是美國海軍史上射控雷達最多的飛彈巡洋艦;其中,四個AN/SPG-49B以及SPW-2分以背復的方式縱列在艦體前、後部,四座AN/SPG-51照明雷達則分置於兩舷。

除了防空之外,艦體中部增設一座MK-16型八聯裝ASROC反潛火箭發射器,此外還加裝兩座MK-32三聯裝324mm魚雷發射器。艦上新增的電子裝備還包括AN/SPS-48三維對空監視雷達、AN/SPS-43二維長程對空搜索雷達、SPS-30追蹤雷達、導航雷達與AN/SQS-23聲納系統。在1960年代,阿爾巴尼級飛彈重巡洋艦是美國海軍防空作戰能力最強的艦艇,能同時導引四枚護島神飛彈與四枚韃靼飛彈攔截八個目標,就連新造的長堤號核子動力飛彈巡洋艦也只能同時提供兩個護島神飛彈 與四個小獵犬防空飛彈的照射頻道。 阿爾巴尼級標準排水量約13700噸,滿載排水量17500噸。

阿爾巴尼級飛彈巡洋艦是以二戰重巡洋艦的艦體改裝而來;然而,該艦也是美國海軍首度放棄飛彈輕巡洋艦(CLG)或飛彈重巡洋艦(CAG)的分法,直接歸類為飛彈巡洋艦(CG)。過去美國海軍將搭載8吋艦砲者劃為重巡洋艦,搭載6吋艦砲者劃為輕巡洋艦,然而進入飛彈時代後,全飛彈化的船艦如阿爾巴尼級或長堤號,只保留少量五吋甚至三吋高平兩用快砲作為近程自衛武裝,舊的劃分已經不合時宜。

3.靼韃系統搭載艦(笛卡圖級、米契爾級)

在1966至1967年,美國海軍將四艘二戰後建造的雪曼級驅逐艦改裝為迪卡圖級飛彈驅逐艦(DDG-31~34),安裝一座搭配韃靼飛彈的MK-13單臂發射器與一具MK-51照明雷達 。原本美國海軍打算將18艘薛曼級都改裝為韃靼飛彈艦,但實際執行後發現很不划算,每艘改裝成本直追一艘新購的亞當斯級(Adams class)飛彈驅逐艦,但是作戰能力只相當於後者的2/3,因此最後只有四艘完成此一改裝。

在同一時期 ,美國海軍也打算為四艘米契爾級領導驅逐艦以及諾福克號領導驅逐艦進行類似改裝,加裝韃靼防空飛彈;但同樣由於成本與工程問題,最後只有兩艘米契爾級完成了改裝,編號改為DDG-35、36。

 

3T新艦

除了前述舊艦改裝之外,美國海軍也在1950年代起建造全新設計的3T飛彈搭載艦。其中,護島神飛彈系統只能用於萬噸級的大型巡洋艦上;在1957年開工建造的長堤號核子動力飛彈巡洋艦(CGN-9)是第一艘專為搭載防空飛彈而設計的巡洋艦,混 合配置護島神與小獵犬飛彈,包括1 座攜帶52枚護島神飛彈的MK-12雙臂發射器與總共備有120枚小獵犬飛彈的MK-10雙臂發射器,搭配SPG-49/SPW-2雷達各2部,以及4具導引小獵犬的SPG-55,WDS為MK-6,而長堤號也是為一一艘搭載護島神飛彈系統的新造艦。

在規劃小獵犬飛彈系統搭載艦時,雖然體型相對較小,但仍需要比二戰型驅逐艦更大的艦體,因此美國海軍在1950年代決定在當時規劃中的法拉蓋特級(Farragut class)領導驅逐艦(Destoryer Leder,DL,滿載排水量5800噸,介於二戰巡洋艦與驅逐艦之間)加裝小獵犬防空飛彈,成為飛彈領導驅逐艦(DLG),稍後又改稱為巡防艦(Frigate)。法拉蓋特級擁有一座裝填小獵犬飛彈的MK-10發射器、兩具SPQ-5雷達。 最早服役的四艘法拉蓋特級使用早期的乘波導引版小獵犬飛彈,第五艘開始引進升級後的半主動雷達導引型小獵犬。而在法拉蓋特級之後,美國海軍後續規劃的李海級(Leahy class)貝克那普級(Belknap class) 等DLG進一步放大到約8000噸級,此外還建造了核子動力的班橋號(USS Bainbridge DLGN-25)、特魯克頓號(USS Truxtun DLGN-35);由於另有專文介紹這些艦艇,在此不予贅述。

