現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 能 定 出 發 射 源 的 位 置, 在 與 電 腦 資 料 庫 比 對 後, 還 能 定 出 雷 達 的 型 式 和 戰 機 的 型 號 雖 然 戰 機 可 採 雷 達 靜 默 的 方 式 來 躲 避 偵 測, 但 這 只 能 偶 一

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1 空 軍 備 役 中 校 魏 楞 傑 戰 機 上 有 各 種 精 密 的 空 電 裝 備, 其 中 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 威 力 強 大, 可 讓 戰 機 同 時 接 戰 來 自 不 同 方 向 的 目 標, 甚 至 具 有 成 為 高 能 量 武 器 及 快 速 資 料 鏈 的 潛 力, 賦 予 戰 機 前 所 未 有 的 新 戰 力, 但 雷 達 波 會 洩 露 飛 機 的 行 蹤, 妨 害 戰 機 遂 行 任 務, 甚 至 危 及 戰 機 的 生 存 性 為 兼 顧 搜 索 目 標 及 避 免 敵 方 知 悉 我 機 的 動 向, 不 會 向 外 發 射 電 波 的 被 動 式 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 已 成 為 現 今 新 世 代 戰 機 的 必 要 裝 備 前 言 基 本 上, 戰 機 為 高 性 能 感 測 器 及 武 器 系 統 飛 行 平 台, 機 上 空 電 裝 備 及 相 關 軟 體 的 價 格, 就 大 約 佔 了 全 機 總 價 格 的 一 半, 這 些 空 電 系 統 及 感 測 器 雖 然 很 先 進, 卻 會 發 射 強 烈 的 電 磁 波, 縱 然 現 今 的 戰 機 已 採 用 匿 蹤 科 技 來 大 幅 降 低 飛 機 蹤 跡, 但 發 射 電 磁 波 不 啻 是 向 敵 方 的 偵 察 系 統 報 告 我 機 的 方 位 及 飛 行 方 向, 對 戰 機 遂 行 任 務 非 常 不 利 若 因 機 上 的 電 磁 波 發 射 管 理 不 當, 讓 戰 機 現 形 於 敵 方 的 雷 達 或 熱 顯 像 儀 上, 之 前 為 匿 蹤 所 做 的 一 切 努 力, 將 完 全 付 諸 流 水 要 解 決 這 個 難 題, 基 本 方 法 是 降 低 本 身 發 射 的 電 磁 波, 根 本 解 決 之 道 則 是 使 用 先 進 不 發 射 電 磁 波 的 被 動 式 感 測 器, 讓 敵 方 偵 察 系 統 一 無 所 悉 雷 達 是 戰 機 上 必 備 的 空 電 系 統, 卻 也 是 妨 害 匿 蹤 的 最 主 要 裝 備 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 3) 電 磁 波 管 理 雷 達 現 今 戰 機 所 發 射 的 電 磁 波 中, 最 主 要 的 來 源 當 然 是 尖 峰 功 率 可 達 數 十 萬 瓦 的 雷 達 先 進 的 雷 達 警 告 接 收 機 (Radar Warning Receiver) 接 收 到 雷 達 發 射 的 電 磁 波 後, 不 但 136

2 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 能 定 出 發 射 源 的 位 置, 在 與 電 腦 資 料 庫 比 對 後, 還 能 定 出 雷 達 的 型 式 和 戰 機 的 型 號 雖 然 戰 機 可 採 雷 達 靜 默 的 方 式 來 躲 避 偵 測, 但 這 只 能 偶 一 為 之, 而 且 在 躲 避 敵 方 偵 測 和 偵 測 敵 方 目 標 間 如 何 取 得 平 衡, 也 是 一 大 難 題 低 攔 截 率 (Low Probability of Intercept) 雷 達 可 以 解 決 部 分 難 題, 這 種 雷 達 的 發 射 頻 譜 很 寬, 使 用 最 小 的 發 射 功 率, 並 採 取 跳 頻 (frequency hopping) 技 巧, 載 波 以 特 殊 的 傳 輸 順 序, 在 多 個 頻 段 內 變 換 發 射 頻 率 這 種 傳 輸 方 式 有 兩 個 優 點.. 一 對 窄 頻 干 擾 有 強 大 的 反 制 能 力 ; 二 對 窄 頻 接 收 機 而 言, 這 種 雷 達 波 就 如 同 多 餘 的 背 景 雜 訊, 因 此 極 難 攔 截 故 低 攔 截 率 雷 達 在 搜 尋 追 蹤 目 標 時, 雷 達 警 告 接 收 機 很 難 偵 測, 戰 機 因 而 能 在 不 驚 動 敵 方 的 情 況 下, 進 行 偵 測 辨 識 以 及 追 蹤 敵 方 的 目 標 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 的 波 束 狹 窄, 頻 率 多 變, 波 形 變 化 多 端, 很 難 予 以 攔 截 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 3) 雷 達 還 可 用 脈 波 壓 縮 (pulse compression) 的 技 巧, 來 降 低 被 偵 測 到 的 機 率 這 是 一 種 增 加 傳 輸 距 離 和 提 高 訊 噪 比 (Signal-to-Noise Ratio) 的 訊 號 處 理 技 術, 將 發 射 脈 波 先 進 行 調 變, 並 將 反 射 訊 號 與 發 射 電 波 相 比 對, 在 距 離 與 解 析 度 不 變 的 情 況 下, 尖 峰 發 射 功 率 可 以 大 幅 降 低 在 設 計 雷 達 時, 若 能 減 少 旁 波 瓣 (side lobe) 及 後 波 瓣 (back lobe) 的 功 率, 也 能 降 低 被 攔 截 的 機 率 現 今 的 相 位 陣 列 (phased array) 雷 達 不 但 可 控 制 旁 波 瓣 的 大 小, 還 能 以 狹 窄 移 動 迅 速 的 電 波 進 行 型 態 複 雜 的 搜 索, 用 來 對 付 雷 達 警 告 接 收 機 效 果 斐 然, 即 使 被 它 偵 測 到 雷 達 波, 也 會 認 為 不 值 一 顧 不 過, 相 位 陣 列 雷 達 仍 然 得 有 高 功 率 的 接 收 / 發 射 模 組, 只 是 把 機 械 式 掃 描 天 線 (Mechanically Scanning Antenna) 換 成 電 子 式 的 PIN 二 極 體 被 動 式 移 相 器 (phase shifter), 不 再 需 要 機 械 性 的 掃 描 動 作, 對 雷 達 運 轉 或 減 低 能 量 消 耗, 有 相 當 的 幫 助 最 先 進 的 低 攔 截 率 雷 達 是 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 (Active Electronic Scanned Array, AESA) 雷 達, 這 種 雷 達 的 發 射 及 接 收 機 功 能, 由 多 個 自 備 電 源 及 放 大 器 的 發 射 / 接 收 模 組 所 取 代, 每 一 個 發 射 / 接 收 模 組 結 合 功 率 放 大 器 低 噪 音 放 大 器 相 位 控 制 器 及 振 幅 控 制 裝 置, 因 而 不 需 要 高 功 率 中 央 發 射 系 統, 除 了 操 作 上 更 為 便 利 之 外, 電 波 掃 描 非 常 迅 速, 因 此 很 難 予 以 攔 截 譬 如 F-22 猛 禽 號 (Raptor) 的 AN/APG-77 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達, 據 說 對 裝 有 雷 達 警 告 接 收 機 或 電 子 支 援 措 施 (Electronic Support Measure) 的 敵 機 137

3 進 行 掃 描 時, 敵 機 根 本 不 知 道 已 被 雷 達 波 籠 罩 傳 統 雷 達 是 在 一 狹 窄 頻 段 內 發 射 低 能 量 脈 波,AN/APG-77 雷 達 則 是 以 展 頻 傳 送 (spread spectrum transmission) 技 術, 在 一 寬 頻 段 內 發 射 脈 波, 各 頻 段 的 回 波 由 雷 達 訊 號 處 理 器 整 合, 目 標 傳 回 的 總 能 量 與 傳 統 雷 達 相 差 無 幾, 但 每 一 個 脈 波 的 能 量 大 幅 縮 減, 而 且 也 不 符 合 一 般 的 雷 達 波 調 變 型 態, 因 此 目 標 很 難 察 覺 F-22 就 在 附 近 窺 伺 其 他 發 射 源 無 線 電 傳 送 也 會 驚 動 敵 方, 因 而 獲 知 我 機 的 方 位, 且 有 可 能 由 無 線 電 特 性 知 道 飛 機 的 型 號 現 今 的 戰 機 可 藉 由 資 料 鏈 接 收 語 音 或 資 料 訊 息, 但 戰 機 在 網 路 中 心 化 戰 爭 (Network Centric Warfare) 場 景 下 作 戰, 除 了 接 收 訊 息 外, 也 得 傳 送 大 量 的 資 訊, 只 是 資 料 鏈 容 易 被 偵 測 或 攔 截, 減 損 了 飛 機 的 匿 蹤 性 能 F-22 因 此 有 兩 套 資 料 鏈 系 統, 一 套 使 用 標 準 的 超 高 頻 / 極 高 頻 (VHF/UHF) 無 線 電 頻 率 ; 另 一 套 是 低 功 率 低 攔 截 性 的 飛 行 中 F-22 的 AN/APG-77 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 不 但 威 力 強 大, 且 具 備 成 為 超 級 資 料 鏈 的 潛 力 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 3) 資 料 鏈 (Intraflight Datalink), 讓 各 架 F-22 不 需 通 過 無 線 電 通 訊, 就 能 自 動 彼 此 分 享 目 標 與 系 統 的 資 訊 為 了 消 除 資 料 鏈 可 能 洩 露 行 蹤 的 顧 慮,F-22 正 在 提 升 AN/APG-77 的 性 能, 在 2006 年 9 月 由 諾 格 (Northrop Grumman) 洛 馬 (Lockheed Martin) L-3 通 訊 (L-3 Communications) 合 作 的 一 次 測 試 中,F-22 的 AN/APG-77 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 藉 由 通 用 資 料 鏈 (Common DataLink) 的 數 據 機, 模 擬 成 無 線 網 路 中 的 一 個 節 點 (node), 以 每 秒 548 百 萬 位 元 和 每 秒 1,000 百 萬 位 元 以 上 的 速 率 下 載 及 上 傳 資 料, 較 美 國 及 盟 邦 現 役 傳 輸 速 率 每 秒 約 一 百 萬 位 元 的 鏈 十 六 (Link 16) 強 上 幾 百 倍, 能 在 極 短 的 時 間 內 將 資 料 傳 輸 完 畢, 降 低 洩 露 飛 機 行 蹤 的 風 險 飛 機 上 的 電 子 反 制 裝 備, 尤 其 是 各 種 干 擾 器, 也 很 容 易 洩 露 飛 機 的 行 蹤 及 方 位, 使 得 是 否 該 啟 動 電 子 反 制 變 成 兩 難 一 般 而 言, 若 已 被 敵 方 偵 測 發 現, 就 應 該 啟 動 電 子 反 制 以 迷 惑 或 矇 騙 敵 方 的 雷 達, 但 若 敵 方 對 我 機 仍 毫 無 所 悉 時, 就 應 該 避 免 使 用 除 了 上 述 各 種 向 外 發 射 電 波 的 裝 備 外, 飛 機 上 各 個 電 子 開 關 扳 動 時, 也 會 發 出 少 量 的 電 磁 訊 號, 這 對 全 金 屬 飛 機 造 成 的 問 題 較 小, 因 為 金 屬 結 構 會 吸 收 這 部 分 的 雜 訊, 但 對 性 質 屬 於 絕 緣 體 的 複 合 材 料 而 言, 這 就 不 容 小 覷 解 決 方 案 空 用 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 性 能 強 大, 又 有 傳 輸 資 料 的 潛 力, 必 然 仍 是 機 上 最 重 要 的 感 測 器, 但 由 匿 蹤 的 觀 點 來 看, 雷 達 138

