方阵近迫武器系统

密集阵近迫武器系统（Phalanx Close-In Weapon System），通称方阵快炮，泛用于美国海军及二十个以上盟国海军的各级水面作战舰艇上，是一种以反制导弹为目的而开发的近迫武器系统，最早由通用动力公司波莫纳厂开始制造，目前则由雷神公司负责制造。

## 开发

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1967年以色列海军艾略特号驱逐舰被击沉后，美国从以阿战争与其它途径确定苏联有着可掠海飞行的反舰导弹。如果反舰导弹是由潜舰发射，水面舰获得警告的时间大幅缩短。因此美国从1968年开始研究防御导弹的舰载方阵系统，火控系统发包给休斯电子，而防御武器将与海麻雀防空导弹任务互补。第一套技术演示的方阵快炮在1970年代于新墨西哥的白沙实验场进行，1973年原型方阵快炮装设在金恩号驱逐舰，在1973年8月至1974年3月实施测试。海军在计划初期对该系统表示疑虑，因此到1974年7月才增购6座原型方阵进行更复杂的战术测试。1974年11月，方阵快炮安装在一艘报废的艾伦·M·桑拿级驱逐舰阿尔弗雷德·A·坎宁安号驱逐舰上，以各种美军现役导弹对方阵快炮进行实际战术评估。1976年，一套方阵快炮安装在雪曼级驱逐舰上，检测在电磁干扰状态下方阵快炮的追踪和搜索雷达操作的可靠度。

1977年7月，方阵快炮正式制式化，在美国海军武器测试舰比吉洛号上测试，1977年12月30号得到正式量产合约，为美国海军量产23座、海外用户生产14座方阵快炮。1978年开始量产，1979年9月拨交首批次量产版，1980年4月安装在珊瑚海号航空母舰，正式服役。第一个采用方阵快炮的外国用户是沙特阿拉伯海军，在1981年9月配备，在1984年后，美军开始在登陆舰、补给舰等非一线战斗舰艇上加装方阵快炮，更换旧有的防空火炮。美军在方阵快炮的外销上释出得相当快，令方阵迅速成为美国盟国泛用的舰载近迫防御武器。

## 技术概述

方阵快炮火炮和雷达整合在同一个炮座上，顶端标志性的白色护罩内为雷达装置，其白色圆桶状的外形也常被昵称为“R2-D2”，源自电影《星际大战》里一个知名的机器人。设计上，方阵快炮可进行全自动防御，即给定目标的资料后，就可以完全靠内建的雷达搜索、追踪、目标威胁评估、锁定、开火；方阵快炮的炮口可以以每秒126度的速度水平移动、垂直移动则是每秒92度，大部分状况下可以在1.5秒内将炮口对准目标方位。方阵炮座的面积占5.5平方米，安装不必在甲板上挖洞，只需要确保安装的甲板位置有足够的结构强度且可供应电力与冷却线路即可，具有安装容易的优点。

方阵快炮的供电为440伏特／60赫兹三相交流电，搜索状态时需求电力18Kw、追踪状态时需求电力70kw。方阵快炮内部的电子系统采用液冷式冷却，需要由船舰供水，在全系统运转时每分钟需要31.75升的冷却水，在供水泵故障下方阵快炮内部的电子零件仍可继续维持30分钟运转。

方阵系统的遥控操作台设置于舰桥内，每个控制台最多可控制四组方阵系统，可进行目标分配与监控等工作。另外，每套方阵系统都有一个各自独立的本机控制台，一般设置于方阵系统附近的抗震舱室内，负责控制该套方阵系统的运作，可作为遥控操纵台失效时的备援。两种操控台也能一起使用。一般配置三名操作人员，一名射手，两名装填手。

方阵快炮接战逻辑的初期规划，是在5,600码（5,100米）距离侦测到目标、4,300码（3,900米）距离捕捉目标、2,500码（2,300米）距离开始射击，最近接战距离为100至230码（91至210米）。美军最初开出的技术要求是从侦测到捕捉目标要在2秒内，并以平均使用200发弹药的条件下破坏目标。

