MK-31 公羊(RAM)短程反飛彈系統

(上與下)RIM-116RAM滾轉體防空飛彈(RAM) ,由21聯裝的MK-49發射器發射的瞬間。

一枚剛發射出管的RAM飛彈,可以清楚觀察主要特徵,包括前部一對輻射接收天線、彈體前方只有一對控制面等特徵。

(上與下二張)韓國海軍KDX2飛彈驅逐艦崔瑩號(DDH-981)的MK-49 21聯裝RAM防空飛彈發射器。

攝於2019年5月新加坡國際海事防務展(IMDEX 2019)

 

由MK-15 Block 1B近迫武器系統系統的砲架/搜索雷達與11聯裝RAM發射器組合成的海RAM近迫武器系統 。

一套在生產線上的SeaRAM近迫武器系統 。上方的雷達保護罩開啟,可以清楚看到AN/VPS-2 Ku頻

搜索/追蹤雷達的天線組;頂部是360度水平旋轉的搜索天線,而保護罩前方則是反射式追蹤天線。

(上與下三張)日本海上自衛隊出雲號(DDH-183)直昇機驅逐艦的SeaRAM近迫武器系統。

攝於2019年新加坡國際海事防務展(IMDEX 2019)

 

 

──By Captain Picard


 

起源

在1970年代,美國海軍覺得當時服役或研發中的各國近迫武器系統都採用機砲,不僅射程太短、威力不足、一次只能對付一個目標,而且彈艙容量有限,面對蘇聯海軍反艦飛彈的飽和攻擊時將毫無招架之力,遂委託美國約翰霍普金斯(Johns Hopkins)大學應用物理研究所(APL)進行研究,打算開發一種能應付飽和攻擊的短程反反艦飛彈系統 ;此案於1972進行初期研究,1974年正式展開。爾後西德也看上了此一計畫,加入了研發陣容。 在1976年6月,美國與西德海軍正式簽署合作備忘錄,合作開發名為「短程反艦飛彈防衛」(Anti-Ship Missile Defense,ASMD)的飛彈系統,主承包商為美國的通用公司(GD)飛彈部門(後來被休斯購併,之後休斯又把此部門賣給雷松)以及跨歐美的RAMSYS,其中RAMSYS由梅瑟斯密特(Messerschmitt-Bölkow-Blohm,MBB,1995年成為Daimler-Benz Aerospace,隨後又成為EADS德國分公司)、AEG Telefunken、Diehl與Bondenseewerk Geratetechnik(BGT)合資而成 ,研發預算為一億美元,美國與德國各出資一半,而這就是全世界第一種專業反反艦飛彈──RAM飛彈系統的由來。ASMD在1979年進入工程研發階段 ,西德與美國簽署第二份備忘錄,丹麥海軍也在此時加入這個計畫 ,並負擔計畫經費的2%(因此美國負擔48%的經費,西德為50%),而西德負責約55~65%的控制系統和發射器的研發工作。

在面對大量反艦飛彈來襲的飽和攻擊時,艦艇的防禦系統不僅反應要快,還要有同時應付多目標的本事。但是在那個年代能一次處理大量目標並同時導引眾多防空飛彈的防空系統,就只有當時剛剛進入美國海軍服役的神盾作戰系統,而這樣精密複雜、笨重昂貴的高檔貨只有可能裝在主力的大型防空艦艇上。如果要讓每艘作戰艦艇都能獲得應付飽和飛彈攻擊的能力,則非得使用發射後能自動運作並獨自追擊目標的「射後不理」飛彈不可,而不是為了同時導控更多無法「射後不理」的防空飛彈而在每艘艦艇上硬塞更多射控雷達。因此當APL所對美國海軍的需求進行研究後,便建議發展一種射速快、射後不理的硬殺飛彈系統,於是ASMD就朝著這個目標前進。

 

導引原理

當時美國海軍的標準、海麻雀等艦載防空飛彈使用半主動雷達導引,發射後需要艦上的照明射控雷達導引,不符合「射後不理」的條件。而最常見的「射後不理」飛彈導引方式有兩種:主動雷達導引與被動紅外線導引。以當時的電子技術,無法將主動雷達尋標器製作得夠小並放入小型飛彈;當時唯一進入服役的主動雷達導引飛彈就只有部署在F-14上的AIM-54鳳凰長程空對空飛彈,而鳳凰飛彈極其昂貴且龐大。因此,ASMD的選擇就只剩下被動紅外線導引,這種系統不僅比主動雷達簡單得多,而且成本低廉、體積小巧,符合ASMD的定位。然而在1970年代,被動紅外線尋標器技術(機械式的光網掃描技術)無法滿足ASMD的性能需求,包括靈敏度不足、最大目標鎖定距離太短、工作視角範圍過窄;如果沒能掌握目標準確方位發射,尋標器就無法找到目標。因此,紅外線飛彈若以傳統的鎖定後發射的模式操作,有效射程射程大概只有5km,如果目標是掠海飛彈時更會進一步縮短。

如要同時應付大量反艦飛彈的飽和攻擊,防空系統的有效攔截距離必須盡可能延長,為防空系統爭取到比較充裕的反應時間,在艦艇被擊中前摧毀所有來襲目標。為了增加紅外線導向飛彈的有效攔截距離,ASMD選擇了發射後鎖定(Lock-on After Luanch,LOAL)操作模式。但當時的紅外線尋標器性能不足,如果目標不在ASMD的紅外線尋標器軸心的正負12度夾角內便無法鎖定。因此在APL所的建議下,ASMD在紅外線系統之外另增一個反輻射尋標系統,因為當時絕大部分的蘇聯反艦飛彈都採用終端主動雷達導引。