同時,美國海軍也設計搭載韃靼飛彈系統的防空驅逐艦,從1960到1964年建成了23艘配備韃靼飛彈的亞當斯級(Adams class)飛彈驅逐艦,其中前13艘配備一座MK-11雙臂發射器,後11艘改成一座MK-13單臂發射器,搭配2具SPG-51照明雷達與WDS MK-4。接著,美國在1962年建造了6艘布魯克級飛彈護航驅逐艦(FFG-1~6),安裝一座MK-22單臂發射器,配備韃靼飛彈,搭配的包括一具SPG-51照明雷達與WDS MK-4。

在1975年,美國海軍調整艦艇分類,飛彈巡防艦(DLG)併入飛彈巡洋艦(CG),唯獨排水量較小的法拉蓋特級改為飛彈驅逐艦(DDG);而較小的護航驅逐艦/飛彈護航驅逐艦(DE/DEG)則改成巡防艦/飛彈巡防艦(FF/FFG)。

3T外銷

3T防空飛彈之中,射程最長的護島神飛彈不曾出口。小獵犬飛彈曾在1950到1960年代出口義大利與荷蘭,裝備於這兩個國家的巡洋艦,包括曾參與二次大戰的義大利輕巡洋艦朱賽佩.加理波底號(Giuseppe Garibaldi C551)、二戰前開工而戰後才完工的荷蘭七省號(HNLMS De Zeven Provinciën C802)輕巡洋艦,以及義大利在1960年代建造的安多利亞.多利亞級(Andrea Doria class)和文內托號(MM Vittorio Veneto C-550) 直昇機巡洋艦。

而體積緊致、易於部署的韃靼飛彈則較廣泛地出口到盟國(主要搭配MK-13單臂發射器),包括德國、澳洲、荷蘭、法國、義大利、日本等;總計包含美國與盟國海軍在內,總共有50艘以上的軍艦裝備韃靼飛彈。

3T的性能限制

作為美國海軍發展的第一代防空飛彈系統,受限於當時的電子技術,「3T」無論是同時接戰目標的數量、反應速率與可靠度都有限,無法滿足艦隊防空需求。

首先,「3T」使用的導引方式無論是乘波導引或全程半主動雷達,從飛彈發射直到命中,都要全程佔用一個射控通道。當時同時接戰能量最高的阿爾巴尼級飛彈重巡洋艦有四組護島神飛彈的射控通道與四組韃靼飛彈的射控通道,理論上最多可同時指揮八枚飛彈攻擊四個目標(每兩枚攻擊一個目標),而其他多數巡洋艦多半只有兩個射控通道,意味只能同時接戰一個目標。再者,3T飛彈使用真空管時代的電子技術,在發射前都需要至少20秒的啟動預熱才能工作,但如果預熱時間過長則可能損壞電子裝置;此外,真空管技術的電子設備相當笨重,且故障率高。

最早服役的小獵犬防空飛彈,服役初期只能接戰10海里以內的次音速目標;而改進後的小獵犬(即BT-3A)才能接戰40海里以內、飛行速率3倍音速以內的目標。而護島神防空飛彈的SPG-49射控雷達有許多維護問題,可靠度不佳。

 

3T的改良

原本美國在1950年代末開始發展能同時大量接戰目標的提豐(Typhon)艦載防空飛彈系統,但技術難度太高、預估成本驚人,並遭遇一連串工程難題 。因此,美國海軍在1960年代初期尋求風險較低的備案,首先由美國海軍助理部長於1961年完成對現有水面飛彈系統(SMS)的檢討。在1963年11月, 提豐艦載防空飛彈系統遭美國國防部長麥納馬拉取消。原先美國海軍打算在1962年訂購最後一批採用3T防空飛彈系統的艦艇,隨後就全力建造配備提豐系統的巡防艦(DLG,又稱飛彈領導驅逐艦),這個構想隨著 提豐計畫的取消而成為泡影。

水面飛彈系統完善計畫(Get Well) 

在1962年時,3T防空飛彈的可靠度仍無法讓人滿意,例如當時一支配備六艘韃靼防空飛彈艦的艦隊,實際妥善率只有30%(約2艘可以值勤)。因此,當時美國國防部長麥納馬拉暫緩讓美國海軍購置更多新造3T防空飛彈艦的計畫,前述1966財年飛彈驅逐艦(FY66 DDG)也被否決。原本美國海軍LRO-63長期目標辦公室(Long Objectives Group)規劃在1966到1971財年新造23艘飛彈驅逐艦,也因麥納馬拉的反對而取消。

