雷松表示,SPY-6雷達系列已經能賦予海軍船艦空前的探測能力,而透過NCR之類的後端軟體架構升級,更可進一步加強SPY-6的功能,成為未來美國海軍分佈式感測能力的核心。 雷松飛彈防衛(Raytheon Missiles & Defense)先進技術部門(Advanced Technology)副總裁Colin Whelan表示,NCR技術會成為將來新世代軟體定義集成天線孔徑(next-generation software-defined apertures)的基礎,透過軟體升級(包含信息密碼加固)不斷強化雷達的性能以及擴展功能。 從2020財年起,美國海軍開始為AMDR雷達編列先進分散式雷達(Advanced Distributed Radar,ADR)能力的研發預算,包括提高大掃描角度的靈敏度,以及多基雷達能力(Multistatic Radar),有助於提高反彈道飛彈以及防空作戰等任務,例如提高對匿蹤目標的探測效能,以及降低電磁跡訊(部分雷達可以關機)等。 多基雷達是幾部共同工作的雷達之中,只有一部發射波束,其餘僅負責接收;一般雷達匿蹤技術都是讓敵方雷達波分散到其他方位、減少原路返回的回波強度,而多基雷達在適當的部署之下,不同接收端接收由單一雷達發射、被匿蹤目標反射到不同方位的回波,實時分享探測數據並計算出匿蹤目標的方位,如此就能大幅降低敵方的匿蹤效能;此外,多基雷達也有助於減少輻射電磁信號,不會讓所有雷達都發射雷達波束而全部暴露位置。 實現多基雷達的基礎條件包括各雷達的信號處理能實現網路協同,並且達到多雷達共同運作時的精確對時。
在狀況一(State 1)的戰備情況之下,AMDR的主電源功率消耗上限的目標值是1100KW,門檻值為1235KW;在戰備更低的狀況二(State 2)之下,AMDR的功率消耗上限目標值降至850KW,門檻值為950KW。 可將您認為適合的點數贈送給作者,一旦使用贊助點數即不得撤銷,單筆贊助最低點數為點,最高點數沒有上限。 碳水化合物在飲食中佔有必要性與重要性,因此在DRIS第八版新增EAR與RDA,同時並增加AMDR(巨量營養素可接受範圍)的概念。
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除此之外,雷松也是美國現役主要的彈道飛彈預警雷達承包商,實績包括戰區高空層飛彈防禦(THAAD)系統的TPY-2雷達、部署在大型鑽由平台的SBX-1 X波段海基探測雷達以及美國空軍部署在陸地上的FPS-108 Cobra Dane與FPS-115 PAVE PAWS彈道飛彈預警雷達。 AMDR雷達採用全數位化雷達波束控制,可以同時發射及接收多道雷達波束,執行不同任務,如防空、彈道飛彈偵測、飛彈導控等,同時,也是首度在雷達上運用氮化鎵(GaN)技術,技術層次相當高。 氮化鎵作為接收/傳輸(T/R)單元,可縮小體積,卻能有更寛工作頻帶、更大輸出功率、更強訊噪比、更高工作溫度、更好導熱性及導電性,並將平均故障間隔時間提高至十倍,是SPY-6性能優異的關鍵。 而採用數位化波束控制,可快速處理T/A模組回收的大量訊號數據,並增加波束成形的彈性,提高雷達靈敏度一百倍,增加訊號動態範圍,在濱海或高電磁干擾環境下,仍可提升雷達效率。 在2022年3月31日,雷松宣布獲得美國海軍價值6.51億美元合約以及附帶的選擇權(如全部執行則可達25億美元),執行AN/SPY-6系列相位陣列雷達(包含固定陣面以及旋轉陣面版本)的全速率量產(full-rate production)工作,合約涵蓋硬體生產與維護等。 由於無論是AMDR或先前的DBR雷達,對於航空母艦、兩棲艦艇(只需要配置短程防空自衛系統)都過於昂貴 ;而洛馬集團開發的AN/SPY-4 S波段VSR雷達也面臨落後超支,因此美國海軍隨後又決定發展企業對空監視雷達(Enterprise Air Surveillance Radar,EASR)來取代VSR,成為美國海軍現役的AN/SPS-48、49等舊型對空搜索雷達的接替者。
