發展型海麻雀防空飛彈(ESSM)

RIM-172 ESSM改進型海麻雀防空飛彈。注意後段彈徑比前段擴大,彈翼也完全更新。

(上與下)一枚由卡爾森號(USS Carl Vinson CVN-70)航空母艦的MK-29發射器射出的ESSM防空飛彈。

美國海軍人員正將一枚ESSM防空飛彈裝填入MK-29發射器中。

ESSM防空飛彈裝填到MK-29發射器的作業。

福特號(USS Gerald R. Ford CVN-78)航母的人員正在裝設滑軌,準備將ESSM飛彈裝填入MK-29發射器。

一枚ESSM防空飛彈由MK-41垂直發射器發射升空。

柏克級飛彈驅逐艦麥克.坎貝爾號(USS McCampbell DDG-85)為MK-41垂直發射器裝填

ESSM防空飛彈的MK-25四合一容器。攝於2004年5月5日。

測試中的ESSM Block 2飛彈。ESSM Block 2將整枚飛彈直徑擴展到跟後部推進器相同的

10吋,並引進主動雷達尋標能力(仍保留半主動雷達模式)

 

──by captain Picard


(主要參考資料:全球防衛雜誌294~296──灣仔:海軍艦艇守護神 海麻雀飛彈的演進)

(1)  (2)

RIM-7H/M:直徑20.3cm  長3.64m 全重231kg 戰鬥部重40.5kg 單節火箭推進 最大飛行速率2.645馬赫 最大有效射程15~22km 最小射程1.37km  半主動雷達導引

RIM-162 ESSM:直徑25.4cm  長3.66m 翼展64cm  全重280kg 戰鬥部重39kg 雙節火箭推進 最大飛行速率4馬赫 高機動有效射程18km 最大射程30~50km 中途慣性/指令修正+終端半主動雷達導引

承包商:休斯(Hughes)、雷松

ESSM發展型海麻雀

1.NFR-90的發展

海麻雀飛彈系列的下一個重大發展,就是日後編號為RIM-162的海麻雀發展型(Evolved Sea Sparrow Missle,ESSM),起源於1985年展開的北約90年代巡防艦 替代計畫(NATO Frigate Replacement,NFR-90);當時總共有八個北約國家(美國、 英國、法國、西德、義大利、荷蘭、加拿大、西班牙)加入。

當時美國為NFR-90推動一個名為「北約防空作戰系統」(NATO Air-Wafrare System,NAAWS)的專案, 目標是發展一種具備同時間追蹤、接戰多個目標的防空系統,能應付飽和空中攻擊,宛若迷你版神盾系統。NAAWS由美國海軍自身的短程防空作戰系統(Short Range Anti Air Warfare System,SRAAWS)演變而來,原本SRAAWS的目標是發展一種比神盾系統相對簡單廉價、又能在較短距離同時攔截許多目標的系統,適合裝備於尺寸相當於派里級(Perry class)飛彈巡防艦的艦艇上。NAAWS包括以下幾個具體項目: 負責長距離對空監視的大量搜索雷達(Volume Search Radar,VSR)、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) ,並配合具備點防空自衛以及一定區域防空能力的防空飛彈系統。在1980年代,美國為了搭配神盾系統而發展出的標準SM-2飛彈,採用中途 指令更新(飛彈下鏈回報本身位置參數給母艦,母艦計算出修正指令並上鏈傳輸給飛彈)、終端半主動導引模式, 彈道初期先上升到低阻力的高空域巡航,透過資料鏈接收母艦上鏈傳輸的修正指令,由自動駕駛儀計算航道,進入彈道終端後才開啟尋標器來接收射控雷達回波;照明雷達 引進分時照射方式,一具雷達就能分時導引多枚不同的在空飛彈來攻擊多個目標。因此,SM-2自然成為NAAWS的重點指標,而進一步改良的發展型海麻雀, 也以SM-2的諸多技術特徵作為發展標的。

美國有四個團隊投標NAAWS提案,分別以通用電機(GE)、西屋(Westhousing)、休斯、雷松為主承包商;此外,西德、荷蘭 也聯手推出NAAWS方案,以HAS開發的主動相位陣列雷達(APAR)為核心,搭配SM-2與海麻雀飛彈。除了美國主導的NAAWS之外,法國、義大利則推出「未來面對空飛彈族系」(Future Surface to Air Family,FSAF,即Aster防空飛彈系統)來角逐NFR-90的防空系統。其中,GE主導的系統堪稱神盾系統的縮小版, 其核心是一套由神盾系統SPY-1相位陣列雷達縮小衍生而來的「巡防艦相位陣列雷達」(Frigate Phase Array Radar,FPAR),仍採用S波段,能同時滿足VSR與MFR的需求; 此外,搭配的防空武器系統包括MK-41垂直發射系統以及SM-2、現有RIM-7P垂直發射海麻雀防空飛彈等。至於雷松的方案則以研發中的C-MAR型C波段多功能相位陣列雷達 為主(衍生自愛國者防空飛彈系統的MPQ-53相位陣列雷達),西屋的方案則以用於B-1B戰略轟炸機的AN/APQ-164電子掃瞄雷達(這是美國空軍第一種實用化的機載相位陣列雷達) 為基礎來發展MFR;至於休斯的方案則以現有的MK-23目標追蹤系統(TAS)發展出I-TAS,是各家方案中體積重量與成本最低者,然而性能也相對最低。 總括而言,GE宣稱他們的縮小版神盾是各方案中性能最好且最為成熟(已有神盾系統的實績)者,雷松的C-MAR與西屋的APQ-164衍生型都還沒有實際運作的 成品,而休斯的I-TAS顯然性能差一大截;然而,GD的縮小版神盾系統,顯然是全部方案中體積重量最大、架構最複雜、成本最鉅者,其他三組團隊都 設法以較簡單的組合方式來滿足基本的抗飽和攻擊防空需求。