4 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 發 射 的 電 波 不 論 如 何 降 低 強 度, 或 是 多 麼 謹 慎 管 理 與 控 制, 一 旦 被 敵 方 偵 測 到, 還 是 會 成 為 敵 方 知 悉 我 機 行 蹤 及 方 位 的 洩 密 源, 而 隨 著 戰 機 對 匿 蹤 性 能 要 求 與 日 俱 增, 這 一 部 分 已 是 戰 機 必 須 嚴 肅 以 對 的 課 題 要 確 實 解 決 電 波 發 射 的 問 題, 唯 有 依 賴 全 被 動 式 感 測 器, 在 靜 默 中 搜 索 偵 測 追 蹤, 不 洩 露 任 何 訊 息 給 敵 方 的 偵 察 系 統, 因 此 新 世 代 戰 機 都 裝 上 先 進 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 (Infrared Search and Track,IRST) 系 統 與 雷 達 搭 配, 有 時 完 全 取 代 雷 達 的 工 作, 有 時 則 偕 同 雷 達 進 行 搜 索 資 料 融 合 (data fusion) 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 與 前 視 紅 外 線 (Forward-Looking Infra-Red,FLIR) 系 統 有 些 雷 同, 都 使 用 紅 外 線 科 技, 但 前 者 很 像 雷 達, 能 對 整 個 空 域 進 行 搜 索 ; 後 者 則 視 野 有 限, 主 要 用 來 產 生 影 像 畫 面 科 技 與 材 料 任 何 物 體 溫 度 高 於 絕 對 溫 度 零 度 均 會 發 出 紅 外 線 熱 輻 射, 尤 其 是 飛 機 高 速 飛 行 時 與 銻 化 銦 中 波 紅 外 線 感 測 陣 列 元 件, 一 旁 為 英 鎊 一 分 錢 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 17) 空 氣 摩 擦 產 生 的 熱, 無 可 避 免 的 會 發 出 紅 外 線, 因 此 所 謂 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 就 是 一 種 被 動 式 長 波 紅 外 線 偵 測 感 測 器, 可 在 一 般 或 電 子 干 擾 的 環 境 下, 對 遠 距 外 的 紅 外 線 熱 源 進 行 監 測 及 追 蹤 換 言 之, 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 就 是 被 動 式 遠 距 離 空 中 目 標 辨 識 感 測 器, 主 要 應 用 於 戰 機 空 防 任 務 上, 不 論 在 攻 擊 防 禦 或 反 制 敵 機 的 空 優, 都 能 強 化 戰 機 的 生 存 性 及 致 命 性 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 具 備 高 解 析 度, 當 敵 機 大 舉 編 隊 來 襲 時, 能 比 雷 達 更 快 提 供 各 架 飛 機 的 位 置, 對 移 動 式 目 標 的 追 蹤 較 精 確, 偵 測 到 的 訊 息 可 自 行 運 用, 也 能 與 其 他 感 測 器 偵 得 的 訊 息 相 融 合, 進 一 步 強 化 戰 機 飛 行 員 的 情 勢 覺 知, 讓 他 在 遠 距 離 外 即 能 偵 測 辨 識 接 戰 敵 對 目 標, 擁 有 夢 寐 以 求 的 先 看 見 先 射 擊 (first look, first shoot) 先 發 制 敵 的 能 力 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 用 在 空 對 地 任 務 上 也 很 稱 職, 可 提 供 準 確 的 地 面 移 動 目 標 指 示 (Ground Moving Target Indicator), 以 及 大 範 圍 的 地 面 圖 像 更 新, 這 已 逐 漸 成 為 北 約 空 軍 此 系 統 的 主 要 應 用 項 目 紅 外 線 被 動 式 系 統 的 關 鍵 技 術 是 紅 外 線 追 蹤 儀, 它 會 掃 描 視 野 所 及 之 處, 搜 索 特 定 波 長 或 特 定 頻 寬 的 紅 外 線, 並 精 確 量 測 發 射 源 的 角 度 座 標, 整 個 過 程 不 會 產 生 任 何 電 磁 波 最 複 雜 的 紅 外 線 追 蹤 儀 使 用 聚 焦 平 面 陣 列 (Focal Plane Array) 偵 測 元 件, 它 們 是 具 有 光 電 特 性 的 小 型 半 導 體, 隨 照 射 光 波 長 而 有 不 同 的 電 氣 特 性, 偵 測 元 件 探 測 整 個 視 野, 攝 得 的 影 像 由 前 視 紅 外 線 或 影 像 處 理 軟 體 呈 139

5 紅 外 線 感 測 器 攝 得 的 AH-64D 阿 帕 契 直 升 機 影 像, 引 擎 排 氣 部 分 特 別 明 顯 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 18) 現 於 顯 示 器 紅 外 線 波 長 範 圍 涵 蓋 微 米, 介 於 可 見 光 與 微 波 之 間, 大 氣 中 某 些 分 子 ( 如 二 氧 化 碳 水 蒸 氣 等 ) 及 微 粒 子 對 於 紅 外 線 傳 輸 均 能 造 成 衰 減, 能 夠 順 利 透 過 大 氣 的 紅 外 線 輻 射 主 要 波 段 範 圍 為 微 米 ( 短 波 紅 外 線 ) 3-5 微 米 ( 中 波 紅 外 線 ) 及 8-14 微 米 ( 長 波 紅 外 線 ), 此 三 個 波 段 範 圍 稱 為 紅 外 線 的 大 氣 窗 口, 絕 大 部 分 紅 外 線 軍 事 探 測 器 工 作 波 長 都 介 於 這 二 個 波 段 內 現 今 紅 外 線 偵 測 元 件 使 用 的 材 料 有 四 種, 汞 鎘 銻 (mercurycadmium-telluride) 最 佳, 對 長 波 紅 外 線 有 極 佳 的 靈 敏 度, 但 製 程 很 困 難 ; 次 佳 選 擇 是 矽 化 鈦 (platinum silicide), 靈 敏 度 稍 遜, 但 製 程 簡 單 許 多 ; 另 外 還 有 銻 化 銦 (Indium antimonide) 和 矽 化 銥 (Iridium silicide) 汞 鎘 銻.. 在 8~12 微 米 波 段 的 靈 敏 度 極 佳, 但 要 製 成 陣 列 很 困 難, 製 好 的 各 元 件 靈 敏 度 差 異 很 大, 影 像 軟 體 非 常 難 處 理 銻 化 銦.. 用 在 5.5 微 米 波 段 內, 比 汞 鎘 銻 容 易 製 造, 各 元 件 的 靈 敏 度 也 很 均 衡 矽 化 鈦.. 限 用 於 2.5~4 微 米 波 段 內, 靈 敏 度 只 有 汞 鎘 銻 的 五 十 分 之 一 優 點 是 各 元 件 的 靈 敏 度 非 常 平 均, 容 易 製 造 且 成 本 低 廉 矽 化 銥.. 適 用 於 8~12 微 米 波 段 內, 靈 敏 度 可 與 汞 鎘 銻 相 媲 美, 不 過 製 程 不 夠 成 熟, 不 適 用 於 大 量 生 產 紅 外 線 偵 測 元 件 冷 卻 後 所 具 有 的 溫 度, 決 定 它 的 靈 敏 度 以 及 能 偵 測 出 的 波 長, 因 此 紅 外 線 追 蹤 系 統 使 用 時 需 要 冷 卻, 戰 機 上 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 使 用 閉 路 式 (close-cycle) 冷 煤, 以 縮 短 系 統 的 整 備 時 間 (turnaround time) 大 多 數 的 偵 測 元 件 先 天 上 對 可 見 光 很 敏 感, 因 而 會 產 生 一 些 問 題, 最 簡 單 的 解 決 方 法 是 在 探 測 器 的 鏡 頭 前 方 加 個 濾 光 片, 濾 除 不 需 要 的 可 見 光 及 紅 外 線, 一 般 是 在 探 測 器 半 透 明 外 罩 貼 上 數 層 很 薄 且 厚 度 各 異 的 玻 璃 膜, 各 層 膜 的 反 射 係 數 不 同, 且 厚 度 為 欲 偵 測 紅 外 線 波 長 的 倍 數, 如 此 一 來, 不 需 要 的 光 線 就 會 被 反 射 排 除, 需 要 的 紅 外 線 則 長 驅 直 入 紅 外 線 導 向 飛 彈 及 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 感 測 器 玻 璃 外 罩 上 的 一 層 金 色 薄 膜, 就 是 一 種 濾 光 膜 戰 機 於 高 速 飛 行 時, 探 測 器 的 半 透 明 外 罩 很 容 易 因 沙 塵 或 雨 滴 吹 襲 而 受 損, 使 得 探 測 訊 號 扭 曲, 減 弱 了 系 統 性 能 最 好 的 解 決 方 式 是 以 硬 度 僅 次 於 人 造 鑽 石 的 人 造 藍 寶 石, 做 為 外 罩 的 製 造 材 料, 不 過 人 造 藍 寶 石 很 貴, 要 加 工 製 成 外 罩 的 半 球 型, 也 不 是 件 容 易 的 事 140

