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解析爭論中的中國大陸航母殺手東風-21D型彈道飛彈能力

解析爭論中的中國大陸航母殺手東風-21D型彈道飛彈能力

 

常漢青

台灣戰略研究學會副秘書長

淡江大學國際事務與戰略研究所博士候選人

備役海軍上校

 

一、前言

巴基斯坦國防部引用2004年美國海軍情報辦公室的報告,以一篇《龍的牙齒:已提高博弈能力的中國彈道飛彈》(Dragon's teeth - Chinese missiles raise their game)指出,中國大陸計畫發展具備海上反艦能力的東風-21戰術彈道飛彈。(1)另美國相關報導轉述2009年美國海軍情報辦公室報告,認為中國大陸東風-21D中程反艦彈道飛彈已接近作戰能力。(2)且美國國會研究服務(Congressional Research Service [CRS])報告指出,中國大陸已於戈壁完成飛彈測試。(3)中國大陸2017年在中國人民解放軍建軍90周年大閱兵時,介紹東風-21D型彈道飛彈具有打擊「海上艦船」目標的殺手鐧武器。(4)亦有媒體報導指出中國大陸已完成「望遠4號」海上靶船測試。(5)從這些資料可以了解到中國大陸東風-21D型彈道飛彈具有攻擊「美國航空母艦」的評估消息,主要來自於美國海軍情報辦公室。進而引發各國軍事專家及學者廣泛導論,對於東風-21D型彈道飛彈能力的正、反面意見都有,不過大多數的美國學者、專家都持肯定的正面意見。近來網路引述綜合外媒報導:克裡斯托夫.帕祖克(Christophe Prazuck)去年在法國國會的軍事委員會備詢時表示,對於中國大陸號稱航母殺手的東風-21型彈道飛彈,彈頭在高速自由落體的情況下,能夠精準打擊正在移動中的艦隊,「說實話,我不相信」,他認為,這只是一種未來想達成的目標。(6)而中國大陸東風-21D型彈道飛彈是否真得具備攻擊海上艦船的能力(尚待證實),本文試著從軍事技術的角度,解析其攻擊能力與政治意涵。

 

二、東風-21D型彈道飛彈攻擊海上目標概念分析

依據東風-21D型中程彈道飛彈公開的基本資料,其作戰半徑1,700至3,100公里,可搭載50萬當量的核彈頭或傳統彈藥(含子母彈),命中精度50公尺內,進入大氣層後的自由落體速度為10馬赫,飛彈導引方式為慣性加雷達終端導引。(7)因此,中國人民解放軍如果使用東風-21D型彈道飛彈對美國航空母艦特遣攻擊支隊實施攻擊,可採取的方式有兩種:一是以戰術核彈對航空母艦支隊攻擊;二為彈頭對航空母艦船體的精準打擊。

美國航空母艦特遣攻擊支隊在遂行防空警戒及作戰時,水面艦艇的編隊最大距離基本上不會超過50海浬,艦載戰鬥空中巡邏(Combat Air Patrol: CAP)機的空中警戒巡邏區,基本上是在艦隊威脅方向軸距離航空母艦150至200海浬的位置。因此,美國的航空母艦特遣攻擊支隊的安全防護範圍,是以航空母艦為軸心半徑250海浬的範圍。任何可能接近或進入美國航空母艦特遣攻擊支隊的空中、水面及水下不明目標,都將視同可能的威脅,必要時會對彼等採取先制防禦攻擊措施。

如果中國大陸對美國航空母艦特遣攻擊支隊,使用東風-21D型彈道飛彈戰術核彈攻擊的話,攻擊的方式可分為戰術核彈高空爆炸及水面爆炸攻擊兩種。在核彈高空爆炸部分:主要目的是運用核彈爆炸時所產生的電磁脈衝,將水面艦艇及空中載具的所有雷達、通信及電控等電子設施與裝備摧毀,使美國航空母艦特遣攻擊支隊失去作戰能力;在核彈水面爆炸攻擊部分:主要目的係運用一定的爆炸傷害範圍內的核彈引爆,藉由所產生的爆震波摧毀水面艦艇。因此,中國大陸若採用戰術核彈的方式攻擊美國航空母艦特遣攻擊支隊時,東風-21D型彈道飛彈的50公尺的命中精度誤差,是可以滿足攻擊美國航空母艦特遣攻擊支隊的要求。

