美國海軍新一代艦載防空飛彈項目

 

──by Captain Picard


 

 

緊湊靈敏攔截器(CAI)

隨著2020年代印太局勢升溫、2022年俄烏戰爭爆發乃至於2023年10月以哈戰爭爆發,美國與盟國對關鍵武器彈藥的需求以及實際消耗大增。2023年10月底因為以哈戰爭,盤據葉門的胡賽叛軍開始用巡航飛彈、彈道飛彈與一次性無人機持續襲擊紅海航運線;到2024年4月,美國海軍在紅海的護航作戰就已經消耗了超過100枚標準SM-2防空飛彈來攔截。此外,2024年4月13日夜間到14日凌晨,伊朗對以色列實施大規模空襲(為報復4月1日以色列空襲伊朗駐敘利亞大使館領館,擊斃包含兩名伊朗革命衛隊聖城旅高級指揮官在內13人),朝以色列本土發射300枚各型彈道飛彈、巡航飛彈與無人機;在以色列與美軍聯手之下,絕大多數伊朗發射的飛彈與無人機都被擊落,而這也消耗了不少地面上的愛國者防空飛彈等;此次交戰中,美國海軍柏克級驅逐艦卡爾尼號(USS Carney DDG-64)與阿利.柏克號(USS Arleigh Burke ,DDG-51)還首次在實戰中動用標準SM-3反彈道飛彈,擊落4至6枚伊朗彈道飛彈。

在防空攔截器消耗激增的情況下,美國海軍開始擔憂船艦攜帶的攔截器(Interceptor)數量;這關係到每艘部署在交戰地區的船艦能持續在陣位上值勤的時間(一旦耗盡攔截器,船艦只能從戰區撤出,花費相當長的時間返回基地據點整補)。

在2024年4月出爐的美國海軍2025財年預算文件中,首度提出緊湊靈敏攔截器(Compact Agile Interceptor,CAI)項目,屬於創新海軍原型(Innovative Naval Prototype,INP)。文件中描述,對於能擊敗複雜威脅如高超音速飛彈、巡航飛彈、水面船隻的攔截器,美國海軍的能力(capability)以及能量(Capacity)都有所欠缺。因此,CAI旨在使用小直徑飛彈來達到更高的裝載效率(單一MK-41垂直發射管能攜帶多枚)。依照預算文件敘述,CAI會考慮更多新技術來盡量提高攔截器的效能並減輕體積重量,包括使用顛覆性的尋標器技術來大幅減輕飛彈內籌載的重量,以提高飛彈的速率並降低體積;評估一些新型飛彈推進技術,包括固態燃料衝壓發動機(solid fuel ramjets)、高推進劑裝藥量(high propellant grains)的固態火箭燃料、固態火箭發動機用主動節流閥(active throttling)等,能在更小型的飛彈上盡量提高速度以及射程;設計飛彈氣動力構型來提高攔截氣得機動性來超越要攔截的目標;評估多種戰鬥部技術,包括反應性材料(reactive materials)、動能戰鬥部(kinetic warhead)、可裁製破片戰鬥部(tailorable fragment warhead)等等,在攔截器體積縮減的前提下達成足夠攔截殺傷力。

依照文件敘述,CAI在2024財年在初始階段(Initiate),包括初步任務分析(Initial Mission Analysis)來建立接戰包絡的能力與限制(Capability & Limitations of Engagement Envelope),以及推進器/籌載(Propulsion/Payload)相關研究來建立飛彈架構(Missile Architecture)以及技術設計目標(Technology Design Objectives),在2025財年則打算針對幾個創新海軍原型(INP)選項進行獨立的成本評估(Independent Cost Estimate)。依照2025財年預算文件,CAI的推進系統概念已完成選定,會進行2至3次飛行測試。

美國海軍計畫在2020年代後期提高SM-6防空飛彈產量來滿足庫存需求,並增加RIM-162 ESSM Block II飛彈的產量。SM-6系列是美國海軍第一種兼具常規防空作戰、反彈道飛彈(乃至高超音速飛彈)以及對地/對海攻擊的戰術飛彈,可是每個MK-41垂直發射管只能裝填一枚;ESSM Block II則可裝填四枚,符合CAI要求的高容量,但ESSM原始設計只是針對一般的中近程艦隊防空需求(攔截飛機、飛彈等),不包括應付彈道飛彈。

此外,洛馬集團將陸基愛國者PAC-3 MSE(Missile Segment Enhancement)整合到MK-41垂直發射器,也是CAI概念的可能選項;PAC-3 MSE設計兼具常規防空與終段反彈道飛彈能力,而在烏克蘭與俄羅斯的戰事中,部署在基輔附近的愛國者PAC-3 MSE有多次成功攔截俄羅斯高超音速飛彈(如Kh-47M2 Kinzhal與AS-24 Killjoy空射彈道飛彈)的紀錄,也有報導稱曾攔截俄羅斯吸氣式高超音速飛彈如3M22 Zircon或SS-N-33。PAC-3 MSE直徑為11.4英吋(29cm),略超出MK-41垂直發射管直徑的一半;理論上如果改成折疊式彈翼,就能實現每個MK-41發射管裝填多枚(2至3枚)PAC-3 MSE。不過,美國海軍後來並無意願發展一種專門針對海軍需求的PAC-3 MSE,因此需要等到日後直徑更大的新型艦載垂直發射器(例如洛馬集團在2023年首度公開的G-VLS),才可能實現多枚愛國者PAC-3 MSE裝填於一個發射管。