由於反輻射尋標器的工作視野比紅外線寬得多(但精確度較低),因此ASMD飛彈能在概略得知目標方位(透過艦上的搜索雷達、電子截收裝置等)之後就先行發射,反輻射尋標器對前方空間進行圓錐掃描,搜索任何可疑的電磁波輻射源,確認敵方雷達信號之後就沿著信號指向而去;等RAM接近目標到一定程度,就啟動精確度更高的紅外導尋標器來接手終端導引;而如果目標若目標急劇改變方向與速度,ASMD就會重新計算前置角並調整彈道,再伺機由紅外線尋標器接手。由於電磁波的繞射特性,ASMD靠反輻射尋標器追蹤時,具有一定的拐彎能力,即便發射飛彈時目標被船艦上層結構遮蔽,也能有效發射接戰。在彈道初期,飛彈的除紅外線尋標器處於鎖定狀態,並根據飛彈上的導引電腦指令進行玫瑰花瓣式掃描;一但紅外線尋標器截獲目標,就調整陀螺儀,使目標熱點與紅外線光學系統焦點的調整盤的中心重合,並根據紅外線尋標器的誤差信號來調整萬向支架軸,使誤差信號歸零(由於陀螺儀的定軸性,無論飛彈的姿態如何,紅外線尋標器都能正確地追蹤目標中心;因此只要以瞄準線為基礎,用電腦計算並控制前置角保持不變,並據此算出修正指令發送到各舵面的伺服機構,就能控制飛彈正確進入比例導引航線)。

為了配合反輻射尋標器的工作,ASMD飛行時彈體會自轉;發射管內裝有四條來福線,使得飛彈 點火後在發射管內就會開始滾轉,進入空中飛行時則由彈尾的導流片使飛彈繼續滾轉 。RAM的反輻射尋標器在彈體前部有兩根接收天線,透過彈體自旋使得兩個天線能進行圓週掃描,在每個方位上比對兩根天線的信號強度(天線在旋轉過程中,可能分時積累每一個方位的輻射參數並進行運算);如果兩根天線接收到的信號強度相同,代表飛彈朝著目標正確方位而去,否則就要產生對應的舵面指令來修正航向。彈體滾轉除了是配合反輻射尋標器工作之外,理論上也能幫助紅外線尋標器更快完成搜索掃瞄作業;當時的機械式光網掃描紅外線尋標器(非成像式)前端設置機械旋轉的遮罩,間接阻斷信號,因此完成一次掃描需要一些時間,而彈體自旋運動可以加快紅外線尋標器的掃描速率。由於飛彈飛行時的自旋動作,這種飛彈就被命名為滾轉體飛彈(Rolling Airframe Missle,RAM),巧的是RAM在英文裡也是美國海軍官校吉祥物「公羊」,因此RAM就成為這種飛彈的正式名稱。

配合彈體自旋運動以及反輻射尋標器的運作方式,RAM只設置一對控制面來同時控制X軸與Y軸的航向(控制面數量與反輻射尋標器天線數量相同,因為天線感應到的信號強度差就是產生舵角控制信號的依據);飛彈每自旋一週,控制系統就對舵面進行兩次調整(垂直方向和水平方向)不斷地修正航向使其逼近目標。 RAM彈體前部裝有一對三角形控制舵以及一對可伸縮的矩形翼面,兩對翼面呈X形配置,彈尾裝有四面固定的梯型安定面。

 

RIM-116的彈體, 前方只有一對控制面,彈鼻兩側設有一對接收天線來接收敵方雷達信號;

透過彈體自轉並隨時比較兩根接收天線接收到的信號強度差異,進而產生舵面控制指令,

使飛彈朝電磁波信號來源而去。

由後方看RIM-116飛彈。

基本構型

ASMD的飛彈部分編號為RIM-116,全長2.79m,直徑12.7cm,彈長2.79m,翼展44.5cm, 彈重70.9kg,最大飛行速度超過2馬赫,最大機動過載大於20G,有效射程9.6km,平均失效間隔約188小時。為了節約成本,此計畫大量沿用現有飛彈的組件,包括AIM-9響尾蛇空對空飛彈的MK-36-8單節固 態火箭發動機與推進藥段 ,以及FIM-92刺針肩射防空飛彈的雙波段(紅外線/紫外線)光網掃描式紅外線尋標器。飛彈的導引控制段包括紅外導尋標器、尋標器冷卻瓶、雷達歸向接收機以及一對干涉式接收天線(位於飛彈前部,是外型上的一大特徵)、自動駕駛儀、彈翼控制機構、一個訊號處理頻道以及一組敏感元件所構成。MK-36-8單節固態火箭段長度1.83m,重量45kg,直徑與彈體相同,內裝27.27kg的推進劑,推進劑由端經基聚丁二烯和高氯酸銨構成。飛彈的戰鬥部總長度53.54cm,重11.35kg,整個組件包括WDU-17B連桿式高爆彈頭、DSU-15B主動雷射引信、保險裝置等。WDU-17B的連桿被預製成條狀破片,分作兩層,並對稱彈體軸心排列。當炸藥引爆時,爆炸波呈球面傳播,使得條狀破片飛離戰鬥部時獲得一個額外的速度分量,進而產生翻滾運動,能強化對目標的殺傷效果。DSU-15B雷射引信由雷射發射與接收組件構成,發射組件主要是砷化鎵雷射二極管,接收機則採用硅光敏二極管;此種引信能精確控制爆炸點,且不易受到干擾。

RAM的早期構想,打算整合到海麻雀飛彈的MK-29發射箱內。
MK-29發射箱的兩個彈位各用來容納一組六聯裝RAM防空飛彈發射器總成,
共12枚,其餘六個彈位仍裝填海麻雀防空飛彈。