但相对的，方阵系统“单打独斗”的特性也是个缺点，只倚赖自身的雷达火控系统进行接战，与舰上其他系统没有协同互助。即使舰载雷达已经精确捕捉并锁定目标，方阵系统解除保险后仍然必须重新以自身的雷达进行空域搜索，不仅多浪费时间，也增加了漏失目标的可能性，且方阵快炮也无法从敌友辨识系统得到支援资讯，因此一旦启动方阵快炮就是敌我不分攻击目标。此外，受限于载台的限制，方阵系统的雷达只能与机炮共用同一个回旋/俯仰角，无法独立执行广域搜索，因此系统开机后只能一次攻击一个目标。这个缺点在近年来已经借由和神盾战斗系统进行整合而获得不小的改善。

近年来因为新型超音速掠海反舰导弹普及，来袭导弹通过军舰防空武器有效拦截区域的时间大幅缩短，射程有限的机炮式系统作用日小，再加上炮弹口径过小，容易造成拦截无效这个致命的缺陷，已不少舰艇改采用海公羊等短程导弹系统取代，但由于导弹采购成本并非全部国家都能负荷，且对抗小型船只自杀突击等任务仍有需求，因此还是有不少新舰艇仍继续采用机炮式系统。

## 演进

### MK-15 Block 0

采用M61A1火神式机炮，炮管长76倍径、膛线为9条左旋设计，使用20毫米口径弹药（视任务内容可以替换），有效射程约450至1800米（最大射程纪录5,486米）。每分钟射速3,000发。作为战斗机的原始用途时，M61机炮射速可达每分钟6,600发，转用在方阵快炮上时因权衡攻击效率与次数而降低射速设定，以免弹药快速耗尽。炮座为GD的MK-72（最初称为EX-83）。作用原理是在开火的短时间内倾泻出大量弹药，在雷达计算出的导弹可能经过路径上形成极为密集的弹幕，以达到拦截击落的目的。

炮座底部的弹箱约可容纳989发炮弹，设计上方阵对每个目标使用约200发炮弹就可拦截，所以理论上一座装满弹药的方阵系统能连续接战五个目标。不过前提是这五个目标必需在相近的方位先后出现，如果多目标从不同方为同时来袭，方阵系统接战完第一个之后需要重新进行搜索，大幅浪费宝贵反应时间。

方阵快炮最初配备的炮弹为MK-149型脱壳穿甲弹，重约100公克，炮口初速约1,113米/秒，着重于强化穿甲能力，故非常强调外弹道性能以及缩短飞行时间，为了确保弹头破坏力，MK-149采用高硬度的衰变铀弹芯来强化穿甲能力。雷达使用洛克希德公司研发的AN/VPS-2 Ku频搜索/高回复率脉冲多普勒追踪雷达。内有一对搜索与追踪天线、天线随动系统和稳定平台。VPS-2雷达的搜索天线作用距离约5.12公里，波束扇面涵盖整个垂直区域，采用高精确度的电子波束，能有效侦测从水平到天顶来袭的敌方武器，并采用高、中、低三个重复频率探测目标，有效解决近距离侦测的模糊和遮挡的问题，准确地探测到真实目标。追踪天线的最大使用距离为1.892公里。

第一代的方阵系统缺陷颇多，最常见的有保养不易、易受海水侵蚀、反射式雷达天线难以追踪侦测以接近垂直角度来袭目标、弹药再装填作业缓慢（两名人员需花10~30分钟才能完成）等等问题，因此在1980年代即被下一代系统取代。

### MK-15 Block 1

又称方阵Block 1，是方阵快炮家族第一款改良型，于1981年产出原型，1981年底至1982年5月在美国海军中国湖试验场进行各种测试，1986年通过验收量产，1988年首先安装于威斯康辛号战舰上。相较于前一代最显著的差别是以新的四片式背接平面雷达天线取代原有的2D反射式扫描天线，其中一组负责侦测大角度（包括90度垂直方向）目标，另一组则侦测低角度目标，使其搜索能力与目标更新速率都比早期方阵高出一倍。