飛彈方面,GE的縮小版神盾以SM-2與現有的垂直發射版海麻雀飛彈來達成區域防空與近距離防空的功能,而雷松與休斯這兩家麻雀飛彈的 生產廠商,則打算大幅改良海麻雀的性能(包括延伸射程、強化多目標接戰能力等),如此只需要一種比SM-2相對輕巧便宜的飛彈,就能滿足NFR-90 的近距離防空需求,擁有較高的成本效益。雷松與休斯同樣在1988年展開改良型海麻雀防空飛彈,兩者的許多思維與方向均十分類似, 包括把原本麻雀飛彈位於彈體中段的控制面移到彈尾,以提升飛彈運動性,此外加裝自動駕駛儀以及中途指令修正所需的資料鏈,以套用類似SM-2的 中途指揮/終端半主動分時照射導引機制。兩種設計的彈體前段直徑都維持原本海麻雀飛彈的8吋(203mm),後段火箭推進器 的直徑便增為10吋(254mm),更大的火箭推進裝藥量使射程得以延長。氣動力構型方面,休斯版改良型海麻雀的彈翼結構類似標準飛彈,包括位於彈體 中段的十字形安定面以及位於彈尾的十字形控制面。而雷松版ESSM的構型則類似愛國者飛彈,只在彈尾設置一組十字形控制面;也因此,雷松版改良型海麻雀在早期暫時被稱為RIM-7PTC,TC代表尾翼控制(Tail Control) 。兩者的最大翼展(尾翼寬度)都比原本海麻雀中段彈翼折疊後的尺寸還低,緊致性大增,這使得雷松、休斯的改良型海麻雀不僅都能相容於原本 的MK-29飛彈發射器,而且還能配合FMC新開發、專為ESSM發展的MK-25四合一(Quad-pack)發射箱模組,每個四合一發射箱能裝填四枚,卻僅佔用一個MK-41發射管的空間,如此裝備MK-41發射器的艦艇就能配備四倍於發射管數量的 改良型海麻雀,大幅增加了防空火力, 同時也節省更多彈位來裝填其他武器。此外,兩種改良型海麻雀最初都擁有前述MHIP計畫的輔助用紅外線尋標器,但最後遭到取消, 仍維持單純的半主動雷達尋標器。 值得一提的是,先前擁有豐富的海麻雀飛彈系統整合經驗的荷蘭HAS,也在休斯的NAAWS與改良型海麻雀發展團隊之中。 雷松還另以RIM-7PTC為基礎,發展一種擁有更大型火箭的衍生型,稱為長式船艦防衛飛彈(Long Ship Defense missile,LSDM),射程與飛行速度都進一步提高。雷松打算以LSDM與RIM-7PTC進行高低組合,其中LSDM擔負有限度的區域防空,RIM-7PTC則負責貼身防衛。至於休斯則認為該團隊的改良型海麻雀的 最大射程已經與SM-1 Block 4B相當,因此沒有必要再發展另一種型號;如果需要對付更遠的目標,就應該使用SM-2。

相較於雷松、休斯大幅改變海麻雀飛彈的設計,雷松集團還曾提議以該集團為鷹式飛彈第三期改良(PIP3)研發的鷹式低空同時接戰(Low Altitude Simultaneous Hawk Engagement,LASHE)系統 來改良海麻雀飛彈。先前海麻雀飛彈沒有分時照射機制,一具照明雷達頂多只能輪流為兩枚先後發射的海麻雀進行照射;如果維持原有海麻雀飛彈的系統架構,且欲增加 同時導控飛彈的數量,就只有增加照射頻道一途,然而對巡防艦等級的艦艇而言,通常只有裝置兩具傳統射控雷達的空間。而雷松的LASHE則以九具固定式的 天線組成一個涵蓋船艦周遭整個半球的照射區域其中八具天線用於涵蓋360度的水平方位,每具天線涵蓋範圍是45X75度;另一具天線用於涵蓋天頂,涵蓋範圍60X60度。 由於這些天線的波束很寬,彼此涵蓋範圍大幅重疊,因此不需要笨重複雜的穩定式基座,可以降低重量與成本;而即便艦體大幅搖晃約15度,船艦周遭仍能有穩定的 雷達涵蓋半球。理論上,LASHE能以遠低於神盾系統的重量與複雜度,達成同時接戰多目標的能力,同時也不需要大幅修改既有海麻雀飛彈的設計;然而, 最後美國海軍並未採用此一提議,主因是LASHE的設計顯然分散了照明功率,過寬的波束也對照明精確度帶來負面影響;面對海面雜波以及雷達截面積低的 小型掠海目標,乃至於當時已出現的反艦飛彈彈翼匿蹤設計,LASHE的設計勢將力不從心。

由於參與NFR-90的國家數量龐大,各國對其需求與理念互異,然而整個計畫卻沒有一個有效的主導者與決議機制,導致對載台基本設計乃至於主要作戰裝備等關鍵規格根本無法取得共識,加上各國對於攸關利益的 系統選擇、工作量分攤、成本分擔等亦有諸多紛歧,種種因素使得整個計畫裹足不前 、窒礙難行。在1989年9月到12月,英國、法國、義大利、西班牙、西德相繼退出。在1990年1月 荷蘭宣布退出之後,NFR-90隨即宣告撤銷,而NAAWS也隨之消失。NFR-90與NAAWS遭到取消後,先前參與NFR-90的國家又各自提出替代的先進防空艦艇與防空戰系方案。