早期美國海軍打算將RAM的控制面板整合到海麻雀防空飛彈的顯控台

早期美國海軍曾打算將RAM飛彈整合到海麻雀防空飛彈的MK-29發射器中,每個MK-29發射器彈位可容納一個六聯裝RAM發射器;一個MK-29發射器的八個彈位中,兩個用來容納兩組六聯裝RAM發射器(共12枚),其餘六個彈位仍裝置海麻雀防空飛彈;而RAM的射控面板整合在海麻雀現有的操控台上。不過後來,美國海軍是利用MK-15方陣近迫武器系統的基座,為RAM發展專屬的發射器。

ASMD採用MK-49飛彈發射系統發射器(Guided Missile Launching System,GMLS),此種發射器沿用MK-15方陣近迫武器系統的MK-16旋轉基座,然後把一個擁有21個RAM發射管的MK-44飛彈套件(Guided Missile Round Pack,GMRP)裝在基座上,取代原本方陣系統的雷達、機砲與彈藥箱;而MK-49與MK-44的組合則稱為MK-31 RAM導引飛彈武器統(Guided Missile Weapon System,GMWS)。MK-49發射器的俯仰範圍為-25~+80度,總重5307kg。MK-49旋轉發射器 的設計十分緊緻,體積比載彈量僅八枚的MK-29海麻雀防空飛彈發射器還小;由於RAM體積緊致,MK-49的備射彈高達21枚,既沒有傳統飛彈發射器 很快就需要再裝填的問題,又保留了傳統發射器可以先指向目標再發射飛彈的好處(垂直發射防空飛彈在升空後可能無法即時轉向目標),面對 反艦飛彈攻擊時的反應速度與發射密度都值得信賴 。RAM飛彈出廠時就被密封於圓形發射管內,平時不需要特殊的保養,十分易於運輸與儲存。

 除了標準的MK-49外,RAM還有另外兩種發射器構型:其一是 十聯裝的RALS輕型發射器,另外則是從原有的八聯裝MK-29海麻雀短程防空飛彈發射器改裝而來,將其中二管改裝成RAM發射器,每管容納五枚,因此總共可裝置10枚RAM,此種相容於現有裝備的設計能大幅減低購置成本。 不過這幾種構型的發射器目前似乎都沒有使用實績。

MK-49型21聯裝RAM飛彈發射器。

裝填中的MK-49發射器,注意RAM飛彈出廠時就已經被密封於彈管內,易於儲存與搬運。

MK-31公羊飛彈系統的運作方式是射控系統透過艦上搜索雷達或SLQ-32電戰系 統取得目標資訊(距離、方位角、高低角、雷達尋標器頻率等),自動調整飛彈發射器的方位與仰角以對準目標,發射器內的第一批飛彈也在此時做好準備(包括啟動紅外線尋標器的冷卻器、飛彈的陀螺儀等),朝第一個目標的方向發射第一枚RIM-116,接著可快速地向其餘的目標繼續發射 。整個作業過程完全自動化,艦上人員唯一介入的就是下達發射指令(也可全自動操作),能節省人力並縮短反應時間 ,而飛彈本身也是完全射後不理,全憑飛彈上的導引系統攔截目標。發射升空之後,RAM飛彈會先藉由彈鼻上的反輻射歸向系統搜索敵方雷達波來源,朝目標接近,直到彈尖的紅外線尋標器鎖定目標為止。如果紅外線系統一直沒有找到目標,RAM飛彈還是可以單靠反輻射歸向攔截目標。配合美國海軍新一代SSDS船艦自衛系統的AN/SWY-2系統,以MK-23目標搜索系統(TAS)或SLQ-32電子戰系統獲得目標資料的狀況下,RAM系統 從搜獲目標到發射的時間約為10秒 ,其中MK-49發射器本身所需的反應時間為2秒。

在1984年下旬,史普魯恩斯級(Spruance class)驅逐艦的大衛.雷號(USS David R.Ray DD-971)加裝了MK-31 Block 0 短程防空飛彈系統,取代艦上原有的MK-29海麻雀防空飛彈發射器,成為美國海軍第一艘裝備RAM的作戰艦艇,當時主要作為測試評估之用。

初遇挫折

RAM飛彈的研發之路非常艱辛曲折。最早的MK-31 Block 0(飛彈編號為RIM-116A)在1980年9月至1983年進行了測試,結果命中率慘不忍睹,初期測試中有半數飛彈沒有命中目標。 RAM飛彈的主要技術瓶頸在於採用「滾轉體」設計的控制難題,單一組控制面透過彈體自轉而依序在各方位進行制動,然而由於滾轉需要 時間,導致控制面在各方位產生時間差,飛行控制軟體極難撰寫;雖然看似省掉一組翼面與驅動組件,實際上卻讓整個飛控系統複雜度大增 。此外,反輻射歸向尋標器的性能不如預期,也造成困擾:RAM彈頭前方兩根輻射測向天線間距約120mm,相對於目標輻射的波長(幾乎所有的反艦飛彈的雷達尋標器都使用高鑑別度的I/G頻段工作,此一波段的波長短、頻率高,截收天線只需要很小的天線就能定向),理論上可獲得3度以內的測向精度,足以確保目標在飛彈本身紅外線尋標器的視野範圍內,進行最後的精確鎖定。不過實際上,RAM彈體在高速滾轉時,多少會產生不可測定的誤差漂移,而RAM本身缺乏測速的機制,使飛彈沒有額外參數來修正這些誤差。這使得早期RAM輻射歸向的精確度不如預期,經常無法有效將目標精確而即時地保持在紅外線尋標器的工作角度裡。

