基本介紹
- 中文名：方陣近迫武器系統
- 又叫：密集陣近程防禦武器系統
開發,操作,演進,MK-15 Block 0,MK-15 Block 1,MK-15 Block 1A/B,未完成的密集陣,其他發展,使用歷史,
開發
密集陣系統於1967年開始構想規劃，1977年在美國海軍武器測試艦比吉洛號（USS Bigelow）上測試。1978年開始量產，1980年正式服役。設計上可進行全自動防禦，即給定目標的資料後，就可以完全靠內建的雷達搜尋、追蹤、目標威脅評估、鎖定、開火。這種設計的優點是安裝容易，載台只需提供電力，不需與船艦上的作戰偵測系統進行整合也能運作，安裝的甲板位置也只要確保足夠的結構強度，而不必在甲板上挖洞。
但相對的，密集陣系統“單打獨鬥”的特性也是個缺點，只倚賴自身的雷達火控系統進行接戰，與艦上其他系統沒有協同互助。即使艦載雷達已經精確捕捉並鎖定目標，密集陣系統解除保險後仍然必需重新以自身的雷達進行空域搜尋，不僅多浪費時間，也增加了漏失目標的可能性。此外，受限於載台的限制，密集陣系統的雷達只能與機炮共用同一個迴旋/俯仰角，無法獨立執行廣域搜尋，因此系統開機後只能一次攻擊一個目標。這個缺點在近年來已經藉由和神盾戰鬥系統進行整合而獲得不小的改善。
頂端標誌性的白色護罩內為雷達裝置，其白色圓桶狀的外形也常被暱稱為R2-D2，源自電影《星際大戰》里一個知名的機器人。近年來因為新型超音速掠海反艦飛彈普及，來襲飛彈通過軍艦防空武器有效攔截區域的時間大幅縮短，射程有限的機炮式系統作用日小，再加上炮彈口徑過小容易造成攔截無效這個致命的缺陷，已不少艦艇改採用海公羊等短程飛彈系統取代，但由於飛彈採購成本並非全部國家都能負荷，且對抗小型船隻自殺突擊等任務仍有需求，因此還是有不少新艦艇仍繼續採用機炮式系統。
操作
密集陣系統的遙控操作台設定於艦橋內，每個控制台最多可控制四組密集陣系統，可進行目標分配與監控等工作。另外，每套密集陣系統都有一個各自獨立的本機控制台，一般設定於密集陣系統附近的抗震艙室內，負責控制該套密集陣系統的運作，可作為遙控操縱台失效時的備援。兩種操控台也能一起使用。一般配置三名操作人員，一名射手，兩名裝填手。
演進
MK-15 Block 0
- 採用格林公司生產的，擁有6支76倍徑、9條右旋膛線炮管的M61A1火神式機炮，使用20MM口徑彈藥（視任務內容可以替換），有效射程約450~1800米（最大射程紀錄5486米）。射速約為3000~4500發/分（視彈藥種類而定）。此機炮原始射速為6600發/分，但在此系統上使用時被調慢，以免彈藥快速耗盡。炮座為GD的MK-72（最初稱為EX-83）。作用原理是在開火的短時間內傾瀉出大量彈藥，在雷達計算出的飛彈可能經過路徑上形成極為密集的彈幕，以達到攔截擊落的目的。
- 炮座底部的彈藥箱約可容納一千發炮彈，設計上密集陣對每個目標使用約200發炮彈就可攔截，所以理論上一座裝滿彈藥的密集陣系統能連續接戰五個目標。不過前提是這五個目標必需在相近的方位先後出現，如果多目標從不同方為同時來襲，密集陣系統接戰完第一個之後需要重新進行搜尋，大幅浪費寶貴反應時間。
- 使用的炮彈是MK-149型脫殼穿甲彈，重約一百公克，炮口初速約1113米/秒，採用直接命中體制，著重於強化穿甲能力，故非常強調外彈道性能以及縮短飛行時間，最初列裝時還用上了硬度特高的衰變鈾彈蕊來強化穿甲能力。雷達使用洛克希德公司研發的AN/VPS-2 Ku頻搜尋/高回復率脈衝都卜勒追蹤雷達。內有一對搜尋與追蹤天線、天線隨動系統和穩定平台。VPS-2雷達的搜尋天線作用距離約5.12公里，波束扇面涵蓋整個垂直區域，採用高精確度的電子波束，能有效偵測從水平到天頂來襲的敵方武器，並採用高、中、低三個重複頻率探測目標，有效解決近距離偵測的模糊和遮擋的問題，準確地探測到真實目標。追蹤天線的最大使用距離為1.892公里。
