YST这台籍超级HKC把DF-21D吹上天去了 (彈道導彈攻擊大型 ...

2010/08/21 00:00:59 瀏覽11562｜回應22｜推薦19

上接「彈道導彈攻擊大型海面船隻（I）」

（七）偵查衛星

古人說登高望遠，一點也不錯，爬山者的樂趣就在最後站在頂峰上俯瞰遼闊的大地。現代的探測器也是一樣，飛得越高看到的地面和海面也就越廣。海洋的面積佔地球面積的四分之三，如此大面積的搜索是非常困難的事，要看得又廣又遠就要升得夠高。

航空母艦上面的作戰飛機都有一定的作戰半徑，以美國海軍的主力戰機F/A-18為例，空戰的作戰半徑是740公里，對地和對海攻擊的作戰半徑是1065公里，所以絕大部分的時間航空母艦距離敵人的領土都在一千公里以外，這是一個安全距離，只有在發動攻擊時才會接近目標區。

我們需要瞭解的是，航空母艦距離攻擊的目標越近則艦載機滯留目標上空的時間就越久，這對攻擊的效果是至關重要的，所以在發動攻擊的時候航空母艦會盡量靠近攻擊地區。至於航空母艦會多靠近目標區，那就要看對手的空軍力量有多強。由於艦載機的性能一般不如陸基戰機（艦載機結構重），在面對強國時，美國航空母艦多半在對方陸基戰機的攻擊距離以外。當然如果攻擊的對象是弱國，美國航空母艦就可以非常靠近攻擊區，譬如８０年代美國轟炸利比亞，美國航空母艦就在距離利比亞海岸只有幾公里處巡弋。利比亞的軍事力量太弱了，一般而言，即使在進行攻擊任務的時候，航空母艦距離攻擊目標至少也在五百公里以外。

航空母艦的攻擊能力全在艦載機，所以如果能夠阻止敵人的航空母艦在領海範圍的一千公里以外，那麼敵人航空母艦的威脅力就幾乎消失了。當然，如果要把威脅完全消除，艦載機攜帶的制導武器的射程就要加進去，譬如空對艦或空對地的導彈射程，所以至少還要加上五百公里。除此之外，YST 認為還需要加上五百公里的安全係數（safety margin）。總結上面所有的考慮，對系統設計的工程師而言，阻止敵人的航空母艦在國家領土兩千公里以外是必須的，在這個距離之外的航空母艦就純粹是一種擺設了。

防禦航空母艦的攻擊是相當困難的，難就難在你不知道敵人的航空母艦在哪裏。所以防禦航空母艦的首要任務就是在茫茫大海中先找到它，而航空母艦最重要的工作就是隱密，不讓你找到。這是一個貓和老鼠的遊戲。

一架偵察機飛在一萬兩千公尺的高空，它的視界極限最遠也只能達到四百公里，所以對偵察航空母艦來說偵察機必須進入敵人艦載機的攻擊範圍之內才有可能發現航空母艦，在這種情形下偵察機生存的機會微乎其微。這還不是所有的問題。遙測感應器的覆蓋角度通常30度左右，所以飛行在一萬兩千公尺的高度，偵察機搜索海面的寬度不到50公里，要覆蓋一個特定的海洋區域，譬如東海，需要很久的時間才能完成一次搜索，航空母艦很可能從搜索區中尚未搜索的部份進入偵察機已完成搜索的部分而未被發覺，甚至航空母艦早就駛離搜索區了。所以偵查機面對浩瀚的海洋遠遠不能滿足搜索大型海面船隻的需要。

加快偵查機的飛行速度來實現快速的海洋搜索是不實際的，偵查機的最高航速比巡航速度快不了多少（不到50％），更何況有些遙測系統是有速度限制的，譬如雷達成像。
要滿足快速搜索海面船隻的要求更有效的方式是增加飛行高度。但是還有什麼比飛機飛得更高呢？

比飛機飛得更高的人造物體就只剩下人造衛星了，是的，海洋的大面積搜索非衛星莫辦。人造衛星的搜索寬度至少有四、五百公里，航空母艦的最高航速為每小時55公里，所以如果能安排衛星執行每四小時觀察一次就可以達到無縫覆蓋，這是可以做到的。

本篇文章就是介紹偵察衛星的功能與相關原理。

甲. 物理現象

在敘述衛星前，讓我們溫習小時候學過的一些物理現象。

凱普勒定律（Kepler's law）：
十六世紀德國數學家和天文學家凱普勒（Johannes Kepler，1571~1630）在觀察太陽系的行星時發現一個非常有趣的規律：
a.任何行星圍繞著太陽運行形成一個通過太陽中心的平面，行星運行的軌道在這個平面上一定是 一個橢圓（注意，圓是 當橢圓長軸與短軸相等的一種特殊情況）；
b.如果你連接行星和太陽的中心就會形成一條直線，這條直線當行星運行的時候就會形成一個扇形的面積，雖然行星與太陽的距離隨時都在改變，但是它在單位時間內所覆蓋的扇形面積不會改變而是一個常數（constant）。
上面敘述的a與b就是天文學上非常有名和非常重要的凱普勒定律。

乙. 衛星的軌道

讀者必須瞭解衛星的應用與它的運行軌道是分不開的，不同的應用需要不同的軌道，譬如偵察衛星和通訊衛星的軌道是完全不同的，即使同樣是偵察衛星，攜帶的遙感器不同其設計的軌道也不同，這個軌道錯不得。於是每顆衛星在發射上就需要作出特殊的安排與調整。由於衛星攜帶的感應器發射後就不能改變，所以衛星軌道的精確性和它的應用息息相關，如果發射的軌道錯誤，那麼這顆衛星的應用價值就完全沒有了，形同報廢。

衛星所攜帶的燃料非常有限，推力也很有限，主要用作姿態調整和軌道的維持，萬不得已才做變軌飛行，這是最耗費燃料的。所以把衛星準確地送入預定軌道極為關鍵，衛星的發射任務如果不夠精準，輕則減少衛星的預定壽命，重則導致衛星成為廢物。

衛星的運行與行星的運行道理是一樣的，所以凱普勒定律可以直接應用在衛星軌道的計算上，得出衛星運行的性質。

衛星在環繞地球的飛行中循著一定的軌道並且有下列幾個重要性質：
a. 這個軌道可以是圓，圓心是地球的中心，衛星運行的高度不變；
b. 衛星的軌道也可以是橢圓，這時候衛星飛行的高度隨時間而改變，但有規律可尋，那就是凱普勒定律，最重要的性質就是衛星距離地球越近其飛行的速度越快；
c. 衛星運行形成的平面和地球赤道形成的平面有一個夾角，這個夾角科學家稱為「傾角」（inclination angle）。「傾角」在衛星的應用上是非常、非常重要的參數，因為不同的傾角衛星的觀察就覆蓋不同的地球表面。
d. 衛星運行的高度越高，運行的週期越長。
譬如高度只有一百公里的極低空衛星，86分鐘就繞地球一周；
美國的太空梭通常運行在六百公里的高度，97分鐘就繞地球一周；
衛星運行高度上升到一千公里（美國太空梭的極限），106分鐘繞地球一周；
衛星運行高度上升到一萬公里，348分鐘繞地球一周；
衛星運行高度上升到兩萬公里（大約美國GPS導航衛星的高度），711分鐘繞地球一周；
衛星運行高度上升到35,786公里（地球同步衛星的高度），1436.07分鐘繞地球一周。