6 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 操 作 特 性 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 的 基 本 運 用 規 則 是 雷 達 限 定 於 作 戰 時 使 用, 其 他 時 間 就 由 紅 外 線 來 搜 索 敵 蹤, 讓 敵 人 毫 無 所 覺, 進 而 為 空 戰 創 造 勝 利 的 利 基 當 代 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 掃 描 空 域 的 方 式 與 雷 達 相 近, 發 現 敵 蹤 時, 會 在 顯 示 器 上 呈 現 目 標 的 位 置 及 相 關 資 訊 ; 操 作 方 式 也 與 雷 達 相 近, 飛 行 員 可 設 定 僅 追 蹤 特 定 的 目 標, 或 是 追 蹤 疑 有 敵 機 出 沒 的 特 定 方 向 有 些 紅 外 線 系 統 也 會 搭 配 光 學 瞄 準 器 來 辨 識 遠 方 的 目 標 在 敵 機 毫 無 所 覺 下 發 現 它 的 蹤 跡, 我 機 就 能 飛 到 有 利 發 射 飛 彈 的 位 置, 若 再 搭 配 使 用 雷 射 測 距 儀, 則 還 能 對 更 遠 的 目 標 進 行 偵 測, 或 是 提 供 完 整 的 資 訊, 讓 機 砲 射 擊 及 發 射 飛 彈, 即 使 敵 機 懷 疑 遭 受 偵 測, 也 無 法 對 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 進 行 干 擾 空 戰 時 若 能 結 合 運 用 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 大 離 軸 角 度 紅 外 線 空 對 空 飛 彈 頭 盔 瞄 準 / 顯 示 系 統, 將 能 擴 展 飛 彈 可 發 射 區, 並 在 接 戰 時 多 出 寶 貴 的 幾 秒, 擁 有 前 所 未 有 的 空 戰 優 勢 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 是 採 內 置 式 或 外 掛 莢 艙 式 較 好? 這 是 個 永 無 休 止 的 爭 辯 由 於 光 電 感 測 器 的 小 型 化, 現 在 已 能 把 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 或 前 視 紅 外 線 系 統 安 裝 於 戰 機 的 鼻 錐 處, 不 需 於 機 翼 下 多 掛 一 具 特 製 莢 艙, 不 但 可 減 少 風 阻, 也 不 會 佔 用 原 本 可 掛 載 武 器 的 派 龍 前 視 紅 外 線 不 論 日 夜 或 天 候 情 況, 都 能 提 供 精 確 的 導 航 資 訊, 不 需 要 地 形 追 隨 雷 達 或 雷 達 高 度 計 在 感 測 器 日 愈 小 型 化 的 情 況 下, 莢 艙 式 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 對 重 量 及 空 間 沒 有 嚴 苛 的 限 制, 使 用 彈 性 適 應 性 以 及 性 能 表 現 都 較 好 然 而, 不 論 感 測 器 安 裝 於 何 處, 也 不 論 是 主 動 或 被 動 式 系 統, 最 重 要 的 是 不 能 增 加 飛 行 員 的 工 作 負 荷, 並 確 定 他 能 利 用 所 有 的 可 用 資 訊, 完 全 掌 控 戰 機 週 遭 的 情 勢 覺 知, 這 也 是 開 發 新 空 電 系 統 最 大 的 挑 戰 戰 機 任 務 日 愈 複 雜, 飛 行 員 擔 負 的 工 作 項 目 越 來 越 多, 因 此 要 增 加 任 何 一 項 空 電 系 統, 並 不 像 表 面 上 的 那 樣 容 易, 必 須 注 意 感 測 器 所 顯 示 的 資 訊 足 以 讓 飛 行 員 一 目 了 然, 且 符 合 飛 行 員 的 直 覺 反 應 要 完 成 上 述 的 目 標, 得 藉 助 人 因 工 程 及 人 機 介 面 科 技, 最 理 想 的 情 況 是 全 面 的 資 訊 融 合, 飛 行 員 不 需 費 心 分 析 各 感 測 器 的 資 訊, 由 系 統 持 續 地 將 最 佳 的 整 體 情 勢 畫 面 呈 現 在 飛 行 員 的 眼 前 俄 羅 斯 發 展 空 用 紅 外 線 偵 測 追 蹤 起 源 於 1960 年 代 中 期, 當 時 美 國 空 軍 的 F-101B 巫 毒 式 (Voodoo) 及 F-102 三 角 短 劍 (Delta Daggers) 戰 機, 率 先 在 機 上 安 裝 了 雛 型 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 不 過, 把 此 系 統 發 揚 光 大 的 卻 是 前 蘇 聯, 全 球 首 型 安 裝 現 代 化 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 的 戰 機, 一 般 公 認 是 俄 羅 斯 的 MiG-29, 當 此 系 統 隨 著 MiG-29 現 身 於 1980 年 代 的 各 國 航 空 展 時, 西 方 軍 事 觀 察 家 大 為 驚 訝, 甚 至 認 為 機 鼻 上 半 球 型 物 體 內 裝 的 是 電 戰 天 線 俄 羅 斯 最 先 問 世 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 是 安 裝 於 MiG-29 和 Su-27 戰 機 上 的 光 電 指 向 站 (Optical Electronic Pointing Stations) 141

7 率 先 安 裝 OEPS-29 現 代 化 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 的 MiG-29 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 17) MiG-29 和 Su-27 安 裝 的 OEPS-29 和 OEPS-27, 兩 者 基 本 上 相 同, 只 是 OEPS-27 較 大 較 重 (OEPS-27 重 174 公 斤,OEPS-29 重 78 公 斤 ) 偵 測 距 離 較 遠 視 角 較 大 OEPS-29 的 水 平 偵 測 視 角 ±30 度, 垂 直 偵 測 視 角 -15 度 到 +30 度 ;OEPS-27 的 水 平 偵 測 視 角 ±60 度, 垂 直 偵 測 視 角 -15 度 到 +60 度 至 於 兩 系 統 內 的 紅 外 線 電 視 攝 影 機 雷 射 感 測 器 規 格, 目 前 都 沒 有 公 開 的 資 料 根 據 目 標 的 紅 外 線 蹤 跡 大 小,OEPS-27 的 偵 測 距 離 可 達 50 公 里, 相 搭 配 的 雷 射 測 距 儀 偵 測 距 離 8 公 里, 兩 者 都 放 在 風 擋 前 方 的 透 明 半 球 型 罩 內 ;OEPS-29 的 紅 外 線 感 測 器 較 小, 偵 測 距 離 15 公 里 OEPS-29 和 OEPS-27 的 功 能 大 同 小 異, 並 已 和 俄 羅 斯 早 期 的 SHCH- 3UM 及 近 期 的 SURA 頭 盔 式 目 標 指 定 系 統 (Helmet-Mounted Target-Designations System) 整 合 成 一 體 OEPS-29 和 OEPS-27 隨 著 載 機 的 改 良 發 展, 也 開 發 出 性 能 強 化 的 新 版 本, 偵 測 距 離 更 遠, 辨 識 目 標 能 力 更 強, 也 有 了 新 的 名 稱 光 學 定 位 站 (Optiko-Lokatsionnaya-Stantsiya, 英 文 為 Optical Locator Station,OLS) OLS-30 是 OEPS-27 的 加 強 型, 為 Su-30 系 列 戰 機 的 客 製 版, 更 進 一 步 的 改 良 型 為 OLS- 36Sh-01, 裝 有 隔 絕 震 動 的 接 收 機 和 新 型 冷 卻 系 統, 使 用 可 靠 度 更 好 的 進 口 零 件, 提 昇 平 均 損 壞 時 間 (Mean Time Between Failure) OLS-36Sh-01 搭 配 掃 描 式 偵 測 器 雷 射 測 距 儀 以 及 整 合 式 監 視 系 統, 可 在 電 子 干 擾 的 環 境 下, 排 除 地 面 雜 訊 雲 霧 以 及 水 面 反 射 的 影 響, 日 夜 對 空 中 目 標 做 全 方 位 的 被 動 式 搜 索 偵 測 追 蹤 雷 射 測 距 儀 可 提 供 精 確 的 距 離 數 據, 讓 載 機 據 以 發 射 短 程 空 對 空 飛 彈, 或 對 地 面 拋 投 炸 彈 OLS-30 安 裝 於 外 銷 中 共 的 Su-30MKK 及 Su-30MK2 上 ;OLS-36Sh-01 安 裝 於 外 銷 印 度 的 Su-30MKI 及 外 銷 馬 來 西 亞 Su-30MKM 上 在 最 新 開 發 的 Su-35 戰 機 上, 烏 拉 光 學 機 械 廠 (Urals Optical and Mechanical Plant) 安 裝 了 偵 測 距 離 及 目 標 辨 識 能 力 大 幅 提 昇 的 OLS- 35, 在 2007 年 巴 黎 航 空 展 首 次 現 身 OLS-35 MiG-35 戰 機 上 的 OLS-UE/M 紅 外 線 搜 索 追 蹤 系 統 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 5) 142