方阵Block 1射击仰角高度提升到70度，因应苏联开发的反舰导弹；装弹箱容量增加到1,550发，并在炮座周围装上一层挡板以避免海水侵蚀。火神炮的进弹驱动马达也从原先的液压马达进弹更换为气压马达进弹结构，射速增加到每分钟4,500发，炮管材质也更换为更耐海水与盐分腐蚀的成分。配备的弹药也从贫化铀弹更换为钨合金弹芯材质的MK-149-4，新的弹药维持了相等的破坏力之余，亦避免衰变铀始终挥之不去的环境污染问题。为了解决人工装填缓慢的问题，Block1换装西屋公司研发的“方阵甲板装填系统（Phalanx Deckloader System，PDS）”，将弹链预先置于弹舱内，使得再装填作业时间缩短至4分钟，大幅强化方阵在高密度攻击环境时的接战能力。

### MK-15 Block 1A/B

主要的改良项目除了加强对付超音速掠海反舰导弹，并强调小型水面目标与空中慢速目标的应付能力。

起先方阵的主要任务是拦截反舰导弹，为了避免过高的虚警率，方阵的目标指示系统会自动将低速目标过滤掉。而为了应付小型水面目标，最初第一代的方阵系统拥有人工操作模式，但由于冷战期间美国舰队注重大洋作战型态，近距离遭遇小型舰艇的几率实在不高，故将手动接战模式取消。

到了1980年代，美军开始涉入波斯湾事务时，开始面临伊朗小型快艇的威胁，美国海军在舰艇上加装MK-25机炮与0.5英寸机枪应对，但由于舰体在水面上会摇晃，这两种依赖人力操作且无稳定装置的武器命中率极差，半吋机枪也显得威力不足。

为此，美国海军在1980年代打算开发“先进小口径机炮系统（AMCGS）”来满足此一需求。就在此时，美国海军发现近岸环境中另一种潜在的威胁，慢速轻型飞机与直升机，它们同样是舰载作战统与雷达容易忽略的目标，前者可发动自杀攻击，后者则能携带火箭、反战车导弹等武器进行偷袭。为此海军又打算开发“稳定武器平台系统（SWPS）”来因应此一威胁。这两个计划的任务看来十分类似，所以美国海军在1991年开始评估将两者合并为同一计划。经过评估，海军德格润水面作战研究中心（NSWCDD）做出以下结论：‘现有的方阵近迫武器系统经过改良就能满足AMCGS与SWPS的需求，不必另外发展新系统。’在一次测试中，方阵系统于1550m的距离射击一艘快艇并命中10发，研究命中部位时发现方阵的20mm机炮只需少数命中弹，就可重创并瘫痪一艘小型快艇以及艇上人员，如此就不用浪费太多弹药以至于影响防空任务。改良后的方阵系统在接战水面、慢速空中目标期间如果发现高速来袭之空中目标时，将优先转换为防空模式，将其击落后才继续进行原本的接战任务。