在1964年,美國太平洋艦隊舉行大規模防空演習,結果顯示178個來襲目標中,只有12個被擊落;而同時期在大西洋艦隊一艘飛彈驅逐艦領艦的小獵犬飛彈的攔截成功率僅7%。有一次美國海軍在地中海區舉行的演習,船艦總共發射18枚護島神、小獵犬跟韃靼,結果沒有任何一枚擊落靶機。

為了改善3T飛彈系統的性能,美國海軍部長以前述的水面飛彈系統檢討為基礎,在1962年7月下令組件水面飛彈系統特別小組,並於同年9月開始進行水面飛彈系統完善計畫(SMS get well,也稱3T get well)。因此, 原訂在1963財年開始建造的提豐(Typhon)巡洋艦以及前述其他新防空艦艇的建造計畫都被取消,只能先為現役的薛曼級驅逐艦、諾福克號/米契爾級領導驅逐艦改裝韃靼防空飛彈(最後只有部分的薛曼級、米契爾級獲得執行)。

在1963年12月19日,美國國防部長辦公室(OSD)提出的一份總統備忘錄草案(Draft Presidential Memorandum)中,提到1965至1969財年艦隊防空力量(Fleet Air Defense)的規劃,其中建議取消遇到嚴重技術難題且落後超支的提豐艦載防空飛彈系統,同時建議將現役的幾種全火砲驅逐艦(如薛曼級和米契爾級/諾福克號)改裝韃靼防空飛彈。在這份報告中,OSD估算在對抗標準的高高度目標時,護島神飛彈的單枚殺傷概率(Single-shot Kill Probability,SSKP)為0.48,後期型號(改用半主動雷達)的小獵犬為0.42(採用乘波導引的早期型小獵犬僅0.34),韃靼為0.40,因此3T飛彈系統每接戰一個都需要發射兩枚飛彈,才能得到可接受的0.75以上的殺傷概率。雖然3T飛彈的SSKP偏低,但OSD的報告中表示,當時美國航母戰鬥群已經配備新型F-4B幽靈二式(Phantom II)大型攔截機,憑藉大功率機載雷達與AIM-7麻雀空對空飛彈,視距外攔截能力是前一代F-8十字軍(Crusader)戰鬥機的兩倍;而之後F-4還打算搭載更新型的APG-59脈衝督卜勒雷達(配合的射控系統是AWG-10),防空能力可進一步提高。因此,OSD這份備忘錄草案認為,在航空母艦艦載戰機效能提升的情況下,艦載的3T防空飛彈仍足以支持內層的艦隊防空需求,而美國海軍當時的3T防空飛彈部署數量已經滿足、甚至超過真實環境面對的威脅。雖然這份報告對於F-4的作戰效能似乎過於樂觀,但顯示當時3T仍然可以滿足當時的作戰需求。

在1962年時,美國海軍成立了地面飛彈系統項目(Surface Missile Systems Project),確保3T飛彈系統相關功能的可操作性,由APL實驗室擔任這個項目的技術監督(當時APL也是提豐防空系統的技術監督);這個計畫主要是基於早期3T武器的研製設計過程太過分散,產生了許多 明顯的固有問題,因此必須以全系統整合的角度來加以改善;同時,美國海軍也與APL簽署了關於提豐武器系統整合的其他合同,顯示出美國海軍對於系統整合日益重視。

到了1965年2月,提交給麥納馬拉的報告顯示,在SMS完善計畫的努力之下,小獵犬/韃靼飛彈的可靠度有顯著改進;小獵犬在過去的2年半中殺傷概率與妥善率都提高二倍,而韃靼飛彈的殺傷概率與妥善率也有提升,因此麥納馬拉進一步批准為裝備小獵犬飛彈的現役飛彈巡防艦(DLG)進行升級。此時,小獵犬與韃靼飛彈的命中率提高到50%,護島神提高到35%。

數位化升級/戰系升級

SMS完善計畫包括兩個階段,第一階段是改良現有的3T飛彈,第二階段則是發展一種單一的新飛彈族系來取代小獵犬與韃靼,而新的飛彈就是日後的標準(Standard)系列飛彈(至於護島神飛彈則隨著裝備的舊式重巡洋艦除役而退出美國海軍)。

