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也來說說遼寧號好了 之四
時事評論國防軍事 2017/01/21 05:37:34

沒想到寫著寫著,這個主題也可以寫到第四篇。希望各位看官還有心情看這最後一篇。有興趣看前三篇的,可以點擊下面的連結。

也來說說遼寧號好了 之一

也來說說遼寧號好了 之二

也來說說遼寧號好了 之三

前面三篇談到這位軍武作家關於遼寧號,巡弋飛彈,還有航空母艦怎麼不裝巡弋飛彈等等的論點,接下來要提到的是,關於他對預警機的一些看法。紅色的字來自引用他的文章,其他是我的。

"二次大戰後最重要的軍事技術發展除了核子彈外,最重要的也許就是低空飛彈。為什麼呢?因為低空的飛彈特別難以防禦。

首先,要能夠防禦任何飛行武器,至少要能夠看得到。但是平常的雷達是看不到低空飛行物的。因為雷達不能對著地看,連對著水平線看也不行。地面會反射電磁波,所有的觀察都不準;除非是用極高的頻率,但是如果用極高頻率卻又看不遠。"

二戰時期,科技發展難度最高的是原子彈這一點,我是同意,可是,二戰之後最重要的軍事技術發展,低飛的飛彈恐怕算不上。我的感想是,低飛這一點,並不能構成軍事技術發展的重要里程碑。怎麼說呢?

無人控制的飛行器要維持固定高度的技術,二戰時期就已經有了,德國的V1飛彈的操作高度可以維持在9000英尺,雖然是比較高,但是,這也表示設定固定的飛行高度的技術是已經有的。

低空飛行的難度在於,高度愈低,就會有地形地物要避開,從高一點的天線,到突起的丘陵等等,這些都會干擾低空飛行,甚至引發事故。

這個低飛,就算是以現在的標準,也是蠻低的。

低空飛行的另一個危險就是,連手槍都有機會打到飛機。就像是下面這樣。

回到讓飛彈飛的低一點。因為低空飛行有更多的風險,即使是人在控制都免不了撞到建築或者是山丘,沒有眼睛的飛彈就更難了。可是,這也不是沒有解決的可能。或許各位看官會說:啊,不就是戰斧嘛!其實不是喔。在戰斧還沒有出現以前,已經有可以實現的方案。

以現在的技術來說,利用衛星地圖數位化,輸入飛彈內,讓飛彈照著地圖上的路徑,就可以避開撞倒外物的危險。同樣的想法,如果換成把飛行路徑就先設定在飛彈的導引系統內呢?也就是說,飛彈只需要知道往某個角度飛多久,轉到另外外一個角度飛多久,然後一個一個點的轉換下去,最後到達目標。這種導航技術在50年代之後就在發展運用。飛行高度的控制技術也早就有了,兩者合在一起,飛彈低空飛行就不是不可能。像是1959年服役的AGM-28巡弋飛彈,已經可以透過慣性導航系統的協助,進行低空飛行模式的攻擊型態。

因此,在下的意見並不認為低飛的飛彈本身是一個軍事科技發展的重要里程碑或者是結果,而是應該看作是其他技術發展下的重要運用。更何況,不是只有低飛的飛彈很危險,可以低空飛行的飛行器都很危險,包括直升機在內。

這位軍事專家在他的另外一篇文章中,認為長程防空飛彈是打飛彈用的,對飛機沒有威脅(請見本系列另外一篇文章:也來說說遼寧號好了 之防空飛彈無效啦,有關於這個錯誤見解的說明),但是,飛彈會開始低飛,甚至連戰略轟炸機這種龐然大物也要降低高度的原因,就是來自於愈趨成熟與危險的中長程防空飛彈啊!在這些愈來愈危險的防空系統當中,雷達是一個不可或缺的系統與耳目。