然而,NAAWS的結束卻不意味改良型海麻雀防空飛彈的終結。相反地,當時已經有13個成員國的北約海麻雀集團, 都同意繼續以北約海麻雀為基礎,繼續發展更新一代的近程艦載防空飛彈系統,以因應當時日益精良的歐、俄反艦飛彈。 例如,1980年代末期的法製飛魚Block 2反艦飛彈,已經使用低雷達反射性材料來製造彈翼與天線罩,同在彈道末端採用不規則機動 ,將大幅減低方陣等機砲式近迫武器系統的效能;而在1980年代末期,蘇聯現代級飛彈驅逐艦使用的3M80反艦飛彈(北約代號SS-N-22) 也引起美國極大的關注,因為此種超音速反艦飛彈在終端彈道終端,還會進行超音速掠海不規則動作;至於法國 、西德在1980年代開始發展的ANS超音速反艦飛彈,則兼具擁有小巧的體積、2馬赫超音速飛行性能以及可能高達15G的終端迴避動作 ,堪稱當時最具潛在威脅的反艦飛彈。當時美國海軍將SS-N-22反艦飛彈列為B類威脅(Threat-B,超音速掠海飛行並進行約10G的終端機動) ,將ANS列為C類威脅(Threat-C,威脅B的加強版,超音速掠海飛行並進行約15G的終端機動);而 改良型海麻雀就被美國海軍要求能攔截這類能進行超音速高負載迴避動作的先進反艦飛彈。

ESSM發展型海麻雀防空飛彈

在1995年,休斯的改良型海麻雀方案擊敗雷松,當時休斯仍宣布將與雷松合作發展,並保持先前麻雀飛彈系列以來,兩家同時生產的競合模式。然而在1997年,雷松購併了休斯,因此 改良型海麻雀的研發主導權再度回到雷松手中。此後,改良型海麻雀獲得了RIM-162的正式編號以及發展型海麻雀(ESSM)的名稱。

此時ESSM的基本構型沿用自先前的休斯版本設計 ,彈體前段維持原本8吋的直徑,後段則換裝新的MK-143 mod0固態雙節火箭推進器,直徑擴展為10吋(25.4cm),整體長度大致維持相同;MK-143 Mod0效能、推力增加而出煙量減少,有助於減少對發射艦光電偵蒐儀的干擾。ESSM彈體中段設有低展弦比的十字形安定面, 彈尾則有十字形控制面,並使用RIM-7P++業已證實成熟可靠的半主動雷達尋標器,此外也沒有增設額外的紅外線尋標器 。ESSM控制面的控制制動器組(Control Actuation Assembly,CAA)沿用了AIM-120A先進中程空對空飛彈(AMRAAM)的WCU-11/B制動組件 。ESSM使用一個大幅簡化的JVC向量推力控制系統作為垂直發射後的轉向之用 ,同樣在完成轉向之後就脫離彈體;與原本北約海麻雀的JVC相較,ESSM由於改用尾翼制動,尾翼的制動器機構遂直接連動JVC噴嘴葉(透過機械耦合),使兩者同步動作。因此ESSM的JVC就 完全與飛彈的控制系統結合而不是獨立作業,省略了電腦、熱電池,可節省許多重量與成本。如同前述, 雖然推進器直徑增加,但ESSM的翼展仍比RIM-7P低了15cm。

一枚準備裝填的ESSM防空飛彈。平時彈翼為折收狀態。

為了配合MK-41垂直發射器,美國推出MK-25四合一發射器,每個MK-25能容納四枚ESSM;每個MK-41發射管可裝入一個MK-25發射器,一個MK-41發射管就能容納四枚ESSM。而 雷松也以MK-48 Mod3垂直發射器也衍生出配合ESSM的DP-48(Dual Pack)構型,原本容納一個RIM-7P發射管的空間被兩個ESSM發射管取代,每個發射單元可容納12枚ESSM,火力攜行量增加一倍(過去MK-48每單元容納六枚RIM-7系列) ;爾後DP-48發展成MK-56輕型垂直發射器。而早期MK-48垂直發射器換裝ESSM的版本包括MK-48 Mod4/5等,仍維持每個發射管裝填一枚。原本MK-29發射器也經過修改來相容ESSM(每個發射管裝填一枚,彈翼在發射管內處於展開狀態),發射器型號稱為MK-29 Mod4/5。

相較於原本的北約海麻雀系列,ESSM換用能量更高的推進器,提高了有效射程; 新的尾部控制面提供比原本中部控制面更強的控制力矩,增加了靈活度;而 彈體中部新增的低展舷比十字安定面也提高了彈體升力。ESSM最大射程增加至30~50km, 最大高機動射程18km,飛行速度2.5~3馬赫(最高可達4馬赫),能做出加速度35~50G的劇烈運動, 並號稱能應付以4G閃避動作前進的超音速反艦飛彈,而加大的射程亦使其擁有更多波次的攔截機會。 ESSM的最大射程已經超越傳統「點防禦防空飛彈」的範疇,加上其體積小、備彈密度高, 使得中/小型艦艇的防空火力能輕易升級;不過ESSM的造價也不便宜,超過標準SM-1飛彈。 另外,ESSM雖然帳面及現射程可達到50km左右,看似與SM-1相當,但實際上SM-1的火箭發動機裝藥量遠超過ESSM(SM-1發射重量超過ESSM兩倍),只因為ESSM使用 優化的彈道以及射控機制,在特定條件之下才能發揮50km級的極限射程(而且此時彈道末端早已沒有動力),實際上ESSM發動機的實際燃燒行程只有前18km左右;而採用全程半主動雷達照射的SM-1發動機則是以直線飛行並全程燃燒,後來改用分時照射技術與拋物線彈道的第一代SM-2雖然沿用與SM-1相同的發動機,但最大射程就比SM-1提升將近一倍來到74km左右。 因此,以ESSM的射程,要當作保護艦隊中其他船艦的「區域防空飛彈」,可能仍 稍嫌不足。不過SM-2因為彈體較大較重,前進動量較大、需要更多能量才能轉向,垂直發射後需要往上衝至少1000英尺才能讓飛彈轉向水平,因此雖然帳面上SM-2後期型可以攔截高度在15到20公尺的低空目標,但發射後需要較長的時間轉向並向下俯衝,有可能來不及追上高速迫近的掠海目標;而ESSM體積與重量較低,加上有向量推力系統來協助轉向,因此發射後能更快地轉向目標飛行,更適合攔截迫近的超音速掠海反艦飛彈。