在2019年8月20日,雷松與美國海軍宣布,第一套EASR企業對空監視雷達(SPY-62構型)在維吉尼亞州瓦勒普斯島的美國海軍水面作戰系統中心完成系統等級(system-level)測試;第一項測試程序包括搜索、探測、識別、追蹤大量目標,例如附近飛行的民航機。 EASR的系統性測試在2019年第四季完成,隨後就由工程與成熟度發展階段(engineering and manufacturing development phase)轉移到生產階段。 在2016年7月初,雷松將第一套完整的SPY-6 AMDR雷達原型(包含一個由37個RMA組成的S波段主陣面以及一個修改自SPQ-9B的X波段雷達)交付位於夏威夷的美國海軍太平洋飛彈測試場(Pacific Missile Range Facility,PMRF),進度比原訂超前,至此EMD階段完成了80%。 在接下來12個月,AMDR原型會在太平洋飛彈測試場進行各項實際情境的測試,包含探測、防空飛彈射控、防空作戰與反彈道飛彈等測試項目。 在2017年夏季於夏威夷完成測試之後,AMDR就會移到維吉尼亞東岸Wallops島的美國海軍水面作戰系統中心(Surface Combat Systems Center,SCSC)進行戰鬥系統整合測試工作,地面系統測試工作會持續到2017年7月。
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EASR將是一種新型固態電子掃描雷達 amddr (AESA),兼具對空監視、防空作戰、航空管制、對水面搜索等能力,價格比AMDR低廉,性能、功能也較為簡化。 陣面由24個RMA組成(T/R單元數量超過3400個),天線孔徑與現有SPY-1D類似(12英尺級),信噪比比SPY-1D提高11分貝 (相當於靈敏度提高12.6倍);依照雷達偵測距離與功率、天線面積與增益的公式,其偵測距離理論上比SPY-1D增加1.88倍。 後來雷松的SPY-6/AMDR-S雷達工程原型實測性能超過最初指標(見下文),估計24 RMA版的信噪比會比SPY-1D高15分貝,意味靈敏度提高30倍,這相當於最初規劃的14英尺級AMDR陣面(SPY+15)的水平。 依照美國國會審計組織(GAO)在2013年初以前的計算,估計AMDR的研發成本為11億9000萬美元,生產購置成本以22套為基準(當時準備建造22艘柏克Flight 3)則為45億9000萬美元,合計總成本將達57億9000萬美元左右;而美國海軍的估計則認為AMDR的研發作業需要22億美元,並花費132億美元購置24套。 然而到了2013財年,GAO刪減AMDR的總預算近100億美元;依照此時估計,AMDR項目將製造22套系統來裝備柏克Flight 3,總價65.98億美元,平均每套量產型的價格估計將近3億美元。
在2015年5月中旬,雷松宣布完成對AN/SPY-6 AMDR雷達的關鍵設計審查(CDR),項目包括硬體規格、軟體開發、降低風險、可量產性分析、項目管理、測試與進度評估、成本評估等,證實其設計與技術成熟、能付諸量產並降低風險,可望在符合時程、預算之下滿足預定的性能指標;此時,AMDR的EMD階段已經完成超過40%。 雷松表示,該集團在AMDR計畫實施了敏捷的研發和管理方法,是AMDR專案至此相當成功順利的主因;此種執行方式能持續支持軟體與硬體的設計驗證、技術成熟度、可生產性和降低風險等,對AMDR的生產、質量和成本可負擔性等都有好處。 在2015年8月,美國海軍海上系統司令部(Naval Sea System Command,NAVSEA)發佈EASR的工程發展階段的需求徵詢(Request for Proposal,RFP);然而先前參與先期概念研究展示階段的兩家廠商中,只有雷松團隊回覆了需求徵詢並提交本身的提案,諾格團隊則放棄參與。
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雷神公司在2013年擊敗洛馬、諾格集團,贏得海軍合約,並在2014年進入工程發展階段,正式編號為SPY-6。 2017年7月,於太平洋飛彈試驗場進行第二次測試,成功偵測及持續追蹤一枚中程彈道飛彈,另外也進行對空中、水面目標的測試,這項被稱為「義勇泰坦」(Vigilant Titan)的測試,是SPY-6雷達持續測試計畫的一部分。 為了因應AN/SPY-6以及後續雷達的生產工作,雷松在2017年初決定在麻薩諸塞州的安多佛(Andover, Massachusetts,雷松的設計研究中心也位於此處)建造一個面積30000平方英尺、挑高60英尺的新生產設施,稱為雷達發展設施(Radar Development Facility),共耗資7200萬美元,在2018年8月啟用。 