在測試中 ,沒有命中目標的RAM飛彈多半都由於沒有及時鎖定目標,再不然就是兩種導引模式欠缺協調 。由於進展不順,使得RAM原訂於1986年開始服役的時程流產。當時,丹麥海軍見風頭不對立刻退出計畫,西德海軍則開始匆忙地尋找本國廠商研究替代RAM的新系統,連美國海軍也一度考慮中止RAM飛彈的研發計畫。不過在休斯公司、RAMSYS與APL所的努力不懈下,終於解決了MK-31 Block 0在兩尋標器協調與目標搜索上的問題,並在1986年至1989年進行了初步作戰測試與評估(Initial Operational Testing & Evaluation,IOT&E)。

在IOT&E中,RAM Block 0系統被安裝於由除役的薛曼級驅逐艦迪卡圖號(USS Decator DDG-31)改裝成的無人操作自衛測試艦(Self-Defense Test Ship,SDTS)上。無人測試艦後方150英尺(45.7m)拖曳著一個設有雷達角反射器的水上標靶,來襲的靶機或飛彈瞄準這個水上標靶(這是為了避免武器直接命中SDTD船艦)。SDTS測試艦裝有SSDS船艦自衛系統,整合了SPS-49對空搜索雷達、MK-23 TAS目標獲得系統、SLQ-32(V)3電子戰系統以及一具MK-15方陣近迫武器系統,作業時SDTS沒有任何人員操作,艦上所有進行測試的系統以及船艦本身的航行、迴旋機動都由岸上遙控,因此就免除了安全限制。當測試艦的雷達或電子戰系統偵測到來襲目標時,SSDS便指揮RAM Block  0飛彈系統進行接戰。RAM Block  0在IOT&E中總共試射13次,命中11次。在1990年,RAM Block 0終於被判定有潛在能力滿足任務需求。不過在測試中,RAM Block 0也被發現尚有可改進的空間,最主要在於沿用自刺針飛彈的紅外線尋標器性能不足,所以RAM Block 0只擁有一種攻擊模式──發射初期 靠著反輻射歸向模式朝著目標大致的方向前進,直到接近目標才啟動紅外線尋標器,這不僅降低了攔截概率,也更容易遭受周遭訊號的干擾;如果對手是小牛飛彈、企鵝反艦飛彈之類的光電被動導向飛彈,RAM Block  0便會因為反輻射歸向模式無用武之地而很難有效攔截。 此外,RAM Block 0單純仰賴反輻射歸向的機制,也在1999年5月一試射中發生失誤情況,當時兩枚魚叉飛彈同時朝SDTS艦發射,第一枚被RAM成功級落, 然而接戰第二枚魚叉飛彈時,艦上的SLQ-32(V)2電子截收裝置為RAM提供了一個錯誤的頻率,導致第二枚RAM射出後無法接收魚叉飛彈的雷達尋標器頻率而脫靶,這枚魚叉飛彈還直接朝SDTS艦飛來(而不是後方的拖靶);而SDTS艦上的SSDS船艦自衛系統指示方陣系統接戰的時機已嫌稍晚,雖然艦上的MK-15 Block1A方陣系統仍然成功擊毀這枚魚叉飛彈,但由於命中的距離已經太近,而且這枚魚叉飛彈沒有戰鬥部,方陣的20mm穿甲彈命中後無法直接引爆,有不少破片擊中了SDTS艦 ,導致該艦必須進塢維修,延誤了一些測試項目。日後美國海軍改進SSDS的軟體,能更準確地判斷RAM接戰失敗並即時啟動方陣系統進行攔截。

經過討論後,美、德國海軍於1993年4月批准MK-31 Block 0投入量產並正式服役,此外立刻著手研發改良型的RAM飛彈,目標是改進Block 0在測試中發現的所有不足,其中最主要的乃是希望提升紅外線尋標器的能力,在不倚靠反輻射歸向的協助也能有效鎖定目標。MK-31 Block 0量產型服役後,在歷年的艦隊作戰測試中進行過64次射擊,命中62次 ,其間曾締造連續命中15次的紀錄(14次直接撞擊靶彈頭部,有一次靶彈採用迴避機動,被RAM Block 0攔腰擊中)。

更上一層的RAM Block1

改良型RAM飛彈系統從1993年4月開始研發,被賦予MK-31 Block 1的編號,飛彈部分則稱為RIM-116B。此時,紅外線尋標器已經有了突破性的進展,新出現的紅外線焦平面陣列(Focal Plane Array)系統的響應距離、離軸搜索範圍等關鍵性能都遠勝過以往的機械掃描式紅外線尋標器;除了RAM Block  1之外,許多同一時期開始研發的新一代短程空對空飛彈(如歐美合作的AIM-132 ASRAAM、響尾蛇飛彈最新改良型AIM-9X等)也紛紛選擇了此種尋標器。裝備焦平面陣列紅外線尋標器後,RAM Block  1飛彈除了原有的反輻射/紅外線歸向模式之外,又新增了全程紅外線歸向模式;全程紅外線模式能不必仰賴反輻射歸向模式的協助,也能精準有效地達成LOAL的需求。 不過,反輻射歸向模式仍有一些價值,例如在天候不良可能使紅外線作用距離遞減,或者短時間內朝同方向發射多枚RAM飛彈攔截多目標時,後發射的RAM的紅外線尋標器可能被先發射的RAM的尾焰干擾,此時仍能靠著反輻射歸向模式持續飛向,幫助紅外線尋標器在更有把握的距離才開啟並鎖定目標。

