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國軍洩密事件背後:分離式多基雷達為何重要?淺談反制匿蹤戰機原理

日前海軍151艦隊的中平號戰車登陸艦,在支援外島運補工作時,因艦上的輔導長拍攝官兵順利完成任務的照片,供軍方的青年日報刊登,意外引發是否洩密的爭議。 圖/青年日報
日前海軍151艦隊的中平號戰車登陸艦,在支援外島運補工作時,因艦上的輔導長拍攝官兵順利完成任務的照片,供軍方的青年日報刊登,意外引發是否洩密的爭議。 圖/青年日報

日前海軍151艦隊的中平號戰車登陸艦,在支援外島運補工作時,因艦上的輔導長拍攝官兵順利完成任務的照片,供軍方的青年日報刊登,意外引發是否洩密的爭議。照片中疑似出現國軍最新型的「輪型被動雷達車」,而讓外界知道這款系統已經開始部署到外島。據媒體報導,由於這款新型雷達可偵測到中國最先進的殲-20匿蹤戰機,而引發國內外關注,並導致國防部震怒,要求徹查並嚴懲失職人員。

媒體所報導的「輪型被動雷達車」,很有可能就是中科院之前所研發的「收發分離式多基雷達」。在洩密事件發生後,原本中科院網站上的簡介頁面,也暫時被撤下。撤下前的網頁介紹這款雷達「具有先進的相位陣列架構,採用本院開發之同步、數位波束合成及平行處理技術,利用多角度目標偵測能力,提升國軍對空中威脅目標之早期預警資訊。接收端遠離發射端,且不輻射訊號,對抗電戰干擾與反輻射飛彈攻擊具有相對優勢」。

至於為什麼這款雷達會被視為有偵測匿蹤戰機的能力?就要從匿蹤戰機的設計原理說起了。

匿蹤戰機何以匿蹤?

由於雷達是利用目標所反射的雷達波,計算出目標的位置,因此今日的先進戰機,主要用兩種方法來減少雷達波反射,以達到匿蹤的效果。一是利用可以吸收雷達波的機身塗料,讓部份的雷達波不會反射回去,二是利用特殊設計的機身外型,讓雷達波反射到特定的狹窄角度,不會反射回雷達的方向。這兩種技術會讓原本發射出雷達波的雷達,只接收到微弱的反射波。當反射回去的雷達波,小到被雷達的訊號處理系統視為是背景雜訊,就會被過濾掉,進而達到匿蹤的效果。

匿蹤技術目前不止用於新一代的戰機,許多舊型戰機在升級後,也會採用部份的匿蹤技術。如正進入台灣空軍服役的F-16V,就使用名為「HAVE GLASS II」的先進匿蹤塗料,可以吸收部份雷達波,讓F-16V具備局部的匿蹤能力。

另外,像美國海軍的F/A-18C/D在升級為F/A-18E/F時,也重新設計了進氣口外形,以減少雷達波的反射。同樣的,俄羅斯的Su-35也有類似的改良,因為Su-27戰機家族的機身龐大,又採用翼胴融合的流線型設計,雷達截面積不小,Su-35因此採用了部份的匿蹤設計,以彌補這個劣勢。

嚴格來說,匿蹤效果並不是絕對的,當匿蹤戰機距離雷達的距離越近,反射回去的雷達波就越多,越有可能會被偵測到。這世界上沒有一架可以完全不讓雷達發現的匿蹤戰機,差別只在於匿蹤戰機要多靠近,雷達才能發現。

不過匿蹤技術可以為戰機爭取最為關鍵的時間,當匿蹤戰機可以偷偷靠近雷達而不被發現時,就能搶先一步發射反輻射飛彈,制敵機先。專門用來獵殺雷達的反輻射飛彈,會追蹤雷達波的來源,摧毀雷達與地對空飛彈,達到壓制或癱瘓地面防空系統的目標,讓己方的戰機或轟炸機可以長驅直入。

正進入台灣空軍服役的F-16V,就使用名為「HAVE GLASS II」的先進匿蹤塗料,可以吸收部份雷達波,讓F-16V具備局部的匿蹤能力。 圖/聯合報系資料照
正進入台灣空軍服役的F-16V,就使用名為「HAVE GLASS II」的先進匿蹤塗料,可以吸收部份雷達波,讓F-16V具備局部的匿蹤能力。 圖/聯合報系資料照
俄羅斯的Su-35戰機。 圖/路透社
俄羅斯的Su-35戰機。 圖/路透社

反制匿蹤戰機的方式

世界各國為了反制匿蹤戰機,也紛紛尋求新的方法來偵測空中威脅。比如為戰機或短程防空飛彈系統配備光電系統,因為專門用來反制雷達偵測的匿蹤戰機在光電系統下,幾乎無所遁形。但光電系統的最大缺點是偵測距離較短,難以跟一般雷達相比;另一個方法是使用波長在一公尺以上的米波雷達,能更有效偵測出匿蹤戰機,不過這種雷達的缺點在於精確度較差,反應較慢。近年來中國研發的JY-27A米波雷達號稱有技術突破,只是真正的狀況仍諱莫如深。