這個新廠區使用高科技自動化生產程序,例如產品的搬運移動都由全自動化的機器人完成, 內有舉升能力達50噸的起重設備來迅速搬運移動雷達;此一場房還包括一間長88英尺、寬50英尺、高52英尺的電磁靜默測試室(牆壁上總共有92000個消除雜訊的角錐),是此時雷達業界最大的測試設施之一。 在2016年初,AMDR計畫已經完成了9個主要里程碑(milestone),包括軟硬體關鍵設計審查( hardware and software Critical – Design Reviews)、第二次研發測試事件(Development Test Event 2,DT-2)預備審查(Readiness amddr Review)等。
- 依照而日後雷松公布的資料顯示,每個RMA總共有24個TRIMM(意味每組LRU各有6個RMA),每個TRIMM單元包含6個T/R單元,因此每個RMA總共有144個T/R單元,而由37組RMA構成的SPY-61陣面總共有5328個T/R單元(以往AN/SPY-1D雷達陣面的單元數為4350個)。
- FFG已被命名為「星座級」(Constellation Class),以首艦星座號作為級別名,這兩型雷達都是基於SPY-61成熟的基礎上所發展。
- SPY-6雷達與神盾作戰系統最新的基線10(Baseline 10)戰武器系統性能提升完全整合,以降低發展成本及減低風險,預計2024年達成初始戰力。
- 日後雷松SPY-6/AMDR-S雷達工程原型實測性能比指標更高 (見下文),因此雷松三度提高了宣傳數字,最新的說法是SPY-6信噪比比SPY-1D高20分貝(等於靈敏度提高1000倍)。
- 因此整套AMDR雷達的功能可涵蓋艦隊區域防空、彈道飛彈防禦、對海搜索,以及小型低雷達截面積目標的偵測,功能十分完整。
- 4.AN/SPY-64:用來換裝現役柏克Flight 1/2,採用四個固定式陣面,每個陣面由24個RMA構成。
- 後來雷松的SPY-6/AMDR-S雷達工程原型實測性能超過最初指標(見下文),估計24 RMA版的信噪比會比SPY-1D高15分貝,意味靈敏度提高30倍,這相當於最初規劃的14英尺級AMDR陣面(SPY+15)的水平。
而原本神盾系統AN/SPY-1相位陣列雷達的主承包商洛馬集團在競爭失敗後,隨即 在2013年10月22日向美國海軍發出了正式的抗議,認為洛馬集團交付了完善的工程方案以及相當合理的報價,但在審查過程中沒有獲得美國海軍公正的對待;隨後,美國政府審計組織(GAO)將暫停與雷松的簽約,並在100天內對競標過程進行調查,結果在2014年1月底揭曉。 AMDR採用開放式系統架構,無論是雷達硬體(如雷達型號、主動天線陣列數量)或後端處理系統都能輕易變更或擴充,因應不同的載台尺寸而調整系統規模,並利於服役全壽期的維護與升級作業;為了節省成本,AMDR將盡可能採用已經開發成熟的硬體架構與商規組件。 為了易於維修,AMDR的電路組件將比現有雷達更少且更經濟,透過軟體的創新來減少對硬體零組件的需求。 2019年2月,成功達成最後一回合的測試目標,進行第15次彈道飛彈目標的追蹤,追蹤的飛彈同樣由太平洋飛彈試驗場發射。
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美國海軍在2013年決定為新一代艦艇發展AMDR雷達,採用S波段長程雷達及X波段的中級短程雷達組成,為一種雙頻雷達。 S波段負責長距離搜索、追蹤、彈道飛彈防禦及飛彈與船艦上傳及下傳鏈結,X波段負責中程及短程的對空與對海搜索和精確追蹤。 第一代神盾雷達AN/SPY-1探測距離約四百公里,可同時監視四百個目標、同時追蹤約一百個目標,導引飛彈攔截18個目標。 但由於近年來日趨增加的彈道飛彈、超高速反艦飛彈、無人機、隱形戰機等威脅,美國海軍開始更新其雷達偵測導引及抗電子干擾能力,AN/SPY-6雷達因此誕生。 SPY-6/AMDR -S每面天線的直徑比AN/SPY-1D略高,但重量與深度比AN/SPY-1D增加不少;透過縮小分段模組、提高結構強度 (包括增加低截面強化樑)等方式,伯克Flight 3的上層結構在沒有重大修改的情況下就可以安裝。