RAM Block  1的設計於1995年10月定型,其尋標器則在1996年起裝在飛機上,在歐洲進行測試,以開發搜索、追蹤、鎖定時需要的軟體。1997年2月RAM Block  1飛彈的原型在新墨西哥進行首次測試,總共進行三次試射。在第一次試射中,RAM Block  1仍採用Block 0的操作模式,先以反輻射歸向模式接近目標,然後才轉成紅外線導引模式,結果成功擊落配備模擬雷達尋標器並加強紅外線信號的一架BQM-34S靶機。在第二次試射中,仍使用與前一次同樣的靶機,不過RAM Block  1只靠著紅外線尋標器,結果仍然成功命中。第三次試射的目標則是一架沒有加強紅外線訊號與模擬雷達尋標器的BQM-34靶機,第一枚RAM Block  1由於故障沒有鎖定目標,第二枚則準確命中靶機,顯示RAM Block  1單靠紅外線尋標器就能成地尋找、鎖定並摧毀目標。

RAM Block 1的測試成績

1999年1月,RAM Block  1在懷德貝島級船塢登陸艦剛斯頓霍爾號(USS Gunston Hall LSD-44)上進行作戰評估(OPEVAL),成功地摧毀一架模擬法製飛魚反艦飛彈的BQM-34S靶機。緊接著 在同年8月,RAM Block  1在美國海空軍用武器中心(Naval Air Weapons Center Weapons Divisions,NAWCWPNS)進行一系列嚴格而逼近實戰狀況的發展測試(Development Testing,DT)與作戰測試(Operational Testing,OT)。在進行DT時,測試用的RAM Block  1不搭載彈頭;而在進行OT時,就會使用具有彈頭與引信的全功能實彈。無論在DT與OT中,接戰每個目標都是同時發射兩枚RAM Block 1飛彈。在這一系列測試中, 受測的RAM Block  1飛彈系統連同後端配套的SSDS艦載防禦系統(含搜索雷達與後端射控)仍然安裝在迪卡圖號SDTS測試艦上。

在第一階段的DT中,SDTS測試艦總共遭到了六波「攻擊」:第一波是一枚掠海飛行的美製魚叉反艦飛彈 ,結果RAM Block  1第一枚就直接命中。第二波是一枚法製飛魚反艦飛彈以距離海面4m的超低高度而來,也是被RAM Block  1第一枚直接命中。第三波是一個由高空以30度角俯衝下來的MQM-8G汪達爾(Vamdal) 超音速靶機 (Threat A目標,從高空以超音速俯衝,例如俄羅斯SS-N-19反艦飛彈),由已除役的MGM-8護島神艦載長程防空飛彈改裝而來),被RAM Block  1第一枚直接命中。第四波是兩個由同一方向掠海飛來的MQM-8G ER超音速靶機 ,第一次測試時,其中一個MQM-8G ER靶機提前墜入海中,剩下的一個被RAM Block  1第一枚直接命中;不過,這個項目也因此必須重做,而在第二次進行時,SDTS艦的雷達比較晚才偵測到目標,不過SSDS系統仍即時完成射控解算並發射四枚RAM Block 1接戰兩個目標,而這兩個MQM-8G ER靶機分別都被RAM Block  1以第一枚直接命中的方式擊落;由於此次發現目標較晚,靶彈被擊落時,已經接近SDTS艦上方陣近迫武器系統的攔截測試。第五波 是最具挑戰性的目標,一個以超音速掠海飛行並 做出10G負載蛇行規避動作的MQM-8GEER超音速靶機(此為Threat B目標,能在末端高G運動的超音速反艦飛彈 ,例如俄羅斯SS-N-22) ,而SDTS艦發射的兩枚RAM Block 1之中,第一枚在近發引信起爆距離以及彈頭殺傷半徑內與靶機交錯而過,第二枚則直接命中,兩枚RAM Block  1都算攔截成功。第六波是一個以次音速飛行並且沒有加強紅外線訊號的BQM-34靶機(此靶機沿著太陽光在水面反射的路徑前進,這樣對於防空飛彈的紅外線尋標器會造成最大的干擾效果 ),RAM Block  1也是第一枚直接命中。總計DT里的所有模拟,所有RAM Block  1完全攔截成功,而且除了對付第五波模擬SS-N-22的MQM-8GEER飛靶時 第一枚殺傷半徑內掠過、第二枚直接命中之外,其他項目都是第一枚飛彈便直接命中,而這些沒有實戰彈頭的測試用彈光靠本身動能就將所有的目標完全摧毀 。

在DT與OT中,RAM Block  1表現了驚人的準確性,所有的目標都遭到直接命中;總計發射的24枚RAM Block 1中,23枚直接命中目標。在這些測試中,RAM Block  1被證實能有效攔截SS-N-22這類以超音速掠海飛行外加迴避動作接近目標的刁鑽反艦飛彈,並且在太陽光的干擾下仍能以紅外線尋標器準確鎖定目標 。不過測試結果也間接印證面對超音速反艦飛彈時,唯有如SSDS這樣全自動化的偵蒐、評估與射控系統才來得及接戰,考慮到來襲超音速反艦飛彈還可能進行機動迴避,因此防空飛彈的射程也有必要延長,提前展開攔截,而這也是日後RAM Block 2(見下文)延長射程的效益之一。經過這一系列極為成功的測試後,NAWCWPNS立刻判定RAM Block  1滿足作戰任務需求,可以量產與服役。RAM Block  1服役數年後,在歷次試射中總共發射了超過180枚飛彈,攔截成功率超過95%。

在1998年,美國海軍為RAM Block  1進行進一步的改良,使之除了反艦飛彈,還能對抗速度較低的目標如飛機、直昇機、敵方艦艇等,此計畫因而稱為RAM Block 1 HAS(Helicopter, Aircraft, and Surface targets)。這項改良並不牽涉到系統的硬體,只是修改電腦軟體,讓RAM Block  1 HAS成為全功能的艦載近程自衛系統。 美國海軍計畫到了2009年,所有美國海軍服役的RAM系統都升級為Block 1 HAS。RAM Block 1的增量(Increment)發展在2019年開始交付。