丙. 衛星的發射場

前面說過，衛星運行的傾角決定衛星觀察時覆蓋地面的區域，我們有必要對傾角作進一步的論述。

一個非常重要的物理現象是衛星發射場的緯度決定「傾角」，譬如一個發射場位於北緯38度，它發射的衛星傾角就是38度。下面我們把全球重要的衛星發射場的緯度列舉如下：

發射場                              緯度

法國南美洲圭亞那庫魯發射場         北緯 5.0度
美國甘迺迪航天中心                 北緯28.5度
日本種子島航天中心                 北緯30.4度
俄羅斯拜科努爾航天中心             北緯45.6度
中國酒泉衛星發射中心               北緯40.6度
中國太原衛星發射中心               北緯37.5度
中國西昌衛星發射中心               北緯28.1度
中國海南文昌航天中心（興建中）      北緯19.0度

讀者一定會問：如果一個發射場要發射與它的緯度不同的傾角的衛星，那要怎麼辦呢？
答案是：首先發射衛星進入軌道運行，這時候傾角等於發射場的緯度，然後由控制中心指揮再進行變軌運作改變傾角。

無論改變衛星運行的高度或是傾角都稱為變軌運作，由衛星上的火箭發動機提供所需動力，這些都是迫不得已而不得不為的操作，尤其改變傾角的變軌飛行非常耗費燃料，一旦燃料耗盡這個衛星的壽命就終結了，這些都必須在衛星設計者的考慮中。燃料計算非常重要，它直接決定衛星的壽命，通常衛星管理工程師必須預留部分燃料作為衛星在壽命終結前脫離軌道之用（英文稱做de-orbit），把寶貴的特定軌道留給後來者。

衛星都是向東發射的，因為地球的自轉是從西向東，我們要利用地球自轉的水平速度將衛星送入軌道。地球自轉在赤道上形成的水平速度最大，緯度越高所得到的水平速度就越小，到了南北極地球自轉的水平速度就是０了，所以高緯度的國家發射地球同步衛星是吃大虧的，必須用更大推力的火箭來彌補。這就是為什麼每個國家都把衛星發射場盡量設在國土最靠近赤道的地方。

也就是這個原因中國大陸決定在海南島的文昌建一個規模宏大的航天中心，主要考慮的因素有下列幾點：
a. 海南文昌是中國國土緯度最低的地方，在海南文昌發射比在四川西昌發射以現有的火箭而言相當於推力提升10~15％。想想看，同樣的火箭搬到文昌，衛星上的酬載可以增加多少，10~15％的推力提升是不得了的效益。
b. 如果發射的是同步衛星，根據大陸專家的報導在海南文昌發射要比在四川西昌發射衛星變軌運作進入同步軌道所耗費的燃料要節省100公斤，相當於延長兩年以上的壽命。
c. 酒泉與西昌都深處內陸，交通不便，全靠火車運輸，所以衛星與運載火箭在體積和重量上都受到鐵路的限制，譬如火箭的直徑不能超過3.35米。文昌在海邊，用船運輸非常方便，體積和重量都不成問題。
d. 火箭發射後，分離的火箭殘骸掉到海裏，回收容易，也不會傷人。
e. 中國當初把發射場設在甘肅、山西和四川主要是基於國防考慮，擔心如果打起仗來基地會不保或遭到破壞，現在的國防力量已足夠強大自然沒有這種顧慮。

新華社在2007年09月23日報導，建設海南文昌發射場是為了我國航天事業可持續發展的戰略，滿足新一代無毒、無污染運載火箭和新型航天器發射的任務需求。海南文昌的航天發射基地佔地20平方公里，包括航天發射港、太空主題公園、火箭組裝廠以及指揮中心等一系列項目。

文昌航天基地規模宏大，設備先進，建成後將成為中國同步衛星、探月飛船和永久性太空站的發射場。

文昌航天基地的各種優勢已經引起美、俄、法的擔憂，他們在商業衛星發射上的生意可能會被搶走。

丁. 衛星的酬載

衛星的應用全靠上面裝置的各種光學和電子設備，這些設備隨應用的不同而改變，譬如偵察衛星有紅外線探測器、高解析度照相機、雷達、光學感應器，通訊衛星有轉發器、導航衛星有特殊的發射器和極精確的原子鐘、科學衛星有各種不同的科學儀器．．．．等等，這些衛星上的儀器與設備統稱為酬載（payload）。

由於衛星上的空間、重量、電力都非常有限，不可能帶太多的儀器，有的偵察衛星只有照相機，有的衛星只有紅外線成像儀，有的衛星只有雷達，當然只要各種條件許可也有衛星攜帶多種探測器。不論是哪一種衛星酬載的選擇非常重要，一個衛星的能力全在酬載性能的高低。

戊. 偵察衛星的酬載

偵查衛星攜帶的感應器無非是下列四種：

a. 光學儀器：
光學儀器包括電視和照相機，後者可以是數字照相機，也可以是傳統的膠卷照相機。
光學儀器最大的缺點是只能在白天使用。

b. 紅外線成像儀：
不同的物體在空間的溫度不同，紅外線成像儀就是感應溫度的差別而成像，所以又稱為「熱成像儀」，在「漫談坦克」的系列文章中我們曾詳細解說。
紅外線成像儀的優點是可以日夜使用、解析度高而且探測距離非常遠。
紅外線成像儀的缺點是無法穿透雲霧，其次的缺點是只能定方向而不能定距離，不過對海面船隻測定距離不是問題。

c. 雷達：
雷達是發射電波訊號然後接受反射回來的電波來測定目標的方位和距離，是二十世紀人類發明的最偉大的遙測儀器。
雷達的優點是全天候工作，無論白天還是晚上、天氣清朗還是有風雨雲霧都照常工作，而且精確地測定目標的方向、距離和速度。
雷達的缺點是設備重、耗能大、目標辨別能力差。

d. 無線電：
軍艦航行是很難保持無線電靜默的，從收聽到的無線電訊號加以分析來判斷海面目標在哪裏和它們的型號。

己. 偵察衛星的應用

偵察衛星無論是用那一種感應器都存在一定的角度，只有在這個角度內才能感應到前面的目標。我們可以想像偵察衛星的感應器就像一隻手電筒射出一道圓錐形的光芒照射到地面上，只有在這道光照到的範圍內才能看到地球表面的物體。

a. 大面積搜索

所以當衛星飛過地球表面的時候，我們就可以想像衛星感應器掃過一條等寬的帶子，衛星飛得越高則這條帶子就越寬，通常至少都有數百公里。更進一步說，雖然衛星的軌道不變，但是地球是會自轉的，所以第二圈飛過的地方跟第一圈不一樣，第三圈飛過的地方跟第二圈也不一樣，這樣經過幾次掃瞄就可以覆蓋廣大的海洋了。

