TFC三國飛彈巡防艦計畫

圖中左邊為TFC的荷蘭版──LCF飛彈巡防艦,右邊則為德國的F-124飛彈巡防艦。

兩者的艦體設計雖大不相同,但是主要作戰裝備大同小異。

編隊航行的北約艦艇,上為西班牙F100飛彈巡防艦Blaz de Lezo(F103),中為德國F-124的薩克森號(FGS Sachsen F219

。最初西班牙F100計畫是TFC三國巡防艦成員之一,爾後西班牙退出改與美國合作,在巡防艦上裝置神盾系統。

荷蘭LCF首艦首艦七省號(De Zeven Provicien F-802)(中)與一艘西班牙F100飛彈巡防艦(左)一同停靠在

英國朴次茅茲軍港內。後方是一艘英國無敵級航空母艦。

(上與下)荷蘭七省級飛彈巡防艦的艾維斯登號(F805) 與皇家海軍Type 45勇敢級飛彈驅逐艦鄧肯號

(HMS Duncan D37),在普利矛茲灣(Plymouth Sound)。英國在1990年代與法國、義大利一同進行水平線計畫

來發展新防空艦,但最後在1999年退出,自行發展Type 45飛彈驅逐艦。

前為丹麥海軍伊萬.休特菲爾德級(Huitfeldt class) 防空巡防艦尼爾斯.朱爾號(Niels Juel F363),

後排外檔為荷蘭LCF七省級飛彈巡防艦的艾維斯登號(EvertsenF805)。丹麥伊萬.休特菲爾德級

防空驅逐艦採用與LCF/F-124相同的APAR/SMART-L雷達組合、作戰系統以及標準SM-2/ESSM防空飛彈,

是TFC防空巡防艦系統的第一個外銷出口案例。

 

 ──by captain Picard


 

起源

北約多個國家在1980年代進行的90年代巡防艦替換計畫(NATO Frigate Replacement,NFR-90,另有專文介紹)在1990年一月瓦解,繼而出現的歐洲新一代中型防空艦艇共同合作研發計畫有兩個,一個是英、法兩國在1991年提出的未來巡防艦計畫(AAAF)(義大利於1993年 正式加入此一團隊,計畫名稱便改為下一代共同巡防艦(CNGF),專案名稱為水平線);另一個就是德國、荷蘭於1990年簽署的一項新一代巡防艦共同開發協議。

早在1986年3月NFR-90進行期間,荷蘭海軍一個研究單位就對荷蘭海軍高層提出一些對NFR-90悲觀的看法,認為NFR-90在1985年可行性研究階段的結果不能反應荷蘭的國情與需求,而且其設計開始走向複雜化、昂貴化的路線;而荷蘭海軍也開始自行規劃另一個本國的防空巡防艦計畫。

 

極富彈性的TFC

荷蘭退出NFR-90之後,一開始的構想是基於現有的道爾曼級(Karel Doorman Class)反潛巡防艦為基礎進行發展。大約在1993年,荷蘭海軍責成皇家須爾德(Royal Schelde)針對這個構想進行研究;然而,隨後荷蘭就放棄這個概念,轉而發展一種全新規格的防空艦艇,稱為防空指揮巡防艦(Luchtverdedigings- en Commando Fregat,LCF,相當於英文Air Defense and Command Frigate),擁有更大的尺寸規模來容納新型防空系統(包含相位陣列雷達等);而配合開發防空系統計畫則為艦載防空系統(lucht ver Dedings Systeem,LVD Systeem,相當於英文Air Defense System)。

在同一時間,德國與西班牙也先後找上荷蘭合作,攜手開發新一代的防空 系統。早在1987年NFR-90進行期間,德國就將採購數量從原訂的七至八艘減為四艘,先自行建造四艘新設計的F123巡防艦,而F123也預留之後裝備NFR90系統的空間;因此德國退出NFR90之後,自然就是以F123為基礎繼續發展新一代防空艦。數十年來,德、荷兩國海軍許多艦艇在研發設計都有相當程度的技術合作,兩國在1970年代曾一同進行巡防艦的研發,造就了德國F-122不萊梅級(Bremen class)與荷蘭寇騰納爾級(Kortenaer class)巡防艦。西班牙退出NFR90之後,也自行推出F100防空巡防艦計畫,當時尚未決定使用的核心戰系。在1993年7月,荷蘭與德國的相關廠商簽署LVD的核心──主動相陣雷達(Active Phased Array Radar,APAR)的發展合約,由荷蘭信號(Signnal,後被法國Thomson公司購併,爾後Thomson又被Thales集團合併)為主承包商。