MK-15 Mod31海RAM(Sea RAM)近迫防禦系統

在1990年代末,雷松與RAMSYS結合RAM以及方陣系統的組件,推出「海RAM近迫武器系統」 (Sea RAM),保留方陣Block 1B的雷達、光電搜索系統、與旋轉基座,將機砲部分換成一個11聯裝RAM飛彈發射器。 由於使用方陣Block 1B的基礎系統,因此海RAM的正式編號也延續方陣系統,稱為MK-15 Mod 31。

原本的MK-49發射器只是艦上一整個防空武器系統的一環,需要結合船艦的搜索/追蹤雷達以及射控指揮系統。而海RAM則與MK-15方陣一樣,是一種自備追蹤雷達/光電系統以及射控電腦的完整系統,能完全獨立自主地運作(載台只需供應電源),不需與船艦本身的作戰、射控系統的支持,故能輕易安裝於各種現役艦艇上 ,十分適合用來裝備一些欠缺完整防空雷達與射控系統的二線船艦或小型低檔船艦。在2001年1月,海RAM系統安裝在英國海軍Type-42飛彈驅逐艦約克號(HMS York D-98)上,進行了成功的測試。

美國海軍第一種採用海RAM系統艦艇,是由通用動力/BIW船廠生產的獨立級(Independence class)濱海戰鬥艦(LCS);而海RAM的第一個國外用戶則是日本,首先裝置於22DDH直昇機驅逐艦上。

在2001年,英國皇家海軍曾在Type 42飛彈驅逐艦約克號(HMS York D98)上安裝

SeaRAM海公羊近程防空系統進行測試評估。不過皇家海軍最後並未引進RAM飛彈系統。

在2016年3月4日,柏克級飛彈驅逐艦波特號(USS Porter DDG-78)首度進行SeaRAM試射,

使用RAM Block 2飛彈。

一座SeaRAM正進行再裝填作業。

基於成本因素,原本美國並沒有在任何神盾艦艇上配備RAM短程防空飛彈系統。在2015年下旬,美國海軍才決定為四艘部署在西班牙羅塔海軍站點(Rota naval station)的四艘柏克級(分別是DDG-78、64、71、75)換裝海RAM(Sea RAM)近迫防禦系統,取代原本的MK-15 Mod1方陣近迫武器系統。 在2016年3月4日,首艘加裝SeaRAM的神盾驅逐艦波特號(USS Porter DDG-78)首度進行SeaRAM試射(使用RAM Block 2飛彈)並獲得成功。

在2024年4月初海上-空中-太空展(Sea Air Space 2024) 中,美國海軍DDG 2.0驅逐艦現代化項目主管Tim Moore上校對媒體The War Zone透露, 美國海軍打算在未來全面為柏克級驅逐艦換裝RAM防空飛彈系統,取代火砲式的方陣近迫武器系統。依照2025財年預算計畫內容,擁有較新版本神盾系統、已經整合公羊系統射控能力的柏克級艦會加裝21聯裝的MK-49 RAM防空飛彈發射器;而神盾版本較舊、不具備此一能力的同型艦,則會安裝能獨立運作的SeaRAM系統。這項措施是因應未來高端海上衝突中(尤其是在印太區域對抗中國),可能面對的各型先進反艦巡航飛彈;此外,2023年底開始的紅海危機,伊朗支持的胡賽(Houthi)組織持續從葉門發射無人機、反艦巡航飛彈與反艦彈道飛彈攻擊紅海航運,使護航的西方國家海軍必須發射大量防空飛彈來攔截,這也使美國海軍船艦急需裝備更多有效的防空飛彈武器。

 

RAM Block 2

在2005至2006年,美國海軍開始進行更新一代的RAM Block 2的設計與研發 。在2007年5月8日,美國海軍與雷松簽署價值1億500萬美元的RAM Block 2發展合約,原本計畫在2010年12月投入服役 ,不過實際上至少要等到2012年底。在2012年7月下旬,美國海軍與雷松簽署價值5170萬美元的RAM Block 2小批量初期生產合約(其合作夥伴德國RAMSYS公司也包括在內),數量61枚,此合約還包括後續生產的選擇權;在2013年初,雷松獲得美國海軍正式的RAM Block 2量產合約,價值1.55億美元(共2093枚)。在2013年5月上旬,美國海軍在太平洋上的飛彈試射場展開RAM Block 2的作戰測評(OT/DT);安裝在美國海軍水面作戰研究中心(Naval Surface Warfare Center,NSWC)的無人自衛測試艦(SDTS)保羅.佛斯特號(ex-USS Paul F. Foster DD-964)的RAM Block 2系統首先在5月10日成功攔截來襲的反艦飛彈標靶;隨後在5月12日的測試中,發射的兩枚RAM Block 2也成功達到試驗目標。在2014年8月,首批RAM Block 2正式交付美國海軍,2015至2019年將交付502枚(2018財年展開全速量產),2015年5月15日達成初始作戰能力(IOC),而RAM Block 2的增量發展(Increment)則在2021年交付。