不過衛星掃瞄地面不是想像中這麼簡單，如何達到無縫隙的掃瞄需要在運行軌道的傾角與高度和感應器的視角做出精細的設計和安排。

b. 衛星變軌

另外值得一提的是衛星感應器的解析度（resolution）都是以角度為單位的，所以目標成像的解析度就跟衛星的高度成反比了。也就是說，衛星飛得越高雖然觀察的面積越大但是解析度就越低，因此對目標的判斷就會越困難，特別是使用照相機的偵察衛星。

高解析度的照相機是偵察衛星非常重要的選擇，由於相片的解析度和拍攝的距離成反比，也就是說距離越近解析度越高，所以通常這種衛星都採用非常橢圓的軌道，所謂非常橢圓就是近地點（只有一、兩百公里）和遠地點（高達數千公里）差別很大。偵察衛星軌道的設計就是在近地點的時候進行拍照。

根據凱普勒定律，單位時間內衛星運行所覆蓋的扇形面積是一個常數，所以衛星在近地點的時候飛行速度比遠地點快很多，衛星飛快地拍完照片後便上升到安全的高度，避免受到敵人的攻擊，特別是激光照射。有時候為了得到更清楚的照片，衛星會特別（在遠地點減速）進行變軌使近地點非常低（低於一百公里）。這種情況在拍照完成後必須升高近地點（在遠地點加速），否則每次空氣的摩擦會逐漸降低衛星的高度最後導致衛星跌落大氣層而燒毀。

c. 小衛星

戰爭不會無故發生，都有跡象可尋。當情勢緊張時相關國家通常都會臨時發射多枚小衛星對熱點進行密集觀察，這些小衛星重量都很輕，100~500公斤，可以一次發射多個來縮短觀察週期。由於小衛星攜帶的燃料很少，所以小衛星的壽命不長，通常只有幾個月，不過對戰爭的準備已經足夠了。

但是運載火箭的生產、運輸與發射前的準備可不是一件簡單的事，真正的困難就在是否能夠及時發射，所以快速發射衛星的能力對任何大國都非常重要。

附帶要說的是，中國大陸快速發射衛星的能力相當出色，這個能力已經被美國發覺，美國一度曾經考慮想與大陸政府商量在太空站有緊急情況時大陸能出手相助，後來也只是說說而已，不了了之。美國對中國心存嚴重的忌憚，當初成立太空站時廣邀數十個國家參加，這是一種大國炫耀的姿態，有政治利益，也有經濟利益，因為參加國是要負擔部分經費而絕大多數的國家不會得到技術，尤其不可能得到關鍵技術。但是美國的邀請就特別排除中國。現在美國雖然承認中國能對太空站做出實際的、重大又無可替代的貢獻，YST 個人認為美國還是不會邀中國參加，道理很簡單，美國始終把中國當成戰略對手，對於科技資料防範非常嚴，美國如果要求中國擔負緊急狀況下的救難任務就必須提供太空站一些敏感的資料，美國是不肯的。


（未完待續）

虎年談天下大勢：彈道導彈攻擊大型海面船隻（III）


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2010/08/25 00:00:46 瀏覽11456｜回應17｜推薦18

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（八）普通雷達無法用來搜索航空母艦

讀者都知道由於電波走的是直線，所以雷達都是直線觀察。只要在直線範圍內，無論距離多遠雷達都可以觀測。現在問題就來了，地球是圓的，所以只要距離一遠，船隻低於地平線，雷達就觀測不到了。當然，雷達所處的位置越高能夠看到的地平線就越遠，這就是為什麼雷達站通常都是建在山頂上，古人說登高望遠就是這個意思。

甲. 站多高可以看得多遠？

那麼，一個很自然的問題就是：到底站多高就可以看多遠呢？

這個問題很容易回答，因為地球的直徑科學家已經算出來了。地球並不是一個完美的球體，而是南北方向略扁的橢圓體，赤道的半徑是6378.136公里，南北極的半徑是6356.752公里。根據這個數據，YST 給讀者準備了一個很簡單的公式，只要知道高度就非常容易計算出地平線有多遠。
注意這個公式的高度單位是英尺，地平線的距離單位是海浬，讀者自己可以隨時玩玩：

定理：計算地平線的公式
如果你的眼睛在 H 英尺高的地方觀察，地平線的距離是 R，那麼
R = 1.23 x (H)**0.5 海里
，也就是說，地平線在 1.23 乘 H 的平方根 海里外消失。
（註：1 海里 = 1.85 公里）

當然，上面這個定理是受到限制的，那就是 R 不能大過地球的半徑，因為你無論登多高也不可能看到地球的背面，譬如你在台灣的上空絕不可能看到紐約的船。

乙. 例子一：
如果你身高六呎（183公分）站在大海中的一艘小船上，那麼地平線在 3 海里（5.6公里）外。
也就是說，如果另外有一個身高六呎的人站在 6 海里外的一艘小船上，那麼無論你們拿任何高倍數的望遠鏡也不可能看到對方。

丙. 例子二：
如果兩艘船裝置的雷達高出海平面100英尺（船的最高位置），那麼海平面在12.3海里（22.8公里）外就消失了。它們的雷達能夠看到對方船隻的最大距離是25海里。

丁. 日本大和艦的超視距炮擊

除了航空母艦，極少有船隻的桅杆能高出海面100英尺，所以第二個例子告訴我們任何海軍的艦對艦武器如果它的射程超過25海里就必須在交戰時有軍艦本身以外之其他探測系統 提供敵艦的位置與航速，否則這門武器的射程優勢是用不上的。

事實上，例子二是指兩艘船的桅杆都有一百英尺高，而它們的雷達都探測到對方的桅杆，但是這種探測不足以分辨是敵是友，真正的實用探測距離是地平線的距離（可以看清整個艦身，見下圖）。二次大戰時的軍艦是沒有雷達設備的，全靠水兵在桅杆或艦橋（煙囪前的高塔）的最高點上瞭望，所以軍艦的探測距離就是從瞭望台觀測到的地平線（horizon）的距離。我們看下面的一個實際例子。

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2012-11-4 19:56 上传

圖01：日本戰鬥艦大和號在1941年的試航。

第二次世界大戰最大的戰艦是日本的戰鬥艦太和號（Yamato），下面是它的一些數據：
滿載排水量：      72,800 噸；
艦長：            863 英尺；
桅杆高：          121 英尺（大約十層樓的高度）；
動力：            148,000 匹馬力；
最高速度：        27 節；
主炮口徑：        18.1 英寸（460毫米）
炮彈重量
穿甲彈：          3,218 磅 （1,462 公斤）
高爆彈：          2,998 磅 （1,362 公斤）
最大射程
穿甲彈：          45,276 碼（22.34 海里 = 41.44 公里）
高爆彈：          45,600 碼（22.50 海里 = 41.62 公里）