因為雷達是依靠發射出去的電磁波,受到物體反射後來呈現訊息,任何可以反射雷達波的物體,都會在雷達幕上出現,包括不會動的山和會飄的雨(是的,雨滴是有可能出現在雷達幕上)。換句話說,位於地面的雷達,是比較容易收到反射自周遭地形地物的訊號,使得雷達幕上有許多不見得是有威脅的目標點。但是,雷達不能偵測到低空的目標嗎?以及,要偵測到低空的目標,需要用較高頻率的雷達訊號嗎?講一點歷史吧。

各位看官如果聽過德國轟炸英國的英倫空戰,可能知道英國大量依靠雷達來攔截德國的轟炸機,這些協助英國空防的雷達叫做Chain Home。這種早期雷達的操作方式與現在會轉的天線不太相同。英國在試驗的過程中,明白這種雷達無法看到比較低的目標,為了避免德國飛機可以從較低的高度進來,他們又研發了一種叫做Chain Home Low的雷達。

Chaim Home Low雷達的天線型態如下圖,和上面的Chain Home很不一樣。這個低空雷達,可以偵測到500英尺以上的飛行目標,這種高度即使以現在的標準來說,也是蠻低的,因此,1930年代中期以後,並不是地面雷達就看不到低空目標,還是有辦法的。

此外,二戰時期,德國海軍的U艇對盟國在大西洋的運補路線有很大的威脅,邱吉爾甚至擔心英國會因為U艇將過多的運輸船艦送入海底,導致英國會因為飢餓而退出戰爭。為此,英美兩國花費許多力氣來追殺這些潛艇。2016年的時候有部電影,提到英國破解德國在二戰時使用的密碼的故事,這個破解的技術,也協助盟國追蹤德國潛艇的可能位置。只是,知道位置,還得要把它們擊沉或趕走才行。盟軍使用在這方面的手段,包括使用飛機來偵測潛艇出現在水面的結構,包括船體或者是呼吸管。飛機要怎麼發現小小的呼吸管,或者是在夜間找到在水面充電的潛艇呢?

答案就是:雷達。那麼,當飛機要找在水面的東西時,雷達也得要往下看,水面不會反射雷達波嗎?當然也會啊,因此,是有技術可以把反射波的量降低,到一個能夠由人來辨識的程度,而不是雷達完全不能用來找低空的目標。而這些方式,和雷達的使用頻率高不高也沒有一定的關係,只要能夠把地面或者是水面的反射波濾除掉,頻率高低並不是問題。所以,請各位不要誤解,找低空目標的雷達,都只能用高頻率。

到了低空目標愈來愈多,除了地面或者是軍艦上的雷達,戰鬥機上的小雷達也得要有這種能力,其他的新技術也被陸續開發出來,其中有一種各位可能比較熟悉的,叫做都普勒濾波。他是利用都普勒效應的原理來分離出速度較高與較低的目標訊號,這裡就不解釋詳細的運作原理。只是要告訴大家,就算是在二戰時的雷達,也是可以偵測低空的目標的。


"二次大戰末,就有人想出了一個辨法:把雷達搬到天上去!這樣就完全不會有地面的電波反射。如果飛行物飛得很低,也可以看得到。這就是我們現在稱做預警雷達的產物。

首先,在二戰初期,雷達就已經開始搬到天上去,可是搬到天上去的目的,不是要找低飛的目標,而是要在夜間找到其他飛機,也就是夜間戰鬥機的任務。而在空中的雷達,就不會收到地面的反射波?那是錯誤的。即使是在一萬英呎的飛機上的雷達,訊號多少還是會接觸地面而反射,只是這個影響的多寡。要說沒有影響,那是不對的。

除了上面這種很多枝枝枒枒的天線以外,後期美國海軍在航艦上也有配備雷達的夜間戰鬥機。下圖中,機翼上那個囊包,就是當時的雷達。然而,這個雷達並不適合低空使用,因為雜波會蠻大的,換句話說,不是在天上的雷達就不怕地面的反射波,要看高度和使用的狀況。原作者的說法是錯誤的。

