2024-06-22|閱讀時間 ‧ 約 16 分鐘

台灣無人機的戰略性發展

2024/6月初版,10月新增
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2024年10月,美國對台軍售685架人員殺傷(Switchblade 300)、291架反裝甲(Altius 600M)的攻擊無人機飛彈系統決標公告,得標廠商為美國在台協會(AIT)。人員殺傷型17億4228萬台幣,履約時間自2024年9月27日起至2029年11月30日止。反裝甲型35億3522萬,履約時間自2024年9月27日起至民國2027年12月31日止。履約地點為桃園中壢及龜山、台中新社、高雄旗山及花蓮。
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2024年6月,美國宣布出售台灣彈簧刀300跟ALTIUS-600M-V無人機,總價3.6億美元(約115.2億台幣),台灣的無人機戰力進入新的境界。中科院的劍翔無人機之後,巡飛彈1/2看來遇到完全可以被取代的軍購項目,連劍翔可能都會受一定影響。

Aerovironment 「Switchblade 300 彈簧刀300」自殺無人機720枚、101具SB300火控系統,約6020萬美元。重4磅(1.8公斤)、全套裝備重7.2磅(3.27公斤),能單兵攜行在2分鐘內部署完成。該機前端搭載一組光學/紅外線(EO/IR)鏡頭模組,能滯空超過20分鐘,打擊至少20公里外的敵人員目標。

Anduril「ALTIUS 600M-V」無人機291枚,附帶可伸縮爆破頭和光學/紅外線(EO/IR)鏡頭模組,約3億美元。重27磅以上(12.25公斤以上)、能滯空超過4小時,最大時速160公里,巡航速度90公里/小時,最大航程440公里,可由陸、海、空儎台發射,該機採「模組化酬載」設計、可依不同作戰任務需求,安裝情監偵暨標定(ISR&T)、訊號情報(Signal Intelligence, SIGNINT)、電子戰(EW)或通訊中繼(Communications Relay)裝置。亦可安裝尋標器及爆破彈頭,滿足部隊反裝甲打擊任務所需。

國防部2024年3月報告,國軍將無人機運用層級劃分為聯戰、戰術及戰鬥三個層級。導控距離小於20公里的「戰鬥層級」無人機,將由三軍基層部隊操作,以利部隊實施跨地障監偵,並以攻擊型無人機打擊敵目標,發揮「即偵即打」效益。
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無人機等級:
10公斤以下:彈簧刀300、巡飛彈1、紅雀一/二型
15公斤:ALTIUS-600、紅雀三型?
30公斤:彈簧刀600、巡飛彈2、ALTIUS-700,以色列Mini HARPY
100公斤:以色列HARPY、劍翔、JUMP 20
500公斤:MQ-1、土耳其TB-2、銳鳶二型
2000公斤以上:MQ-9A、MQ-9B、騰雲

美國無人機分類標準
GROUP1:9公斤以下,操作高度30公尺以下
GROUP2:9~25公斤,操作高度1066公尺以下
GROUP3:600公斤以下,操作高度5486公尺以下
GROUP4:600公斤以上,操作高度5486公尺以下
GROUP5:600公斤以上,操作高度5486公尺以上

無人機的飛行原理跟飛機一樣,基本上都是慢速省油螺旋槳機型,從遙控飛機的小型引擎發展而來,好提高飛行時間以及穩定控制,而小型無人機更因為鋰電池跟馬達性能提升,獲得輕便又強力的動力來源。100公斤以下可以分成自殺式攻擊無人機、偵蒐無人機,一般屬於可以消耗的武器。100公斤等級的無人機彈頭大約30公斤,30公斤等級是15公斤彈頭,10公斤以下等級所攜帶的彈頭大約是手榴彈威力,威力不足是小型無人機的先天缺陷。無人機越大,飛行穩定度高度抗風性都更好,俯衝攻擊速度更快,但價格也越高。小型無人機因為省略起落架與降落能力,多半不能回收,或者要靠攔截網迫降。30公斤以上機體更因為降落速度與質量太大,回收時更容易毀損。目前出現能垂直起降的輔助旋翼型,比如紅雀三跟JUMP 20,讓小型無人機成為更有經濟效益的選擇。紅雀三是前兩軸,後一軸可轉向旋翼,考驗操作人員或AI的起降能力,並且增加轉向裝置故障的風險。JUMP 20是4軸旋翼,起飛後會變呆重,降低巡航性能。