依照我們的公式，站在 121英尺高的瞭望台的水兵，他的觀察距離頂多是
1.23xsqrt(121) 海里 = 1.23x11 海里 = 13.53 海里 = 25 公里
，所以我們看得很清楚大和戰艦的主炮射程遠大於它能觀測到的地平線距離，主炮射程比它能觀察到的地平線超出66％。

日本人不是傻瓜，不會連這點算術也搞不懂。大和戰艦可以在視距外就發射炮彈因為它攜帶了六架偵察機，大和號用吊架把它們放到海面起飛，等它們降落海面後再用吊架收回，見下圖。所以是偵察機的高飛和前線觀測使大和戰艦具有超視距的攻擊能力。日本人認為這樣他們就有了先發制人的能力。

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2012-11-4 19:56 上传

圖02：日本戰鬥艦大和號在船尾攜帶的偵察機與收放它們的吊竿。

日本人的觀念是正確的，理論上這個超視距的戰術的確可行，但是實際執行卻不行。日本偵察機的觀測技術顯然不到位，肯定存在某些技術上的困難沒有完全克服導致過大的誤差，因為大和戰艦的戰績非常差。YST 不記得它的18英吋巨炮擊沈任何軍艦。

附帶說明，德國的俾斯麥號戰鬥艦擊沈英國戰鬥艦胡德號是在目視距離內，而且只經過一次修正，第二次齊射就把胡德號送入海底，如此精確的射擊主要依靠德國非常優秀的光學儀器和測距技巧所提供的精確瞄準和快速又準確的彈道修正，這恐怕是日本偵察機上的觀測手所不能提供的。

戊. 例子三：
如果一個雷達站建在海邊一座一萬英尺的高山頂上，那麼海平面在123海里（228公里）外就消逝了。

第三個例子告訴我們，即使大陸在一萬英尺的高山上建立雷達站也不可能探測到140海里（259公里）外的航空母艦，因為美國最大的航空母艦尼米茲級的杜魯門號，它的桅杆高度也只有134英尺，只比大和號的桅桿高13英尺。

這個例子同時也告訴我們為什麼現代的導彈驅逐艦都載有直昇機，直昇機巡航在一萬英呎的高空是沒問題的，所以艦載直昇機除了低飛反潛還可以高飛為這些射程在兩百公里以內的反艦飛彈作雷達探測和中途導引。這不是什麼創新，二戰時期日本就用使用了，只是現在的雷達測距和數據鏈傳輸非常的精確、迅速與安全，其中的高科技含量不是二戰時期偵察機上觀測員的目視和無線電的語音傳輸可比的。

己. 普通雷達不能滿足反航空母艦的基本要求

我們再想想看，大陸沿海並沒有一萬英尺的高山，更何況航空母艦即使發動攻擊也通常巡弋在攻擊目標的300海里以外，所以無論是陸地上的雷達或是海面上的艦艇雷達都無法在航空母艦的攻擊距離外發現它。要知道航空母艦戰機的作戰半徑大約是400海浬（F/A-18E/F），如果連這個最基本的探測距離都不能克服，那麼反航母是沒有任何希望的，就只能挨打，不要說先下手為強了，連挨打後回手反擊航母都不可能，因為你不知道它在那裏。

現在很清楚了，反航空母艦的第一件事就是研發一種探測和追蹤距離遠大於400海里（740公里）的感應器。普通雷達完全沒有這個能力。

（九）超視距（超越地平線）雷達

問題：有沒有一種雷達它的觀測距離能夠超越地平線呢？
答案：有的，而且有兩種，它們是「天波雷達」與「地波雷達」。

這個世界有很多物理現象是很奇妙的，其中有兩個現象可以用來發展超視距雷達。此處我們說的「視距」不是指人的眼睛的視力距離而是指觀察物體的直線距離（line of sight），所以這裏所謂的「超視距」就是超越地平線的距離。

人類利用兩種特殊物理現象，離子層與繞射，發展出兩種超視距雷達，也稱作「超越地平線雷達」（英文名稱為 Over The Horizon radar，簡稱 OTH radar）。

本篇的主要目的就是對這兩個物理現象和經由這兩個現象所發展出來的特殊雷達做一個簡單扼要的敘述。

「超越地平線雷達」對偵查遠距離的海面船隻產生革命性的影響。

甲. 天波雷達（OTH-B）

地球的大氣層高度在80公里以上就進入離子層（ionosphere），離子層有一個特性就是只反射頻率在30兆赫茲（30MHz，每秒振動三千萬次）以下的電波，它們的波長在10米以上。

於是科學家就利用頻率在3~30MHz這個波段的電磁波設計雷達，就是所謂的「天波雷達」。
3~30 MHz這個波段雷達科學家給它取了一個代號叫做HF波段，HF是 High Frequency 的縮寫，意思就是高頻波段。這個波段的波長是10~100米。

科學家在HF這個波段發射電磁波，電波被大氣層中的離子層反射照射到海面，海面上如果有船隻就把電波反彈回到大氣層，再經過電離層反射回地面被地面上的接收器收到，經過一番計算和判定就能偵察出海面上這些船隻的位址與速度。這種雷達的探測距離可以遠達六千公里。

由於電波是透過天上離子層的折射，從天而降，所以取名「天波雷達」。
由於探測的距離超過地平線，這種雷達又名「超越地平線的折射雷達」（英文代號為 OTH-B），此處 B 代表 backscatter，意思就是折射。
比較這兩個名稱，YST 個人更喜歡「天波雷達」，它比較傳神。

「天波雷達」有下面幾個特性：
a. 天波雷達的理論探測距離是 800~6000公里。
b. 800 公里以內的目標無法探測，這是天波雷達的盲區。
c. 由於離子層的電子密度隨著日光的照射不同，所以白天與晚上有差異，不同的季節也會產生差異，更會隨著太陽黑子的活動而發生變化。除此之外，離子層的高度也會有變化。所以計算離子層的折射是非常複雜的，非一般人想像的容易。
d. 由於離子層的折射計算複雜，天波雷達的定位精度很差，大約是20~30公里。不過透過特殊的算法精度可以改進一個數量級達到2~3公里，這對搜索大型海面船隻的初步定位已經足夠了。
e. 天波雷達雖然定位精度不高，但是測量速度的精度卻很高，這就有助於目標識別。商船的最高航速通常是20節，不可能超過25節，而航空母艦的航速超過30節，有些更達到35節所以利用速度很快就可以區分航空母艦與大型商船。除此之外，如果偵察到的這個水面目標附近還有很多每小時三百公里以上的高速目標，那麼這個水面目標肯定是航空母艦。所以指揮中心用這種方式就可以初步判定航空母艦的存在和地點。
f. 天波雷達的天線非常巨大，通常高數10米，長一、兩千米，見下圖：

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2012-11-4 19:57 上传

圖03：美國的天波雷達

乙. 地波雷達（OTH-SW）

小時候 YST不聽話，母親生氣時總是說：「媽說話，你左耳進，右耳出，一點記性都沒有」。其實母親教訓 YST的話不是真的，她無論在那個方向對我說話，我兩個耳朵都聽得非常清楚，沒有任何一隻耳朵漏掉。為什麼呢？這是有科學依據的。