另外一個思考方向,是利用大型的超視距雷達(OTH radar)。這種長程預警雷達為了突破地球曲率的限制,利用地球的電離層會反射電磁波的特性,讓雷達波可以反射到地平線的另一端。對匿蹤戰機來說,經電離層反射的雷達波如同是由上向下發射,而這通常是匿蹤戰機雷達截面積最大的角度。此外,匿蹤戰機的特殊設計,不會把雷達波反射回原來的方向,而是反射到特定的角度,以避免被偵測,但若遇上超視距雷達,就有可能因為把雷達波反射回地面上,洩露自身的行蹤。

俄羅斯近年來已在國土最北方的海岸線上,與緊臨北歐國家的邊界地區,部署了多座Rezonans-N超視距預警雷達,據信採用了米波波長與共震技術,號稱不止可以有效偵測到匿蹤戰機,也擁有反制極音速飛彈的能力。但這種超視距預警雷達的缺點,在於佔地極為廣大,需要設立一系列的大型收發天線,而且容易遭到攻擊,費用昂貴,還需要設置在空曠地點。雖可提供早期預警,卻一樣有精確度不佳的問題。

最後一種方法,則是採用收發分離式的雷達系統。簡單來說,一般雷達的雷達波發射單元與接收單元是設計在一起的,既然匿蹤戰機的設計原理,是不會把雷達波反射回原來的方向,以避免被接收,那就把發射單元與接收單元分開,分別部署在不同地方,再利用通訊系統來匯整接收到的雷達回波。匿蹤戰機就算把雷達波集中反射到幾個特定的狹窄角度,也能被部署在多個方位的接收單元截獲,最後計算出匿蹤戰機的位置。

美國海軍超視距雷達站。 圖/維基共享
美國海軍超視距雷達站。 圖/維基共享
俄羅斯近年來已在國土最北方的海岸線上,與緊臨北歐國家的邊界地區,部署了多座Rezonans-N超視距預警雷達。 圖/Rosoboronexport
俄羅斯近年來已在國土最北方的海岸線上,與緊臨北歐國家的邊界地區,部署了多座Rezonans-N超視距預警雷達。 圖/Rosoboronexport

洩密事件主角:收發分離式多基雷達

中科院的「收發分離式多基雷達」應該就是屬於這種系統,名稱已說明這款系統採取收發分離設計,分為發射雷達波的發射車,與截收雷達波的接收車。由於接收車並不會發射雷達波,因此又稱「被動式雷達」,由照片上來看,是安裝在大型卡車上,所以被媒體稱為「輪型被動雷達車」。而「多基」的意思,代表整個系統可能是由多部發射車與多部接收車所組成,形成一個雷達網絡,除了有助於抗戰損,也能將接收車部署在更多的地方。

由於將接收端的被動雷達車,分散部署在越多方位,越有可能截獲匿蹤戰機所反射的雷達波。但台灣本島空間狹小,縱深較為不足,因此部署到外島是很合理的選擇。甚至合理推測,應該會部署在多個外島上。不過這也暗示,軍方已經研判,除了目前常侵擾台灣防空識別區的殲-10與殲-16外,具備一定匿蹤能力的Su-35與殲-20戰機,未來也將在台海空域現身。中科院的「收發分離式多基雷達」搶先一步部署到外島,除了可以測試雷達性能,也能伺機蒐集這兩款新型戰機的相關情報與參數。

或許正因為如此,被動式雷達車已部署到外島的消息意外曝光,才會引來國防部高層的震怒。這除了讓解放軍知道,台灣已經開始部署能反制匿蹤戰機的雷達系統外,也等於公開了其中一部被動式雷達車的正確位置,就位於某座外島上,解放軍想當然耳會有所防範。甚至盟國也會考慮到台灣已經擁有偵測匿蹤戰機的部份能力,而考慮是否應該派遣匿蹤戰機通過台灣海峽,以避免重要的參數提前曝光。

特別是如中科院自己的網頁簡介所言,被動式雷達的另外一個重要優點,是只能接收雷達波,而不會自己發射雷達波。這能讓追蹤雷達波以摧毀防空雷達的反輻射飛彈無用武之地,解放軍必需靠更傳統的方法來鎖定被動式雷達的位置,如以衛星監控或間諜刺探,持續追蹤這部機動式被動雷達車的最新陣地,好在開戰時優先攻擊這個目標,為解放軍的匿蹤戰機打開一條安全走廊。所以機動式被動雷達車曝光後,勢必成為敵方重要的情蒐目標。

小結

只是從整起洩密事件來看,起因於軍中刊物的文宣報導,這本該由軍方自行嚴格把關,過濾敏感內容。而這款「收發分離式多基雷達」的照片與簡介,早已高掛在中科院的網站上多年,這或許也是海軍會掉以輕心的原因。

在此次事件過後,軍方的態度若轉趨保守,走上回頭路,將是國人最不樂見的。因為在中國的文攻武嚇下,國軍在媒體戰、心理戰上的反擊,才逐漸起步,近年來國防事務與政策的透明度,也有些許的進展,這些正面的改變,若因為這起洩密案而又回到原點,無疑是因噎廢食。

在此次事件過後,軍方的態度若轉趨保守,走上回頭路,將是國人最不樂見的。 圖/取自中科院
在此次事件過後,軍方的態度若轉趨保守,走上回頭路,將是國人最不樂見的。 圖/取自中科院

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