在3T飛彈改良的部分,包括飛彈本身與艦載戰鬥系統,其中艦載戰鬥系統 就是1960年代發展成熟的海軍戰術資料系統(NTDS),詳見貝克那普級飛彈巡洋艦一文;由於波士頓級、加爾維斯敦級與普維敦斯級過於老舊,改裝效益不高,一開始就被排除在NTDS計畫之外,而包括阿爾巴尼級飛彈巡洋艦的阿爾巴尼號(USS Albanu CG-10)與芝加哥號(USS Chicago CG-11)、長堤號飛彈巡洋艦、班橋號/貝克那普級等飛彈巡防艦都在1962年3月被海軍作戰司令部辦公室(OPNAV)納入第一波NTDS改裝計畫中,這些艦艇在排定的返港大修中都陸續加裝CP-642電腦、SYA-4/UYA-4顯控台、雷達影像處理器、Link-11資料鏈終端機等NTDS相關設備,並修改相關艙室、強化供電與冷卻系統(仍在建造的特魯克頓號與後6艘貝克那普級則直接將NTDS/WDS MK-11納入建造時的安裝工程)。此外,昆茲級、法拉蓋特級、李海級則在另一項名為飛彈巡防艦現代化的計畫下加裝NTDS。為了配合數位化的NTDS,美國海軍也在1960年代開發數位化的武器指揮系統(WDS),能與NTDS實現直接的數位資料連結(先前NTDS連接舊型類比式WDS時需透過數位/類比轉換器,功能與效能限制大),例如配合小獵犬的是WDS MK-11,配合韃靼的是WDS MK-11 Mod3。

在3T飛彈的部分,隨著NTDS的引進,美國海軍首先更新搭載韃靼、小獵犬飛彈系統的艦艇的射控雷達,包括以 具有單脈衝發射器的SPG-55B照明雷達取代部分艦艇安裝的SPQ-5,以SPS-48A 3D長程對空搜索雷達取代較舊的SPS-39/39A;而若干配備韃靼飛彈的艦艇也將SPG-51A照明雷達升級為具備速度追蹤功能的SPG-51B,並以重量較輕的SPS-52A 3D雷達取代SPS-39/39A。

在1963年,美國海軍開始進行護島神飛彈數位化升級計畫 ,這是第一個進行數位化升級的3T系統(護島神的MK-111類比計算機結構複雜,向來飽受故障率高的困擾) ,相關的概念來自於同時期APL負責監督的提豐武器系統;首先,APL艦隊系統部門先以Univac的1218商用電腦為基礎 進行加固,發展出軍用的CP-789,在1965年安裝於阿爾巴尼號巡洋艦上進行測試,取代該艦原本MK-77護島神飛彈射控系統的MK-111類比計算機。不過經測試之後,APL決定放棄CP-789,改用Univac甫推出的1219型電腦,其記憶體容量與運算速度都比1218型提升2倍,並以之發展出CP-848軍規電腦,結合數位類比轉換器之後成為MK-152導引飛彈射控電腦(GMFCC),從1966年開始換裝於配備護島神飛彈的艦艇,改良後的護島神射控系統稱為MK-77 Mod3/4,性能與可靠度比原本大幅提升。繼護島神飛彈之後,美國海軍分別從1964年與1969年開始為MK-74韃靼飛彈射控系統及MK-76小獵犬飛彈空系統進行類似 的數位化升級,以CP-848/MK-152電腦取代元本的類比計算機,完成數位化升級後分別稱為MK-74 Mod4/5以及MK-76 Mod 6/7(1970年代初期完成)。

在1960年代的NTDS海軍戰術資料系統的換裝中,經過升級的小獵犬、韃靼飛彈巡防艦(DLG)加裝了NTDS以及配套的數位化武器指揮系統(WDS),然後是韃靼、小獵犬飛彈射控系統(MK-74與MK-76)的數位化。如此,從雷達探測到目標、NTDS整合所有感測器的目標資料並進行分析、傳輸給數位化WDS然後指揮數位化的MK-74、76射控系統進行接戰,期間所有的資料傳輸都實現了數位化與自動化,整體作戰效能有了顯著的提高;而韃靼飛彈系統使用的MK-13單臂發射器也配合引進數位化伺服驅動機構,配合射控系統的數位電腦,能實現閉迴路(close-loop)精確控制。