- 第一代的密集陣系統缺陷頗多，最常見的有保養不易、易受海水侵蝕、反射式雷達天線難以追蹤偵測以接近垂直角度來襲目標、再裝填作業緩慢（兩名人員需花10~30分鐘才能完成）等等問題，因此很快就被下一代系統取代。
MK-15 Block 1
- 又稱密集陣Block 1，是第一種較大幅度的改良型，原型於1981年推出，1981年底至1982年5月在中國湖試驗場進行各種測試，1986年正式投入生產，1988年首先安裝於威斯康辛號戰艦上。相較於前一代最顯著的差別是以新的四片式背接平面雷達天線取代原有的2D反射式掃描天線，其中一組負責偵測大角度（包括90度垂直方向）目標，另一組則偵測低角度目標，使其搜尋能力與目標更新速率都比早期密集陣高出一倍。
- 密集陣Block 1射擊仰角高度提升到70度，因應蘇聯開發的反艦飛彈；炮座側面增加了一個額外的裝彈箱，使裝載量達到1550發，並在炮座周圍裝上一層擋板以避免海水侵蝕。此外，也以新的炮身氣體伺服裝置取代原本的液壓伺服裝置，射速提高至4500發/分，並換裝新的抗海水腐蝕炮管，加上原先位於炮座四周的保護體，能有效抵抗海水侵蝕。彈藥方面，由於原先MK-149-2的衰變鈾彈蕊很可能會污染環境，所以改採傳統鎢合金彈蕊的MK-149-4，其穿甲能力亦相當足夠。為了解決人工裝填緩慢的問題，Block1換裝西屋公司研發的“密集陣甲板裝填系統（Phalanx Deckloader System，PDS）”，將彈鏈預先置於彈艙內，使得再裝填作業時間縮短至4分鐘，大幅強化密集陣在高密度攻擊環境時的接戰能力。PDS已被英國、日本、以色列等國的海軍採用為現役裝備。
MK-15 Block 1A/B
- 主要的改良項目除了加強對付超音速掠海反艦飛彈，並強調小型水面目標與空中慢速目標的應付能力。
- 起先密集陣的主要任務是攔截反艦飛彈，為了避免過高的虛警率，密集陣的目標指示系統會自動將低速目標過濾掉。而為了應付小型水面目標，最初第一代的密集陣系統擁有人工操作模式，但由於冷戰期間美國艦隊注重大洋作戰型態，近距離遭遇小型艦艇的機率實在不高，故將手動接戰模式取消。
- 到了1980年代，美軍開始涉入波灣事務時，開始面臨伊朗小型快艇的威脅，美國海軍在艦艇上加裝MK-25機炮與0.5英寸機槍應對，但由於艦體在水面上會搖晃，這兩種依賴人力操作且無穩定裝置的武器命中率極差，半吋機槍也顯得威力不足。
- 為此，美國海軍在1980年代打算開發“先進小口徑機炮系統（AMCGS）”來滿足此一需求。就在此時，美國海軍發現近岸環境中另一種潛在的威脅，慢速輕型飛機與直升機，它們同樣是艦載作戰統與雷達容易忽略的目標，前者可發動自殺攻擊，後者則能攜帶火箭、反戰車飛彈等武器進行偷襲。為此海軍又打算開發“穩定武器平台系統（SWPS）”來因應此一威脅。這兩個計畫的任務看來十分類似，所以美國海軍在1991年開始評估將兩者合併為同一計畫。經過評估，海軍德格潤水面作戰研究中心（NSWCDD）做出以下結論：‘現有的密集陣近程防禦武器系統經過改良就能滿足AMCGS與SWPS的需求，不必另外發展新系統。’在一次測試中，密集陣系統於1550m的距離射擊一艘快艇並命中十發，研究命中部位時發現密集陣的20mm機炮只需少數命中彈，就可重創並癱瘓一艘小型快艇以及艇上人員，如此就不用浪費太多彈藥以至於影響防空任務。改良後的密集陣系統在接戰水面、慢速空中目標期間如果發現高速來襲之空中目標時，將優先轉換為防空模式，將其擊落後才繼續進行原本的接戰任務。