8 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 有 一 掃 描 式 紅 外 線 偵 測 陣 列 白 晝 型 電 視 系 統 多 模 式 雷 射 測 距 / 目 標 標 定 儀 全 視 野 穩 定 系 統 以 及 整 合 式 監 視 螢 幕 OLS-35 強 化 了 全 方 位 搜 尋 偵 測 以 及 追 蹤 目 標 的 能 力 雷 射 測 距 / 目 標 指 定 儀 可 精 確 量 測 斜 距 離 (slant range), 將 角 度 及 距 離 傳 輸 給 Su-35 的 光 電 瞄 準 導 航 系 統, 提 供 中 程 空 對 空 飛 彈 及 整 合 式 機 砲 非 同 步 射 擊 模 式 時, 標 定 目 標 之 用 OLS-35 系 統 組 成 包 括 一 掃 描 式 紅 外 線 搜 尋 器 ( 水 平 視 角 ±60 度, 垂 直 視 角 -15 到 +55 度 ) 辨 識 空 中 及 地 面 目 標 的 白 晝 型 攝 影 機 適 用 於 空 中 及 地 面 目 標 的 多 模 式 雷 射 測 距 / 定 標 儀 視 野 穩 定 系 統 內 建 新 運 算 法 及 先 進 軟 體 以 立 即 計 算 精 確 度 的 整 合 式 控 制 系 統 系 統 功 能 包 括.. - 搜 索 及 追 蹤 前 後 半 球 形 區 域 內 的 空 中 目 標, 偵 測 距 離 分 別 為 40 及 70 公 里 - 肉 眼 辨 識 8 到 10 公 里 內 的 目 標,20 公 里 內 測 定 距 離 標 定 及 自 動 追 蹤 運 動 中 的 空 中 目 標 - 將 角 度 座 標 及 距 離 數 據 傳 送 給 火 控 系 統 或 飛 彈 尋 標 器 - 搜 索 偵 測 測 距 ( 最 遠 30 公 里 ) 自 動 追 蹤 地 面 目 標 同 樣 的, 烏 拉 光 學 機 械 廠 也 繼 OEPS-29 之 後, 為 MiG-29SM 和 MiG-29SMT 性 能 提 昇 機 種, 開 發 了 OLS-13S 和 OLS-13SM 這 兩 項 新 產 品 的 目 標 偵 測 追 蹤 距 離 都 更 遠, 可 靠 度 更 佳, 尺 寸 及 重 量 也 縮 減 系 統 組 成 包 括 一 掃 描 式 熱 偵 測 儀 雷 射 測 距 儀 以 及 內 建 式 測 試 系 統 ;OLS-13SM 的 偵 測 器 有 人 工 藍 寶 石 整 流 外 罩 新 型 護 目 式 雷 射 測 距 儀 以 及 一 現 代 化 的 照 片 接 收 機 隨 著 最 新 世 代 的 MiG-35 問 世, 烏 拉 光 學 機 械 廠 也 在 2007 年 巴 黎 航 空 展 中 展 示 MiG- 35 專 屬 的 OLS-13SM-1, 重 量 只 有 60 公 斤, 包 含 一 掃 描 式 熱 偵 測 儀 白 晝 辨 識 目 標 用 的 電 視 攝 影 機 一 多 模 式 雷 射 測 距 / 目 標 指 定 儀 視 野 穩 定 系 統 內 建 式 測 試 系 統 OLS- 13SM-1 的 目 標 偵 測 及 辨 識 距 離 都 大 幅 度 提 昇, 可 對 載 機 前 後 半 球 面 的 空 中 目 標 進 行 偵 測, 並 可 鎖 定 及 自 動 追 蹤 後 半 球 面 運 動 中 的 空 中 目 標 OLS-13SM-1 的 水 平 視 角 ±30 度, 垂 直 視 角 -15 度 到 +55 度, 可 對 空 中 目 標 進 行 辨 識 及 量 測 距 離, 將 角 度 及 距 離 數 據 傳 送 給 瞄 準 導 航 系 統, 標 定 目 標 及 機 砲 同 步 模 式 射 擊 但 M i G 選 擇 了 由 俄 羅 斯 的 精 準 工 程 儀 器 科 學 研 究 院 (Naucho-Issledovatelskiy MiG-29 性 能 提 昇 版 安 裝 了 由 OEPS-29 升 級 的 OLS- 13S ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 16) 143

9 Institut Pretsizionnogo Priborostroyeniya, 英 文 為 Scientific Research Institute of Precision Instruments Engineering,NIIPP) 生 產 的 OLS- UE/M 紅 外 線 搜 索 追 蹤 系 統, 此 系 統 除 了 在 機 鼻 有 個 傳 統 半 球 形 的 隆 起 物 外, 在 右 進 氣 道 下 方 半 適 形 莢 艙 內 還 有 個 相 搭 配 的 OLS-K 系 統 OLS-UE/M 負 責 對 空 中 及 地 面 目 標 的 搜 索 偵 測 追 蹤 及 測 定 距 離 ;OLS-K 專 責 執 行 地 面 海 面 目 標 的 偵 測 雷 射 測 距 / 定 標 外, 在 低 高 度 飛 行 及 地 貌 繪 圖 時, 還 能 偵 測 地 面 障 礙 物 實 際 飛 試 顯 示 OLS-UE/MK 對 未 開 啟 後 燃 器 的 戰 機, 相 對 於 機 尾 或 機 頭 的 偵 測 距 離, 分 別 為 45 公 里 和 15 公 里, 在 最 遠 20 公 里 處 量 測 距 離,8 到 10 公 里 處 肉 眼 辨 識 ; 地 面 戰 車 可 在 15 公 里 外 偵 測, 在 8 到 10 公 里 處 進 行 肉 眼 辨 識, 較 大 目 標 的 偵 測 距 離 可 達 20 公 里 ; 海 面 上 快 艇 大 小 的 目 標, 可 在 40 公 里 外 偵 測 OLS-UE/M 和 安 裝 於 MiG-29 戰 機 上 的 OEPS-29 重 量 都 是 78 公 斤, 除 有 雷 射 測 距 / 目 標 指 定 儀 和 雷 射 追 蹤 器 外, 另 搭 配 一 具 搭 配 OLS-UE/M 裝 於 MiG-35 右 進 氣 道 下 方 半 適 形 筴 艙 內 的 OLS-K ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 5) 320*256 像 素 的 熱 偵 測 儀, 和 一 部 640*480 像 素 的 電 視 攝 影 機, 這 兩 者 共 用 一 包 覆 於 人 工 藍 寶 石 半 球 形 透 明 外 罩 的 掃 描 式 鏡 片, 水 平 掃 描 角 度 ±90 度, 垂 直 掃 描 角 度 -15 度 到 +60 度 目 標 偵 測 距 離 分 別 為 45 公 里 ( 尾 隨 目 標, 追 蹤 引 擎 的 紅 外 線 ) 和 15 公 里 ( 迎 面 目 標, 引 擎 被 機 身 遮 住 ) 雷 射 測 距 儀 工 作 波 長 為 1.57 微 米 ( 護 目 模 式 ) 和 1.06 微 米 ( 作 戰 模 式 ), 據 說 偵 測 距 離 可 達 20 公 里 OLS-UE/M 所 偵 測 的 影 像 會 呈 現 在 特 定 的 顯 示 器 上, 飛 行 員 自 行 選 擇 可 見 光 電 視 模 式, 或 是 調 整 電 視 紅 外 線 這 兩 種 感 測 器 輸 入 訊 號 比 例 的 混 合 模 式 OLS-UE/M 下 一 階 段 的 發 展 重 點 是 與 雷 達 的 介 面, 讓 雷 達 能 呈 現 感 測 器 融 合 的 綜 合 畫 面 海 盜 系 統 歐 洲 戰 鬥 機 颱 風 號 (Typhoon) 於 1990 年 代 開 始 進 行 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 / 前 視 紅 外 線 雙 工 作 模 式 的 被 動 式 紅 外 線 空 用 追 蹤 裝 備 (Passive Infrared Airborne Tracking Equipment, PIRATE, 以 下 簡 稱 為 海 盜 系 統 ) 開 發, 由 義 大 利 斯 勒 伽 利 略 公 司 (Selex Galileo) 領 軍 的 歐 洲 第 一 集 團 (EuroFirst Consortium) 負 責 開 發, 團 隊 成 員 包 括 法 國 泰 勒 士 公 司 (Thales) 以 及 西 班 牙 的 科 技 組 合 公 司 (Grupo Technobit) 海 盜 系 統 號 稱 是 西 方 國 家 有 史 以 來 最 精 良 的 系 統, 具 備 下 述 的 功 能.. - 在 自 然 景 物 背 景 下, 分 析 任 何 角 度 亮 度 的 目 標 紅 外 線 蹤 跡 - 標 定 及 追 蹤 此 目 標 - 搜 索 空 中 目 標 及 追 蹤 紅 外 線 尋 熱 空 對 空 飛 彈 144