除了尋找夜間的飛機以外,隨著使用雷達的經驗累積愈來愈多之後,另外一種需求也開始出現,那就是耴和看到更遠,但是被地球曲度遮住的目標。這個需求約是在1942年前後開始出現,最早是美國海軍的要求,希望能夠突破因為水平線而限制的偵測距離。這個需求對於後期面對日本的神風特攻機時更加的殷切。美國海軍認為,如果能夠更早發現這些飛機,就有更多的時間去安排艦載機攔截,以及調整防空火網的布置和射擊。

各位客官也許會覺得,這不就是要發現低空的目標嗎?這裡就要解釋一下,偵測距離與高度之間的關係,也就是雷達水平線距離的計算。由於地球曲度以及雷達是走直線(這裡不討論多波束反射,地波或天波雷達)的緣故,雷達對於遠距離的目標地偵測有效高度是愈高的目標,在愈遠的距離可以被發現。這個關係是有計算公式。以下是一些例子:

如果雷達天線位於100英尺的高度,對於飛行在5000英尺的飛機,雷達的發現距離是114英里。對於每小時飛行速度400英里/時的飛機來說,只有20分鐘左右的反應時間。即使是在一萬英呎飛行的飛機,也要在155英里外才可能被看到。如果考慮其他自然因素,被發現的距離還會更短一些。

為了要增加反應時間,就需要延伸雷達的水平線距離,那就要把天線往最高的地方擺,在船上,就是往上放,在陸上,就是往山上放,這也就是樂山會有大佛.....啊,不是,雷達的緣故。

假如把雷達放在5000英呎高度,對於同樣高度的飛機的發現距離就延伸到200英里,反應時間就更多一些。基於這個緣故,美國海軍責成麻州理工學院(MIT)於1942年開始研究。開始試驗的時候,已經是1944年,使用試驗的飛機是TBM復仇者魚雷機。

由上面這個圖,各位可以發現,這個雷達的尺寸不小,即使是三人座,可以在機內攜帶一枚魚雷的TBM,還需要佔據那麼大的位置,真的很像懷了孕的復仇者。這架飛機可以說是最早的預警機。不過,在研發與試驗的過程中遇到許多困難,包括如何消除地面的雜訊,這個雷達要到二戰以後才真正開始使用。但是,這也正好說明,不是因為雷達飛在天上,就不會有地面的反射雜訊來干擾。

"因為要放到天上一定要用飛機,載這種雷達的飛機就叫預警雷達機。為了看得遠,這種飛機常常會飛到十公里左右的高度。對於航空母艦來說,事實上也只有這種飛機能夠看到來犯及在海上的敵人,這所以這種飛機也常常成為預警及指揮中心(airborne early warning and control aircraft),飛機上有十幾個人是很平常的。

美國現在有E-2及E-3兩種系統。E-2比較小,用於航空母艦。E-3比較大,設備也比較完整,用在陸地上。美國賣給外國人的,幾乎全是比較小的E-2。台灣買的也是E-2。

這裡要提出的是,現代把雷達放到天上的中大型機,其實要分為兩種。一種是預警機,也就是E-2這種大小的,一種是預警管制機,也就是E-3大小的。他們的差別是什麼呢?他們最大的差異就是機上的人員和可以同時處理的目標與指揮的飛機的數量。預警機因為人數少,指揮管制的部分需要由地面或者是艦上處理。只有E-3這種大型飛機,才有足夠的人員和器材,除了在遠距離看到目標以外,還有能力指揮自家的飛機去攔截或者是進行其他任務。E-3的價錢很貴,除了美國之外,也只有產油國才有辦法自己養。連北約都是好幾個國家一起出錢合作。

"蘇聯也在八十年代開發了這一方面的技術,但是他們的技術在大型飛機上只能偵測到230公里。在航空母艦上的則受到短跑道限制,只有直升機型能看到約150公里。遼寧號上裝的,就是蘇俄直升機型的預警雷達機。

因為直升機平常最多只能飛到大約三公里高,俄國預警機能夠偵查的距離極為受限,150公里可能也有點勉強。"

蘇聯過去發展的,稱為A-50預警管制機(不是單單預警喔),是利用大型運輸機改裝之後來的。他的雷達可以偵測到230公里遠,戰鬥機等級的目標,不是大型飛機目標喔。別老把俄國看的那麼扁,好吧!想要真的是軍武專家,在對照資料的時候,真的要小心。