- 此外，美國海軍還為密集陣研發了適合攻擊慢速目標的新彈藥。原本的彈藥力求穿透性以引爆反艦飛彈的半穿甲彈頭，因此彈蕊極為堅硬。但在對付飛機或其他慢速目標時，這種彈藥很可能會完全貫穿目標而不破碎，因此炮彈的動能都被炮彈帶走而不是用於破壞目標上。因此海軍設計了另一種彈頭，利用壓縮方式將鎢合金粉末壓製成穿甲彈彈蕊，在穿透目標後很容易碎裂，這樣就能將炮彈的動能有效施加於目標之上而造成較大的破壞。MK-15 Block1A/B的測試記錄極為輝煌，兩者都曾成功攔截模擬SS-N-22日炙以超音速掠海飛行並進行高G閃避的的汪達爾EER靶機（雷神公司公開宣稱這是全世界唯一以機炮式武器系統擊落此類目標的紀錄），而1B由於新型OGB炮管與ELC彈藥，進行反飛彈射擊測試時第一發命中彈的距離足足是1A的兩倍。在柏克級飛彈驅逐艦豪伍德號成軍前的測試中，艦載的兩具密集陣1B表現優異，成功追蹤並擊落超音速與次音速的掠海飛行目標，也與姊妹艦拉森號同時模擬以密集陣系統射擊多艘快艇。在此測試中，與豪伍德號的神盾戰鬥系統連結的密集陣1B表現得相當有智慧，射控電腦在指揮密集陣射擊多快艇目標時突然發現反艦飛彈來襲，便迅速切換至對空反飛彈接戰模式，將來襲飛彈擊落。密集陣1B已經開始配備於12艘擁有MK-92 Mod6射控系統的派里級飛彈巡防艦以及新完工的柏克級飛彈驅逐艦上，未來將陸續換裝於美國海軍其他的艦艇。美國海軍預計將艦隊中所有的密集陣系統都提升為1B，盟國也會陸續進行類似的升級。
MK-15 Block 1A[編輯]
- 針對超音速掠海反艦飛彈的威脅進行升級，1A以新的CDCAMP射控電腦（處理器為MIPS科技公司的R3000 RISC CPU）取代CDC。
- 此外，CDCAMP也經由美國制式SAFENET資料匯流排連線艦上作戰系統，如此密集陣就不再是特立獨行的系統，能與艦上其他系統分享偵測資料並協調作戰，大幅增加了整體艦載防空系統的運作效率。除了射控電腦的改良外，密集陣1A另一改良要項是火炮本身射擊的穩定度與彈著密集度。原始密集陣使用的機炮原始設計希望增加彈著散布以增加殺傷率，但是分布太廣導致只有少量炮彈命中超音速反艦飛彈，威力不足以有效攔截。而日後隨著密集陣射控計算與雷達的改良，瞄準精確度日益提升，使其不再需要靠較大的彈著散布來增加命中率。因此，1A增設炮管支架與附帶的炮箍來固定炮管，以降低炮管在高速射擊時產生的晃動，使其彈著更加密集，顯著降低了瞄準誤差並強化機炮射擊時的穩定性。在1994年的測試中，1A成功擊落超音速掠海飛行並且進行高G閃避運動的靶機，使其成為全球第一種成功攔截此類目標的機炮式武器系統；此外，1990年代初的測試中也輕易擊落終端掠海、命中前突然拉高（Pop-Up）的魚叉反艦飛彈。
MK-15 Block 1B[編輯]
- 改進目標是有效應付水面目標以及低空慢速目標，並進一步強化攔截超音速反艦飛彈的能力。對抗慢速目標不同於反艦飛彈，需要精確的敵我辨識以免誤擊無辜；密集陣1B在雷達罩左側加裝一具英國皮爾肯頓（Pilkington）公司的HDTI-5-2F超長波長高解析度紅外線熱影像系統，並在戰情室內增設一個手動操控台。HDTI-5-2F偵搜頻率為超長波長紅外線，該波段較不易被反射自水面的太陽光、密集陣本身發射時的煙霧與火光所干擾，較過去使用的超長波（波長8-12mm）與中波長紅外線（波長3-5mm）可靠度更高；同時紅外線熱影像也整合輔助射控雷達辨識目標，，大幅提升密集陣追瞄小型高速目標的精確度。在測試中發現HDTI-5-2F追蹤掠海目標的誤差（0.1~0.5mrad）要比密集陣的雷達（2~3mrad）低很多。
- 密集陣1B在火炮上也進行了改良，換裝新型MK-244Mod0脫殼穿甲彈，又稱殺傷力強化彈藥（ELC）。ELC的尺寸與M61A1原先使用的MK-149彈藥相同，但是換用更強的裝藥與塢合金彈頭，因此彈蕊重量由MK-149的70克增加至105克，總重則100克增加至150克，推進能量與膛壓都大幅增加，命中目標時的動能相當於30mm炮彈。為了配合ELC更高的裝藥量與發射初速，1B換裝更堅固且更長的OGB炮管，長度由原先的1524mm增至2007mm，每根OGB炮管的重量比原來的炮管增加一倍，達到17.2kg，厚度與強度均增加不少。炮管支架與炮箍也改用新型設計，讓兩者各自獨立（1A的炮管支架與炮箍是連為一體的），新的炮箍更長且更穩固，新炮管支架的結構也比1A更為複雜與強化。與早期型密集陣相較，1B以OGB炮管發射50發ELC炮彈時，誤差從原來的1.2明顯降至0.8，可在較遠距離達到第一發命中或相同距離內命中目標更多發彈藥。密集陣1B的第一套原型於1999年安裝在派里級巡防艦的昂德伍德號上進行測試，而第一套正式量產型則於2000年9月安裝於派里級泰勒號巡防艦上。