10 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 - 夜 間 惡 劣 天 候 下, 在 頭 盔 顯 示 器 上 呈 現 跑 道 畫 面 以 協 助 飛 行 員 降 落 - 惡 劣 天 候 下 執 行 空 對 面 操 作 模 式 時, 提 供 導 航 及 地 貌 追 隨 畫 面 - 在 空 對 面 操 作 模 式 時, 偵 測 及 追 蹤 所 有 發 出 紅 外 線 的 物 體 - 提 供 抬 頭 顯 示 器 及 多 功 能 低 頭 顯 示 器 所 需 的 畫 面 影 像 海 盜 系 統 於 1992 年 開 始 開 發,1999 年 以 先 導 生 產 型 硬 體 進 行 飛 試,2000 年 到 2001 年 間 進 行 全 系 統 測 試,2003 年 12 月 簽 訂 生 產 合 約,2007 年 8 月 第 一 套 海 盜 系 統 正 式 安 裝 於 義 大 利 的 颱 風 號 戰 機 上, 西 班 牙 及 英 國 的 颱 風 號 戰 機 隨 後 也 跟 進 安 裝 海 盜 系 統 兼 具 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 及 前 視 紅 外 線 功 能, 原 本 是 要 設 計 成 兩 個 空 電 模 組, 後 來 為 了 機 上 安 裝 方 便, 合 併 成 一 體 海 盜 系 統 的 感 測 頭 安 裝 於 機 鼻 上 方, 這 是 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 執 行 空 對 空 任 務 的 最 佳 位 置, 並 稍 微 偏 左 以 在 對 地 攻 擊 時, 執 行 有 限 度 的 前 視 紅 外 線 偵 測, 也 因 此 對 地 功 能 稍 遜 一 籌, 不 過 歐 洲 第 一 集 團 為 此 也 做 了 許 多 努 力, 讓 在 歐 洲 戰 鬥 機 颱 風 號 安 裝 於 機 鼻 左 側 的 海 盜 紅 外 線 空 用 追 蹤 系 統 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 15) 前 視 紅 外 線 工 作 時, 機 鼻 吸 收 或 反 射 紅 外 線 所 造 成 的 干 擾 降 到 最 低 紅 外 線 感 測 頭 掃 描 器 以 及 穩 定 裝 置 放 在 機 鼻 偏 左 隆 起 的 半 球 形 體 內, 稱 為 感 測 器 前 端 感 測 器 有 兩 組 工 作 頻 段..7.5 到 10 微 米 在 空 對 面 模 式 對 迎 面 目 標 有 最 佳 的 性 能 表 現 ;3 到 5 微 米 用 在 加 強 型 搜 索 辨 識 追 蹤 上 目 前 官 方 對 系 統 的 最 遠 偵 測 距 離 未 提 出 任 何 數 據, 有 人 猜 測 遠 達 150 公 里, 較 合 理 的 數 字 應 該 是 70 到 90 公 里 海 盜 系 統 使 用 中 長 波 紅 外 線, 可 偵 測 全 視 野 內 50 公 里 外 的 飛 機 紅 外 線 蹤 跡 在 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 工 作 模 式 時, 它 會 自 動 進 行 偵 測 及 追 蹤 暨 掃 描 ; 在 前 視 紅 外 線 工 作 模 式 時, 則 提 供 紅 外 線 影 像 給 座 艙 內 的 多 功 能 低 頭 顯 示 器 (Head-Down Display) 及 飛 行 員 的 頭 盔 顯 示 器 海 盜 系 統 在 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 空 對 空 模 式 下, 以 兩 種 方 式 偵 測 群 聚 目 標 空 中 多 目 標 追 蹤.. 對 全 視 野 或 指 定 空 域 內 上 / 下 視 掃 描 以 及 被 動 式 測 距, 找 尋 可 能 潛 藏 的 目 標 ; 單 目 標 追 蹤.. 對 選 定 的 單 一 目 標 進 行 精 確 角 度 追 蹤, 讓 飛 行 員 以 肉 眼 辨 識 目 標 另 外 還 能 執 行 區 域 搜 索 及 受 控 搜 尋, 這 是 感 測 器 融 合 下 的 工 作 模 式, 前 者 由 飛 行 員 的 頭 盔 顯 示 器 或 機 上 的 捕 獲 者 (CAPTOR) 雷 達 指 揮 系 統 指 定 的 角 度, 掃 描 某 個 空 域, 並 隨 之 自 動 啟 動 單 一 目 標 追 蹤 ; 後 者 則 是 由 其 他 飛 行 載 台 ( 如.. 空 中 預 警 機 ) 來 指 揮 掃 描 海 盜 系 統 可 同 時 追 蹤 最 多 200 個 空 中 目 標, 它 的 工 作 模 式 有.. 多 目 標 追 蹤 單 一 目 標 追 蹤 單 一 目 標 追 蹤 辨 識 區 域 搜 索 及 受 145

11 歐 洲 戰 鬥 機 颱 風 號 海 盜 紅 外 線 空 用 追 蹤 系 統 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 15) 控 搜 尋 在 多 目 標 追 蹤 模 式 下, 系 統 會 搜 尋 特 定 的 空 域, 找 尋 可 能 潛 藏 的 目 標 ; 在 單 一 目 標 追 蹤 模 式 下, 系 統 會 對 特 定 目 標 進 行 精 確 追 蹤, 讓 飛 行 員 以 肉 眼 辨 識 目 標 ; 區 域 搜 索 及 受 控 搜 尋 則 是 感 測 器 融 合 下 的 工 作 模 式, 前 者 由 機 上 的 CAPTOR 雷 達 指 揮 系 統 掃 描 某 個 空 域, 後 者 則 是 由 其 他 飛 行 載 台 ( 如.. 空 中 預 警 機 ) 來 指 揮 掃 描 在 功 能 有 限 的 空 對 地 前 視 紅 外 線 工 作 模 式 時, 海 盜 系 統 提 供 紅 外 線 影 像 給 下 述 各 系 統 導 航.. 固 定 的 前 方 紅 外 線 影 像 呈 現 於 抬 頭 顯 示 器 上, 與 飛 行 員 的 對 外 視 線 相 重 疊 ; 熱 提 示 (Thermal Cueing).. 對 應 飛 行 路 徑 或 頭 盔 顯 示 器 的 視 線, 標 示 出 發 熱 體 位 置 及 地 面 目 標 的 熱 對 比 ; 頭 盔 操 縱 ( Helmet Steering) 紅 外 線 影 像.. 目 標 的 紅 外 線 影 像 呈 現 於 頭 盔 顯 示 器 上, 偵 測 器 的 偵 測 角 度 由 追 蹤 飛 行 員 頭 部 運 動 的 追 蹤 器 控 制 ; 辨 識.. 在 單 一 目 標 追 蹤 模 式 下, 座 艙 內 低 頭 顯 示 器 會 呈 現 凍 結 的 目 標 紅 外 線 影 像, 讓 飛 行 員 肉 眼 辨 識 海 盜 系 統 的 訊 號 處 理 技 術 來 自 經 實 戰 驗 證 的 泰 勒 士 空 防 警 告 裝 備 (Air Defense Alerting Device), 能 排 除 絕 大 部 分 的 錯 誤 警 訊 由 於 採 全 被 動 式 偵 測, 因 此 載 機 能 在 敵 方 電 子 反 制 系 統 毫 無 所 覺 的 情 況 下, 早 一 步 搜 集 敵 情 資 訊, 移 動 到 有 利 的 戰 術 位 置 以 遂 行 空 對 空 或 空 對 地 任 務, 不 論 是 藏 匿 本 身 蹤 跡 來 進 行 攔 截, 或 是 強 化 本 身 的 情 勢 覺 知, 都 是 獲 益 良 多 系 統 的 數 據 處 理 單 元 將 處 理 後 的 資 料 直 接 傳 送 給 機 上 的 資 訊 系 統, 進 而 在 相 關 顯 示 器 及 抬 頭 顯 示 器 ( 或 低 頭 顯 示 器 ) 上 產 生 影 像 畫 面 處 理 單 元 會 排 除 存 心 愚 弄 系 統 的 錯 誤 或 假 訊 號, 估 計 出 目 標 的 遠 近, 並 根 據 目 標 的 紅 外 線 蹤 跡 大 小 或 是 雷 達 資 料, 定 出 優 先 順 序 另 外 在 單 一 目 標 追 蹤 或 是 辨 認 工 作 模 式 時, 系 統 工 作 類 似 飛 彈 逼 近 警 告 器 (Missile Approach Warning), 警 告 載 機 紅 外 線 飛 彈 來 襲 的 威 脅 前 區 光 電 颱 風 號 戰 機 的 海 盜 系 統 問 世 之 時, 法 國 空 軍 F2 標 準 的 颶 風 戰 機, 已 於 2007 年 5 月 派 遣 到 阿 富 汗 戰 場, 執 行 國 際 安 全 協 助 部 隊 (International Security Assistance Force) 任 務 2006 年 中 開 始 服 役 的 颶 風 戰 機, 最 大 特 徵 就 是 空 電 系 統 中 的 前 區 光 電 (Optronique Secteur Frontal,OSF) 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 前 區 光 電 系 統 由 泰 勒 士 公 司 ( 負 責 電 視 攝 影 全 系 統 整 合 ) 和 沙 峻 防 衛 公 司 (Sagem Defense Security, 負 責 紅 外 線 攝 影 中 央 處 理 單 元 ) 合 作 開 發 前 區 光 電 與 大 多 數 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 有 些 不 同, 它 有 兩 個 感 測 器.. 146

12 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 法 國 颶 風 戰 機 的 前 區 光 電 感 測 器 ( 右 ) 及 電 視 / 紅 外 線 感 測 器 ( 左 ) ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 9) 機 鼻 右 側 半 球 形 體 內 的 長 距 離 紅 外 線 被 動 偵 測 暨 高 解 析 度 電 耦 合 裝 置 (Charge-Coupled Device) 電 視 感 測 器, 工 作 於 3~5 及 8~12 微 米 兩 個 波 段, 負 責 遠 距 離 目 標 偵 測 ( 非 官 方 數 據 為 約 100 公 里 ) 追 蹤 ( 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 功 能 ) 影 像 顯 示 ( 前 視 紅 外 線 功 能 ); 機 鼻 左 側 整 流 罩 內 的 電 視 / 紅 外 線 感 測 器, 可 對 最 遠 40 公 里 的 目 標 進 行 辨 認 及 雷 射 測 距 前 區 光 電 輔 以 颶 風 戰 機 翼 尖 雲 母 (MICA) 飛 彈 尋 標 器 的 圖 像, 可 強 化 目 標 偵 測 的 能 力, 彼 此 共 同 合 作 下, 可 對 多 個 目 標 同 時 進 行 搜 索 辨 識 遙 測, 最 大 偵 測 距 離 據 說 可 達 150 公 里 前 區 光 電 提 供 對 空 中 及 地 面 海 面 目 標 的 搜 索 搜 尋 辨 認 以 及 自 動 追 蹤 的 功 能, 不 論 是 空 對 空 空 對 地 空 對 海, 都 有 好 幾 種 工 作 模 式, 可 由 飛 行 員 手 動 選 擇, 或 是 由 任 務 電 腦 依 據 任 務 性 質 自 動 選 擇 系 統 還 另 外 提 供 一 導 航 ( 前 視 紅 外 線 功 能 ) 模 式, 並 與 颶 風 戰 機 的 導 航 / 攻 擊 系 統 完 全 整 合 前 區 光 電 頻 譜 (SPECTRA) 電 戰 系 統 RBE2 雷 達, 是 颶 風 戰 機 導 航 暨 攻 擊 系 統 的 三 大 支 柱 颶 風 戰 機 武 器 系 統 以 這 些 感 測 器 遂 行 空 對 空 及 空 對 地 的 測 距 追 蹤 定 標 紅 外 線 / 電 視 / 雷 射 測 距 前 區 光 電 使 用 多 種 波 段, 故 上 述 某 些 功 能 可 以 同 時 執 行, 不 過, 就 如 它 名 稱 所 暗 示 的, 前 區 光 電 只 能 搜 索 有 限 的 前 方 空 域, 因 此 據 說 已 經 在 開 發 改 良 型, 改 良 方 向 是 強 化 影 像 系 統, 新 產 品 稱 為 改 良 科 技 型 前 區 光 電 (OSF-IT,Improved Technology), 但 詳 情 目 前 外 界 毫 無 所 悉 美 國 發 展 1990 年 代 中 期, 美 國 海 軍 的 F-14D 雄 貓 式 (Tomcat) 戰 機 安 裝 了 AN/AAS-42 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 是 當 時 美 軍 唯 一 裝 有 此 種 系 統 的 戰 機, 系 統 的 作 戰 需 求 是 針 對 俄 羅 斯 TU- 22M( 北 約 命 名.. 逆 火 式 (Backfire)) 長 程 轟 炸 機 上 強 大 的 電 子 戰 裝 備, 當 戰 機 上 的 雷 達 被 F-14D 雄 貓 式 戰 機 的 AN/AAS-42 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 右 邊 是 感 測 頭, 左 邊 是 光 學 放 大 辨 識 感 測 器 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 13) 147

