MK-23 TAS目標獲得系統

 

 

──By Captain Picard


 

起源

在1967年10月美國海軍剛開始部署應急性質為主的基本點防禦防空飛彈系統(Basic Point Defence Missle System,BPDMS,使用海麻雀防空飛彈)時,美國海軍緊接著就在同年開始發展功能更進步、操作自動化的先進點防禦防空飛彈系統(Advanced Point Defense Missile System,APDMS),其關鍵組件包括一套新開發的目標獲得系統(Target Acquisition System,TAS),包含搜索雷達、紅外線追蹤儀以及敵我識別器。雖然APDMS沒有繼續,然而TAS稍後則成為1970年代初美國開發的改良型點防禦防空飛彈系統(Improved Defence Missle System,IPDMS)的重要一環。

發展與部署

在1970年代初期,修斯飛機公司(Hughes Aircraft Company,今為Raytheon的Electronic Systems部門)贏得一紙3000萬美元的研發合約,研製TAS的原型。在1974年初,TAS於美國加州完成了陸上測試。至1974年5月,修斯總共開發了五種不同版本的TAS:

MK-20:最簡單的版本,搭配人工操作的紅外線追蹤儀

MK-21:搭配自動化操作的紅外線追蹤儀

MK-22:搭配人工操作標定雷達與自動操作的敵我識別器

MK-23:搭配自動化的標定雷達與敵我識別器

MK-24:最完整的版本,搭配全自動化的標定雷達、紅外線追蹤儀與敵我識別器。

基於預算與性能的折衷考量,美國海軍決定採用省略紅外線追蹤儀的MK-23。第一套 完整的MK-23 TAS原型於1975年1月在美國海軍諾克斯級的達昂斯號(USS Dowens FF-1070 ex DE-1070)巡防艦上進行測試,在1977年12月完成作戰測評等最終測試,結果顯示其偵測能力、反應時間和實用性均已達符合標準 。在1978年10月4月,美國海軍正式下達100套MK-23 TAS的採購合約,並於1980年進入美國海軍服役,第一代的MK-23 Mod1用於史普魯恩斯級的作戰艦艇上,Mod2用於快速油彈補給艦(AOE)或艦隊油船(AOR)等二線艦艇,而MK-23 Mod7/8則用於航空母艦上 ;而首艘裝備MK-23 TAS的美國軍艦,是沙加緬度級(Sacramento class)快速油彈支援艦的西雅圖號(USS Seattle AOE-3)。MK-23 Mod1主要是配合原先已經配備NTDS戰術資料系統的作戰艦艇 ,Mod 2則用於沒有裝備NTDS之類整合作戰系統的支援艦艇,兩者的系統整合度與計算程序有所不同。TAS系統 至今生產超過60套。先後裝備於美國所有航空母艦、史普魯恩斯級驅逐艦、塔拉瓦/胡蜂級兩棲突擊艦、藍嶺級指揮艦與補給級快速戰鬥支援艦等 配備IPDMS的船艦上。

IPDMS工作原理

IPDMS的正式型號為SWY-1(V),包括MK-23 TAS與MK-56北約海麻雀防空飛彈(NSSM)系統, 而北約海麻雀MK-91飛彈射控系統(含一具MK-95連續波脈衝照明天線)與MK-28八聯裝海麻雀飛彈發射器(型號為MK-57),搭配經過改良且彈翼可折疊的 RIM-7H海麻雀防空飛彈。IPDMS運作時,先由MK-23進行搜索與初期追蹤,隨後將目標方位傳輸給MK-91照明雷達(目標指派), MK-91開機並確實捕獲目標後,即指揮MK-29發射器轉向目標並發射飛彈,整個資料傳輸、運算與接戰過程完全自動化, 操作人員只需坐在戰情室的顯控台前監控整個動作。