假設東風-21D型彈道飛彈採用精準打擊的方式,對美國航空母艦船體實施直接攻擊。其飛彈運作程序如下:首先經由衛星及情監偵系統獲得航空母艦「精確地理座標位置」(如附圖1);第二,將航空母艦精確座標位置,由戰情中心透過資料鏈路系統提供給東風-21D型彈道飛彈射控中心,實施彈道飛彈飛行路徑解算,以及執行飛彈系統備戰作業;第三,當航空母艦最後精確座標位置確認,並且完成彈道飛彈方程式解算後,開啟飛彈發射程序;第四,飛彈自地面發射後,從爬升到重返大氣層階段採取程式慣性導航模式;第五,當彈道飛彈彈頭重新返回到大氣層後,即開啟「自動導控模式」,並且於大氣層內將10馬赫(即10倍音速)速度的自由落體的飛彈彈頭,運用向量噴嘴透過跳躍飛行路徑的滑翔模式,將飛彈彈頭速度降至1馬赫已內的速度;第六,當海上目標(航空母艦)進入到飛彈彈頭導引雷達搜索、追蹤距離時,即開啟飛彈彈頭內的主動搜索追蹤雷達,由上而下的對航空母艦實施導引精準攻擊(如同艦射或空射的反艦飛彈)。(如附圖2)

 

三、解析東風-21D型彈道飛彈攻擊海上目標能力

依據上述東風-21D型彈道飛彈攻擊海上目標概念分析,主要的爭議點在於彈道飛彈對海上移動目標直接、精確的實體攻擊能力。而彈道飛彈戰術核彈頭的攻擊能力,基本上是沒有爭議。因此,如果東風-21D型彈道飛彈彈頭,採用傳統彈藥對海上航空母艦直接攻擊,必須解決下列三項問題:

第一,海上目標的精確座標位置:由於航空母艦是一個可以在海上移動艦船,所以目標位置的精確度,受到「時間」與「座標」兩個變數的影響。由於部署在太空軌道的監偵衛星基本上有兩種形式,一是環繞地球的軌道衛星;二是與地球自轉相同的同步衛星。然不管衛星的運作原理如何,都僅能對地球上已知或指定的某區域,運用影像、紅外線或合成孔徑雷達對特定目標監偵。因此,在時間變數部分:軌道衛星由於環繞地球的關係,從第一次目標偵獲、第一次目標分析、第二次目標偵獲再到第二次目標確認,所需時間為衛星環繞地球一次所需的時間,相較同步衛星所需要目標處理的時間長。

當確認海上目標為航空母艦後,除開始執行目標座標定位外,並且將目標的區域位置傳至作戰中心。戰情中心將目標相關位置情報資料,鏈傳至空中預警機、水面監偵艦、商、漁船、監偵潛艦及岸置長程雷達戰等超視距監偵系統及載具,以獲得更進一步定位航空母艦座標位置。假設中國大陸網路中心作戰所需資料鏈路系統,已完成監偵系統與武器載台的鏈路整合,資料處理所需時間差設定為1分鐘。而東風-21D型彈道飛彈,以平均6馬赫的速度(將爬升、自由落體及滑翔的速度總和的平均值)對1,000公里的海上目標實施攻擊,期所需時間約為8分鐘。因此,東風-21D彈道飛彈,在資料鏈路系統完整及理想的狀況下,攻擊1,000公里外的航空母艦,飛行過程需要約9分鐘才能抵達目標。

假設航空母艦於飛彈發射的同時,以最大30節的速度採取90度角的轉向。由於彈道飛彈自發射後,到終端導引雷達開啟自動歸向導引,期間是採取慣性及自動導航方式飛往預定區域。假設飛彈最後終端導引雷達開啟的距離為10海浬,以1馬赫的速度計算,所需時間為1.8秒,故不列計時間差。因此,航空母艦於飛彈發射後,其位置橫向位移了4.5海浬。以飛彈終端導引雷達搜索範圍直徑不超過5海浬,而且要在1.8秒的時間內,運向量噴嘴的改變航向是有其困難度。