100公斤的哈比無人機算是一個分界點,彈頭威力夠大,厚重的三角翼能裝更多油料又提供更大升力,算是2000年代自殺式攻擊無人機初期的明星機種,大家都跟著仿製。但因為重量提高,起飛必須加裝火箭推力器,也無法安全回收降落,是這個等級無人機的缺陷,所以多半主攻自殺式攻擊任務。

500公斤以上就是中型偵蒐無人機,甚至有武器掛架,可以搭載輕型武器,屬於非消耗性武器,所以必須返航,增加起落架以及跑道起降的限制。因為價格高昂,有往2000公斤以上發展的趨勢,能帶更多武器、更好的雷達與偵蒐裝備。中型無人機性能不上不下,有逐漸被小型跟大型無人機瓜分市場的趨勢。

大型無人機等於一架螺旋槳有人機,可以重複操作,對比有人戰機改裝無人機來說,操作性能跟成本都好太多,因此逐漸往渦扇引擎發展,並且與忠誠僚機有更多整合,成為無人六代機的選項。一堆外行人說把除役噴射戰機改裝成無人機,還要當成自殺式攻擊炸彈用,這種天方夜譚只能當卡通看,現實上噴射戰機故障率高、維修成本驚人,除役更無法維持飛行能力,你也不可能持續定期開機保養,確定飛機可正常使用。然後還要加裝無人控制系統,如果不是重複使用的實驗機,根本完全不合成本,更別說老舊戰機多無線傳飛控,光是要增加油壓系統來開飛機,就能搞死人。

無人機的飛行速度慢, 很容易被防空飛彈、火炮機槍、飛機、直升機,甚至無人機擊落,還要擔心無人機反制系統,因此雖然很快成為戰場主流,但克制方法也不斷推陳出新,市場需求還在劇烈變化當中,尤其是經過俄烏戰爭的實戰經驗。無人機目前最大的致命傷,就是還需要靠人力無線傳輸操控,尤其商規無人機。因此只要守在目標區附近,用各種方式阻斷傳輸訊號,就能大幅降低無人機攻擊的成功率。這個缺點,需要更多AI自動辨識攻擊的技術輔助,卻也是最難突破的關卡。

相對於戰爭時期的高消耗性,無人機在和平時期的運用效率更好,可以填補很多衛星、雷達、偵查機的空檔,操作成本更低,因此就算戰爭使用的評價不一,但無人機必然會持續是軍事界的未來明星。
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美國此次軍售台灣兩種無人機,都是30公斤以下等級,一般以為都是自殺式攻擊無人機,但其實有很大戰略性不同,主要是ALTIUS-600M的航程太奇葩了。

彈簧刀300就是典型單兵近戰無人機,對台灣來說20公里射程是要應付河岸、海岸防衛使用,比如6月中國人駕駛小船進入淡水河口,就很適合彈簧刀300這種武器來反制。沒有裝甲、人員外露的特戰小艇,一顆手榴彈精準打到就會非死即傷。至於城鎮戰、陸戰,因為消耗量太大,容易被反無人機系統干擾,在烏克蘭的實戰評價並不高,價格又不便宜,反而沒有多軸旋翼機掛幾顆榴彈去當轟炸機用更省錢。

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這個等級的無人機因為輕便,可以單兵攜帶,機動性高,但是彈藥威力不足,只能打擊人員,無法對裝備造成重大傷害。上圖中綠色50公里圓圈內就是小型無人機的作戰範圍,比如淡水河口、澎湖、港口、機場都可以配備,主打反制中國海上特攻部隊的突襲,也許也可以打擊正在機降的直升機?
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ALTIUS-600M就是戰略性改變了,他的外型更像滑翔機,有兩個上反角的細長主翼,以及尾部兩個朝下的垂直尾翼。在15公斤等級上來說,飛行阻力大速度更慢,不利於抗風,更容易被氣候風向影響飛行性能,俯衝攻擊的速度也會是最慢的。但相對來說,卻大幅提高飛行時間到4小時,直追中型無人機的航程,可是他能攜帶的彈頭可能只有5公斤,威力不足卻要飛那麼遠,會有怎樣的戰略性優勢?