在波的傳送中有一種物理現象叫作「繞射」（diffraction）。「繞射」是指當波在傳送時如果遇到阻礙物有一部分能量會彎曲繞過阻礙物到達它的後方，也就是說，任何阻礙物不會形成百分之百的“陰影”。

「繞射」的現象在聲波上非常明顯，我們可以很容易用實驗証明聲波的繞射。在一個非常空曠的空間，你把左邊的耳朵塞住，然後在左耳旁邊敲擊物體，你的右耳可以聽到敲擊聲，這個敲擊聲不會被頭顱完全擋住。所以如果母親的聲音是從左方來，不但左邊的耳朵能聽到，右邊的耳朵也能夠聽到，這是因為一部分聲波繞過聽者的頭顱傳達到了右耳。

電波的繞射和聲波是類似的，科學家不但証明電波有繞射的現象，而且測量出波長越長的電磁波「繞射」的現象越顯著。
哇，這是何等有趣和有用的現象，你想想，好事的科學家會放過它嗎？

由於高頻波段的波長是最長的，聰明的科學家就利用這個波段「繞射」最強的現象設計雷達來偵查地平線以外的目標，科學家用這個方法取得相當程度的成功。由於偵測電波是沿著地球表面傳送的，所以稱之為「地波雷達」。

地波雷達探測的距離超過地平線，所以也稱為「超越地平線的地波雷達」（英文縮寫為OTH-SW），此處SW代表 Surface Wave，意思就是地波。

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2012-11-4 19:57 上传

圖04：地波雷達工作原理的示意圖。

上圖示意建立在山上的雷達站可以在距離R1的範圍內偵測到海面上的軍艦，但是偵測不到距離R2的軍艦，因為它已經在地平線以下了。
但是如果山上的雷達站是地波雷達，有一部分電波透過繞射現象可以照射到地平線下遠距離R2的軍艦，它反射的回波同樣經過繞射再被雷達站接收到，經過計算就可以得出R2軍艦的位置和速度。

電波的「繞射」是一種非常微弱的現象，通常使用的雷達波段幾乎不存在，即使波長最長的高頻波段它的繞射能量也很小，所以對海面船艦的探測距離不大，可以確定能夠達到三百公里，沒有聽過超過五百公里的，要想覆蓋天波雷達八百公里的盲區恐怕非常困難，除非加大發射功率和使用極長的天線陣列，這些都是極費錢的，有實際的上限。

地波雷達因為沒有離子層複雜和不穩定的物理現象，所以定位容易多了，也比較精確，只是探測距離短太多了，對反航空母艦作戰來說性能不足，屬於次要的手段，但是對於其他的大型水面船隻還是很有用的。地波雷達相對便宜，尤其對於不寬的海面，譬如台灣海峽和黃海，非常有用。

讀者一定會問：地波雷達能探測三百公里可以裝在船上呀？
回答：是的，的確有某些國家這麼做過。但是地波雷達的天線排列長達50米以上，在軍艦上狹窄又寶貴的空間使用非常不方便，所以非常少見。

丙. 幾個簡單的註解

a. 高頻（High Frequency，簡寫為HF）是有一點誤導的，因為這個波段其實是雷達所用的電磁波中頻率最低的。
一般而言，頻率越高雷達的精度就越高，同時體積也越小，所發射的能量也越小。所以軍用雷達，尤其是火控雷達（一種指揮炮火發射的雷達，英文稱為 Fire Control Radar）要求高精度，選用波段的頻率都非常高，甚至超過 30 GHz。
譬如戰鬥機上的火控雷達都是X波段，頻率在10GHz左右，是高頻波段的300倍到3000倍，波長是3公分左右。
坦克測距使用激光雷達頻率高達100,000,000兆赫茲，是高頻波段的三百萬到三千萬倍，所以測得的距離非常準確。
警察抓超速使用的測速器也是激光雷達，使用頻率高達300,000,000兆赫茲，達到雷達使用頻率的最高階段，因此雷達非常小巧（可以拿在手上）、功率非常小（通常只有數瓦特），應用距離很短，頂多幾百米，但是非常精確。這種精確度都不是高頻雷達能夠得到的。

b. 「天波雷達」與「地波雷達」都是使用高頻波段來探測地平線以外的物體，經過大氣離子層折射的叫天波雷達（OTH-B），沿著地表傳達的叫地波雷達（OTH-SW），天波與地波的區分和取名非常傳神。

c. 超視距雷達除了探測的距離非常遠之外，它還有一樣好處，那就是可以探測到雷達隱身的目標，譬如美國的隱形戰機B-2與F-22。
這是因為所有雷達隱形物體所用的塗料主要是對付波長很短的雷達波，譬如X波段，目的是要躲避火控雷達的追蹤，這對逃避飛機和導彈的火控雷達固然特別有效，但是對波長較長的L波段搜索雷達就差很多了，對高頻波段的超視距雷達隱身效果就更差了。
除此以外隱形飛機的雷達截面（Radar Cross Section，簡稱 RCS）都設計成正前方極小化（這就像坦克的裝甲在正前方最厚是一樣的道理，因為正前方是攻擊時遭遇敵人最可能的方向），下方也不錯（躲避地面雷達），但是上方的雷達截面就大非常多了，所以無法規避天波雷達的照射與發現。

丁. 中國大陸的天波雷達

大陸在超地平線雷達的研究很早就開始，1970年就完成一座試驗型的天波雷達，天線排列長達2300米。

根據【簡氏防務週刊】的報導，中國已經在2001年研製出一套天波雷達（OTH-B），探測距離為800~3000公里，覆蓋角度為60度。該系統發射與接收的地點是分開的，位置相隔100公里，天線陣列尺寸為60x1100米。這座雷達的作用覆蓋面見下圖：

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2012-11-4 19:57 上传

圖05：中國大陸天波雷達的覆蓋範圍。

YST 個人的評論：
a. 圖05箭頭所指之處就是雷達的接收站的位置，也就是巨大的天線陣列安放的地方。
b. 這座天波雷達的接收站位於武漢與西安之間某處，相當內陸，不設在靠近海邊的原因一方面是避開盲區，另一方面是避免容易遭受空襲。
c. 圖中暗紅色的地區就是天波雷達覆蓋的偵察範圍，這是美國航空母艦進入台灣地區的主要方向。我們看到美國的航空母艦和大型水面船隻只要進入距離台灣兩千公里的海面就會被這座天波雷達偵測到。
d. 800~3000公里的探測距離是英國【簡氏防務週刊】的報導，不知來源為何，也不知是真是假。YST 認為這個探測距離雖然勉強夠用，但不夠安全。如果 YST是系統工程師一定將探測距離至少達到四千公里，而且照射角度會稍微偏北一點務必覆蓋包括東京灣與關島在內的水域，這個要求非常、非常重要而且並不難辦到。
e. 這座天波雷達的位置選擇非常適中，完全覆蓋從東部海面接近中國的任何航道。美國航空母艦如果企圖從日本海經對馬海峽進入黃海不被發現和追蹤是不可能的，唯一剩下的可能途徑是繞過菲律賓的南端或是經麻六甲海峽進入南海，然後由南海接近中國大陸。
f. 南海相對東海不但非常狹窄而且到處都有島礁，偵測航空母艦容易得多，黃海就更容易了。黃海基本上一架預警機就可以搞定，南海則麻煩一點，對預警機續航力的要求也高很多，如果單靠預警機至少需要多架。