在座標位置變數部分:由於監偵衛星所能提供航空母艦的資料,僅能針對已知附近陸地的經緯度座標為基準,運用比例圖像量測航空母艦與基準點間的相關方位與距離,再轉換算成經緯度地理座標。由此,在座標位置的轉換過程即已產生誤差值,再加上監偵載台(如空中預警機)建立目標位置時,其監偵載台本身的經緯度地理座標與雷達偵測方位與距離差,以及將雷達資料轉換成資料鏈路系統的經緯度座標差。若以「數值分析」理論分析,任何一個估算的誤差數值乘以真數值,其誤差將會依據真數值產生倍數增加。以太空的角度觀察地球座標的誤差值,0.001的數值誤差在實際距離範圍上可能都有數10海浬的距離差。

綜合依據上述分析,可以得出當中國大陸東風-21D型彈道飛彈發射的同時,美國航空母艦採取最大30節速率做90度轉向,基本上美國航空母艦即已脫離彈道飛彈終端導引雷達的搜索範圍。因此,若單從此兩個變數假設,美國如何掌握東風-21D型彈道飛彈位置及飛彈發射時機,是航空母艦反制彈道飛彈攻擊的第一個思考要件。

第二、東風-21D型彈道飛彈終端導引雷達效能:反艦飛彈要能具備達成攻擊水面目標的效能,首先必須要能搜索到目標。當目標建立追蹤後,再導引飛彈隨目標動態改變航向,進而轉換成歸向攻擊狀態。由於現今反艦飛彈大部分為長程超視距飛彈,因此終端導引方式主要都為飛彈主動導引。其尋標器的搜索方式可分為「脈波」雷達或被動雷達(紅外線或反輻射),終端導引飛行高度不會超過30公尺。假設彈道飛彈要採取低空飛行的方式,以發揮飛彈尋標器的功能,將會使彈道飛彈可能因為減速滑行的因素而發生失速的現象。若採取70度仰角近乎垂直的方式攻擊航空母艦,搭配使用主動式脈波雷達,將因海面背景雜訊因素而無法獲得目標。另若使用主動式都卜勒雷達,則航空母艦相對1馬赫以上彈道飛彈的速度而言,可以視同航空母艦是靜止不動的,進而限制都普勒雷達的效能。因此,彈道飛彈唯一具有對航空母艦偵搜效能的系統,應該是紅外線或反輻射被動式尋標器,而被動式尋標器以海面為背景的狀況,因過大的環境背景雜訊因素對效能影響甚鉅。

第三、監偵載台的效能:反艦彈道飛彈要能提高其命中率,最終還是要由空中、水面或岸置雷達監偵系統,提供精確的航空母艦海上目標資料。以中國大陸空警-2000預警機為例,對海面搜索的都卜勒雷達有效偵蒐距離為470公里(約253海浬)。以美國航空母艦特遣攻擊支隊的安全防禦範圍為250海浬計算,中國大陸的空中預警機在戰爭時期,能夠在美國航空母艦特遣攻擊支隊安全防護圈附近,獲取航空母艦位置資料的機率不高。然如果中國大陸的預警機能夠在空中戰機制空權獲得的掩護下,執行航空母艦目標位置搜索的話。預警機亦可直接導引戰轟機對航空母艦實施空射反艦飛彈攻擊,何須運用彈道飛彈呢?另在水面監偵部分,由於水面艦船最大水面偵蒐距離約為25海浬。而漁船基本上沒有資料鏈路系統,無法提供精確目標位置。另潛艦的水面偵蒐距離較水面艦船更短,而且倘若潛艦能突穿航空母艦特遣支隊的反潛屏衛,接近目視航空母艦的距離,即可展開潛射魚雷或反艦飛彈攻擊,又何須運用反艦彈道飛彈攻擊呢?因此,由監偵載台獲取精確航空母艦座標位置資料,基本上是不適當可行的。

 

四、結論

綜合上述問題解析,可以研判上述三項中的東風-21D型彈道飛彈,原則上不具備攻擊海上航空母艦艦船實體的能力。唯可以預判的是如果中國大陸要運用東風-21D型彈道飛彈,攻擊美國航空母艦艦攻擊支隊的彈頭,必須是戰術核子彈頭以摧毀編隊內的艦船。因此,反艦彈道飛彈基本上是一個軍事技術構想,在和平時期的測試也許具有成功的機會,但命中率必定也非常低。