SPY-6/後端系統的冷卻系統稱為冷卻裝備單元(Cooling Equipment Unit,CEUs)。 由於AMDR的T/R收發單元都集中在天線上,因此需要更強的天線冷卻能力,為此柏克Flight 3還將原本為SPY-1D相位陣列雷達供應風冷的風扇室擴大。 考量到柏克Flight 3的艦體載台排水量餘裕有限,如果在AMDR-S長程雷達之餘再加裝一套X波段 相位陣列雷達,艦體排水量與載重餘裕將所剩無幾;此外,裝備X波段相位陣列雷達將使柏克Flight 3的成本進一步攀高,對於2010年代面臨嚴峻預算刪減的美國海軍並非好事。 在美國審計署(GAO)於2010年3月發佈的主要國防採購計畫審查報告中,就提到AMDR雷達系統初期會以SPQ-9B作為X波段雷達,而AMDR-X相位陣列雷達的開發與競標工作會在較晚的時候開始。 由於2008年金融海嘯造成的重創,美國在2008年7月將DDG-1000驅逐艦的產量大砍為二至三艘,CG(X)巡洋艦也在美國海軍於2011年度編列的「30年造艦計畫」中消失;雖然如此,AMDR持續進行。
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不過,隨著美國海軍正式將AMDR Backfit排入時程,意味洛馬向美國海軍推銷SSR雷達、替換現役SPY-1的計畫可能落空。 在1999年起,美國海軍就以固態SPY雷達(Solid State SPY Radar,SS-SPY)的名義,資助洛馬集團以神盾艦的SPY-1相位陣列雷達為基礎,研究新一代的S波段主動相位陣列雷達(詳見SPY-1相位陣列雷達一文),此計畫隨後又演變成S波段先進雷達(S-Band Advanced Radar,SBAR)以及可變固態S頻雷達(Scalable Solid-State amddr S-Band Radar,S4R)等。 在2019年5月6日舉行華盛頓的海上/空中/太空展(Sea Air Space 2019)中,雷松集團的艦載雷達系統主管Scott Spence透露,第一套AN/SPY-61的下甲板設備在本周運往Ingalls造船廠,準備安裝到建造中的首艘柏克Flight 3飛彈驅逐艦傑克.盧卡斯號(USS Jack H. amddr Lucas DDG-125)。 電力供應方面,以2015年3月美國海軍提交國會的柏克Flight 3技術報告為例,柏克Flight 3的AMDR雷達系統使用的電力是透過艦上的1.4MW電力轉換模組(Power Conversion Modules,PCM) ,將4160V交流電轉為1000V直流電輸入AMDR的雷達陣面。
美國海軍為EASR雷達提供的正式編號為AN/SPY-62及3,其中AN/SPY-62是旋轉式雷達,用在兩棲突擊艦及尼米茲級航空母艦,取代原來的SPS-48E雷達;AN/SPY-63為三面固定天線,將配備在福特級航空母艦的後續艦,以及新一代巡防艦(FFG)上。 FFG已被命名為「星座級」(Constellation Class),以首艦星座號作為級別名,這兩型雷達都是基於SPY-61成熟的基礎上所發展。 此次合約含選擇權如果合約全部執行,雷松為美國海軍交付的AN/SPY-6雷達總數會來到46套,在接下來五年裝備31艘船艦,合約累計總值31.6億美元。 而在2019年在華盛頓舉辦的海上、空中、太空展(Sea Air Space,SAS2019)中,雷松宣布EASR採用三個固定陣面的版本型號為AN/SPY-63。
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此種新型X波段艦載雷達應為一種主動相位陣列雷達,採用氮化鎵(GaN)半導體技術的T/R射頻組件、數位波束成形技術(DBF)以及模組化的系統架構等;這個新的X波段雷達計畫稱為企業X波段照射雷達(EXI)。 這份信息不只首度確定旋轉型EASR的型號為SPY-62,而且首度具體提到為現役伯克級換裝AMDR雷達的計畫,使用的構型是SPY+11(天線尺寸與現有SPY-1類似),每個陣面由24個RMA模組構成。 依照這份計畫,第一套用來改裝現役伯克級的AMDR Backfit打算在2021財年交付,2024財年完成裝艦。 在2019年在華盛頓舉辦的海上、空中、太空展(Sea Air Space,SAS2019)中,雷松宣布此種24個RMA版本的型號為AN/SPY-64。 在2020至2026年,雷松將供應16套EASR雷達系統(包含旋轉、三面固定天線構型)給後續的福特級航空母艦(CVN-79、80)以及新造大型兩棲作戰艦艇(包含替換惠德比島級/哈潑渡口級船塢登陸艦的LX以及LHA-8起的美利堅級Flight 1兩棲攻擊艦)計畫。