戊. 中國大陸的地波雷達

大陸在地波雷達也做了相當成功的研發，並且至少已經在浙江瑞安市以東八公里處的海岸線上部署了一套地波雷達（OTH-SW）系統。這套系統也採用了發射地點與接收地點分離的設計，兩處相隔2.65公里。

外界對中國大陸的地波雷達瞭解很少，只知道覆蓋角度為90度，探測距離大概是三百公里，見下圖。有關它的性能數據都是猜測，無法做進一步的討論。

雷達數據都是高度機密，外面的人只能知道大概，不可能得到精確的數據。

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2012-11-4 19:58 上传

圖06：中國大陸地波雷達的覆蓋範圍。圖中箭頭所指之處就是瑞安地波雷達接收站的位置。

上面這個地波雷達站完全無縫地覆蓋台灣海峽北端的出入口，可惜覆蓋不了釣魚台，更無法探測到琉球群島。

己. 一些個人見解

a. 一般而言雷達使用的頻率越低，雷達的體積就越大，發射的功率也越高，像超視距雷達這樣的頻率發射功率都在數百萬瓦以上，非常耗費能量。

b. 南海海域不是很寬，遍布島礁，50~100米長的天線陣列建在島礁上也不成問題，如果能源供應的問題能夠解決，解放軍在南海的西沙、中沙與南沙的島礁上各建一座地波雷達站，再配上一、兩架預警機填補空隙就可以無縫監視所有在南海主航道上來往的船隻。但是能源供應是一個大問題，島礁上蓋一個幾百萬瓦的發電廠幾乎是不可能的，也容易受到破壞。

c. 比 b 更簡單、也更安全的方法是在湖南南部的山區建一座天波雷達，不但覆蓋整個南海，也覆蓋越南、馬來西亞、新加坡、文萊、菲律賓和麻六甲海峽。

d. YST個人認為天波雷達是反航空母艦艦隊最重要的探測手段，也許單憑天波雷達就足夠完成搜索、發現與長時間連續跟蹤等一系列的任務，其他的偵察手段不過是輔助而已。

在後面論述反艦彈道導彈的操作時，YST 將對 d 項做進一步的說明。


（未完待續）

虎年談天下大勢：彈道導彈攻擊大型海面船隻（IV）


彈道導彈攻擊大型海面船隻（III） - YST2000 的網誌 - udn部落格 http://blog.udn.com/YST2000/4350754#ixzz2BFoNTjRa

2010/09/27 00:00:53 瀏覽9399｜回應9｜推薦13

上接「彈道導彈攻擊大型海面船隻（VI）」


（十五）長程無人偵察機

在前面我們至少花了四篇的篇幅，（III）~（VI），介紹超視距雷達並探索其性能，這是因為超視距雷達在彈道飛彈攻擊大型海面船隻的運作中佔據非常關鍵的地位。 YST 個人認為單憑天波雷達（OTH-B）就足以完成搜索、發現與長時間連續跟蹤等一連串艱鉅任務，其他的探測與跟蹤手段不過是輔助而已，長程無人偵察機就是重要的輔助手段之一。

甲. 無人機是未來發展的主要方向

無人機（Unmanned Air Vehicles，簡稱 UAV）的發展有相當長的歷史，至少有半個世紀。美國早在上世紀６０年代的越戰時期就已經使用無人機了，先是用無人機作為靶機進行射擊訓練，後來發展成為偵察機對胡志明小徑進行偵察照相。

隨著科技的進步無人機除了偵察任務也開始攜帶武器可以進行對地攻擊，選擇的目標是雷達站、碉堡、坦克、飛彈基地．．．．等等，應用相當廣泛。

最近的發展趨勢是要能夠進行空中格鬥，這是非常重要的一步，如此一來無人機就漸漸演變成無所不能了。

不少軍事專家預測第四代戰機後，有人駕駛的戰機將到此為止（走到頭了），第五代戰機將是無人機的天下。YST 個人對無人機的發展與前途深具信心，但是要說無人機能夠取代有人機則有所保留。YST 判斷的依據是認為「人工智慧」是沒有前途的，在能夠預見的未來（譬如50年內）「人工智慧」不可能會有任何突破。

我們看得很清楚，所謂「人工智慧」（artificial intelligence，簡稱AI）轟轟烈烈搞了20多年沒有搞出甚麼名堂，甚至沒有奠定任何理論基礎，基本上是胡鬧一通，不可能成為一門學問，也不可能有什麼發展。譬如一張照片，你叫機器分辨是男人還是女人，機器是沒法判定的。搞了多年，所謂“人工智慧”很多時候還不如三歲小孩。

儘管“人工智慧”非常不成熟，無人機成為未來飛機發展的一個主要方向是無可置疑的。飛機上少了人也就少了支持生命的許多必要裝備，無人機可以做得比較小、輕、巧、隱身和流線型。當然，更重要的是，無人機可以從事非常危險的任務、做出非常猛烈的動作（譬如遭受導彈攻擊時進行高Ｇ機動）和長時間人體無法忍受的任務。

更進一步說，至少在空中偵察這方面無人機取代有人機已經是明顯的趨勢，這是因為戰場偵查具有高度危險性而偵察任務的操作又相對非常簡單。目前的長程無人偵察機科技含量非常高，各種性能非常先進而且仍在快速進步中，在彈導導彈攻擊航母的運作中，它毫無疑問是執行搜索、發現與跟蹤海面大型船隻一種非常有力的工具。無人偵察機的最大優勢是解析度非常高，因此在目標的識別能力上遠遠超過任何其他的手段，這就與超視距雷達形成非常好的互補作用。

無人機在偵察上的重要角色大家都知道，但是無人機還有一項非常關鍵而又較少為人所知的角色，那就是實時資料的傳輸。我們要瞭解攻擊航空母艦是一個非常大型的作戰體系，不但參加的角色眾多，而且作戰分佈的面積非常遼闊，就像一座縱橫數千公里的網子，因此資料的傳輸非常關鍵，不但要求安全保密而且必須是實時（real time）。這項工作全部交由衛星通訊顯然是不夠用的，高飛的無人機有良好的通訊器材又有數百公里的視野，自然成為數據鍊傳輸的節點，非常適合在攻擊航空母艦的過程中擔負各種資料、數據、圖表的安全傳送工作。

乙. 無人機的問題

最後 YST要說的是，無人機這個名詞其實是有點誤導的。所謂的「無人機」只是飛機上沒有人，但是在地面上為了操縱這架無人機是需要人的，而且是需要很多的人。譬如無人機拍攝到的景象需要地面人員作實時判斷才能採取進一步的行動，因為人工智慧沒有能力做這些事。