ESSM的導引機制從原本 北約海麻雀的半主動雷達照射,改成類似標準SM-2的中途慣性加指令修正模式(透過X頻或S頻資料鏈) 加上終端半主動雷達分時照射,飛彈本身擁有自動駕駛儀與資料鏈。ESSM不需要受制於照明雷達波而採用浪費燃料的筆直彈道, 可透過慣性導航系統的參考點先爬升至空氣稀薄的高處,一方面可減低空氣阻力,另外也能儲存飛彈的位能,可增加有效射程以及追擊飛彈時的動能。此外,採用中途導引機制使得ESSM在搜索雷達初步截獲目標後就能立刻發射,在空中接收發射艦的上鏈指令修正航道逼近目標;而早期的海麻雀必須等到搜索雷達捕捉並交班給射控雷達確實照射到目標後,飛彈才能發射(因為飛彈一升空就立刻需要照射回波來導引),因此ESSM可進一步節省寶貴的反應時間。 自動駕駛儀使ESSM只需接受短暫的資料上鏈更新以及間歇的終端照明,就能自動計算出航道參數,再透過下鏈傳輸將本身位置回報給艦上射控系統,這使艦上的資料鏈、射控雷達能同時支援更多的在空飛彈 ;進入彈道終端時,射控雷達採用「分時」方式輪流為多枚飛彈進行照射 ,每枚飛彈只需要間歇地接收照明雷達回波來更新自動駕駛儀的目標位置,並透過下鏈傳輸將飛彈本身位置回傳到母艦射控系統,射控系統再根據各飛彈位置來排定照明雷達的輪流照射工作, 因此一具射控雷達能同時導引三至四枚ESSM接戰不同的目標。

早期ESSM共有四種版本,主要差別是與艦上射控系統之間的資料傳輸;第一種是RIM-162A,裝備於擁有MK-41垂直發射系統與AN/SYP-1相位陣列雷達的神盾艦艇, 使用S波段的雙向資料鏈(上鏈接收/下鏈發送),艦上發送上鏈更新指令以及接收飛彈下鏈回報都由神盾系統的SPY-1系列相位陣列雷達負責;第二種是RIM-162B, 是為 韓國KDX-2、紐澳軍團級 、高波級、荷蘭LCF與德國F124之類擁有MK-41垂直發射器但無神盾作戰系統的艦艇設計的版本,飛彈上只有單向X波段資料鏈(上鏈),由艦上X波段照明雷達負責上鏈傳輸 指令給飛彈,飛彈本身不會下鏈回報;第三種為RIM-162C,用於日本村雨級、加拿大哈里法克斯級這類使用MK-48垂直發射系統的艦艇,同樣採用X波段單向 (上鏈)資料鏈;而最後一種RIM-162D則是為傳統MK-29發射器設計的版本,亦採用X波段單向(上鏈)資料鏈。日後美國海軍為標準、ESSM防空飛彈開發新的資料鏈(例如P3I,詳見標準防空飛彈一文),新的X波段資料鏈採用數位化波束成形與控制來適應X波段多功能相位陣列雷達,並且兼具雙向(上/下鏈)能力,適用於標準SM-2、SM-6以及ESSM系列,而這種新的數位資料鏈也是標準、ESSM共通的聯合通用波形資料鏈(JUWL)的基礎。 供DDG-1000松華特級(Zumwalt class)陸攻驅逐艦以及福特號(USS Ford CVN-78)航空母艦使用的ESSM Block 1防空飛彈都經過特別修改,可適應間斷照射波(ICWI)以及換裝JUWL,以配合這兩種艦艇上負責終中途上鏈以及終端照射的AN/SPY-3 X波段多功能相位陣列雷達。

首先決定採用ESSM的國家包括德國、荷蘭與西班牙等,德國、荷蘭將之裝備於兩國的TFC巡防艦計畫,西班牙則拿來裝備該國F-100小神盾巡防艦,這些新型艦艇都是上述三個國家用於接替NFR-90的計畫。美國則決定以ESSM搭配RAM公羊短程防空飛彈來取代機砲式的方陣近迫武器系統,構築新一代的美國艦隊近程防空火網。其中,神盾艦艇搭配SM-2與ESSM,航空母艦、兩棲艦艇使用RAM與ESSM,並搭配1990年代新開發的船艦自衛系統(SSDS,另有專文介紹),將艦上所有偵測、電子戰、資料練與防空飛彈系統整合起來,大幅縮減系統從偵測、評估、運算到發射的反應時間,以爭取對抗超音速反艦飛彈時的緊迫時效。與SM-2相同,ESSM的資料鏈也與美國在1990年代開發的協同接戰能力(CEC)相容,能透過友軍單位進行射控導引,更能充分發揮ESSM的最大攔截射程。