13 TU-22M 干 擾 失 效 時, 仍 可 利 用 機 上 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 導 引 AIM-54 鳳 凰 飛 彈 (Phoenix) 攔 截, 因 此 它 對 TU-22M 的 偵 測 距 離 必 須 超 過 鳳 凰 飛 彈 的 150 公 里 射 程 AN/AAS-42 可 在 極 遠 距 離 外, 對 發 熱 的 目 標 進 行 多 重 掃 描, 補 強 傳 統 戰 術 雷 達 提 供 的 資 訊 它 使 用 一 系 列 複 雜 的 濾 波 技 術 及 軟 體 運 算, 篩 選 出 待 偵 測 目 標, 排 除 背 景 雜 訊, 讓 飛 行 員 在 螢 幕 上 看 到 確 切 的 目 標 F-14D 戰 機 的 AN/AAS-42 裝 在 機 鼻 下 方, 內 有 光 學 組 件 及 長 波 掃 描 式 線 性 陣 列 構 成 的 紅 外 線 偵 測 組 合 件, 以 三 軸 式 慣 性 穩 定 環 架 支 撐, 系 統 可 自 動 或 由 飛 行 員 手 控, 進 行 精 確 的 區 域 掃 描, 不 論 是 水 平 垂 直 掃 描 視 角, 或 是 掃 描 範 圍, 都 可 由 飛 行 員 個 別 設 定 並 獨 立 操 控 隨 著 F-14 戰 機 於 2006 年 9 月 除 役, 也 一 併 帶 走 美 軍 紅 外 線 偵 測 追 蹤 的 能 力, 但 AN/ AAS-42 已 被 波 音 公 司 空 用 雷 射 (Airborne Laser) 專 案 的 YAL-1A 載 台 選 中, 以 它 做 為 早 期 飛 彈 發 射 暨 追 蹤 偵 測 器 南 韓 於 2002 年 4 月 向 波 音 採 購 F-15K 鷹 式 (Eagle) 戰 機 時,AN/ AAS-42 列 在 戰 機 的 光 電 感 測 器 項 目 內 ; 而 2006 年 4 月 新 加 坡 向 波 音 採 購 的 F-15SG, 也 確 定 裝 有 AN/AAS-42 F-15K 和 F-15SG 的 AN/ AAS-42 安 裝 於 左 翼 下 方 派 龍 的 前 端 F-16 系 列 戰 機 中, 外 銷 阿 拉 伯 聯 合 大 公 國 (United Arab Emirates,UAE) 的 F-16 E/F 戰 力 最 強, 它 獨 具 的 整 合 式 前 視 紅 外 線 定 標 系 統 (Integrated FLIR Targeting System), 包 括 座 艙 罩 前 方 機 鼻 處 一 球 型 體 前 視 紅 外 線, 和 進 氣 道 下 方 外 掛 的 迷 你 型 定 標 莢 艙, 讓 F-16 E/ F-16 E/F 上 的 被 動 式 感 測 器..A.. 導 航 前 視 紅 外 線 ; B.. 定 標 前 視 紅 外 線 莢 艙 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 14) F 的 飛 行 員 不 需 戴 上 夜 視 鏡, 就 具 備 了 夜 間 目 視 攻 擊 的 能 力 ; 定 標 莢 艙 還 內 含 雷 射 定 標 儀, 可 導 引 本 機 和 其 他 戰 機 的 雷 射 炸 彈 至 於 其 他 欠 缺 紅 外 線 偵 測 能 力 的 F-16 戰 機, 洛 馬 於 2008 年 2 月 新 加 坡 航 展 時, 展 出 一 莢 艙 式 AN/AAS-42, 可 供 全 球 的 F-16 戰 機 選 用 美 國 海 軍 於 2006 年 春 天 喪 失 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 能 量 後, 開 始 尋 求 替 代 方 案,2007 年 5 月 與 波 音 商 討 在 F/A-18E/F 超 級 大 黃 蜂 號 (Super Hornet) 戰 機 上, 安 裝 新 世 代 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 波 音 也 在 2007 年 7 月 選 定 洛 馬 為 承 包 商, 提 供 最 多 150 套 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 給 第 二 批 次 (Block II) 的 F/A-18E/F F-16 E/F 上 的 被 動 式 感 測 器..A.. 導 航 前 視 紅 外 線 ; B.. 定 標 前 視 紅 外 線 莢 艙 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 14) 148

14 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 在 美 國 海 軍 尚 未 正 式 簽 定 系 統 設 計 發 展 (System Design and Development) 合 約 前, 波 音 和 洛 馬 於 2007 年 就 開 始 進 行 降 低 風 險 驗 證, 在 一 架 美 國 海 軍 的 F/A-18F 中 線 派 龍 副 油 箱 前 端, 安 裝 一 具 測 試 型 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 執 行 6 架 次 飛 試 以 蒐 集 數 據 這 種 修 改 副 油 箱 做 為 安 裝 空 間 的 方 式, 成 本 效 益 甚 佳, 載 機 只 需 修 改 軟 體, 結 構 及 線 路 都 不 必 更 動, 且 很 容 易 應 用 於 現 役 或 未 來 服 役 的 F/ A-18E/F 戰 機 上 2008 年 12 月 時, 波 音 獲 得 1,200 萬 美 元 的 經 費, 以 繼 續 進 行 科 技 驗 證 階 段 的 先 期 研 發 工 作 2009 年 3 月 完 成 進 一 步 的 降 低 風 險 飛 試, 證 實 F/A-18 戰 機 上 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 具 備 相 容 性 與 作 戰 效 益, 飛 試 結 果 顯 示 在 中 線 副 油 箱 內 容 納 系 統 完 全 可 行, 不 但 偵 測 距 離 遠, 偵 測 資 料 還 能 與 機 上 其 他 感 測 器 的 資 料 順 利 融 合 波 音 也 在 2009 年 9 月 撥 發 400 萬 美 元 經 費 給 洛 馬, 開 始 進 行 科 技 驗 證 F/A-18E/F 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 運 用 長 波 紅 外 線 汞 鎘 碲 偵 測 陣 列, 可 搜 索 大 角 度 視 野 內 的 一 切 熱 源 系 統 裝 在 一 480 加 崙 的 機 身 中 線 副 油 箱 前 端, 以 獲 得 最 大 的 偵 測 視 角, 而 副 油 箱 還 能 裝 載 330 加 崙 的 燃 油 與 莢 艙 式 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 比 較 下, 這 樣 不 會 佔 用 可 外 掛 武 器 的 派 龍 此 系 統 目 前 尚 未 命 名, 組 成 件 分 為 三 部 分 ; 三 軸 慣 性 穩 定 環 架 支 撐 的 感 測 頭 及 偵 測 器 組 合 件 內 建 訊 號 處 理 軟 體 及 大 容 量 記 憶 體 的 商 用 微 處 理 器 以 及 熱 交 換 器 型 態 的 環 境 控 制 次 系 統 超 級 大 黃 蜂 號 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 功 能 強 大, 在 各 飛 行 階 段 以 被 動 方 式 偵 測 多 種 目 標, 不 需 擔 心 電 子 偵 測 及 無 線 電 頻 率 的 反 制, 提 供 機 上 任 務 電 腦 各 目 標 的 追 蹤 資 料, 同 時 將 圖 像 提 供 給 座 艙 內 顯 示 器 它 可 工 作 於 追 蹤 暨 掃 描 或 單 目 標 追 蹤 模 式, 飛 行 員 藉 由 全 功 能 飛 行 操 縱 桿 (Hands-On-Throttle-And- Stick,HOTAS), 控 制 水 平 及 垂 直 掃 描 角 度 系 統 的 人 機 介 面 與 機 上 其 他 感 測 器 雷 同, 可 減 輕 飛 行 員 的 工 作 負 荷 美 國 海 軍 預 定 此 系 統 在 2013 年 完 成 初 級 戰 備 (Initial Operating Capability) 超 級 大 黃 蜂 號 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 須 返 廠 安 裝, 而 洛 馬 的 F-35 未 來 正 式 服 役 時, 機 上 將 會 內 建 現 正 由 洛 馬 開 發 中 的 光 電 定 標 系 統 (Electro-Optical Targeting System,EOTS), 可 對 陸 地 及 空 中 目 標 進 行 遠 距 精 確 偵 測 F-35 EOTS F-35 的 光 電 定 標 系 統 (Electro-Optical Targeting System) 重 量 不 到 90 公 斤, 可 進 行 主 被 動 式 測 距, 還 能 提 供 對 地 攻 擊 所 需 的 極 精 確 地 理 座 標, 賦 予 F-35 全 天 候 24 小 時, 敵 方 警 示 系 統 無 法 察 覺 的 被 動 式 感 測 能 力 美 國 海 軍 以 F/A-18F 測 試 安 裝 於 中 線 派 龍 副 油 箱 前 端 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 16) 149