- 除了FLIR及改良火神炮，密集陣BLOCK 1B後續進行火炮控制電腦改良，代號密集陣1B基線2（Baseline 2）；經過基線2工程改良後，射控電腦可靠性及平均故障間格時間均有提升，美國海軍計畫在2019年將所有配備密集陣快炮的軍艦完成這項升級工程。
未完成的密集陣
- 為了滿足21世紀的海上作戰需求，通用動力在1987年提出MK-15 Block2與CIWS-2000的研究意向。依照海軍的要求，此種新系統需提高炮口初速、炮彈質量、射速與命中率。而為了強化對海上目標的攻擊能力，CIWS-2000還打算在雷達之外，另外加裝前視紅外感測器、攝影機和自動跟蹤等設備。各國廠商曾提出多種口徑較大的機炮曾參與CIWS-2000，通用動力曾與瑞士Oerlikon-Contraves公司簽約，將該公司“Super-25”七管式25mm旋轉機炮整合在密集陣系統上進行測試（此炮先前已經用於Myraid近程防禦武器系統上）。此機炮使用25x184釐米的KBB炮彈，無論是發射初速、射程與威力都勝過原本的機炮。根據一份先期概念契約，通用在密集陣的炮座上安裝兩門Super-25機炮，並於1990年5月在澳克森布登試驗場進行了測試。另外，通用動力公司本身也以原有的M-61為基礎，開發出雙聯裝6管25釐米機炮，單炮發射速率便達6000發/分，雙炮射速合計高達12000發/分，其零件數量只有M-61的67%。此炮的炮彈採用獨特的套筒式結構（CasedTelescoped），體積比同口徑的常規炮彈小，整個炮彈封裝在鋼殼內；此炮歷經6000發套筒式炮彈的發射試驗，期間未發生停射故障。此外，此計畫也曾考慮美國特魯德國際有限公司（Tround Internationnal）提出的25mm開膛炮（open breech machinegun）、德國毛瑟（Mauser）的4管27mm炮等等。
- 1980年代末期，美國海軍積極準備提出近程防禦武器系統CIWS-2000計畫，尋覓密集陣的後繼型號。在1990年美國海軍展覽會上，通用展出配備雙聯裝25釐米旋轉機炮的MK-15 BLOCK2。在該屆展覽會上，通用另外還展出一種採用一門8管Gatling 35釐米機炮的密集陣系統方案，採用無鏈供彈，整體機械結構十分簡單，貯彈量為1200發，發射速率可達8000發/分，並配備光電偵測器。美國海軍原本打算在1991年底或1992年初進行CIWS-2000的招標作業，準備開發替代，並在1992年正式選商簽署開發契約。然而由於適逢東西方全面和解，導致國防經費大受影響，使得MK-15 Block2被迫在1991年宣告終止。
其他發展
- 2014年，美軍在龐塞號船塢登入艦上實裝了LaWS雷射武器系統，可用於反制無人機、飛彈和水面艦艇。
- 海公羊飛彈
- 官方編號MK-15 Mod 31，採用原本的MK-72載台與雷達系統，將機炮更換成飛彈發射器，相比直接換裝海麻雀等短程飛彈系統，大幅降低了換裝成本。海公羊與普通公羊飛彈不同，因為使用原本的密集陣雷達射控系統而具有同時瞄準多個目標進行攔截的能力，特別善於對付飛行路線詭譎難料的低空掠海型反艦飛彈。
- 海公羊飛彈的發射器上可放置11枚飛彈本體，與密集陣雷達結合成為一套完全自主的系統，遭遇威脅來襲時也不需要向其他系統需索更多資料，因此適合使用在各種非戰鬥繫船艦上。舉例來說，補給艦不具備戰鬥系統，無法提供武器系統所需的敵襲資料，且在雷達鎖定等感測系統方面的能力也十分有限，因此適合裝配具高度自主性的海公羊系統。