不過因為ADMR雷達太大又太貴,不可能用在航空母艦等只需短程防空武力、不需要具備彈道飛彈攔截能力的船艦上,因此2014年美國海軍決定投資發展另一型雷達,即EASR,同樣也是主動電子掃描雷達 (AESA),具有對空、對水面搜索能力,以及空中管制,功能較為簡單,目的是用來取代SPS-48E雷達。 理論上,AMDR-S(SPY+15dB)相較於SPY-1D,可以在兩倍距離外探測到雷達截面積(RCS)小一半的目標,且同時支援的飛彈中途導引數量提高3倍。 日後雷松SPY-6/AMDR-S雷達工程原型實測性能比指標更高 (見下文),因此雷松三度提高了宣傳數字,最新的說法是SPY-6信噪比比SPY-1D高20分貝(等於靈敏度提高1000倍)。 最初美國海軍估算AMDR各版本性能時,由於美國的氮化鎵(GaN)半導體器件技術尚未成熟,因此當時AMDR打算使用的T/R組件材料仍是砷化鎵(GaAs)半導體;然而隨後GaN半導體技術發展成熟並應用於雷松的AMDR,實際測試的性能遂超過了先前紙面上預測的水平。 依照美國海軍的規劃,AMDR陣面是由若干個雷達模組總成( Radar Module Assemblies,RMA)構成,每個RMA就是一個獨立而完整的小型雷達 ;透過不同數量的RMA組成一個較大的雷達,具備模組化以及能彈性擴充/裁減等特性。
依照美國海軍的估計,如果要因應未來30~40年間可能的最高強度空中威脅(包括彈道飛彈、匿蹤目標等) 並支援KEI等級的遠程反彈道飛彈攔截器,AMDR S頻雷達的信噪比最好能比SPY-1D高30分貝(1000倍)以上,但如此大型的系統只能安裝於新設計的巡洋艦或聖安東尼奧級船塢運輸艦大小的載台上。 當時以DDG-1000修改為CG巡洋艦的方案,使用這種22英尺級的AMDR天線,信噪比高於SPY-1D30分貝(1000倍);而美國海軍手頭上的現成設計中,只有由LPD-17聖安東尼奧級船塢運輸艦才有能力搭載這種版本的AMDR。 根據雷松在2015年公布的想像圖推算,SPY+30陣面由97個RMA組成(T/R單元數量超過13900個)。 藉由程式控制的 全數位化波束成形與控制技術(過去相位陣列雷達的波束成形是透過類比電路的移相器進行,AMDR的收/發波束成形與控制則實現全數位化),相位陣列天線能同時發射/接收多道波束,因此能同時不間斷地執行防空偵測、反彈道飛彈、飛彈射控等不同任務(過去相位陣列雷達通常同時間只能發射一道波束,藉由極高的切換速度分配給不同的工作),這是美國首次在天線尺寸這麼大的雷達上應用這類技術。 另外,相較於VSR雷達,AMDR的天線發射/接收單元(T/R)要求的功率更高,效率(產生額定功率所需的電力與冷卻需求)也比VSR高出10%。 為了達成功率需求,AMDR以氮化鎵 (GaN)半導體技術來製作T/R單元,然而這也是世界上首次在AMDR這樣的大孔徑陣面上應用氮化鎵半導體技術,存在不少技術風險(過去沒有氮化鎵半導體技術的T/R組件在長時間高功率輸出下的性能與可靠度等相關經驗)。
如果甘迺迪號在2022年建成時就交付,此時EASR將趕不及裝艦,屆時可能採用分階段交付的方式,日後再補裝EASR雷達。 在2020年7月21日,雷松生產的第一套AN/SPY-61主動相位陣列雷達交付美國海軍,用於在密西西比州帕司卡古拉的英格斯造船廠(Ingalls)建造的第一艘柏克Flight 3飛彈驅逐艦──傑克.盧卡斯號(USS Jack H. Lucas, DDG-125)。 接著在2020年10月7日,一套AN/SPY-61主交付位於新澤西州摩爾斯頓(Moorestown, N.J.)的戰鬥系統工程發展展處(Combat Systems Engineering Development Site,CSEDS),安裝在綽號「玉米田巡洋艦」(cruiser in a cornfield)的神盾系統模擬設施中。