所以無人機的迅猛發展並不是因為「人工智慧」取代了人的作用，相反地，是因為透過實際影像的傳輸使得在地面控制室裏可以有更多人進行分析、研判與操作。夠諷刺吧？

美國是全世界使用無人機最多的國家，包括在阿富汗戰場大量實戰運用，其使用的頻繁程度超過有人駕駛的飛機，而且無人機在戰場上的運作有進一步增加的趨勢。墨爾（Moire）是美國一家從事諮詢服務的公司，它在今年初發表了一個報告，預計在2010年美國花費在無人機的產品和服務方面的費用將達到35億美元。

更有趣的是，墨爾公司的報告強調，雖然無人機在美軍中確立了不可動搖的地位，但是有兩個因素阻礙對無人機的進一步投資：
首先是無人機的可靠性不足，無人機的墜毀事故是有人機的4~5倍；
其次是運作無人機比有人機昂貴，譬如運行一架「影子-200」無人機需要32人。

其實無人機還有一個缺點，那就是無人機目標研判的錯誤是有人機的好幾倍，美軍無人機在阿富汗誤炸是經常發生的事。


圖11：「影子-200」無人機可以由液壓操作的軌道發射器發射升空（如圖所示），也可以用傳統輪子的方式滑行起飛。

YST 對墨爾公司這份報告很感興趣，「人工智慧」的笑話在這個報告中一覽無遺。無人機的墜毀事故比有人機高出數倍並不奇怪，但是運行一架「影子-200」無人機需要32人就非常令人訝異了。「影子-200」幾乎是最小型的無人機，見上圖，空重才90公斤，不過是個大型玩具而已，能有多大和多複雜的功能？這也需要32人來操作，真是不可思議。頂多一個班（９人）就能完成的工作，居然需要一個排，美軍的作戰效率也太差了。YST 認為這裏面有美軍編制的浮濫與腐敗。

作為比較，下面這張照片是中國解放軍類似「影子-200」的無人偵察機：


圖12：中國解放軍的無人偵察機在發射架上準備發射。

上面這種無人偵察機參加了去年中共建國六十週年的國慶閱兵典禮，只是 YST不知道它的型號，也沒有關於它的進一步的資料，歡迎大陸網友的補充。這種無人機跟美軍的「影子-200」一樣可以從發射架的軌道發射升空，不過中共的這種無人機比「影子-200」大得多，空重應該有數百公斤，性能也一定高出很多，如果機頭上方的雷達天線是一座毫米波雷達，那麼它的探測功能是全天候的。「影子-200」只有數碼電視和紅外線感應器等基本遙感設備，只能在天氣良好的情況下工作，性能要低一個階層。

作為比較，如果沒有洩密，歡迎大陸網友告知我們解放軍一架上面這種無人偵察機配備多大的人員編制。

目前全世界有32個國家在研發無人機，成品超過50種，至少有55個國家裝備了無人機。無人機的流行和巨大的發展是可以預期的。

本文用兩個國家的例子來說明長程無人偵察機，一個是美國，主要的代表是「全球鷹」；另一個是中國大陸，主要的代表是「龍翔」。

丙. 美國研發的無人機

在無人機的研發與製造上，美國走在最前面，也是全世界其他國家追趕的對象和模仿的目標。由於中國的先進無人機比較神祕，YST 採用較多的美國無人機照片為的是方便說明。

美國研發的無人機有很多種，但是主要集中在“捕食者”（Predator）、“收割者”（Reaper）、“影子”（Shadow）和“全球鷹”（Global Hawk）這四種，其中前兩個有攻擊能力。

Ａ. 武裝無人偵察機

美國的武裝偵察機主要有兩種，“捕食者”（Predator）與“收割者”（Reaper），後者（MQ-9 Reaper）是由前者（RQ-9 Predator B）改良而來的。


圖13：美國空軍的“捕食者”攜帶反坦克導彈進行巡弋任務。


圖14：美國空軍的“收割者”正在滑行準備起飛。

上面這張圖片外側的四枚導彈是地獄火（一種激光制導的反坦克導彈），內側的兩枚 YST不能確定，大概是某種制導炸彈。像這樣一架武裝偵察機其攻擊火力相當兇猛，“收割者”確切地說更像一架無人攻擊機。


圖15：“收割者”（MQ-9），一張展示內部設備的照片。

這張照片最有趣的是清楚看到它裝備的衛星通訊天線還有前視紅外線攝像儀。衛星通訊能力對任何長程偵察機都是必要的。事實上，在阿富汗進行作戰任務的無人機它們的操縱人員都在位於美國大陸本土的控制室，所有的戰場影像與操作指令都是透過衛星通訊。你看，這種作戰方式跟你在家裏玩電子遊戲不是一模一樣嗎？是的，的確一樣，不過他們殺的可是活生生的真人。作戰效率我們先不管，對美軍作戰人員而言這種作戰方式是絕對安全的，滿足美國國防部零傷亡的要求。

2007年05月01日，美國成立了432聯隊，這是美國第一隻成建制的無人機作戰部隊。這個聯隊以MQ-9“收割者”為主力，駐紮在美國內華達州的一處空軍基地。

讀者不要小看“收割者”（MQ-9）這種無人機，它可以攜帶兩枚五百磅重的精確制導炸彈或者14枚地獄火反坦克導彈，是一個有真正意義的地面攻擊機。在滿載的情形下，執行攻擊任務時可以連續飛行14小時；執行偵察任務時可以連續飛行超過24小時。“收割者”的作戰能力相當可觀。

“收割者”並不便宜，每套裝備（無人機加地面控制設施）的價錢為六千九百萬元美元，比一架 F-16C/D 貴得多。

Ｂ. 非武裝無人偵察機

美國的非武裝無人偵察機主要就是“全球鷹”（Global Hawk）與“影子”（Shadow）兩個系統作為高低搭配。

「全球鷹」是全球最好的高空長程無人偵察機，它的性能參數是無人偵察機性能上限的指標，見下圖。


圖16：正在任務作業中的「全球鷹」

「全球鷹」的性能非常卓越，是這類飛機的高端代表和性能指標。我們來看一些美國軍方公開的性能參數。

空重：9200磅（4182公斤）
任務載荷（payload）：1900磅（864公斤）
攜帶燃油：14,500磅（6,591公斤）
起飛重量：25,600磅（11,636公斤）
巡航速度：美國沒有公布，估計是 600公里/小時
巡航高度：> 65,000英尺（接近兩萬公尺）
巡航時間：42小時
目標區逗留時間：在3000海浬（5400公里）外的目標區可以逗留24小時
最大航程：14,000海浬（25,200公里）

酬載種類：
a. 光學儀器，就是各種攝影機；
b. 紅外線探測器，就是熱成像儀；
c. 雷達：可以偵察地面（海面）的移動目標，也有合成孔徑雷達影像（Synthetic Aperture Radar，簡稱 SAR）的能力，後者是雷達識別目標非常重要的手段。