(上與下)ESSM由MK-41垂直發射器發射升空的畫面,每個MK-41發射管可容納

一組MK-25四合一發射箱來裝填四枚ESSM。此為挪威海軍南森級巡防艦。

發射升空的ESSM

在1998年,ESSM進行首次試射,包含由四合一垂直發射單元來發射。在2000至2001年,ESSM在新墨西哥州白沙(White Sands)測試場進行發展與作戰測試(Developmental Testing/Operational Testing,DT/OT),項目包括垂直發射、全程半主動雷達導引攔截飛彈靶、以神盾系統的S波段資料鏈進行中途指揮/終端改為半主動雷達導引等等。在測試中,ESSM也遇上一些問題,例如飛彈天線罩曾有兩次脫落,故其設計經過修改。完成地面試射後,ESSM又在加州海岸的Point Mugu海上測試場,安裝在美國海軍水面作戰研究中心(Naval Surface Warfare Center)的迪卡圖號(USS Decatur EDDG-31)防衛系統測試艦(Self Defense Test Ship,SDTS)上進行實彈測試,此時該艦裝有SSDS船艦自衛系統、包含MK-23 TAS目標指示系統、兩座MK-91照明雷達與一座MK-29八聯裝發射器在內的北約海麻雀防空飛彈系統。在試射時,ESSM的噴流有時會干擾位於彈尾的後方參考信號(Rear Reference Signal,RRS)接收天線,這是用於接收後方來自母艦照明雷達波束的裝置,與尋標器接收的回波比對,可確保飛彈正確地保持在波束的方向上;爾後ESSM將RRS單元移至前段導引段附近的位置,問題遂迎刃而解。此外,ESSM初期的折疊尾翼曾兩次發生故障,導致飛彈墜海;在2001年底,ESSM先暫時換用固定尾翼進行測試,成功進行由X波段資料鏈中途指揮、終端轉為半主動雷達照射模式,並擊落模擬反艦飛彈的測試,稍後再換上改善後的折疊尾翼繼續測試。

完成OT/DT之後,ESSM隨即進入定型投產前的作戰測試評估階段(Operational Testing and Evaluation,OT&E),在最接近實戰的環境下對模擬反艦飛彈的飛靶進行測試,而模擬的反艦飛彈需符合北約海麻雀各會員國情報單位所提供的全部假想威脅。在OT&E測試期間,發射ESSM的迪卡圖號SDTS艦的戰系自動化操作程序經過嚴格的標準化,避免戰系結果影響ESSM的測試結果。在ESSM首先成功攔截兩枚模擬高亞音速 掠海反艦飛彈的BQM-74飛彈靶,期中第一枚飛靶採用直線飛行,被沒有彈頭的ESSM直接命中摧毀;第二枚BQM-74進行上、下、左、右等迴避動作,以模擬法國MM-40 Block 2,結果沒有彈頭的ESSM在近發引信生效以及殺傷半徑內掠過目標 ,等於攔截成功(美方認定的脫靶距離是飛彈直徑的兩倍)。第三個目標是以掠海超音速直線飛行的MQM-8G汪達爾(Vamdal)EER飛靶,第四個目標則是採用超音速、高角度俯衝的MQM-8G EER來模擬前蘇聯P-700花崗岩(北約代號SS-N-19)重型反艦飛彈(美國將之規類為Threat-A),結果這兩個目標都被無彈頭的ESSM直接命中摧毀。接下來是最具挑戰性的科目,攔截兩個在很短的時間間隔內由同一方向相繼出現 、並以超音速飛行的MQM-8G EER飛靶,兩個飛靶接近時都進行10G以上的機動迴避,以模擬俄製SS-N-22反艦飛彈;結果SDTS的戰系偵測到目標後,先後自動發射兩枚ESSM,成功攔截這兩個目標。最後一個科目則是由一架P-3C巡邏機發射一枚魚叉反艦飛彈,也被ESSM成功攔截。於是,ESSM以100%命中率的漂亮成績,通過了OT&E測評階段。隨後 在2002年7月,ESSM在伯克級Flight 2A飛彈驅逐艦的夏普號(USS Shoup DDG-86)進行由神盾系統指揮ESSM接戰的測試。第一種實用化的ESSM為Block 1。

在2003年1月 ,澳洲海軍第三艘紐澳軍團級巡防艦瓦拉蒙格號(HMAS Warramunga F-152)裝備了ESSM飛彈,成為全球第一艘實際部署海麻雀ESSM的艦艇,而澳大利亞也成為全世界第一個正式使用ESSM的海軍 ;在2003年10月,瓦拉蒙格號在夏威夷的美國海軍飛彈射擊場(USNPacific Missile Range Facility)進行ESSM試射,並首度運用協同接戰能力(CEC)技術,將射出的ESSM飛彈轉移給其他單位的照明射控雷達導控。 在2003年11月27日,荷蘭海軍LCF飛彈巡防艦首艦七省號 (HNLMS De Zeven Provinciën F-802)成功進行了首次ESSM防空飛彈的試射,而這不僅是ESSM首度由採用間斷照明(Interrupted Continuous Wave Illumination,ICWI)技術的APAR X波段相位陣列雷達進行射控的紀錄,也是史上第一次由ICWI導控一枚半主動雷達飛彈的紀錄。在2008年10月7日於演習中,美國海軍約翰.史坦尼茲號(USS John C. Stennis CVN-74)上的MK-29發射器發射一枚RIM-162D ESSM飛彈擊落靶機,這是ESSM進入美國海軍服役後第一次在艦隊戰備演訓中締造擊落記錄。

就在ESSM進行測試時,西方情報單位又獲知俄羅斯最新的3M-54反艦飛彈(北約代號SS-N-27俱樂部(Club)),其中一種型號採用兩段式飛行,在巡航階段使用次音速飛行,終端階段突然加速至接近3馬赫衝向目標。當時美國海軍沒有適合的靶彈來模擬這種被定為「威脅-D」(Threat-D)的新武器,改裝自除役的護導神防空飛彈的MQQ-8 EER即將耗盡,而由美國從俄羅斯引進的Kh-31改裝的MA-31飛靶又未達指定性能(註),無法有效模擬威脅;因此,美國海軍決定ESSM的後續作戰測評(Follow-on OT&E,FOT&E)延遲到取得適當飛靶再進行,以模擬攔截「威脅-D」的目標。

總計ESSM的發展工作由美國海軍以及原本北約海麻雀集團11個會員國中的9個合作進行;隨後除了這10個北約海麻雀集團(含美國)採用ESSM之外, 也透過美國海外軍售管道(FMS)出口給日本、阿聯酋與泰國。

在2016財年時,ESSM單價約95萬6000美元,2021財年時平均單價為179萬5000美元。

 