TAS系統組成與工作原理

MK-23 TAS能自動進行偵測、追蹤、敵我識別、威脅判斷和目標指示,操作人員通常僅需在顯控台前監視系統運作或預先設置特定工作參數; 例如,操作人員可根據系統需求,調整TAS的監視區域與其他工作參數,例如選定特定區域建立「控制反應區」(CRZ)等。 TAS系統能同時追蹤多個目標,並依照威脅程度排定接戰的優先順序,最後依序指派武器系統接戰。除了搭配IPDMS指揮海麻雀防空飛彈作戰之外,MK-23 TAS也能為艦砲追蹤目標 ,或者引導友軍的直昇機進行反潛工作。當RAM公羊短程防空飛彈或SSDS船艦自衛系統等新系統陸續出現後,MK-23系列仍為系統配套的一部份。

MK-23 TAS分為四部分組成:一部D頻二維目標追蹤雷達、一部敵我識別器、一具通用計算機和一具顯控台,全系統重量約4.54ton。早期的MK-23(Mod 1/2等)以UYK-20作為計算機,顯控台為單色的UYA-4/OJ-194;後來MK-23 Mod 5/6以後版本,則以UYK-44中型電腦取代UYK-20, 以彩色的UYQ-21/OJ-451取代UYA-4。TAS全系統總重4.54ton,雷達天線重908kg, 佔用甲板面積達8.36平方公尺。MK-23 TAS最多可控制三個海麻雀飛彈發射系統進行接戰;而從1984年開始的MK-23 Mod7/8起,便能從SLQ-32的電子截收單元輸入敵方雷達訊號參數,用來跟敵我識別器接收的資訊整合比較。

MK-23的雷達為L波段,工作頻段為1215~1400MHz,尖峰功率200KW,波束寬度為3.3X75度,天線尺寸5.9x3.2m,天線增益21dB,天線重量884.5kg,水平迴旋速率為每分鐘15~30轉。此雷達 採用距離波門都卜勒信號處理和數位動態目標顯示技術 ,附有自動偵測與追蹤(Automatic Detection and Trackint,ADT)能力,能同時追蹤54個目標,並在嚴重的背景雜波干擾之下工作,其雜訊抑制比為50dB; 此外,也能自動控制發射波束的功率、偵測範圍和輻射週期,以適應特定作戰環境或降低被敵方截獲的機率。此雷達系統有四種工作模式:

1.一般(近程)模式:用於點防禦防空,主要是精確追蹤接近的小型目標;在此模式下,雷達轉速為每分鐘30轉,脈衝回覆頻率4000pps,第一盲區速率1900節,對雷達截面積1平方公尺的小型目標的偵測距離約37km以上。

2.中程偵測模式:用於廣區域搜索與偵測敵方戰機,天線轉速降至每分鐘15轉,脈衝回覆頻率降至900pps,最大搜索距離在165km以上。

3.綜合模式:結合近程與中程模式進行掃描(輪流執行),能同時進行中距離對空搜索與近程點防禦工作。

4.特定波束控制方式:可選擇幾個不同的扇面,將波束集中在這些特定的扇面、角度內進行掃描工作;在此模式下, 雷達可在很短時間內接通與切斷和斷開,減少被敵方截獲的機率。

後續發展

在1983年,修斯又自費展開MK-23 TAS的改良計畫,並在1987年正式命名MK-23M,即多任務目標獲得系統(Multimission TAS)。MK-23M一面衍生自SPS-52三維頻率掃瞄雷達(同由休斯生產)的陣列天線取代原本的反射式天線,可直接提供方位、距離、仰角和距變率,進一步減少系統所需的計算反應時間; 後端也換裝新的數位信號處理器和新的發射機,最大搜索距離增至275km。 然而,此一方案最後遭到取消。

約翰.霍普金斯應用物理實驗室(Johns Hopkins APL )也以MK-23 TAS為基礎,納入先前為SYS-2整合自動偵測暨追蹤(Integrated Automatic Detection and Track,IADT)升級的現場改裝方案(Field Change 2) 的目標追蹤資料處理系統(Track Management System,TMS),整合SPS-48E與方陣近迫武器系統的搜索雷達,成為多重感測器整合目標追蹤系統(Multi Sensor Integrated Track System,MSITS),號稱性能與SSDS船艦自衛系統相近,但價格卻便宜得多。這套系統用於改良艦齡較高、沒有納入SSDS戰系的塔拉瓦級(Tarawa calss)。