首先體型小就更難被偵測,飛行途中被擊落的風險降低,而且成本相對低廉,比中型以上無人機更能承擔損失,畢竟原始設計就是自殺式攻擊機的設定。AI輔助飛行性能提升後,穩定度提高,5公斤的酬載量可以換裝各種偵蒐裝備,較輕的機身讓回收時的安全性更高,能重複使用的CP值更吸引人。目前已有一堆任務模組,光學/紅外線(EO/IR)鏡頭、情監偵暨標定(ISR&T)可以當偵查機用。訊號情報(Signal Intelligence, SIGNINT)、通訊中繼(Communications Relay)裝置,可以當低空通訊機,延長各種無人機的控制範圍。電子戰(EW)裝備這個更猛,能當誘餌機、電子干擾機,直接吃到劍翔無人機的各種任務想定。

裝備越精密,理論上就更難承受損失,但是越靠近前線才能獲得更精確的情報,中大型無人機因為太貴重,會完全避開第一線,甚至在後方都可能被長程飛彈擊落。而ALTIUS-600M小到無人會覺得他能承擔如此多種任務,通常是100公斤等級的比較可能,這就是他的戰略性突破點。加上AI技術開發,無人機自主能力勢必越來越強,蜂群戰術會幫助小型無人機獲得全面性的提升,接下來就是看如何搭配各種機型,發揮改變戰場的威力了。

台灣這次買到的ALTIUS 600M-V,M是指模組化,V是光學/紅外線(EO/IR)鏡頭模組,與原本的爆破彈頭。既然買了M型,應該就不會讓他去擔任直接攻擊任務,而是執行聯戰、戰術等級的無人機任務。等整個系統摸熟,再購入專職攻擊的ALTIUS 600,或者更大台的ALTIUS-700,在通用的控制平台上就更可怕了。

以ALTIUS 600的440公里航程來說,可以執行單趟400公里以上騷擾攻擊任務,就像烏克蘭突襲莫斯科那樣,在台灣就是東部起飛到澎湖再到金門。或者200公里作戰半徑的單點偵察任務,不過因為機體過小,這個航程非常受到季節風向的影響,來回的飛行時間可能完全不同,是要克服的問題。第三種就是100公里的長時間監控指揮任務,理論上可以在戰區上空維持兩小時的滯空時間,指揮其他無人機進行攻擊,然後再返回。這對被中國灰色作戰困擾的台灣來說,是一個廉價有效的應對選擇,飛過去拍攝再回來,在媒體新聞操作上就有反擊的資料。

另外一個變數是飛行速度,因為採用滑翔機設計,巡航速度只有90公里/小時,400公里就要飛4小時以上,在時間上完全跟不上飛彈、飛機,真的是龜速進行的武器,在現今求快的軍事界來說,也是一門奇葩。比如要在台海中線執行任務,西岸起飛也要一小時才能到達,這也是使用各種無人機時要接受的節奏。

應變的方式是他的多種載台,可以由車輛、艦艇、直升機、運輸機、戰鬥機發射,空中載台速度快,可以最快抵達目標區。海軍、海巡可以接近目標再放出,巡航後返回陸上基地回收。另外就是用海馬斯的火箭發射,推進到高空再滑翔過去,類似GLSDB這樣。

PS:400公里航程,從台灣本島發射,可以涵蓋中國浙江南部、福建西部、廣東東部,如果用船艦、飛機等載具或在彭湖、金馬發射,就能更深入中國的重要目標。

未來發展:
ALTIUS 700放大到30公斤,大概也能維持2小時的滯空時間,雖然遠高於彈簧刀600或巡飛彈2的40分鐘,但戰略特點就沒有那麼突出,15公斤的酬載看能發威多大破壞力,應該也是要配合ALTIUS 600M,當成反艦無人機使用。如果能跨平台指揮100公斤級的劍翔,那攻擊威力就可怕了。