ESSM Block 2

在2000年代,北約海麻雀計畫辦公室(NSPO)開始規劃下一階段的ESSM Block 2,具備主動/半主動雙模式尋標器。在2014年,加拿大為共同開發ESSM Block 2而支付2億加幣。

ESSM Block 2換裝與SM-6相同的X波段主/被動雷達尋標器(來自AIM-120C7),並將整枚飛彈的彈徑都擴展到10吋,使戰鬥部 與火箭推進器裝藥量都增加,使得射程、飛行性能和殺傷力都獲得增強。過去AIM-120飛彈的主動雷達尋標器能提供的信噪比一直不如艦上的照明雷達,使得ESSM不願意換掉原有的半主動雷達導引機制,這直到AIM-120不斷改良之後才實現,並出現在SM-6防空飛彈上。由於對付低雷達截面積目標 或面對強烈電子干擾時,飛彈主動雷達尋標器的功率可能力有未逮,因此ESSM Block 2將與SM-6一樣,繼續保有半主動雷達導引模式。此外,ESSM Block 2也採用美國海軍新開發聯合通用波形資料鏈(Joint Universal Waveform Link,JUWL),此種資料鏈會逐步推廣於美國海軍所有的標準SM-2/6以及ESSM等防空飛彈,使飛彈整合到CEC協同接戰網路中,獲得中途資料更新。

美國海軍 表示,現有的ESSM能有效對抗各種空中威脅,如高速敏捷的掠海反艦巡航飛彈( Anti-Ship Cruise Missile,ASCM)、低速空中目標(Low Velocity Air Threats,LVAT)如直昇機以及在水面上高速靈活機動的目標(如快艇)等等;而增加主動雷達尋標器的ESSM Block 2則使飛彈對抗現今與未來威脅的能力更上一層樓。

在2015年4月,雷松獲得ESSM Block 2的工程發展製造合約(Milestone B階段),預計在2020年達成初始作戰能力(IOC),裝備於神盾與非神盾艦上。在2017年6月12日至13日,ESSM Block 2在加州外海穆谷角測試場海域進行首次飛行測試,稱為控制測試載具(Controlled Test Vehicle,CTV)飛行測試,共進行二次,編號分別為CVT-1和CVT-2,由美國海軍水面作戰研究中心(NSWC)的的防衛系統測試艦(SDTS)保羅.佛斯特號(USS Paul F. Foster EDD-964)發射。這兩次飛行測試主要測試ESSM Block 2的基本飛行性能與發射升空的安全性,都按照事先設定的軌跡飛行;其中,CVT-1模擬由垂直發射器發射(大角度飛行包絡),而CVT-2模擬由MK-29旋轉式發射器水平發射(低角度飛行包絡),兩次測試都完全成功。此後到ESSM Block 2正式投入量產前,還要進行四次實彈試射。

ESSM Block 2在2017年6月進行的控制測試載具(CTV)試射,

此為CTV-1測試的畫面,以垂直發射。

在2018年5月18日,雷松獲得美國海軍價值7700萬美元的合約,使ESSM Block 2從工程製造與發展(EMD)階段轉入低速初期量產(LRIP)階段。在2018年7月5日,北約海麻雀計畫辦公室(NSPO)宣布,日前成功進行ESSM Block 2的攔截飛行測試(由SDTS船保羅.佛斯特號發射),成功擊落一架BQM-74E靶機,這次試射是ESSM Block 2首次以新的主動雷達尋標器進行搜索與捕捉目標。在2019年,美國進行ESSM Block 2的最終測試;ESSM Block 2預定在2020年代起裝備於美國海軍。

(上與下二張)2018年7月初,ESSM Block 2從SDTS船保羅.佛斯特號上發射升空

的畫面。這是ESSM Block 2第一次實彈攔截測試,成功命中BQM-74E靶機。

在2025年10月初,雷松宣佈向美國海軍交付第500枚ESSM Block 2;此時雷松正投資擴充生產基礎設施以及備料庫存,計畫在2026年6月將飛彈產能提高一倍。

 

新世代海麻雀飛彈發射系統(NGELS)

BAE Systems在2025年1月海軍水面艦協會(SNA 2025)年會展出的ADL發射器

模型,其中左側裝的就是ESSM的四合一容器。美國海軍的NGELS發射系統

就會以ADL容納四合一ESSM發射容器,取代航空母艦與兩棲艦的MK-29

八聯裝發射器。

在2023年7月6日,BAE Systems宣布獲得美國國防部彈藥技術聯盟(U.S. Department of Defense Ordnance Technology Consortium,DOTC)合約,發展新世代海麻雀飛彈發射系統(Next Generation Evolved SeaSparrow Missile Launch System,NGELS),合約價值3700萬美元。在此合約中,BAE Systems會與北約海麻雀項目辦公室(NATO SeaSparrow Program Office,NSPO)一同設計並交付原型發射器。NGELS是一種非穿透性、固定角度的甲板發射器,能迅速部署在擁有足夠甲板空間的船艦上,迅速提高船艦的防禦能力。NGELS會利用先前BAE Systems自費發展的可適應性甲板發射器(ADL)經驗以及MK-41垂直發射系統現成的子系統,結合ESSM現階段使用的MK-25四合一飛彈容器(也是由BAE Systems製造)。

在2025年1月中旬的美國海軍水面船艦協會年會(SNA 2025)中,BAE Systems透露正在建造第一座展示用的NGELS原型,基本上是將用於四合一ESSM發射容器整合到ADL中;此種方案會取代航空母艦、兩棲艦上現有的八聯裝MK-29海麻雀旋轉發射器。