不過,假如看官使用我前面提到的雷達水平線的公式去計算,203公里的距離,雷達的高度大約10000英尺,而目標呢?高度是接近0。也就是說,這個230公里的偵測距離是有點玄機的。俄國的雷達技術是不如美國,只不過,在公布的數字上面,推敲一下,也可能會發現一些可以推敲的地方。

此外,俄國以直升機作為艦載預警直升機的是Ka-31,雷達是裝在機腹下面,只有在起飛之後才會伸出來旋轉。

這款直升機對於戰鬥機或巡弋飛彈等級大小目標是150公里的偵測距離,但是,對水面船隻可以擴大的250公里。與A-50的資料類似,這架直升機一般操作高度是11000英尺,差不多3公里多的高度,而3公里的高度下,雷達水平線距離是225公里。因此,這也是有些可以推敲和考慮的地方。

可是,任何配備都要考慮到需求,每個國家,每艘軍艦,他們在設計階段,考慮的作戰需求都不見得相同。以美國來說,他們從冷戰中期開始,面對的是會在水平線距離以外大量出現的反艦飛彈,而接戰的區域,除了地中海以外,都是在大西洋或者是太平洋的某個點上,他們需要獨立偵測與攔截這些威脅,反應時間要夠,發現的距離能夠拉的遠更好。

反觀蘇聯,即使是在冷戰後期,他們的考慮與假想的危脅與美國大不相同,在配備上自然也走不同路線,即使撇開科技上的差距,也不表示兩者都要走類似的設計路線。很重要的是,不要隨便把對手給看扁了。

再者,換個角度思考,直升機雖然飛行高度,距離與滯空時間不如大型固定翼的飛機,所以,同樣是預警機,直升機會比E-2這類預警機的效果要低一點。可是,E-2要有起飛和降落的甲板,直升機不用,那麼,能更操作Ka-31這種直升機的中型艦艇,也就有機會操作這種預警機。這就意味著,即使沒有航艦,一個水面艦隊還是有可能擁有自己的預警機,難道這不是一種可以考慮的好選擇?不同的路線,未必要用一樣的系統啊。

"就算是有150公里,在實際應用上也是很有問題。大家想一想,台灣反艦飛彈雄三的速度大約是音速的兩倍,約每分鐘40公里。如果打起仗來,遼寧號「看到」雄三時只有不到四分鐘時間反應。除非他們的反彈飛彈是隨時都開機,士兵24小時不休息,我實在無法想像他們要怎麼應付。
所以對我這種半內行的人來看,遼寧號根本不可能用來打仗。雙方技術實在差太多了。如果要打,大慨也只能用一次。
事實上,中國人也暸解這件事情的嚴重性。1997年,他們拿出美金二億五千萬,聯合俄羅斯及以色列共同開發這個技術。他們並且同意,只要技術開發能夠成功,至少會以美金十億購買四架。不過這件事卻被CIA發現,美國很霸道的要求以色列退出,開發計劃最後無疾而終。
中國人並沒有放棄,他們開始自立發展,開發出了自己的航空預警機KJ-2000。宣稱測試距離已達480公里。不過我相信這是高空飛行物的偵測距離。我自己以美國的經驗推側,低空的偵測距離可能只有300公里左右。
300公里的偵測距離比E-2C還差一截,但是至少比目前用的好不少。不過我如果是艦隊司令,我一定還是相當的緊張。"

上面的這種推論,就有點不是所謂軍武專家應該有的。先不說在資料上沒有區分對不同大小的偵測距離的差異,而且也是採取料敵從嚴,這樣往往很容易得出對方很弱的結論。再者,KJ-2000的偵測數字自動被他降低100多公里,理由是什麼?只是因為推測的技術差距?可是,這種推測如何科學化的估計呢?如果不能夠合理的,科學化的推測,這樣的估計方式就很容易產生誤解,在各種分析上,是一種很不必要的方式,也要儘量比免跳入這種觀念當中。

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