中國大陸在2000年開始快速的汰換海、空軍的老舊系統裝備,藉由新的先進武器系統裝備的獲得,也帶動經濟快速的發展。另2003年美伊戰爭的結束,使得美國各軍種面臨裁軍的壓力,致使美國各軍種為維持軍隊員額,以及汰換武器系統裝備的需求,積極針對未來可能的威脅、作戰環境及科技發展,提出各項軍隊調整方案。而東風-21C型中程彈道飛彈是2001年開始立項研製,2002年底試驗成功。而D型為改良型,射程更遠能力更強。從其發展就可以理解美國海軍情報辦公室,為何要提出中國大陸東風-21D型中程彈道飛彈具備反艦的能力。

而中國大陸又為何在2015年9月3日慶祝抗戰勝利70周年大閱兵時,才明確介紹東風-21D型彈道飛彈具備打擊海上目標能力呢?其目的可能希望藉由美國的威脅評估分析,建構中國大陸已具備反艦彈道飛彈的能力,以藉此提升地緣戰略的影響力。因此,雖然從軍事技術的觀點,東風-21D型彈道飛彈的反艦能力尚有所爭議,但從政治層面的觀點分析,定位東風-21D型彈道飛彈為「航母殺手」,對於美國及中國大陸來說都是有其政治利益的意圖。

 

附圖2:東風-21D型彈道飛彈海上目標偵蒐及追蹤概念圖

5-Figure2-1.png

資料來源:Andrew S. Erickson, David D. Yang, Using the Land to Control the Sea?—Chinese Analysts Consider the Antiship Ballistic Missile, Naval War College Review, Volume 62 Number 4 Autumn Article 6, p.57.

 

 

附圖2:東風-21D飛行路徑圖

 

image.jpg

 

資料來源:Joseph Trevithick ”China Reveals Short-Range Anti-Ship Ballistic Missile Designed To Dodge Enemy Defenses,” The Drive, November 5, 2018, <http://www.thedrive.com/the-war-zone/24699/china-reveals-short-range-anti-ship-ballistic-missile-designed-to-dodge-enemy-defenses>(檢索日期:2019114)

 

 

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 註釋

(1) “Dragon's teeth - Chinese missiles raise their game,” Pakistan Defence, Jan 16, 2007. <https://defence.pk/pdf/threads/dragons-teeth-chinese-missiles-raise-their-game.3525/>(檢索日期:2019年1月14日)

 

(2)ERIK SLAVIN, “New Chinese anti-ship missile may complicate relations with U.S.,” STARS AND STRIPES, July 19, 2010 <https://www.stripes.com/news/new-chinese-anti-ship-missile-may-complicate-relations-with-u-s-1.111552>(檢索日期:2019年1月14日)

(3)Ronald O'Rourke, “China Naval Modernization: Implications for U.S. Navy Capabilities—Background and Issues for Congress,” June 5, 2014, p.5.

(4)〈中國抗戰勝利70週年《勝利大閱兵》〉,《youtube》,2016年2月20日,<https://www.youtube.com/watch?v=ltgo2D7MfhU&t=1926s>(檢索日期:2019年1月14日59分31秒)

(5)〈火球從天而降貫穿下層艙室 東風-21D精準擊沉遠洋4號〉,《ETtoday新聞雲》,2018年3月20日,<https://www.ettoday.net/news/20180320/1133766.htm>(檢索日期:2019年1月14日)

(6)〈法海軍上將吐槽中國:東風導彈若能反艦 還研發航母幹嘛?〉,《自由時報》,2019年1月5日,<http://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/2662494>(檢索日期:2019年1月14日)

(7)〈東風21彈道導彈〉,《百度》,<https://baike.baidu.com/item/东风-21弹道导弹/22468834?fromtitle=%E4%B8%9C%E9%A3%8E-21&fromid=9618960>(檢索日期:2019年1月14日)

 

封面圖片來源:Tokyo Express, http://tokyoexpress.info/2015/10/02/%E6%88%91%E5%9B%BD%E3%81%AB%E3%81%A8%E3%81%A3%E3%81%A6%E7%9B%B4%E6%8E%A5%E3%81%AE%E8%84%85%E5%A8%81%E3%80%81%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E3%81%AE%E5%BC%BE%E9%81%93%E3%83%9F%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%81%A8/



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