此外，美国海军还为方阵研发适合攻击慢速目标的新弹药。原本的弹药力求穿透性以引爆反舰导弹的半穿甲弹头，因此弹蕊极为坚硬。但在对付飞机或其他慢速目标时，这种弹药很可能会完全贯穿目标而不破碎，因此炮弹的动能都被炮弹带走而不是用于破坏目标上。因此海军设计另一种弹头，利用压缩方式将钨合金粉末压制成穿甲弹弹蕊，在穿透目标后很容易碎裂，这样就能将炮弹的动能有效施加于目标之上而造成较大的破坏。MK-15 Block1A/B的测试记录极为辉煌，两者都曾成功拦截模拟SS-N-22日炙导弹以超音速掠海飞行并进行高G闪避的的汪达尔EER靶机（雷神公司公开宣称这是全世界唯一以机炮式武器系统击落此类目标的纪录），而1B由于新型OGB炮管与ELC弹药，进行反导弹射击测试时第一发命中弹的距离足足是1A的两倍。在柏克级导弹驱逐舰豪伍德号成军前的测试中，舰载的两具方阵1B表现优异，成功追踪并击落超音速与次音速的掠海飞行目标，也与姊妹舰拉森号同时模拟以方阵系统射击多艘快艇。在此测试中，与豪伍德号的神盾战斗系统连结的方阵1B表现得相当有智慧，射控电脑在指挥方阵射击多快艇目标时突然发现反舰导弹来袭，便迅速切换至对空反导弹接战模式，将来袭导弹击落。方阵1B最初配备在12艘配备MK-92 Mod6射控系统的末期量产版派里级巡防舰以及阿利·伯克级驱逐舰上，未来将陆续换装于美国海军其他的舰艇。美国海军预计将舰队中所有的方阵系统都提升为1B，盟国也会陆续进行类似的升级。

#### MK-15 Block 1A

针对超音速掠海反舰导弹的威胁进行升级，方阵1A以新的CDCAMP射控电脑（微处理器采用MIPS科技公司的R3000）取代CDC。

此系统由GD开发，合约在1990年3月签署。CDCAMP的程式以美国军规Ada高阶电脑语言（High Order Language，HOL）撰写，故又被称为HOL射控电脑。原先方阵使用的CDC射控电脑运算能力有限，会被法国飞鱼反舰导弹或俄制SS-N-22日炙等导弹的终端不规则3D运动所扰乱，无法指挥机炮进行射击修正。而CDCAMP的处理能力则为CDC的一百倍，不仅可操作卡尔曼滤波等程式来有效追踪俄罗斯SS-N-22日炙导弹之类以超音速进行3D不规则闪避的掠海飞行目标，也能操作追踪水面与慢速空中目标的程式。

此外，CDCAMP也经由美国制式SAFENET资料总线连接舰上作战系统，如此方阵就不再是特立独行的系统，能与舰上其他系统分享侦测资料并协调作战，大幅增加了整体舰载防空系统的运作效率。除了射控电脑的改良外，方阵1A另一改良要项是火炮本身射击的稳定度与弹著密集度。原始方阵使用的机炮原始设计希望增加弹著散布以增加杀伤率，但是分布太广导致只有少量炮弹命中超音速反舰导弹，威力不足以有效拦截。而日后随着方阵射控计算与雷达的改良，瞄准精确度日益提升，使其不再需要靠较大的弹著散布来增加命中率。因此，1A增设炮管支架与附带的炮箍来固定炮管，以降低炮管在高速射击时产生的晃动，使其弹著更加密集，显著降低了瞄准误差并强化机炮射击时的稳定性。在1994年的测试中，1A成功击落超音速掠海飞行并且进行高G闪避运动的靶机，使其成为全球第一种成功拦截此类目标的机炮式武器系统；此外，1990年代初的测试中也轻易击落终端掠海、命中前突然拉高（Pop-Up）的鱼叉反舰导弹。

#### MK-15 Block 1B

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改进目标是有效应付水面目标以及低空慢速目标，并进一步强化拦截超音速反舰导弹的能力。对抗慢速目标不同于反舰导弹，需要精确的敌我辨识以免误击无辜；方阵1B在雷达罩左侧加装一具英国皮尔肯顿（Pilkington）公司的HDTI-5-2F超长波长高分辨率红外线热影像系统，并在战情室内增设一个手动操控台。HDTI-5-2F侦搜频率为超长波长红外线，该波段较不易被反射自水面的太阳光、方阵本身发射时的烟雾与火光所干扰，较过去使用的超长波（波长8~12mm）与中波长红外线（波长3~5mm）可靠度更高；同时红外线热影像也整合辅助射控雷达辨识目标，大幅提升方阵追瞄小型高速目标的精确度。在测试中发现HDTI-5-2F追踪掠海目标的误差（0.1~0.5mrad）要比方阵的雷达（2~3mrad）低很多。