數位化的小獵犬系統約在1960年代上半規劃,而數位化韃靼(Tartar-D)則緊接著在1965年展開規劃。配備韃靼飛彈系統的艦艇中,亞當斯級等飛彈驅逐艦由於檔次較低,只有少數裝備了JPTDS(NTDS的簡化版)戰術資料系統;而其他未裝的艦艇即便完成MK-74飛彈射控系統數位化升級,雷達目標資料仍必須仰賴人工輸入,效能自然不能與配備完整NTDS、數位化WDS的艦艇相比。

飛彈本體部分,在護島神方面,承包商Bendix首先改良導引系統,包括將中段乘波導引與終端半主動雷達 導引系統都進行了改良。改進乘波導引部分的RIM-8G首先在1966年開始服役,改進半主動雷達導引部分的RIM-8J則在1969年服役,這也是最後一種防空用的護島神飛彈。 小獵犬部分,美國海軍從1964年在一項效率改進計畫之下研發新的小獵犬HT-3B(或稱HTR-3),服役後正式編號為RIM-2F,主要改進包括換裝新的固態助推火箭與巡航發動機 ,射程大幅增加至75km,此外換裝性能較為可靠的固態電子組件,電子反反制能力與反艦能力都有所提高;而RIM-2F也是最後一種量產的小獵犬,生產作業從1964至1966年, 此外部分先前製造的RIM-2E也被升級為RIM-2F。此外,3T飛彈在改良時也引進了干擾歸向模式(Home-on-Jam Mode),以電子干擾的來源作為目標。在1967年內,美國海軍總共發射180次護島神飛彈,沒有發生任何故障。

韃靼飛彈部分,如同前述,在韃靼基本型(RIM-2A)進入服役之前,APL與通用動力公司就根據美國海軍的需求, 合作研發改良型韃靼飛彈(通用已在1953年購併了製造小獵犬與韃靼飛彈的康維爾(Convair)公司),在1961年開始量產提高彈頭威力並換裝發動機的RIM-24B ,射程提高為30km,射高提升至19800m,分別比RIM-24A提高210%與25%,已經與成熟型號的小獵犬(RIM-2C/D/E)相近,但體積重量低得多。

緊接著,前述韃靼可靠度改良計畫(TRIP)改良計畫所產生的型號──RIM-24C也在1964年服役,換裝固態電子組件 ,電子反反制能力與可靠度都有顯著提升,射程也略增為32.4km。RIM-24C是韃靼最後一種生產型,於1968年停產。韃靼飛彈發展到後期已經十分成熟可靠,而且能輕鬆裝備於較小型的軍艦上。日後用來替代3T的標準飛彈 系列的第一代標準一型RIM-66A(SM-1MR), 就是奠基在RIM-24C之上進一步發展而成。

由於接替提豐計畫的先進水面飛彈系統(Advanced Surface Missile System,ASMS,1969年改稱神盾系統)需要時間發展,因此美國海軍在1960年代後期到1970年代前半訂購了六艘配備數位化韃靼防空飛彈系統的核子動力飛彈巡防艦(DLGN)填補空檔(加利福尼亞級與維吉尼亞級)。之所以選擇裝備改良型韃靼防空飛彈而不是小獵犬,是因為韃靼採用最簡單的單節火箭設計,不需要另外組裝第二級推進火箭 ,體積重量最低,適裝性最好(配合小獵犬的MK-10發射系統的彈艙採用水平儲存,佔用甲板空間大,而且機械結構複雜,射速較慢),系統反應和裝填的耗時 都比較短。另外,經過可靠度改良計畫(TRIP)升級的改良型韃靼射程已經達到早期小獵犬的水平,而之後一併取代韃靼/小獵犬/護島神飛彈的標準防空飛彈就以經過TRIP改良的韃靼為基礎進一步發展而來。

 

未成的過渡性韃靼飛彈驅逐艦

1.1966財年飛彈驅逐艦(FY66 DDG)

鑑於提豐防空系統已經面臨嚴重危機,美國海在1963年初開始擬定配備改良型韃靼飛彈的新防空驅逐艦,作為提豐系統發展失敗時短期內填補空檔的備案。在1963年3月15日,美國海軍作戰部長(CNO)大衛.麥克唐納(David McDonald)提出了新一代防空驅逐艦概略設計。