GQM-163A郊狼(Coyote)超音速衝壓靶彈

2000年代開發的GQM-163A郊狼超音速衝壓靶彈 ,用來模擬各型超音速高空、掠海目標。

一枚發射的GQM-163A郊狼超音速衝壓靶彈 ,此時本體尚未與MK-70固態助升火箭分離。

在1980年代末,美國海軍研發AQM-127超音速低高度靶彈(Supersonic Low-Altitude Target,SLAT)來模擬蘇聯SS-N-22或法國當時研發中的ANS等超音速掠海反艦飛彈,但在1991年取消。此後,美國海軍繼續規劃超音速掠海標靶(Supersonic Sea-Skimming Target,SSST),以接替由除役的RIM-8護島神(Talos)防空飛彈改裝的MQM-8汪達爾(Vandal)靶彈。在1990年代末期,美國海軍評估波音與俄羅斯Zvezda-Strela的MA-31(由Zvezda 的Kh-31空射超音速反艦飛彈修改而來,Kh-31的北約代號是AS-17 Krypton),作為SSST完成之前的應急品,但最後評估認為MA-31整體性能不合要求,因此並未實行。

在2000年6月, 美國海軍與軌道科學機構(Orbital Sciences Corporation,OSC)簽署SSST的研發合約,稱為GQM-163A郊狼(Coyote)超音速衝壓靶彈 ,原計畫在2003年春季展開飛行測試,但由於遇到困難,直到2004年5月才完成首次飛行測試,2005年4月完成所有測試並開始生產。GQM-163A使用大西洋研究機構(Atlantic Research Corporation,ARC,後來成為Aerojet)開發的新型MARC-R-282可調整流量固態火箭衝壓續航發動機,並以一具Hercules的MK-70固態 助升火箭推進升空,導引控制系統由OSC與Raytheon聯合開發,以AQM-37D高空高速飛靶 (適合模擬高空、高速飛行並在末端大角度俯衝的目標,甚至可以模擬下落階段的短程彈道飛彈終端彈道)的系統為基礎。 為了節約成本,GQM-163使用許多美國海軍現有的組件,例如MK-70固態助升火箭係由已經除役的標準SM-1ER(RIM-67)防空飛彈的MK-12固態助升火箭加上一組MK-31尾部彈翼組而成,沿用標準SM-2 Block 2/3的電池,飛行控制系統以及前部構造則來自空射的AQM-37D靶彈。

GQM-163A本體長5.6m,含固態助升火箭的總長度約9.53m,彈體直徑35cm(含助升火箭46cm),重756.6kg~789.3kg,海平面的最大速度達2.8馬赫 (35000~60000英尺的高度為3到4馬赫),並能在6m以下的高度超音速掠海飛行( 通常為13到15英尺,3.96~4.57m),彈道終端在5m高度的速度約2.5馬赫,射程約60~90海里(111~167km,依照彈道而定),具有低-高-低等飛行模式,終端最大水平/垂直連續機動能力達15G(橫向10G,縱向5G),能有效模 擬終端掠海飛行並採取機動迴避的威脅-B(Threat-B)與威脅-C(Threat-C)目標。

GQM-163A在2005年投入服役,該年美國海軍也耗盡了所有的汪達爾靶彈 庫存。至2007年3月,OSC已經交付39枚GGM-163A靶彈(當時美國海軍總共訂購90枚),由位於穆古角(Point Mugu)的海軍防空作戰中心(Naval Air Warfare Center,NAWC)使用操作。

隨後,美國又針對GQM-163A展開名為高速俯衝(High Diver)的研改計畫,在原本的終端掠海攻擊模式之外,再增加一種高空高速巡航、彈道末端以陡峭角度俯衝攻擊目標的模式來模擬威脅-A(Threat-A)目標 ;在2010年7月,增加高速俯衝模式的GQM-163A進行飛行測試,達到200公里以上的飛行距離。

模擬超音速掠海飛彈(Threat-B/C)時,GQM-163A飛行高度介於13至66英尺之間(4~20m),飛行速率超過2馬赫;通常的飛行距離約45海里(83km),前35海里(約65km)以2.6馬赫速率維持約50英尺(15.2m)巡航高度,終端10海里(約18km)降至13英尺(約4m)並維持相同速率。模擬從高空俯衝的超音速目標(Threat-A)時,飛行高度達52000英尺(15850m),飛行速率3.8馬赫,然後以15至55度俯角俯衝,終端在1000英尺(305m)高度時速度介於0.7至3馬赫之間。GQM-163A最大飛行距離約119海里(220km)。

在2007年中,美國海軍啟動「多段超音速目標」(Multi-Stage Supersonic Target ,MSST)飛彈靶項目,研發一種用來模擬威脅-D(Threat-D)的靶彈,使用與俄羅斯SS-N-27俱樂部相似的次音速巡航、終端超音速掠海(至2.8馬赫)飛行模式 在2008年8月,美國海軍宣布大西洋科技系統(Alliant Techsystems,ATK) 贏得合約,以GQM-163A為基礎來研發MSST,型號為GMQ-173A,2008年合約在9月2日簽署(價值9700萬美元),研發階段預定在2012年10月結束。這份初始合約包括製造7枚原型彈進行試射,第一枚原型彈在2011年1月出廠,5月首次試射,測試工作一直持續到2012年底。

GMQ-173A MSST原訂在2014年開始服役,但研製過程中不斷發生測試失敗,整個時程被迫向後推,經費也超支;在2013年,MSST重新進行工程與製造發展(Engineering and Manufacturing Development,EMD)階段。在2015年初,美國海軍將MSST項目重新定義,聚焦再發展一個火箭發射的「短跑載具」(sprint vehicle),並賦予GQM-173B的編號;MSST項目在2015財年追加了86.2萬美元預算,但實質開發工作大約到2015年9月起就停止了。由於項目時程重新定義,MSST項目需要在2016財年繼續追加經費,並且將火箭發射超音速載具能力(rocket-launched supersonic capability)的端對端(end-to-end)測試項目訂在2018財年;在2016財年,美國國防部把4180萬美元從WPN (BLI 2280)轉移到MSST項目,繼續進行EMD工程。此外,2016財年又另外編列580萬美元給MSST項目來加速發展,並盡快進行火箭發射超音速載具能力測試。然而,MSST項目所屬的空中標靶系統發展(Aerial Target System Development,ATSD)在2016財年經費縮減3740萬美元。到2017財年起,MSST項目的經費完全從ATSD刪除,意味MSST遭到取消。

