MK-34艦砲武器系統(GWS)

安裝於柏克級飛彈驅逐艦上的MK-46 Mod0光電追蹤儀,這是MK-34艦砲武器系統的一部份。

柏克Flight 2A飛彈驅逐艦穆斯汀號(USS Mustin DDG-89)的MK-46 Mod0光電追蹤儀。

攝於2015年5月新加坡國際海事防務展(IMDEX 2015)

MK-34艦砲武器系統的架構圖。

──By Captain Picard


 

MK-34艦砲武器系統(GWS)

MK-34艦砲武器系統(Gun Weapon System,GWS)是因應柏克級(Arleigh Burke class)飛彈驅逐艦使用的簡化版神盾系統而開發,以取代提康德羅加級上較為完整複雜的MK-86艦砲射控系統。

MK-34可追溯到先前的MK-160艦砲計算機系統(Gun Computer System,GCS),是先前美國海軍MK-68火砲射控系統(Gun Fire Control System,GFCS)中的一個子系統。日後MK-68被新一代的MK-86艦砲射控系統取代,不過到設計柏克級飛彈驅逐艦時,為了簡化系統架構,因此不繼續採用本身擁有追蹤/射控雷達的MK-86,而是以MK-160計算機加上一具由柯爾摩根(Kollmorgen)生產的MK-46 Mod0 OSS光電射控儀,組成一套MK-34艦砲射控系統,並直接整合於神盾系統中,而火砲追蹤射控所需的雷達射控則由SPY-1D相位陣列雷達提供。

MK-34雖然是神盾系統的一個子系統,但其本身仍是一個可獨立運作的基本型光電艦砲射控系統,包含火砲、計算機以及光電瞄準儀。運作時,神盾系統的指揮決策系統(C&D)將接戰指令輸入MK-34系統,MK-160計算機便透過神盾系統的C&D取得艦上各雷達(主要是AN/SPY-1D相位陣列雷達,還可加上AN/SPS-67平面搜索雷達)獲得的目標資訊進行彈道計算,產生火砲射擊指令,然後自動指揮火砲進行接戰;當然,MK-34系統本身的OSS/EOSS光電瞄準儀也是目標資訊來源之一。

以下便簡介MK-34的各衍生型:

MK-34 GWS Mod 0:MK-160 Mod 4/6 GCS與MK-46 Mod 0 OSS,裝備於柏克級Flight 1/2飛彈驅逐艦(DDG-51~78)

MK-34 GWS Mod 1:MK-160 Mod 8與MK-46 Mod 0 OSS(裝備於DDG 81~84),或者MK-160 Mod 8與MK-46 Mod 1(裝備於DDG-85~90)。

MK-34 GWS Mod 2:MK-160 Mod 9與MK-46 Mod 1 OSS,裝備於DDG-91以後的柏克級(配備神盾Baseline 7者)。

MK-34 GWS Mod 3:MK-160 Mod 10與MK-46 Mod 0 OSS,用於DDG-79、80。

MK-34 GWS Mod 4:MK-160 Mod 11與MK-20 EOSS,用於提康德羅加級飛彈巡洋艦的改良。

 

MK-160艦砲計算機系統(GCS)

MK-160的子系統包括:一套火砲顯控計算機(Gun console computer,GCC)、一套計算機顯控台(Computer Display Console,CDC)、記錄器複製單元(Recorder-reproducer )、與火砲連接的MK-20信號資料轉換/砲座處理器(Signal Data Converter/Gun Mount Processor,SCD/GMP),以及一個MK-437 Mod0砲座控制面板(Gun Mount Control Panel,GMCP)。

GCC是MK-34 GWS與神盾系統C&D的主要資訊交換介面,採用一個UYK-44中型電腦來提供運算機能,負責接收神盾系統傳來的目標參數並輸入CDC,再將系統選擇的特定目標射擊參數傳送至SCD/GMP。CDC是MK-34 GWS的使用者顯控介面,負責將目標參數/態勢以及系統狀況呈現在螢幕上,並接收人員透過介面輸入的操作指令,允許由人員手動輸入的相關參數包括接戰模式、使用彈藥、目標接戰順序、手動輸入彈道資料以及修正射擊參數等等;在MK-160 Mod4中,CDC是一個UYQ-21/OJ-451顯控介面。SCD/GMP的組件單元設置在砲座下方的一個水密容艙之中,GMP透過兩部AN/USH-26介面接收GCC傳來的參數(包括選定接戰的目標彈道參數、人工控制指令或其他艦上相關資訊),產生出控制火砲的指令,再由SDC傳輸給火砲的伺服驅動系統來控制瞄準/射擊動作。當火砲射擊時,砲口初速感測器(Velocimeter)能將砲彈實際射出砲口時的初速回饋至GMP,以修正後續的射擊解算。記錄器複製單元是數位信號儲存體,使用磁帶當儲存媒介;MK-160 GCS總共使用兩個記錄器複製單元,分別儲存GCS本身操作所需的應用程式,以及系統操作時的資料與記錄。至於GMCP則是SDC/GMP的人員操作介面,在正常操作模式下用來監控GCS與GWS的運作,在特殊情況下則可供人員輸入參數至SDC/GMP。

MK-160第一種為了搭配MK-34而產生的衍生型是Mod 3型,而第一種正式配備於柏克級上的則是Mod4/6;MK-160 Mod4/6與MK-46 Mod0光電儀的組合,便構成了MK-34 Mod0。

以下簡列MK-160各衍生型:

MK-160 Mod0/2:裝備於亞當斯級飛彈驅逐艦(Adams class)上,是MK-68 Mod15/16的一部份。

MK-160 Mod1:裝備於貝克納普級(Belknap)飛彈巡洋艦上,是MK-68 Mod16的一部份。

MK-160 Mod3:第一種搭配MK-34 GWS的型號。

MK-160 Mod4/6:裝備於柏克級Flight 1/2(DDG-51~78)(MK-34 Mod0的一部份)。

MK-160 Mod5:配備於愛荷華級戰鬥艦上。

MK-160 Mod8:裝備於柏克級Flight 2A(DDG81~90)(MK-34 Mod1的一部份)。

MK-160 Mod9:裝備於柏克級Flight 2A神盾Baseline 7艦(DDG-91~)(MK-34 Mod2的一部份)。

MK-160 Mod10:裝備於柏克級的DDG-79、80(MK-34 Mod3的一部份)。

MK-160 Mod11:用於提康德羅加級改良計畫(MK-34 Mod4的一部份)

MK-160 Mod12:用於美國海岸防衛隊(USCG)的整合深水計畫(Deepwater Program)的MK-48火砲空系統(GWS)的一部份。

 

MK-46 Mod0/1 OSS、MK-20 EOSS光電偵測系統。

在1990年,柯爾摩根在美國海軍光學視線系統(Optical Sight System,OSS)的競標案中勝出,並獲得MK-46 Mod0的正式編號,在1991年7月首度裝備於柏克級飛彈驅逐艦首艦柏克號(USS Arliegh Burke DDG-51)上,在1992年達成初始操作能力(IOC),在1993年初通過美軍軍規測試。

MK-46 Mod0的基座整合一個雙軸陀螺儀穩定平台,能自動抵銷艦體在風浪中的搖晃,使光電系統持續追蹤鎖定目標。MK-46 Mod0的感測器包括一具1134X486的CCD電視攝影機與一具夜間使用的Ko|11330 rgen8~12微米前視紅外線熱像儀(FLIR),其中FLIR具有3.0X2.2度以及1X0.75度等兩種視野放大(Field of View,FOV)能力,整體對海面目標偵測距離為16km,對空中目標為10km;後端的顯控台則使用一個1000行的14吋CRT顯示器。

在1996年,美國海軍又與柯爾.摩根簽約,發展改良的MK-46 Mod1。原本MK-46 Mod0的CCD電視攝影機與FLIR ,在Mod1上分別被高解析度彩色電視攝影機和L-3辛辛那提電子公司的3~5微米640×512暗夜征服者二型(NightConqueror II)焦平面凝視陣列熱影像儀取代;此外,MK-46 Mod1還增加一具護眼雷射測距儀,使之能擔任火砲的目標標定工作,其他改進包括使用更新型的方為馬達、新型自動追蹤器以及增加自動操作模式。MK-46 Mod l總共有四種操作模式,包括搜索、監視、導航、連動武器或連動射控指揮儀等,能將目標方位、俯仰和距離等射擊參數送至MK-34 GWS中,能攻擊水面和空中目標。MK-46 Mod1由戰情室內的AN/UYQ-70顯控台控制,能監視海面、全天候識別不明目標並導控火砲進行攻擊。MK-46 Mod1裝備於DDG-81起的柏克級上,在2000年達成初始作戰能力。

隨後,柯爾摩根又為了提康德羅加級飛彈巡洋艦的現代化升級(Cruiser Modernization Program,CMP),從MK-46 Mod1衍生MK-20光電感測系統(Electro-Optical Sensor System,EOSS),並搭配MK-160 Mod11艦砲計算機系統而組成MK-34 Mod4艦砲武器系統。第一套MK-20 EOSS於2008年8月裝備於首艘接受改良的提康德羅加級艦碉堡山號(USS Bunker Hill CG-52);此外,美國海岸防衛隊整合深水計畫的新型艦艇,也打算配備MK-20 EOSS。

TISS熱影像感測器系統

在1994年11月28日,美國海軍針對熱影像感測器系統(Termal Imaging Sensor System,TISS)一案對各廠發出需求徵詢書(RFP),將用來取代原有的MK-46。由於預算沒有到位以及需求文件(OR)尚未完成等因素,此案在1995年1月一度遭到擱置。在1995年10月,麥克唐納.道格拉斯(Mc Donnell Douglas)在TISS競標中獲勝;麥道在1996年12月被波音合併後,原本研發光電系統的部門轉賣給洛馬集團。

TISS包含一個重115磅的球型光電旋轉塔,裡面整合有Amber Engineer開發的3~5微米雙波段前視紅外線熱影像儀(FLIR),具備雙512-484 FOV模式;此外,還有一具雙FOV CCD電視攝影機,以及一個休斯(Houghes)開發的二氧化碳護眼雷射測距儀。此系統採用麥道開發的穩定技術,能自動抵銷船艦在航行中的搖晃。麥道宣稱3~5微米是在洋面炎熱潮濕環境下,唯一能確保足夠偵測距離的紅外線波段;過去MK-46 Mod0的8~12微米波段,只能在華氏90度(攝氏32度)以下的海面保持足夠的偵測距離,而採用3~5微米波段的TISS則能在各種溫度下保持足夠的偵測性能。根據測試結果,TISS能偵測到50km以外飛行的P-3、41km以外的油輪、27.4km以外的高速快艇以及10km以外的潛望鏡。TISS能以60轉/分的速率對周遭360度進行掃瞄,也能慢下來對特定方為進行監視與標定。TISS使用開放式架構,大量採用COTS商規組件;其能與艦上的戰鬥資料系統整合,並擁有本身的顯控單元(Control Display Unit,CDU)。

在1996年6月,美國海軍與麥道簽署交付第一具TISS原型的合約,外加首批24具的選擇權。由於預算短缺,TISS直到2000年才進行第一次性能展示,2002年進行驗證。未來美國海軍各型艦艇(包括水面作戰艦艇、航空母艦、兩棲艦艇等等)都可能裝備TISS。