在1994年1月27日,德國、荷蘭、西班牙的國防部長簽署三國共同巡防艦計畫(Trilateral Frigate Cooperation,TFC)的合作發展備忘錄,定義了TFC的五大基本目標,包括:

1.盡可能增加三國船艦設計的共通性

2.使用共同的艦載戰鬥系統與船艦主要系統

3.分攤研發經費

4.共同簽訂採購合約,以取得最大的生產規模,降低購置成本

5.確立船艦服役生涯的共同後勤支援體系

在1994年3月,參與TFC的三個國家進行初步檢討,同年12月提交最後文件。1995年1月起各國負起分派的工作並展開初步設計。

記取先前NFR-90各國對共通裝備難以達成共識、爭執不休的教訓,TFC計畫最大的特色在於僅明訂共同的需求與目標,並以此為根據研發新一代艦艇所需要的 共同關鍵裝備與技術,而各國等於還是各自進行本身的造艦計畫。相較於英、法、義CNGF計畫在倫敦設置統一的計畫辦公室,德國、荷蘭、西班牙並未設立聯合專案辦公室,專案名稱 也還是沿用各自的名稱,德國為F-124,荷蘭為LCF,西班牙為F100。德國方面負責此計畫的單位為德國巡防艦聯盟(ARGE,包括Blohm and Voss、Howaldtwerke-Deutsche Werft與Thyssen Nordseewerke),荷蘭則為皇家須爾德(Royal Scheldle)造船廠,西班牙則為巴贊(Bazan)造船廠(後與西班牙Astilleros Espanoles造船廠合併為IZAR集團)。

由於計畫架構較為鬆散,加上德國與荷蘭的基本需求相近,對於關鍵防空作戰系統(主要雷達與飛彈等)並沒有太多歧見,因此整個計畫堪稱順利;反觀CNGF發展過程中,由於英國與法、義需求差異過大,產生許多無法協調的歧見,專案進度也因為各種爭執而大幅落後,最後英國於1999年退出該計畫,轉而獨力開發本身的Type-45防空驅逐艦。

西班牙參與此一計畫的時間很短,認為TFC需要從頭開發主動相位陣列雷達與作戰系統,成本與風險成本太高,加上自己能分配到的工作量有限,便於1995年6月退出TFC,其F-100雖然仍然繼續研發,但是改採美製神盾作戰系統的外銷版以及SPY-1D相位陣列雷達;由於另有專文介紹,故在此不予贅述 。

在1996年,加拿大加入APAR相位陣列雷達的研發團隊,不過加國並未加入造艦計畫。在1996年6月3日,德國與荷蘭分別與各自的造船廠商簽約,正式展開F-124與LCF的建造工程, 其中德國建造三艘F-124,荷蘭建造四艘LCF。

德國F-124飛彈巡防艦Hessen(F221,左)與荷蘭LCF飛彈巡防艦De Ruyter (F804,右)。

德國與荷蘭合作進行TFC專案時,雙方使用共同的核心作戰系統與雷達系統,但艦體平台

以及大部分次系統則各行其道。

 

TFC主要系統

TFC的主要合作開發部位為防空戰鬥系統(Anti Air Warfare Systems,AAWS),荷蘭文為LVD(lucht ver Dedings Systeem),源於荷蘭在NFR-90時代提案參與競爭的方案。在當時,美國推動北約防空作戰系統(NATO Anti-Air Warfare System,NAAWS)作為NFR-90的防空系統, 獲得美國、加拿大、荷蘭、西德、英國、西班牙的支持,在1987年10月簽署合作備忘錄。美國就有通用電機航太部門、雷松、西屋、休斯等四組團隊參與,而荷蘭Signnal也推出自己的方案,使用全新開發的雷達組合

在NAAWS的計畫定義中,將 艦載雷達分成負責長距離對空監視的大量搜索雷達(Volume Search Radar,VSR),以及能同時精確追蹤多個目標並指揮飛彈攻擊多個空中目標的多功能雷達(Multi Function Radar,MFR);依照這種定義,Signnal提出9600-M型主動相位陣列雷達(APAR)以及SMART-L三維多波束 長程對空監視雷達的組合。