2016年海上-空中-太空( Sea-Air-Space 2016 )防衛展中出現的RAM Block 2模型。

注意其火箭推進器直徑加粗,控制面也改成十字構型。

試射中的RAM Block 2。

RAM Block 2的主要改良之一,是控制系統升級(Control Section Upgrade),加裝類似ESSM的自動駕駛儀;即便尋標器沒有鎖定目標或一度脫鎖,也能持續保持本身位置的掌控並重新展開搜索。因此,RAM Block 2成為RAM系列中,第一種實現「離軸鎖定」與「反覆攻擊」能力的飛彈,萬一一次沒鎖定,還可回頭再攻擊。 當然,對於已經迫近的超音速反艦飛彈,脫鎖的飛彈可能不會再有第二次機會再回頭攻擊同一個目標,但這種能力對於水面目標或低空慢速目標就十分有用 。藉由自動駕駛儀帶來的離軸鎖定能力,RAM Block 2能在發射器沒有對準目標的情況下逕行發射,依照設定的參考點轉向之後才啟動尋標器,如此能避開發射艦的上層結構、桅杆 以及鄰近船艦等障礙物,因此在發射器安裝位置有射擊死角、友艦擋住威脅方向的視界、或採用垂直發射時,依舊能有效攻擊所有方向來襲的目標 。福克蘭戰爭時,皇家海軍曾發生Type 22闊劍號巡防艦準備用海狼防空飛彈接戰時,被掩護的Type 42科芬特里號驅逐艦正好橫越海狼飛彈的發射軸線而無法接戰的情況,導致兩艦都被擊中,科芬特里號被擊沈;而具有離軸攻擊能力的RAM Block 2就能避免類似的問題,使得在編隊中的發射艦不一定要先進入有利陣位才能接戰。當然,RAM Block 2也具備攻擊低空慢速目標與水面目標的能力。

ExLS可相容Nulka主動式誘餌、NLOS-LS非線性攻擊飛彈以及RAM Block 2

洛馬集團新開發的可擴展發射系統(ExLS),能裝填RAM Block 2飛彈並相容於MK-41與

MK-57垂直發射器。

加入「離軸飛行」能力使得RAM  Block 2能使用垂直發射。美國洛馬集團為RAM Block 2開發了可擴展發射系統(Extensible Launching System,ExLS),能相容於MK-41與新一代MK-57垂直發射器,每個MK-41發射管能容納一個「四合一」的ELS模組。洛馬在2000年代提出ExLS時,納入的彈種包括RAM Block 2、Nulka主動式誘餌以及非視線火力投射系統(Non-Line-of-Sight Launch System,NLOS-LS,2010年中旬遭到取消)等,每種模組都是「四合一」構型,因此一個MK-41的發射管能容納四枚前述彈種。ExLS採用開放式的軟、硬體架構,具有安裝簡易、高度模組化的特色,僅需修改軟體就能與MK-41垂直發射器相容,無須進行硬體變更。因此,凡是配備MK-41垂直發射系統的艦艇,都可以輕易部署RAM Block 2,而不需要再安裝專用的MK-49或Sea RAM發射器。

RAM Block 2也在氣動力結構上做了重大修改,改用面積加大40%、可各自獨立控制的四片式(十字形)彈翼來強化控制能力(四軸向控制,每一片彈翼都獨立動作),而不再只是先前的兩個舵面 的二軸向控制,並換裝直徑增為14.6cm的 新型火箭發動機(因此彈體後段較粗),最大射程提高到16km,無論是飛彈靈活度、射程與撞擊動能都比原本大幅增加;而燃燒時效更長的發動機,也為前述的「反覆攻擊」提供必要的額外飛行時間 。此外,在攔截超音速反艦飛彈時,增加射程提前展開攔截也有助於提高成功率。 雖然彈體直徑增加,但RAM Block 2只是移除原發射管內的膛線部位,現有的RAM發射器無須修改就可以容納RAM Block 2。

RAM Block 2維持原本紅外線與反輻射歸向的機制。實際上,隨著電子科技的進步,成像式紅外線成像尋標器 的搜索角度、偵測距離與靈敏度(不一定只能鎖定高溫的尾焰)早已大幅改進,用輻射歸向提供初期導引的需求已經降低。 雖然如此,RAM Block 2仍保留原本的反輻射歸向以及相對應的自旋飛行體制;由於發射管撤除來復線,因此倚靠彈翼的效應來進行滾轉。 另外,RAM Block 2的輻射歸向導引系統本身也經過改良,可探測低截獲率雷達(LPI)的波形。

在2016年5月17日美國海上-空中-太空( Sea-Air-Space 2016 )防衛展中,美國海軍整合武器系統辦公室(Integrated Warfare Systems,IWS)宣布,RAM Block 2與SSDS MK2船艦自衛系統(Ship's Self Defense System MK2)完成了整合,並成功通過一系列模擬各種實戰狀況下情境的作戰測試,包括兩枚連續來襲、使用複雜不規則動作迴避的 超音速靶機(應為GQM-163A);而受測的SSDS MK2在這些測試中都成功捕捉、追蹤來襲靶機,並發射RAM Block 2飛彈將之擊落;這是RAM Block 2從2013年進入發展與測試(Developmental and Operational,DT/OT)階段之後的第八次測試成功,也是SSDS與RAM Block 2組合的第二次成功試射。SSDS MK.2結合了艦上AN/SPS-48、AN/SPS-49、AN/SPQ-9B雷達、AN/SQL-32電子戰系統提供威脅信息,並指揮艦上的ESSM或RAM Block 2防空飛彈接戰。

在2017年8月中旬,美國海軍又公布,將對RIM-116C RAM Block 2進行一項快速工程變更方案(Raid Engineering Change Proposal,Raid-ECP),提高對抗複雜同時多枚飛彈飽和攻擊的能力;這種快速改裝方案的套件包括改進後的尋標器、飛彈與飛彈間資料鏈(Missile-to-Missile Link,MML)等,其中飛彈間資料鏈可以更好地協調多枚在空中飛行的RAM Block 2來涵蓋所有來襲目標,避免對付多枚反艦飛彈時出現漏網之魚。