另外就是訊號情報與通訊中繼模組,還有電子戰模組能發揮到哪種程度,如果需要更大空間,就必須使用ALTIUS 700M。因為科技太先進,蔡英文任內推動的無人機國家隊,賴清德持續進行的國際無人機合作,可能就要跟Anduril擴大合作生產研發上,得到更驚人的進展吧?
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性能對比
★Switchblade 300 彈簧刀300
長度60cm,全套裝備重7.2磅(3.27公斤)
滯空超過20分鐘,航程20公里以上
射高15,000呎,飛行高度500呎以上
最高速度160公里/小時,巡航速度101公里/小時

★Switchblade 600 彈簧刀600
重65磅(29.5公斤),滯空40分鐘,彈頭重33磅(15公斤)
最大速度185公里/小時,巡航速度113公里/小時
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★ALTIUS-600
重27磅以上(12.25公斤以上)
★ALTIUS 600M,可更換模組
重27磅以上(12.25公斤以上),滯空超過4小時
最高速度160公里/小時,巡航速度90公里/小時,航程440公里

★ALTIUS-700
★ALTIUS-700M,可更換模組
重65磅以上(29.5公斤以上),滯空超過2小時,彈頭重33磅(14.9公斤)
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★JUMP 20
長5.7公尺,翼展2.9公尺,重97.5公斤
巡航時間13小時,作戰範圍185公里,有效負載13.6公斤
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★劍翔無人機(反輻射型尋標機、攻擊機)
長1.4公尺,翼展2公尺,推力 40匹馬力
最大速度500~600公里/小時,巡航速度200公里/小時
最大航程1000公里以上
衍生型:衛星定位攻擊型、目標影像攻擊型

★巡飛彈1,對比彈簧刀300
★巡飛彈2,對比Mini HARPY
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★以色列HARPY哈比無人機
長2.7公尺,翼展2.1公尺,重135公斤,彈頭重32公
最高速度185公里/小時,航程500公里

★Mini HARPY
重40公斤以下,滯空超過2小時,彈頭重8公斤以上
巡航速度90~157公里/小時,最高速度370公里/小時
飛行高度1000~5000英尺,最大航程100公里以上
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★銳鳶二型無人機
長5.3公尺,翼展12公尺,最大起飛重量363公斤,負載重量55公斤
最大燃油量80公斤,最大速度180公里/小時,巡航速度120公里/小時
最大升限4,000公尺,最大航程2000公里

★騰雲無人機
翼展20公尺,負載重量1,590公斤
最大速度462.5公里/小時,巡航速度296公里/小時
實用升限15,000公尺
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★MQ-9A
長11公尺,翼展20公尺,空重2,223公斤,油載1,815公斤
最大起飛重量4,760公斤,最大有效酬載1,700公斤
最大速度480公里/小時,巡航速度280~310公里/小時
續航時間14–28小時(滿負荷續航能力14小時)
作戰半徑1,850公里,無武裝續航距離5,926公里
實用升限50,000英尺,作戰高度25,000英尺
2023美國宣布軍援台灣4架已除役的MQ-9A,以提供MQ-9B交機延遲訓練使用。

★MQ-9B
翼展24公尺,續航時間40小時
2020美國宣布軍售台灣4架MQ-9B海上衛士,原定2025開始交機,延至2027。
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★雄風二型反艦飛彈
重685公斤,彈頭重180公斤
作戰範圍20~148公里,250公里(增程型)
飛行高度5~250公尺,速度0.85馬赫(約1041公里/小時)

★雄風三型反艦飛彈
重1,500公斤
作戰範圍150公里,400公里(增程型)
速度3.5馬赫(約4287公里/小時)

★魚叉反艦飛彈
彈頭重221公斤
作戰範圍93~315公里,依發射平台與型號而定
速度0.85馬赫(約1041公里/小時)

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