此種新防空驅逐艦要求的續航力是5000海里/20節(先前米契爾級、薛曼級、亞當斯級為4500海里/20節),最高持續航速30節。防空方面,採用改良後的數位化韃靼防空飛彈系統 (這是美國海軍第一種規劃搭載數位韃靼系統的防空艦艇),包括一套彈艙容量40枚的MK-13單臂防空飛彈發射器,配合SPS-48三維對空搜索雷達與SPS-10平面搜索雷達,並結合NTDS海軍戰術資料系統 ,此外還有兩座新開發的輕量化五吋54倍徑艦砲(即MK-45)。反潛方面,艦上的基本配備是新開發的SQS-26大型艦首聲納與兩座MK-32三聯裝324mm魚雷發射器,並且考慮其他不同的反潛裝備組合:

(A)增程型(Extended Range)ASROC反潛火箭(ERA)以及可變深度聲納(VDS)

(B)DASH遙控反潛直昇機、VDS聲納、兩組雙聯裝MK-25 533mm魚雷發射器

(C)一座現有構型的八聯裝ASROC反潛火箭發射器,並具有容量八枚的再裝填彈艙

(D)DASH遙控反潛直昇機、兩組雙聯裝MK-25 533mm魚雷發射器

(E)增程型ASROC反潛火箭、VDS聲納

(F)增程型ASROC反潛火箭、VDS聲納、集中控制的先進水下射控系統(結合NTDS海軍戰術資料系統)

大衛.麥克唐納發起的這項概念設計最終形成1966財年飛彈驅逐艦(FY66 DDG)。經過初步研究後,認為FY66 DDG的排水量已經超過先前亞當斯級飛彈驅逐艦的水平,來到更高一階的飛彈巡防艦(DLG)的等級;以前述E構型反潛裝備( 配備一座增程型ASROC反潛火箭發射器、VDS聲納)的設計為例,輕載排水量為4994噸,滿載排水量6666噸 ,水線長500英尺(152.4m),舷寬16.46m(54英尺),吃水5.425m(17.8英尺),使用蒸氣渦輪推進系統,航速20節時續航力5000海里,艦上編制389名官兵(其中22名為軍官);為了要這樣規模的艦體達到30節的持續航速, 蒸氣渦輪主機的輸出功率需高達85000軸馬力。然而相較於配備小獵犬防空飛彈的DLG,FY66 DDG卻只能配備射程較短的韃靼防空飛彈,成本效益並不理想。

由於FY66 DDG成本高昂但效益並不划算,加上國防部長麥納馬拉的反對,FY66 DDG遭到取消。

2.1967財年飛彈驅逐艦( FY67 DDG)

FY66 DDG被取消之後,美國海軍在1965年又展開另一輪數位化韃靼防空飛彈驅逐艦的設計工作。在1965年1月,美國海軍船艦局(Buship)提出一種大型防空驅逐艦設計 ,打算在1967財年編列預算建造,稱為1967財年飛彈驅逐艦(FY67 DDG)。1967財年飛彈驅逐艦搭載數位化韃靼防空飛彈系統與NTDS海軍戰術資料系統,用來填補先進水面飛彈系統(Advanced Surface Missile System,ASMS,即神盾系統的前身)發展成熟之前防空驅逐艦的過渡期。這種大型飛彈驅逐艦 特徵包括NTDS、數位化韃靼防空飛彈系統、模組化指揮控制空間等等。此一設計考慮的推進系統包括複合蒸氣渦輪/燃氣渦輪(COSAG)、複合燃氣渦輪(COGAG)與 較為傳統的1200psi/華氏950度F蒸氣渦輪(1200psi/華氏950度蒸氣系統是美國海軍在二次大戰以後推動的蒸氣規格,在1950年代實用化);在當時,COSAG首先被排除,SCB支持使用新穎的COGAG平台,而船艦局(Buships) 則提議使用二戰時代美國海軍所使用、相對安全可靠的600psi/華氏850度蒸氣推進系統(體積比1200psi蒸氣系統大20%),而不是能量密度較高但較危險的1200psi系統,不過如此一來船艦體積與排水量又會增加 。