以GQM-163A為基礎發展的GMQ-173A MSST靶彈,用來模擬飛行次音速巡航、

終端超音速的Threat D威脅。但MSST項目發展不順利,在2017財年遭到取消。

 

除了新型超音速靶彈之外,美國隨後還招標新一代高次音速靶彈,由CEI的BQM-177得標。BQM-177長度5.18m,翼展2.13m,發射重量635kg,最大飛行速率1.1馬赫,飛行高度從6英尺(2m)到45000英尺(13716m),飛行機動負載為-2G~9G。BQM-177能依照不同的任務需求而攜帶不同的籌載模組,包括煙幕產生裝置、IFF敵我識別收發器、主動/被動雷達截面積放大裝置、電子反制裝置以及包含金屬干擾絲/熱焰彈在內的電子/紅外線反制裝置。

除了對付空中的威脅外,美國海軍隨後也研究ESSM在必要時攻擊水面/地面目標的能力;在2007年5月底,美國海軍與雷松公司保羅.佛斯特號(ex-USS Paul F. Foster,EDD-964,接替迪卡圖號的任務)武器測試艦上,測試以MK-57 Mod 12射控系統導引ESSM飛彈攻擊陸地目標。

依照2012年度美國海軍採購預算的資料,一枚ESSM飛彈的平均單價約 為138萬美元,而一枚GQM-163A靶彈則高達398萬美元。 依照2014財年資料,一枚RIM-162 ESSM的價格介於84萬美元至97萬美元之間(視構型不同);與MK-29飛彈發射系統相容的ESSM的全彈價格(All-Up Round)約84.19萬美元,而與MK-41垂直發射系統相容的ESSM的全彈價格約96.78萬美元。

雷松SL-AMRAAM-ER

雷松結合SL-AMRAAM系統架構與ESSM推進器而成的SL-AMRAAM-ER主動雷達導引

對空飛彈。ESSM Block 2也朝類似方向發展, 換裝與SM-6相似的主動/半主動

兼用雷達尋標器。

在2000年代後期,雷松公司與挪威康斯堡航太(Kongsberg)與Nammo公司進行一向自費的研發,以雷松既有的SL-AMRAAM主動雷達導引地對空飛彈(AIM-120先進中程空對空飛彈的地對空衍生型)為基礎,結合ESSM的後段推進器,成為增程型SL-AMRAAM(即SL-AMRAAM-ER)。為了配合ESSM直徑達10吋的推進器,SL-AMRAAM-ER前部彈體外型是逐步向外擴張(原本AMRAAM為7吋) ,與後部推進器的輪廓融合。相較於原本的SLAMRAAM,更換推進器的SLAMRAAM-ER可獲得更長的有效射程。在2009年5月2日在挪威的安多亞(Andoya)進行首次發射測試。挪威康斯堡航太先前曾以SL-AMRAAM為基礎,開發出挪威先進地對空飛彈系統(Norwegian Advanced Surface-to-Air Missile System,NASAMS),這是第一套完整實用化、系統化的SL-AMRAAM,擁有自己的雷達/射控 與地面發射系統。

雷松SL-AMRAAM-ER將有陸基與艦載版本(未來甚至可能有空對空版),除了瞄準現有SL-AMRAAM的使用客戶之外,還將市場對象鎖定一些對ESSM有興趣的非北約海麻雀集團成員國;這是因為所有海麻雀系列飛彈的出口都需經過所有北約海麻雀集團會員國同意,限制較多;而SL-AMRAAM-ER就沒有這層顧慮。 由於直徑與外部尺寸與ESSM相當,SL-AMRAAM-ER應可輕易整合於與ESSM相同(或相似)、配合MK-41垂直發射器的四合一發射容器內,對其拓展銷售將是一大賣點。

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)。

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。

 

註:蘇聯Kh-31超音速衝壓反艦飛彈帳面上在高空最大飛行速率高達3.3馬赫,低空最大速率也高達2.7馬赫;但由於飛彈為了配合由軍機搭載而將重量控制在600kg級(美製空射型魚叉反艦飛彈重540kg),攜帶的燃料不足,大約燃燒28秒就會耗盡(Fuel Out),此後飛彈就再也沒有動力,只會一路減速。依照波音公司購買Kh-31駔為靶彈的測試,由戰鬥機掛載在中低空飛行(高度2000英尺,縮短敵艦雷達發現的時間)時發射,發射後飛彈一路下降到距離海平面約10m高度飛行;在衝壓發動機工作的近30秒內,飛彈的確會加速到2.5馬赫,然而燃料燃燒殆盡後,由於近海平面的大氣密度高、阻力大,大約在發射後40秒(燃料耗盡後10秒)就會下降到音速以下;飛彈放慢到次音速以後減速幅度減緩,在發射後70秒(飛行距離約20海里,約37km)下降到0.35馬赫,此時飛彈還有動能可以做10G左右的閃避動作,但末端速度已經大幅降低,再也發揮不出超音速反艦飛彈的穿透特長。即便發射機在高空飛行(33000呎)時發射,加上火箭延後點燃,飛行時間可以延長一倍,但射程也只多增加50%,終端速度也沒有提高。如果希望在飛彈能以超音速穿透目標防空網,發射距離就必須拉近到飛彈燃料耗盡之前,如此從33000英尺高空飛行發射的射程只有24海里(44.5km),如以2000英尺中低空發射,射程更會降到13海里(24km);這樣的射程早已進入區域防空艦的防空飛彈射程內,大幅增加發射機遭到攔截命中的機率。

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