方阵1B在火炮上也进行改良，换装MK-244 Mod0脱壳穿甲弹，又称杀伤力强化弹药（ELC）。ELC的尺寸与M61A1原先使用的MK-149弹药相同，但是换用更强的装药与改良的高密度钨合金弹头，弹芯重量由MK-149的70克增加至105克，子弹总重则从100克增加至150克，推进能量与膛压都大幅增加，命中目标时的动能相当于30mm炮弹。为了配合ELC更高的装药量与发射初速，1B换装更坚固且更长的OGB炮管，炮管长度由原先76倍径增加到99倍径，达到发挥传统管型火炮发射药动能的理论上限，每根OGB炮管的重量比原来的炮管增加一倍，达到17.2kg，厚度与强度均增加不少。炮管支架与炮箍也改用新型设计，让两者各自独立（1A的炮管支架与炮箍是连为一体的），新的炮箍更长且更稳固，新炮管支架的结构也比1A更为复杂与强化。与早期型方阵相较，1B以OGB炮管发射50发ELC炮弹时，误差从原来的1.2明显降至0.8，可在较远距离达到第一发命中或相同距离内命中目标更多发弹药。方阵1B的第一套原型于1999年安装在派里级巡防舰的昂德伍德号上进行测试，而第一套正式量产型则于2000年9月安装于派里级泰勒号巡防舰上。

除了FLIR及改良火神炮，方阵BLOCK 1B后续进行火炮控制电脑改良，代号方阵1B基线2（Baseline 2）；经过基线2工程改良后，射控电脑可靠性及平均故障间格时间均有提升，美国海军计划在2019年将所有配备方阵快炮的军舰完成这项升级工程。

2020年，方阵1B基线2版本出售给韩国2座搭配4,000发子弹，总价3,900万美元，扣除子弹之金额后，一座方阵售价约为1,900万美元。

### 未完成的方阵

为了满足21世纪的海上作战需求，通用动力在1987年提出MK-15 Block2与CIWS-2000的研究意向。依照海军的要求，此种新系统需提高炮口初速、炮弹质量、射速与命中率。而为了强化对海上目标的攻击能力，CIWS-2000还打算在雷达之外，另外加装前视红外传感器、摄影机和自动跟踪等设备。各国厂商曾提出多种口径较大的机炮曾参与CIWS-2000，通用动力曾与瑞士Oerlikon-Contraves公司签约，将该公司“Super-25”七管式25mm旋转机炮整合在方阵系统上进行测试（此炮先前已经用于Myraid近迫武器系统上）。此机炮使用25x184毫米的KBB炮弹，无论是发射初速、射程与威力都胜过原本的机炮。根据一份先期概念合约，通用在方阵的炮座上安装两门Super-25机炮，并于1990年5月在澳克森布登试验场进行了测试。另外，通用动力公司本身也以原有的M-61为基础，开发出双联装6管25毫米机炮，单炮发射速率便达6000发/分，双炮射速合计高达12000发/分，其零件数量只有M-61的67%。此炮的炮弹采用独特的套筒式结构（CasedTelescoped），体积比同口径的常规炮弹小，整个炮弹封装在钢壳内；此炮历经6000发套筒式炮弹的发射试验，期间未发生停射故障。此外，此计划也曾考虑美国特鲁德国际有限公司（Tround Internationnal）提出的25mm开膛炮（open breech machinegun）、德国毛瑟（Mauser）的4管27mm炮等等。