從上面這些數據可以看出「全球鷹」是一個非常優秀的無人偵察機，它在巡航高度、巡航時間和最大航程上是極為傑出的。「全球鷹」的搜索範圍在24小時內可以覆蓋４萬平方海浬（13萬平方公里）的面積，這個能力媲美偵察衛星。


圖17：「全球鷹」任務前的機械檢查

「全球鷹」極為出色的巡航時間得利於機身的設計，有非常長的機翼，見下圖：


圖18：從正上方鳥覽執行任務中的「全球鷹」，它的翼展長達130.9英尺（40米）。


圖19：一架「全球鷹」任務歸來，看她的雙翼，真漂亮！

這種極長的機翼類似六０年代的U2有人駕駛偵察機，目的都是高空和長程，缺點是速度很慢。

丁. 中國研發的無人機

2006年11月的珠海航展，中國大陸首度展出了多年研發的無人機模型，設計思想很先進甚至還帶點科幻的味道，這也沒什麼奇怪的，沒有了載人的安全考慮，設計自然可以非常大膽。

中國無人機的型式繁多，連美國的「全球鷹」都有中國版。但是中國對無人機非常保密，展出的全是模型，沒有一件實物。YST 對模型飛機興趣缺缺，但是也不能不貼。總體來說中國在飛機的設計與製造上是有基礎的，電子裝備與遙感儀器近年來也突飛猛進，基本上與美國在同一階層，差距很小。YST 認為中國的無人機與美國的差距主要還是在發動機上，只要發動機的高效率與耐用性這兩關能夠攻克，其他諸如電子設備和感應器等都沒有什麼問題，有些性能差距，譬如解析度，並沒有實戰意義。

Ａ. 武裝無人偵察機

「長虹-3」（中國代號CH-3）是一款中國研發而且準備外銷的武裝無人偵察機，見下圖：


圖20：「長虹-3」在珠海航展所展示的模型。


圖21：真實的「長虹-3」在中國某基地被拍攝到，沒有掛載任何武器。

「長虹-3」的全套設備包括CH-3中程無人機、地面車載遙測控制站和地面保障設備。

CH-3中程無人機為輪式起降，視戰場情況做不同的有效載荷搭配，適用於戰場偵查、數據中繼、情報蒐集、電子戰與反裝甲作戰。巡航高度五千米，巡航時速220公里，操作半徑兩百公里，最大續航時間12小時，最遠航程2400公里，最大起飛重量630公斤，最大任務載重一百公斤。

CH-3可以掛載兩枚AR-1激光導引的空對地導彈，射程2~8公里，破甲厚度超過1000毫米，穿透鋼筋混凝土的厚度超過1400毫米，足以摧毀所有的現役坦克與輕型地堡。

「長虹-3」的性能與美國的「捕食者」大致相當，「長虹-3」的速度比「捕食者」快很多，但是攻擊力稍遜，主要是因為「捕食者」的任務載重比「長虹-3」高出一倍，能夠攜帶的武器比較多。

Ｂ. 非武裝無人偵察機

中國大陸研發無人戰機也有很長一段歷史，研發的範圍當然也包括高空長程偵察機，這是無人飛機最重要的應用區域，大陸已經研發出多種產品，其中最傑出的是「龍翔」。

「龍翔」目前還處在保密狀態，大陸只展出模型（見下圖）。


圖22：大陸在航空展覽會上展出的「龍翔」高空長程偵察機模型。

「龍翔」無人機的外型設計非常有特色，採用了罕見的連翼佈局，前後兩對機翼相連形成一個菱型的框架。與常規佈局的飛機相比，連翼飛機結構結實、抗顫振性高、飛行阻力小導致較遠的航程。

中國大陸公布一些有關「龍翔」的基本數據，我們整理如下：

空重：9200磅（4182公斤）
任務載荷（payload）：600公斤
起飛重量：6,800公斤
巡航速度：> 700公里/小時
巡航高度：> 一萬八千公尺
巡航時間：10小時
最大航程：7,500公里

大陸並沒有公布任務載荷的種類，不過諸如可見光的攝影機、紅外線探測器和地面觀測雷達都是早已具備的東西而且在預警機上已經運行很多年了，即使是合成孔徑雷達影像（SAR）這種比較先進的雷達功能大陸也早就具備，這些都不是問題。

戊. 評論

1. 無論「龍翔」還是「全球鷹」塊頭都相當大，是大到足以載人的飛機，不是玩具型的小飛機，當然11噸的「全球鷹」比7噸的「龍翔」大了超過50％，基本性能自然比較傑出。

2.「龍翔」的作戰半徑已經達到2000~2500公里，最大航程達到7,500公里，已經基本具備了搜尋、探測與追蹤航空母艦的功能。

3. 「龍翔」的性能與「全球鷹」有相當一段距離，「龍翔」唯一領先的地方是航速，但這並不是關鍵性的優勢。在安全和偵察能力上，飛得高比飛得快重要；在偵查效率上，飛得遠和能夠長時間巡航也都比飛得快重要。

4. 「龍翔」最大的劣勢是發動機不如「全球鷹」導致整體性能全面落後「全球鷹」。

5. 「龍翔」不可能有「全球鷹」這麼長的續航力和滯空時間，「全球鷹」攜帶的油料（6.5噸）也比「龍翔」（4.1噸）多。「龍翔」最需要的是一個更省油的發動機。

6. 「龍翔」不久將換裝先進的WS-15渦輪風扇發動機，「龍翔」的滯空時間將從現在的10小時增加到20~24小時，有效載荷也將達到900公斤，當然速度會慢一點。改進的「龍翔」與「全球鷹」在性能上就非常接近了。

7. 「龍翔」唯一能做而其他探測手段不能做到的，是長時間、連續的精準追蹤與目標識別。這裏強調的是「精準」二字，這對攻擊中的彈道導彈非常有幫助。一旦「龍翔」探測到海面上的大型船隻，它是不是航空母艦非常容易判定，因為「龍翔」感應器的分辨率非常高，另一方面目標船隻的位置和速度可以非常精確地測量到，最後以「龍翔」的續航力連續追蹤數小時沒有問題，後援和備份偵察機可以及時補上。

8. 也許有網友會嚴重質疑「龍翔」探測和追蹤的精準性。是的，在大陸的「北斗」導航系統完成全球覆蓋以前「龍翔」本身的精準定位是有問題的。YST 不知道目前北斗的雙星定位能覆蓋多少西太平洋地區，即使誤差大到兩、三百公尺也夠用了。其實縱然不能被「北斗」的導航衛星覆蓋，「龍翔」的導航問題也並非沒有彌補的辦法，譬如「龍翔」可以利用已知島嶼和礁石的位置週期性地給自己的慣性導航作矯正，這個主動雷達定位的技術至少30年前就有了。當然，如果長時間在三百公里範圍內什麼島礁都沒有，「龍翔」的定位精準度會漸漸喪失，這就要看「龍翔」的慣性導航系統陀螺儀的飄移度（drift rate）有多大了。


（未完待續）

虎年談天下大勢：彈道導彈攻擊大型海面船隻（VIII）


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