在2019年1月中旬美國海軍水面船艦協會(Surface Navy Association,SNA)2019年年會(SNA 2019)
中,美國海軍水面作戰辦公室(N96)展示了美國海軍作戰發展方向,包括列出各種戰術飛彈的任務分配,其中首度提到RAM Block 2B防空飛彈,顯然是RAM Block 2的新型號。

 

服役狀況

依照美國海軍的部署計畫,RAM飛彈系統優先裝備於兩棲艦艇上,因為這類艦艇離敵方岸邊最近,最容易遭受攻擊,最需要強化防空自衛火力。最早服役的MK-31 Block 0首先裝備在7艘奧斯汀級兩棲船塢運輸艦、5艘塔拉瓦級兩棲直昇機攻擊艦、6艘懷德貝島/哈潑渡口級兩棲船塢登陸艦以及9艘史普魯恩斯級驅逐艦上(RAM Block  0的測試工作便曾在史普魯恩斯級驅逐艦上進行)。至於MK-31 Block 1進入服役後首先裝在先前還未安裝MK-31 Block 0的其他懷德貝島/哈潑渡口級上,接著陸續裝備於胡蜂級兩棲直昇機突擊艦上。而三艘先前已經裝備MK-31 Block 0的史普魯恩斯級也把RAM飛彈系統升級為Block 1。

除了兩棲艦艇外,美國航空母艦接著陸續換裝MK-31 Block 1,第一艘換裝的為尼米茲號(USS Nimitz CVN-68),她在從1998年展開的壽命中期大翻修中拆除了所有的MK-15方陣近迫武器系統,代之以兩個MK-49RAM飛彈發射器。接下來是2001年6月在日本橫須賀進行定期保修的小鷹號(USS Kitty Hawk CV-63),將右舷前方的海麻雀飛彈發射器與MK-15拆除,代之以一具MK-49RAM飛彈發射器;接著該艦前往阿富汗進行持久自由作戰任務,完成任務後回到橫須賀再次進行檢修,將左舷前方的MK-15換成MK-49。而美國海軍計畫中的新一代聖安東尼奧級兩棲船塢運輸艦將同時配備RAMMK-31 Block 1與新型的海麻雀ESSM短程防空飛彈,組成完備的近程防空網。美國海軍計畫在2009年之前,將所有已安裝RAM飛彈系統的兩棲艦艇與航空母艦全部將RAM飛彈系統升級為Block 1 HAS。此外,美國新造的LCS近海戰鬥艦也採用了RAM防空飛彈系統,其中洛馬版原型艦自由號(LCS-1)使用21聯裝RAM發射器,而通用版原型艦獨立號(LCS-2)則使用11聯裝的海RAM系統。

至於配備神盾系統的提康德羅加級飛彈巡洋艦與柏克級飛彈驅逐艦,由於已經擁有強大的防空監視與攔截能力,加上近年亦開始逐步換裝 同樣具有反飛彈能力且射程更長ESSM發展型海麻雀防空飛彈,考量到成本效益, 並沒有進一步「錦上添花」地加裝RAM。早先有消息指出,美國海軍保留的22艘提康德羅加級飛彈巡洋艦(CG-52~73)在未來升級翻修時,預計以兩具11聯裝的RAM Block  1 HAS發射器取代兩具MK-15,並整合於艦上的神盾作戰系統(為此神盾系統需新增一個連結介面),然而之後並沒有實施。 直到2015年下旬,美國海軍才決定為四艘部署在西班牙羅塔海軍站點(Rota naval station)的四艘柏克級(分別是DDG-78、64、71、75)換裝海RAM(Sea RAM)近迫防禦系統,取代原本的MK-15 Mod1方陣近迫武器系統,首開美國神盾艦艇加裝RAM飛彈系統的紀錄。

 德國海軍方面,1994年起陸續服役的布蘭登堡級(Brandenburg class)巡防艦以及在2002年起陸續服役的薩克森級(Sachsen class)飛彈巡防艦率先裝置兩具MK-49RAM飛彈發射器(這兩種艦艇都同時採用海麻雀與RAM飛彈形成短程防衛網),而原有的F122不萊梅級巡防艦以及飛彈快艇也陸續換裝。而 韓國海軍也採購了RAM防空飛彈系統(並在2004年訂購RAM Block 1改良型RAM飛彈),裝備於該國新一代KDX─2/3飛彈驅逐艦與獨島級兩棲突擊艦上。

依照2012年美國海軍編列的採購預算資料,一枚RAM Block 1防空飛彈的整體價格約108萬美元(飛彈本身為95.3萬美元)。

實戰經驗

2023年10月7日哈瑪斯對以色列發動大規模攻擊、以色列隨即對哈瑪斯宣戰並進攻加薩走廊後,背後由伊朗支持的胡賽叛軍(Houthi rebels)等伊斯蘭組織也不時攻擊以色列,胡賽叛軍(Houthi rebel)從11月19日開始不時以反艦彈道飛彈、反艦巡航飛彈或攻擊性無人機攻擊紅海上航向以色列或者與以色列有關(屬於以色列或支持以色列的國家)的商船。於是,美國與歐洲各國海軍紛紛在紅海展開護航任務。

在2024年2月27日晚間,於紅海執行護航作戰任務的德國海軍F124巡防艦黑森號(FGS Hessen F221)在20分鐘時間內,先後以76mm快砲與RAM防空飛彈擊落兩架胡賽叛軍發射的無人機。依照事後德國國防部發言人Michael Stempfle透露的信息,第一架無人機是以黑森號艦首76mm快砲擊落,第二架是發射一枚RAM防空飛彈(RIM-116)擊落;因為這兩次黑森號的雷達系統發現與辨識的距離不同,所以分別使用不同武器接戰。這是RAM服役以來,第一次在實戰中成功攔截空中目標的紀錄。