除了美國推動的NAAWS之外,法國Aerospatiale、Thomson以及義大利的CSF、Alenia等公司 也在1988年展開防空飛彈族系(Family of Air Missiles System,FAMS)計畫,獲得法國、義大利、英國、西班牙的支持。由於核心的防空系統就分 為NAAWS與FAMS兩陣營對立的局面,足見NFR-90計畫是如何地歧見叢生、窒礙難行。

NFR-90計畫瓦解 後,各參與國分道揚鑣,法、義、英的CNGF專案自然使用由FAMS發展而來的PAAMS系統,德國、荷蘭繼續以當年依照NAAWS規劃的方案為基礎來開發AAWS。APAR為X波段,採用四個固定的天線陣面,具有高目標更新速率與強大的精確追蹤能力 ,功能包括搜索、目標精確追蹤以及飛彈射控,包辦SM-2、ESSM防空飛彈的中途資料更新以及終端照明,然而解析度高的X波段由於衰減較快,並不適合作為長距離偵測。F(S)波段的SMART-L就負責長距離對空監視,APAR專門負責較近程空域的密集監視、目標追蹤與接戰射控。

除了APAR與SMART-L雷達組合,這套作戰系統還包括天狼星(Sirius)雙波段長程被動紅外線搜索暨追蹤系統(LRIRST,詳見LCF一文) ,用於輔助雷達系統對掠海反艦飛彈進行搜索、追蹤與識別;不過,之後只有荷蘭的LCF完工之初便安裝天狼星長程紅外線偵測系統,而德國F-124則只預留安裝天狼星的能力,服役初期則裝備德國STN Atlas開發的MSP-500光電偵測/艦砲射控系統。在1980年代北約國家發展下一代防空艦艇時,由於認為超音速掠海反艦飛彈(如俄羅斯3M80等)是將來水面艦艇的重大威脅,因此發展紅外線系統探測超音速反艦飛彈較強的熱信號(不僅發動機熱量大,且與空氣摩擦產生的熱量也比較明顯)成為趨勢,包括德國、荷蘭的TFC以及法、義合作的水平線飛彈驅逐艦,都裝備可用來探測反艦飛彈的雙波段(中程與遠程)全週界紅外線預警系統;此外,紅外線系統在雷達受到強烈電子干擾的情況下仍能有效工作,十分有價值。然而相較於雷達,紅外線不僅更容易受到天候與水氣影響而衰減,使工作距離降低,而且紅外線感測組件長時間進行高強度大範圍探測,會顯著降低可靠度和壽命,需要安裝更好的冷卻系統。

TFC其餘共同裝備尚包括用來裝填防空飛彈的MK-41垂直發射系統、新發展的MK-XII敵我識別系統(IFF)、反艦飛彈等 ,使用的防空飛彈組合是美國標準SM-2 Block3區域防空飛彈以及發展型海麻雀(ESSM)近程防空飛彈。

 