15 第 一 套 光 電 定 標 系 統 已 於 2009 年 7 月 30 日 出 廠, 洛 馬 並 展 開 低 速 率 初 期 生 產 (Low-Rate Initial Production), 預 定 年 產 200 套, 總 生 產 量 會 超 過 3,000 套, 不 論 是 美 國 自 用 或 是 外 銷 的 F-35, 都 會 安 裝 此 系 統 光 電 定 標 系 統 衍 生 自 洛 馬 的 增 程 型 狙 擊 兵 (Sniper XR) 紅 外 線 定 標 莢 艙, 使 用 最 新 的 感 測 器 科 技, 搭 配 具 備 聚 焦 平 面 陣 列 的 第 三 代 銻 化 銦 (Insb) 紅 外 線 感 測 器 目 標 辨 識 雷 射 以 及 白 晝 型 電 視 攝 影 機, 全 容 納 於 一 多 面 體 人 工 藍 寶 石 玻 璃 罩 內 系 統 還 與 機 上 的 整 合 式 中 央 電 腦 以 高 速 光 纖 相 連 接, 具 備 自 動 校 靶 及 飛 機 對 正 的 功 能, 擔 負 空 對 空 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 及 空 對 面 前 視 紅 外 線 的 雙 重 任 務 此 系 統 在 空 對 面 時 使 用 前 視 紅 外 線 模 式, 空 對 空 則 使 用 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 模 式, 並 提 供 訊 號 處 理 軟 體 強 化 過 的 高 解 析 度 紅 外 線 圖 像, 具 備 多 方 面 的 功 能.. 飛 彈 逼 近 警 告 反 制 被 動 式 偵 察 離 軸 紅 外 線 空 對 空 紅 外 F-35 主 要 任 務 為 對 地 攻 擊, 故 光 電 定 標 系 統 安 裝 於 機 腹 上 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 16) F-35 空 對 空 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 攝 得 的 畫 面 非 常 清 晰 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 10) 線 飛 彈 定 標 以 及 白 晝 和 黑 夜 的 寬 視 野 畫 面 F-35 的 主 要 任 務 是 對 地 攻 擊 機, 因 此 光 電 定 標 系 統 的 位 置 安 排 於 機 腹, 而 不 是 在 機 鼻 上, 主 要 功 能 是 讓 飛 行 員 清 楚 觀 察 雷 達 發 現 的 地 面 目 標 在 這 個 工 作 模 式 下, 雷 達 先 對 地 面 目 標 做 遠 距 離 確 認, 再 將 目 標 座 標 傳 給 光 電 定 標 系 統, 由 它 做 更 進 一 步 的 遠 距 離 辨 識 偵 測 及 精 確 定 標 F-35 機 上 還 有 一 個 開 創 性 的 被 動 式 感 測 系 統..AN/AAQ-37 分 佈 孔 洞 系 統 (Distributed Aperture System), 它 是 在 機 身 6 處 不 同 的 位 置 上 各 安 置 一 紅 外 線 感 測 器, 分 別 負 責 飛 機 的 左 側 右 側 機 背 前 方 機 背 後 方 機 腹 前 方 機 腹 後 方 的 視 野, 運 用 先 進 的 訊 號 處 理 運 算 法, 對 全 機 360 度 範 圍 內 來 襲 的 飛 彈 或 逼 近 的 飛 機, 進 行 紅 外 線 偵 測 及 追 蹤, 並 將 偵 測 畫 面 顯 示 於 飛 行 員 的 頭 盔 顯 示 器 上, 讓 飛 行 員 能 夠 看 見 飛 機 周 遭 的 空 域 情 況, 因 此 除 150

16 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 了 讓 飛 行 員 具 備 全 空 域 的 情 勢 覺 知 外, 也 能 提 供 導 航 飛 彈 警 告 以 及 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 的 功 能 F-35 各 感 測 器 傳 送 的 資 料, 以 及 友 機 由 高 速 資 料 鏈 中 繼 而 來 的 資 訊, 皆 由 機 上 的 先 進 整 合 式 核 心 處 理 器 (Integrated Core Processor) 進 行 感 測 器 融 合 整 合 式 核 心 處 理 器 是 F-35 的 大 腦, 負 責 整 合 所 有 的 空 電 系 統, 協 調 呈 現 給 飛 行 員 的 畫 面 F-22 對 策 F-22 沒 有 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 但 洛 馬 宣 稱 機 上 的 AN/ALR-94 整 合 式 電 子 支 援 措 施, 是 有 史 以 來 戰 機 上 效 能 最 好 的 被 動 式 感 測 器 系 統, 也 是 機 上 技 術 最 複 雜 的 裝 備 AN/ALR-94 是 由 桑 德 士 (Sanders) 及 奇 異 公 司 (GE) 共 同 開 發, 藉 由 機 身 及 機 翼 內 嵌 的 30 餘 個 先 進 天 線, 提 供 360 度 的 全 波 段 警 示 敵 機 以 雷 達 搜 索 F-22 時, 雷 達 尚 未 發 現 F-22,AN/ALR-94 在 450 公 里 外 就 能 偵 測 辨 識 追 蹤 發 射 雷 達 波 的 敵 機 AN/APG- F-35 的 AN/AAQ-37 分 佈 孔 洞 系 統, 可 同 時 執 行 多 種 被 動 式 偵 察 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 12) 77 雷 達 上 的 先 進 數 位 處 理 器 綜 整 雷 達 AN/ ALR-94 以 及 由 資 料 鏈 中 繼 而 來 的 目 標 方 位 資 訊, 整 合 成 一 追 蹤 檔 案, 並 以 最 準 確 的 感 測 器 讀 值 做 為 目 標 的 最 終 數 據, 譬 如 說 AN/ ALR-94 提 供 的 水 平 方 位 最 精 確, 而 雷 達 提 供 的 距 離 數 據 最 精 確 F-22 也 因 此 具 備 提 示 追 蹤 (cued tracking) 的 功 能, 憑 藉 單 一 被 動 式 感 測 器 ( 如..AN/ALR-94 或 資 料 鏈 ) 的 數 據, 指 揮 雷 達 以 極 窄 的 波 束 ( 水 平 及 垂 直 方 向 各 不 超 過 2 度 ) 偵 測 及 追 蹤, 更 進 一 步 強 化 雷 達 低 攔 截 率 的 性 能 感 測 器 融 合 與 電 磁 波 發 射 管 制 息 息 相 關, 若 能 藉 由 AN/ALR-94 及 資 料 鏈 來 建 構 及 更 新 情 勢 覺 知, 就 無 需 動 用 雷 達 F-22 的 飛 行 中 資 料 鏈 讓 戰 機 在 雷 達 靜 默 的 情 況 下, 接 收 來 自 其 他 F-22 的 雷 達 畫 面, 更 進 一 步 消 弭 洩 露 行 蹤 的 顧 慮 他 國 情 況 英 國 由 1990 年 代 初 期 開 始 發 展 紅 外 線 搜 尋 追 蹤, 該 國 的 馬 可 尼 空 電 公 司 (Marconi Avionics) 在 1995 年 3 月 為 英 國 國 防 部 開 發 出 一 套 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 科 技 展 示 系 統, 組 成 件 包 括 一 指 向 暨 穩 定 器 一 新 型 高 性 能 望 遠 鏡 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 演 算 組 目 標 偵 測 及 追 蹤 演 算 軟 體 以 及 一 高 性 能 熱 顯 像 儀 當 時 此 系 統 安 裝 於 一 架 旋 風 式 戰 機 (Tornado) 上, 展 示 三 種 主 要 操 作 模 式 自 動 搜 尋 模 式.. 在 寬 闊 的 視 野 內 標 定 及 追 蹤 多 種 目 標 ; 驅 使 獲 得 模 式.. 飛 行 員 的 全 功 能 操 縱 桿 頭 盔 瞄 準 系 統 或 是 其 他 的 感 測 器 ( 如.. 雷 達 ), 透 過 機 上 任 務 電 腦 要 求 目 標 方 位 時, 151

17 瑞 典 JAS-39 戰 機 的 IR-OTIS, 安 裝 位 置 稍 微 偏 左, 以 允 許 有 限 度 的 對 地 下 視 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 11) 搜 尋 追 蹤 所 發 現 的 目 標 ; 單 目 標 追 蹤 模 式.. 追 蹤 視 野 內 的 單 一 特 定 目 標 瑞 典 的 紳 寶 動 力 公 司 (Saab Dynamics) 在 1990 年 代 晚 期 設 計 開 發 一 多 功 能 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 原 型 系 統, 稱 為 光 學 追 蹤 辨 識 系 統 (Optical Tracking and Identification System, IR-OTIS), 以 協 助 JAS-39 鉤 喙 獸 (Gripen) 戰 機 不 分 晝 夜 不 論 對 空 中 或 地 面 目 標, 都 能 具 備 遠 距 離 的 被 動 式 情 勢 覺 知 系 統 的 長 波 紅 外 線 偵 測 器 可 工 作 於 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 及 前 視 紅 外 線 模 式, 具 備 寬 闊 的 視 野, 不 過 此 開 發 專 案 在 2000 年 代 初 期 遭 到 擱 置 JAS-39 戰 機 後 續 於 2008 年 推 出 改 良 型 下 世 代 鉤 喙 獸 (Gripen NG) 時, 改 由 義 大 利 斯 勒 伽 利 略 公 司 負 責 機 上 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統, 該 公 司 根 據 歐 洲 戰 鬥 機 海 盜 系 統 的 開 發 經 驗, 為 下 世 代 鉤 喙 獸 發 展 朝 天 G 型 (Skyward G) 系 統, 預 定 2013 年 發 展 完 成 並 進 行 飛 試 以 色 列 的 國 防 工 業 能 量 舉 世 知 名, 在 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 的 開 發 上 當 然 也 不 會 缺 席, 只 是 迄 今 還 未 推 出 任 何 相 關 產 品 據 說 以 色 列 的 艾 柏 特 光 電 系 統 公 司 (Elbit System Electro-Optic) 目 前 正 以 該 公 司 自 有 的 熱 顯 像 雷 射 訊 號 處 理 等 科 技 為 基 礎, 開 發 一 型 適 用 於 多 型 飛 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 以 色 列 另 一 家 在 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 領 域 相 當 活 躍 的 拉 斐 爾 先 進 防 衛 系 統 公 司 (Rafael Advanced Defense System), 已 經 推 出 運 用 凝 視 聚 焦 平 面 陣 列 的 海 軍 型 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 器, 稱 為 海 上 探 照 燈 (Sea Spotter), 該 公 司 正 以 此 型 為 藍 本, 開 發 空 用 型 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 目 前 全 世 界 許 多 國 家 相 繼 投 入 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 的 開 發 與 製 造, 此 系 統 原 本 只 是 想 讓 戰 機 擁 有 被 動 式 偵 測 目 標 的 能 力, 但 在 作 戰 應 用 的 需 求 下, 原 屬 次 要 的 空 對 地 功 能, 將 會 成 為 未 來 發 展 的 優 先 目 標 後 續 發 展 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 雖 然 不 會 向 外 界 發 射 電 磁 波, 沒 有 洩 露 本 身 蹤 跡 的 顧 慮, 但 最 大 弱 點 是 偵 測 距 離 會 受 到 高 度 及 天 候 的 影 響, 在 1 萬 公 尺 以 上 的 高 空, 紅 外 線 偵 測 距 離 可 達 100 公 里 以 上, 但 在 低 空 或 天 候 不 佳 時, 偵 測 距 離 就 會 劇 降 為 10 到 30 公 里, 因 此 在 實 際 操 作 時, 常 需 與 雷 達 相 互 配 合 而 毫 米 波 (millimeter wave) 在 光 譜 中 介 於 紅 外 線 與 雷 達 微 波 之 間, 頻 率 大 約 100 億 到 1,000 億 赫 茲, 兼 具 紅 外 線 系 統 及 雷 達 系 統 的 長 處 於 一 身, 運 用 限 制 最 少, 也 最 受 期 待, 是 戰 機 先 進 感 測 器 設 計 最 後 一 塊 未 開 發 的 領 域 相 對 於 雷 達 而 言, 毫 米 波 的 波 束 較 窄, 在 追 蹤 目 標 鎖 定 及 辨 識 的 過 程 中, 具 有 較 152