ESSM Block 2後繼型號(NSV)

在2025年8月25日,美國海軍北約海麻雀項目辦公室(The NATO SEASPARROW Project Office,NSPO,代號PEO IWS 12.0)、海軍與陸戰隊的創新計畫組織NavalX以及海軍 研究辦公室(The Office of Naval Research,ONR)在美國政府網站上公布一項線上通知,邀請業界伙伴參與關於北約海麻雀集團(NATO SEASPARROW Consortium)發展ESSM Block 2 後繼型號的業界日(Industry Day),日期在10月14日;當天會議包括兩個部分,上午部分彙整北約海麻雀聯盟以及項目辦公室的現況以及目前的產品, 結束前進行一項機密簡報,內容涵蓋北約海麻雀集團對於新飛彈的需求以及可能會用到的技術選項;而下午的會議則探討NSV的採辦策略,包括時程想訂、如何充分運用數位化工程,以及用來評估可能技術選項與業界伙伴的工具。 。

依照這項通知的附件,ESSM Block 2後繼型號項目稱為下一部重大衍生(Next Significant Variant,NSV)飛彈系統, 要求能對抗當前以及未來可能出現的威脅,同時將儲存直徑維持在現有ESSM的範圍(約10吋)以內,使之相容於現有的四合一ESSM發射容器。 驅動發展工作的要素包括高壓力的同時接戰情境、發展使用開放架構(open architecture)標準的技術並能釋出給所有北約海麻雀聯盟伙伴使用; 此外,必須盡可能沿用現有北約海麻雀集團的系統,且盡量減少在船艦上所需的支持。 為了發展NSV,NSPO會著重於研究數位化工程以及基於模型(model-based)的開發流程與工具, 為集團伙伴國家與業界伙伴搭建共享開發環境,強化伙伴之間對於設計與需求工作的連結。 這些工具會經過一套設計選項與評估程序,來評估武器系統與飛彈技術的需求。

海軍模組化飛彈項目(NMM)

在2021年中旬美國海軍提出的一份固態火箭推進器招攬(solicitation)時,首度經提出海軍模組化飛彈項目(Navy Modular Missile,NMM),打算發展一種全新定義、共用同一套開放式系統架構(open systems architecture)的飛彈族系;依照文件記載,NMM需要定義用於次總成/部件(sub-assembly/component)層級的開放式架構標準,以及將採辦策略轉成基於模型的系統工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)的步驟,以發展出定義系統架構的政府參考架構(Government Reference Architecture,GRA);GRA將用來引導與約束發展計畫,產生多個方案來滿足所有伙伴的需求。此一發展策略使系統允許在子系統/關鍵組件(subsystem/critical component level)更廣泛的競爭,擺脫對單一發展承包商的依賴。

在2024年海軍部長卡洛斯.狄.托羅(Carlos Del Toro)的演說又提到,除了致力於建立作戰艦隊在海上重新裝填垂直發射器的能力(Transferrable Reload At-sea Method,TRAM)時,也提到海軍將與業界合作發展NMM之類的項目,使海軍飛彈族系使用共通部件,提高生產作業的效率與韌性。

在2024年5月14日飛彈防禦項目(Missile Defense Project)在戰略與國際研究中心(Center of Strategic and International Studies,CSIS)智庫組織舉行的「紅海作戰:水面作戰的經驗」(Operations in the Red Sea: Lessons for Surface Warfare)中,海軍少將Fred Pylet在被問到NMM項目時表示,此時NMM仍在概念階段,還不是正式項目(program of record),需求由海上系統司令部整合作戰系統項目辦公室(Program Executive Office, Integrated Warfare Systems)與業界伙伴探討中;此時NMM的基本的理論是具備一種通用的前端(front end,導引/戰鬥部等),然後結合不同的後端(back end)即火箭推進器來滿足不同的射程需求,包括近程、中程、遠程。

在2025年9月25日,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea Systems Command)發出業界通知,會在10月21至22日在馬里蘭州勞雷爾(Laurel, Maryland)的約翰.霍普金斯應用物理實驗室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory,APL)舉行業界日(industry day),公布海軍正在進行的海軍模組化飛彈項目(Navy Modular Missile,NMM)。根據通知內容,NMM是一種模組化的飛彈族系,完全更新美國海軍現役各型戰術飛彈,要項包括:

1.多任務彈性(Multi-Mission Flexibility):涵蓋多種衍生型來達成,包括一種專門的高超音速飛彈,以及涵蓋美國海軍現有短/中/長程飛彈的範疇。

2.擴增攜行量(Enhanced Capacity):以兩枚裝一管(dual-packing)或四枚裝一管(quaad-packing)的形式整合到垂直發射器,以增強艦隊持久作戰能力與戰鬥效能(fleet endurance and combat effectiveness);近年在紅海與胡賽叛軍的戰鬥以及未來在印太地區與中國的潛在衝突,使美國海軍對船艦彈艙容量的顧慮升高。

3.開放式模組化架構(Modular Open Architecture):與美國空軍合作,建立一個共通的政府參考架構(GRA),使業界能遵照此一標準框架,發展與整合出單項優勢方案(best-of-breed solution),無論是針對個別組件或全彈(All-Up Round)。

業界日會聚焦於介紹NMM項目、採辦策略以及業界伙伴的機會,目標是確認業界支持發展一種高機動(dynamic)、多任務(multi-mission)的飛彈族係(Family Of Missiles,FOM),強化海上殺傷力(naval lethality)與作戰彈性(operational flexibility)。