解析爭論中的中國大陸航母殺手東風-21D型彈道飛彈能力
Wednesday, 2019年01月16日 常漢青
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
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
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：2019年1月14日)
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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)
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