在1965年8月12日,美國海軍作戰部長(CNO) 大衛.麥克唐納(David L. McDonald)決定蒸氣渦輪推進系統,隨後在8月31日發佈FY67 DDG的預備設計特徵(Preliminary Characteristics);此時,FY67 DDG水線長156.97m(515英尺) ,舷寬17.37m(57英尺),吃水5.64m(18.5英尺),輕載排水量5748噸,滿載排水量7463噸,蒸氣渦輪推進系統功率75000軸馬力,航速20節時續航力5000海里,編制約360人。不過由於600psi蒸氣推進系統佔據的體積重量太大,降低了FY67 DDG的整體效率,而且同時期其他國家如蘇聯、西德、英國等都陸續開始嘗試採用燃氣渦輪;隨後,美國海軍部長(Secretary of the Navy)保羅.尼采(Paul Nitze)要求重新檢討FY67 DDG的推進系統選擇。在1966年1月11日,船艦局提議使用簡單循環(simple cycle)燃氣渦輪推進系統,而不是先前美國海軍偏好、較為複雜的回熱循環式(regenerative cycle)燃氣渦輪。在1966年4月14日,海軍部長保羅.尼采正式決定FY67 DDG採用燃氣渦輪推進系統。改採燃氣渦輪推進系統立刻節省了超過200噸重量,使得FY67 DDG有空間攜帶更多燃料,因此續航力從原先使用蒸氣渦輪時的5000海里/20節大增到7000海里/20節。不過船艦局本身仍然傾向使用蒸氣渦輪推進系統,建議不要在FY67 DDG上全面應用燃氣渦輪,同時建議將一艘建造中的諾克斯級護航驅逐艦改為燃氣渦輪系統來進行測試;因此,美國海軍一度打算將1968財年編列的一艘諾克斯級(DE-1101)改為燃氣渦輪推進試驗艦,不過後來沒有實行,DE-1101的訂單也被取消。

於是,FY67 DDG依照全燃氣渦輪(COGAG)的規格來修改設計,並在1967年7月完成。此時,FY67 DDG的艦體尺寸進一步提高,水線長增為160m(525英尺),全長168.4m(552.5英尺),寬18.29m(6-英尺),吃水5.85m(19.2英尺), 輕載排水量6173.2噸,標準排水量6272噸,滿載8450噸 ,水線長160m,編制337名官兵(軍官為23名),全燃氣渦輪推進系統總功率85000軸馬力(63.4MW),航速20節時續航力7000海里。FY67 DDG的燃氣渦輪機組採用分散布置,分成提供基礎負載(base load)的巡航用機組與加速用(boost)機組,巡航用主機安裝於船艦主甲板上,而加速用機組則比照一般設計安裝在主甲板以下第四層的船底,而沈重的減速齒輪機組則都位於艙底(巡航機組下方的主甲板設有開口,使巡航機組的機械能連接到下方的減速齒輪);這種布置主要有幾項著眼,第一是將操作較為頻繁的巡航用機組放在主甲板以上,不需要船塢作業就能直接更換,而且美國海軍仍希望最後採用燃油使用效率較佳的回熱循環式燃氣渦輪,屆時更換作業可在碼頭邊直接進行;第二,將兩組燃氣渦輪的艙間徹底分開(兩者艙間的高度差20英尺),兩個機組配套的傳動機構也完全分隔,船艦遭命中時同時波及兩個機組的機率大幅降低(攻擊上部則不易直接影響艙底的機組,而攻擊水線以下則不容易波及主甲板以上的機組),五個主機艙中就算三艙受損進水也仍能維持推進動力;第三,較常使用的巡航用機不在水線以下,在反潛作業時(只會使用巡航主機)能大幅降低輻射到水中的噪音與震動。

艦上武器系統包括兩座新開發的輕量化五吋54倍徑艦砲(即MK-45)、一座位於艦首的八聯裝ASROC反潛火箭發射器、一座位於艦體後部的MK-13韃靼防空飛彈發射器,艦砲射控系統為一套MK-68(使用SPG-53)射控雷達,並配備MK-74防空飛彈射控系統(GMFCS)與兩座SPG-51照明雷達來導控韃靼防空飛彈。帳面上FY67 DDG的武裝與亞當斯級(Adams class)飛彈驅逐艦類似,但FY67 DDG的排水量比亞當斯級增加85%(亞當斯級滿載排水量4525噸),加上使用重量較輕的MK-45艦砲(重量只有亞當斯級的MK-42的一半),因此FY67 DDG具有更多的空間與上部重量餘裕來安裝更精良的防空偵測雷達與作戰系統,整體作戰效能以及續航力、自持力大幅提高。FY67 DDG配備當時美國最新開發的SPS-48三維對空搜索雷達,聲納系統也換成SQS-26大型低頻艦首聲納,兩者探測距離都比亞當斯級的SPS-39/52三維雷達和SQS-23聲納更遠。當然,FY67 DDG的NTDS戰術資料系統也是亞當斯級所無。不過此時FY67 DDG滿載排水量高達8500噸,已經完全超越過去艦隊型防空驅逐艦的水平,而來到更高一級的飛彈領導驅逐艦(DLG)的水平。而,FY67 DDG只配備一座韃靼防空飛彈發射器(單端,Single-end),相對於當時DLG配備一至兩座射程更長的小獵犬防空飛彈發射器,較為不划算。