1980年代末期，美国海军积极准备提出近迫武器系统CIWS-2000计划，寻觅方阵的后继型号。在1990年美国海军展览会上，通用展出配备双联装25厘米旋转机炮的MK-15 BLOCK2。在该届展览会上，通用另外还展出一种采用一门8管Gatling 35毫米机炮的方阵系统方案，采用无链供弹，整体机械结构十分简单，贮弹量为1200发，发射速率可达8000发/分，并配备光电侦测器。美国海军原本打算在1991年底或1992年初进行CIWS-2000的招标作业，准备开发替代，并在1992年正式选商签署开发合约。然而由于适逢东西方全面和解，导致国防经费大受影响，使得MK-15 Block2被迫在1991年宣告终止。

### 其他发展

激光武器：2000年，美军利用方阵近迫武器系统的基座来开发激光型近迫武器系统，直接以激光光束摧毁来袭的空中或水面目标。2011年4月8日，美国海军利用保罗‧佛斯特号防卫系统测试舰（SDTS）在外海成功进行海用高能激光武器（Maritime Laser Demonstrator，MLD）的测试，这套整合于方阵系统炮座的激光武器成功击毁一艘距离1英里外的摩托快艇。此外，雷神公司本身也自费研发雷神激光区域防卫系统（Raytheon Laser Area Defense System，LADS），同样采用方阵系统的炮座，可以部署在地面单位。

2014年，美军在庞塞号船坞登陆舰上实装了LaWS激光武器系统，可用于反制无人机、导弹和水面舰艇。

海公羊导弹

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官方编号MK-15 Mod 31，采用原本的MK-72载台与雷达系统，将机炮更换成导弹发射器，相比直接换装海麻雀等短程导弹系统，大幅降低了换装成本。海公羊与普通公羊导弹不同，因为使用原本的方阵雷达射控系统而具有同时瞄准多个目标进行拦截的能力，特别善于对付飞行路线诡谲难料的低空掠海型反舰导弹。

海公羊导弹的发射器上可放置11枚导弹本体，与方阵雷达结合成为一套完全自主的系统，遭遇威胁来袭时也不需要向其他系统获取更多资料，因此适合使用在各种非战斗类船舰上。举例来说，补给舰不具备战斗系统，无法提供武器系统所需的敌袭资料，且在雷达锁定等感测系统方面的能力也十分有限，因此适合装配具高度自主性的海公羊系统。

电力供弹版本方阵快炮：2017年4月，雷神公司开始测试使用全电力驱动进弹马达版本之方阵快炮替换原有的气动马达，精简了气动马达、压缩机、储气瓶后，电动进弹版方阵快炮的重量减少了180磅（82公斤），提升可靠性与降低维持成本，并可自由调节射速。但该版本目前未获得任何用户之采用。

## 服役事故

- 1994年9月17日14时01分，中华民国海军“汉光十一号演习”的预演阶段，一架受雇于金鹰航空公司的民用里尔喷射机拖着模拟的反舰导弹作为防空标靶。成功号巡防舰方阵快炮却瞄准拖靶机开火，飞机凌空爆炸坠入海中，4名机组人员当场死亡，事后成功号巡防舰首任舰长赵中行上校遭撤职。
- 1996年6月4日14时15分，日本海上自卫队夕雾号护卫舰参与环太平洋军事演习（RIMPAC），在实弹防空射击时，舰载密集阵快炮误击用5.5公里长的钢缆拖曳拖靶的美国海军独立号航空母舰A-6舰载攻击机，两名驾驶员跳伞落海获救。

## 流行文化

- 电影《超级战舰》：美军阿利·伯克级驱逐舰遭受外星船舰攻击时，立即使用了船舰上的方阵快炮进行反制，摧毁了部分外星船舰发射的抛射性武器。
- 电影《流浪地球2》：为保护行星发动机，发动机上安装了大量方阵快炮，在月球危机时，倾尽火力拦截漫天的陨石。

## 相关条目

- 海公羊（SeaRAM）：使用导弹来取代机炮的近迫武器系统
- 饱和攻击

## 外部链接

- Official United States Navy Warfighters Encyclopedia CIWS page
- GlobalSecurity.org fact file
- Raytheon Company Phalanx CIWS product page.
- 军武狂人梦