作戰系統

TFC計畫中新作戰系統的研發專案稱為戰鬥指揮系統(Combat Direction System,CDS),基本架構類似Signaal新開發的新型SEWCAO FD模組化全分散式艦載戰鬥系統。當時荷蘭海軍對此不太情願,因為先前該國在發展用於道爾曼級(Karel Doorman/M class)巡防艦的SEWACO 7戰鬥系統時已經花下大錢,如果要開發新的戰鬥系統就等於前功盡棄;而德國海軍一向沿用美製戰鬥系統,最初也不願意另起爐灶。不過鑑於APAR與SMART-L都是全新的雷達系統,本來就應該開發新的作戰系統,最後德國與荷蘭 還是為F-124與LCF共同開發SEWACO戰鬥系統,荷蘭LCF配備的版本為SEWACO  XI,德國F-124的則為SEWACO FD,兩者大同小異。SEWACO XI/FD的架構基於Signnal(後來變成Thales荷蘭分公司)在1990年代初期發展的TACTICOS系列 (至今已有18個北約與非北約國家、約160艘艦艇裝備TACTICOS系列的作戰系統),分為作戰管理系統、防空、反水面、反潛、電子戰、導航、戰術資料鏈與通訊等九個不同功能的單元 ,能輔助艦上作戰人員在作戰任務中各個階段(從預先任務規劃到接戰後目標殺傷評估)所有的步驟, 包括監視戰場環境、全自動排定目標威脅程度、擬定接戰計畫、指派不同射控武器系統進行接戰等 ,並結合聯合海事指揮資訊系統(Joint Maritime Command Information System,JMCIS)。SEWACO XI/FD最主要的子系統是防空作戰叢集(AAW cluster),結合了與防空作戰相關的所有感測與武器系統的相關模組,包括APAR/SMART-L防空雷達組合、SIRIUS紅外線監視系統(只有荷蘭LCF擁有)、MK-41垂直發射系統、SM-2與ESSM防空飛彈以及近迫防禦系統等。整套SEWACO XI/FD作戰系統擁有17具多功能處理器 以及12具匯流排介面單元(bus interface unit),使用COSMOS顯示器,並配備24具多功能顯控台以及2具大型戰術顯示器 ,顯控台型號為多功能操作顯控台(Multifunctional Operator Consoles,MOC)Mk3。SEWACO XI/FD的資料匯流排採用重複式配置,以二個環形光纖網路來連結武器與感測系統,資料匯流排的傳輸協定為非同步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)。SEWACO XI/FD採用開放式架構,軟硬體大量採用民間商規組件,以降低成本並使維修、升級更快速便利。 值得一提的是,荷蘭Signnal曾在1995年邀請美國休斯公司一同開發新戰系,因為休斯曾有開發MCS分散架構模組化作戰系統的經驗(此系統被台灣陽字號驅逐艦所採用)。

當初為了防止APAR/SMART-L雷達與戰系的研發進度落後,德國與荷蘭海軍都有各自的預備方案,荷蘭打算以現成的系統應急,包括SMART-S三維對空監視雷達、二至三座STIR照明雷達以及現有的標準SM-1MR與RIM-7P海麻雀防空飛彈系統等;而德國則請美國洛馬集團針對F-124的艦體設計,進行若干安裝神盾系統與SPY-1F相位陣列雷達的初步設計。當然,這些「退路」最後都沒有用上。

LCF/F-124配備的APAR/SMART-L雷達組合具有不錯的偵測彈道飛彈潛力,而LCF上的的SIRIUS長程紅外線偵測系統也有助於偵測飛彈;此外,兩型艦均配備MK-41 VLS,因此未來可望配合使用美製標準SM-2 Block4A與SM-3等TBMD防空飛彈,成為歐洲的海上反彈道飛彈力量。從2009年起,美國與荷蘭展開一項聯合計畫,研究結合APAR/SMART-L防空雷達組合以及美製標準SM-3反彈道飛彈的可能性。

安裝於LCF首艦七省號(De Zeven Provicien F-802)上的APAR相位陣列雷達。

TFC的重要長程偵測裝備──SMART-L 3D多波束雷達。

LCF巡防艦主控室內SEQACO XI戰鬥系統的顯控台群,設計十分先進。

以下就分別簡介F-124與LCF,以及APAR多功能主動相位陣列雷達系統:

 

外銷

在2006年,丹麥正式決定建造三艘衍生自阿布沙龍(Absalon class)多功能支援艦的新型防空艦艇,並採用與F-124/LCF相同的APAR/SMART-L防空系統,這成為伊萬.休特菲爾德級(Iver Huitfeldt class)飛彈巡防艦(另有專文介紹)。

此外,加拿大也曾對APAR/SMART-L系統產生興趣,2000年代初期曾打算以哈利法克斯級(Halifax class)巡防艦的設計為基礎進行放大,加裝APAR/SMART-L與垂直發射系統,成為省級(Province class)巡防艦。但由於加拿大政府財政困難,此一計畫始終沒有付諸實現。

結語

由於記取了以往各國合作發展武器時經常遇到的不合問題,TFC採用了非常彈性作法,從而避免了許多不必要的枝節問題;再加上德國與荷蘭基本需求相近,雙方合作愉快,這使得TFC除了西班牙半途變卦之外,幾乎沒什麼重大瑕疵。而且F-100、LCF與F-124的服役時程皆比紛紛擾擾的英、法、義新一代飛彈驅逐艦早了數年。