原本FY67 DDG已經得到國防部長麥納馬拉的肯定,首艦原訂在1967財年編列,1972年服役;然而美國國會審查1967財年國防預算時,FY67 DDG卻遭到美國海軍內部李高佛(Hyman Rickover)上將為首的「核子動力派」在國會中的支持者的反對 。在1963年3月時,海軍作戰部長(CNO)喬治.安德森(George W. Anderson Jr.)已經表示,之後8000噸以上的水面作戰艦艇都要採用核子動力,隨後海軍部長(Secretary of the Navy)佛瑞德.科斯(Fred Korth)在1963年4月一份備忘錄中也指示,美國海軍下一艘編列的航空母艦(CVAN-67)要採用核子動力(隨後在1963年10月遭國防部長麥納馬拉否決,CVA-67仍採用傳統動力),而1965財年以後所有新編列的飛彈巡防艦也都要要是核子動力型(DLGN),並在1966財年以後開始編列核子動力飛彈驅逐艦(DDGN);DDGN是一種位階介於飛彈驅逐艦(DDG)與飛彈巡防艦(DLGN)之間的艦艇,初步規劃有9000噸的基本型與10400噸的強化型兩種,而且採用艦首、艦尾都有防空飛彈發射器的「雙端」(double-end)配置,比「單端」的FY67 DDG更高檔。李高佛領導的「核子動力派」不僅在美國海軍中勢力頗大,更重要的是當時在國會中支持者眾多;在「核子動力派」的運作下,美國國會主張任何排水量高於7000噸的艦艇都應使用核子動力 。因此在1967財年,美國海軍並沒有 通過FY67 DDG, 在1967訂購一艘核子動力飛彈巡防艦(DLGN),也就是第一艘加利福尼亞級(California class),配備NTDS與數位化韃靼飛彈系統。

美國海軍曾企圖在1968財年繼續嘗試編列FY67 DDG,並且縮減排水量與規格來降低成本。美國海軍艦艇特性委員會主席主張FY67 DDG以7800噸作為設計目標,在盡量不影響原本設計的作戰能力同時,縮減體積與排水量;在這一輪設計更改中,FY67 DDG減少燃油攜帶量,續航力縮減為6000海里/20節,原本設置在主甲板上的巡航用燃氣渦輪移回底艙;此外,將艙室的淨空高度(headroom)從原本的6呎10吋(約208.3cm)刪減到美國海軍允許的最低限度──6呎3吋(約190.5cm),並刪減輪機裝備如緊急用發電機,甚至考慮刪除燃氣渦輪機組的隔音外罩。此一修改後的設計有時被稱為DDG FY68,由於若干規格餘裕刪減過度,因此是帶有相當風險的設計;在1966年10月時,負責設計的美國海軍船艦系統司令部(Naval Ship Systems Command,NavShips,即原本的的船艦局,在1966年改組)將DDG FY68的排水量刪減到7983噸,略低於8000噸。隨後在1967年1月,美國海軍啟動DDG FY68的預備設計(Preliminary Design)。

在1967年3月,美國海軍部長保羅.尼采指示海軍船艦系統司令部加快進度,提前DDG FY68的採購時程,以便在1968財年第三季(1968年的前三個月)簽署建造合約;在這樣緊迫的時程下,只能以單一供應商統包(sole source)的方式直接選擇一家船廠來進行細部設計和建造工作(價格約800萬美元),省略競標選商程序,或者繼續沿用原本滿載排水量8450噸級的FY67 DDG設計(已經由Gibbs & Cox設計公司完成設計)。然而在李高佛為首的「核子動力派」的運作下,1968財年國防預算中繼續編列一艘核子動力飛彈巡防艦(第二艘加利福尼亞級),並且準備在1969財年繼續訂購新設計的核子動力飛彈巡防艦(維吉尼亞級)。在得不到國會支持的情況下,FY67 DDG/68的設計工作在1967年6月停止。

雖然DDG FY67/68依舊受挫,不過之後美國海軍依照國防部長辦公室(OSD)的指示發展單一平台、兩種用途(防空、反潛)的DX/DXG驅逐艦計畫 (後來成為史普魯恩斯級驅逐艦),一開始就以FY67 DDG的船型為基準來繼續發展。