18 現 代 戰 機 的 紅 外 線 搜 尋 追 蹤 系 統 簡 介 AH-64D 阿 帕 契 直 升 機 旋 翼 上 方 圓 餅 狀 的 毫 米 波 雷 達 ( 照 片 來 源.. 參 考 文 獻 18) 高 的 信 號 解 析 度, 可 分 辨 很 接 近 的 多 個 目 標, 且 因 為 波 束 較 窄, 不 易 受 到 敵 人 干 擾, 加 上 系 統 元 件 較 小, 因 此 天 線 可 縮 小 整 體 重 量 也 較 輕 相 對 於 紅 外 線 系 統 而 言, 毫 米 波 對 雲 霧 及 灰 塵 的 穿 透 力 是 紅 外 線 的 數 百 至 數 千 倍, 完 全 不 受 天 候 的 影 響 毫 米 波 系 統 還 有 另 一 項 優 點.. 它 在 大 氣 中 的 衰 減 程 度 遠 大 於 雷 達 波, 發 射 出 的 旁 波 瓣 很 低, 可 以 減 低 機 上 感 測 器 間 的 干 擾, 也 可 防 止 洩 露 本 身 的 蹤 跡 毫 米 波 感 測 器 不 僅 可 開 發 成 被 動 式 的 紅 外 線 系 統, 也 可 開 發 成 主 動 式 的 雷 達 系 統, 較 開 創 性 的 概 念 是 將 紅 外 線 影 像 與 雷 達 系 統 訊 號 處 理 相 結 合 美 國 航 太 總 署 (NASA) 蘭 利 研 究 中 心 已 與 業 界 展 開 合 作, 研 究 運 用 毫 米 波 之 主 動 式 感 測 器, 成 為 機 上 影 像 暨 偵 察 / 追 蹤 系 統 早 期 的 實 驗 性 系 統 由 於 天 線 與 鏡 頭 尺 寸 的 限 制, 影 像 解 析 度 很 差 現 在 最 新 的 毫 米 波 系 統 藉 由 先 進 的 數 位 處 理 技 術 及 空 間 頻 譜 外 差 這 類 複 雜 的 科 技, 已 能 提 供 所 謂 的 超 級 解 析 度 影 像, 這 些 畫 面 經 過 分 析 後, 足 以 提 供 警 示 訊 息 警 示 畫 面 及 完 整 的 資 訊 給 飛 行 員, 讓 他 知 悉 所 有 潛 伏 的 威 脅 超 級 解 析 度 畫 面 可 提 供 地 面 電 線 的 警 示, 讓 低 高 度 飛 行 的 戰 機 閃 避 最 危 險 的 地 面 電 線 國 防 先 進 研 究 計 畫 署 (DARPA) 的 戰 術 科 技 辦 公 室 (Tactical Technology Office) 更 展 開 了 前 瞻 的 先 進 系 統 研 究 規 劃, 要 經 由 高 科 技 讓 戰 機 的 效 率 及 效 益 有 革 命 性 的 進 步 研 究 項 目 中 還 包 括 被 動 式 及 低 攔 截 率 系 統, 這 些 系 統 將 會 統 合 多 種 感 測 器 及 相 關 科 技, 其 中 較 為 人 知 的 有.. - 基 於 多 頻 或 頻 譜 分 類 技 術 的 光 學 感 測 器, 用 於 定 標 及 瞄 準 - 目 標 偵 測 追 蹤 的 先 進 低 攔 截 率 雷 達 - 目 標 追 蹤 及 辨 識 的 雷 射 雷 達 - 目 標 方 位 提 示 及 辨 識 的 電 子 支 援 措 施 - 接 收 及 傳 播 目 標 資 訊, 以 及 安 全 傳 輸 目 標 影 像 及 追 蹤 數 據 的 指 揮 管 制 通 信 資 訊 與 情 報 (C4I) 上 述 的 系 統 開 發 還 包 括 各 感 測 器 與 飛 機 整 合 時 的 所 有 事 項, 完 成 上 述 研 究 後, 未 來 將 繼 續 鑽 研 目 前 未 能 開 發 的 特 殊 目 標 追 蹤 發 射 資 訊 處 理 研 究 範 圍 除 了 感 測 器 資 料 處 理 感 測 器 系 統 外, 也 包 括 感 測 器 數 學 模 型 介 面 多 感 測 器 的 資 料 融 合 及 運 用, 以 及 如 何 開 發 低 成 本 的 新 能 量 技 術 結 語 新 世 代 戰 機 的 設 計 及 作 戰 需 求, 越 來 越 強 調 躲 避 偵 測, 但 又 必 須 對 戰 機 週 遭 情 況 有 完 整 的 情 勢 覺 知, 因 此 必 須 儘 可 能 不 用 雷 153

19 達, 改 用 被 動 式 感 測 器 ; 而 為 了 具 備 最 佳 的 戰 場 情 勢 覺 知, 這 些 被 動 式 感 測 器 必 須 具 備 多 樣 性 多 頻 譜 的 匿 蹤 科 技 現 代 空 電 系 統 已 可 滿 足 如 此 的 需 求, 若 戰 機 上 有 一 套 低 攔 截 率 的 主 動 式 電 子 掃 描 陣 列 雷 達 一 部 紅 外 線 搜 索 / 追 蹤 系 統 以 及 一 部 智 慧 型 接 收 警 告 機, 飛 行 員 就 有 3 套 感 測 系 統 可 以 運 用, 其 中 2 套 是 被 動 式, 當 這 些 系 統 的 能 量 發 揮 到 極 致 時, 要 偵 測 到 此 戰 機 將 極 端 困 難, 雙 方 戰 鬥 時 敵 機 幾 乎 毫 無 招 架 的 能 力 2006 年 美 國 空 軍 進 行 的 F-22 與 F-15 F-16 F/A-18 模 擬 空 戰 中, 一 架 F-22 以 144 比 0 的 懸 殊 比 數 大 獲 全 勝, 被 擊 敗 的 其 他 戰 機 飛 行 員 均 表 示 在 載 機 被 飛 彈 擊 落 前, 皆 未 察 覺 到 有 被 任 何 敵 機 飛 彈 鎖 定 的 情 況, 這 應 該 就 是 被 動 式 感 測 系 統 威 力 的 最 好 說 明 參 考 文 獻 1. New techniques in airborne target detection", INTERAVIA, August Israeli Litening success sends ripple through FLIR industry", INTERAVIA, August /September Fighter Radars Get Active'", Jane's International Defence Review, October 01, Modern Sensors Packages for Combat Aircraft", Military Technology, February MiG showcases Indian MRCA offering", Jane's International Defence Review, April 01, Advanced IRST is back on the fighter agenda", Jane's International Defence Review, 04-Mar Passive Sensors for Fighter Aircraft", Military Technology, July Lockheed Martin F/A-18E/F infrared search-and-track system", Jane's Electro- Optic Systems, 20-May Optronique Secteur Frontal (OSF) for the Rafael aircraft", Jane's Avionics, 08-Jul Lockheed Martin F-35 Electro-Optical Targeting System (EOTS)", Jane's Electro- Optic Systems, Jane's Electro-Optic Systems, 23-Aug IR-OTIS Infra-red Optronic Tracking and Identification System", Jane's Avionics, 07- Jul Northrop Grumman AN/AAQ-37 Electro- Optical Distributed Aperture System (EO DAS)", Jane's Electro-Optic Systems, 05- Aug Lockheed Martin AN/AAS-42 infra-red search-and-track system", Jane's Electro- Optic Systems, 10-Sep Northrop Grumman AN/AAQ-32 Internal FLIR Targeting System (IFTS)", Jane's Electro-Optic Systems, 29-Mar EuroFirst PIRATE infrared search-andtrack (IRST) system", Jane's Electro-Optic Systems, 08-Oct "On track: airborne IRST prepares for leap into uncharted territory", Jane's International Defence Review, 10-Oct MiG-29", Jane's Aircraft Upgrades, 02- Sep Forward-Looking Infra-Red (FLIR) Systems", Jane's Avionics, 09-May-2011 魏 楞 傑 先 生, 空 軍 備 役 中 校, 現 任 職 中 科 院 第 一 研 究 所 154