轉貼:全球防衛雜誌第二三三期2004年元月出版
作者：獅友
胎死腹中的亢龍計畫
海軍在1980年購得荷蘭製劍龍級潛艇後，曾於1984至1987年間透過印尼購入一批德製SUT重型魚雷（即2003年9月初在三軍聯合攻擊演練和10月補測都出狀況的獵鯨戰雷），但因數量有限，加上性能在對抗中共新購入的俄製基羅級潛艇已顯不足，因此海軍持續向美方要求提供新式的MK-48重型魚雷，不過因美方遲遲未應允，1995年時軍方決定自行研發重型魚雷，於是中科院萬象館成立「亢龍計畫室」負責研發先進魚雷。目前亢龍計畫室研發的先進魚雷實體已完成，並已完成數次海中實體測試。
由於魚雷是遠較飛彈更為精密的武器系統，世界上能製造魚雷的國家遠較飛彈來得少，因此研發魚雷對「亢龍計畫室」而言是一大挑戰。研發魚雷的幾個關鍵問題第一是魚雷的外型設計必須使雷頭流場很順暢，而不致產生噪音干擾雷頭的聲納。而雷體外型必須使其流場產生較低的阻力，以便以較小的馬達達到較高航速。
第二是雷頭聲納是否受到自身流場或螺旋漿噪音干擾而無法分辨偵測訊號。第三是推進馬達所產生扭力經過軸系的損耗是否能克服螺旋漿所需的扭力，使螺旋漿能達額定轉速，而產生足夠推力。第四為控制翼功能是否能使魚雷運動自如，其造成干擾的流場是否對螺旋漿會產生嚴重影響。最後是螺旋漿與魚雷及控制翼交互作用之後，其產生的推力是否足以克服雷體阻力，而其產生的噪音量是否影響自身聲納功能，或容易被敵艦所偵測。
以上五個問題均是相互影響，構成一複雜系統而無法單獨考慮。例如，若雷體的外型設計不良，則其不僅影響雷頭聲納功能，亦將使航速下降，而航速下降的結果將使海水進入螺旋漿的情形亦產生改變，而影響螺旋漿產生的推力與噪音特性。同樣，若螺旋漿設計不良，將影響推進效率與噪音特性，推進效率下降將影響推進馬達的設計與航速，而噪音特性將影響聲納等。亦即任何一個因素未能配合其他因素而有完善考慮，將對其它因素造成明顯困擾。因此，如何能有效地讓此五個環環相扣的因素同時滿足設計要求，即是魚雷研發系統工程所要克服的課題。
其中如何抑制魚雷本身噪音則是關鍵。因為無論何種水下武器，主要是以聲音來進行主動與被動偵測，因此要提高偵測能力，武器的訊號背景噪音比必須要提高。對於魚雷而言，偵測訊號主要是自己主動聲納發出的聲波，而反射回來者；而背景噪音來源很多，若魚雷動力很大航速很高，背景噪音主要還是來自本身，尤其是魚雷螺旋漿若產生空泡，則其寬頻的噪音將使目標訊號無法分辨，而失去尋找目標的功能。另外，魚雷產生過高的噪音也很容易被敵艦發現而予以摧毀。所以如何降低魚雷螺旋漿噪音，更是魚雷設計上的一大挑戰。
為了減低魚雷螺旋漿產生的噪音，「亢龍計畫室」在1999年時，在魚雷的對轉螺旋漿上採用新翼形設計，無論螺旋槳升力線與升力面模式都考慮自由渦面變形的影響，並利用台灣海洋大學中型空蝕水槽建立對轉螺旋槳的單獨性能測試能力，藉此觀測葉尖渦空泡的起始發生狀況，新設計的對轉螺旋槳，經「亢龍計畫室」於海大大型空蝕水槽和海中進行魚雷實體測試證實其噪音比原型螺旋槳大幅下降，甚至遠比德製SUT重型魚雷要小。
由於研發魚雷所需人力物力龐大，遠非萬象館能獨力負擔，因此研發過程中往往必須借助學界的協助。台灣海洋大學「水下噪音暨流體動力研究中心」，在中科院研發魚雷過程中扮演著重要角色，尤其是在測試設備的提供上，像水下噪音暨流體動力研究中心的大型和中型空蝕水槽就是魚雷測試上不可或缺的設備；如潛體流場及相關噪音量測僅能於低背景噪音的大型空蝕水槽中進行，之前全世界僅有美德兩國有此設備，分別為美軍的（David Taylor Research Center, DTRC）所屬之（large cavitation channel, LCC）與德國漢堡船模試驗室（HSVA）所屬之（Hydrodynamic and Kavitation Tunnel, HYKAT）。海洋大學於2002年完成的全世界第三個低背景噪音的大型空蝕水槽，是性能極佳並符合軍事用途的世界級實驗室。
這座大型空蝕水槽主要功能包括可進行全尺寸魚雷實體測試，並包含魚雷水下噪音的控制及偵測。目前已初步完成全尺寸魚雷的流體動力性能、螺旋漿空化觀測與噪音量測，並成功協助中科院完成第一階段的實體魚雷相關測試。這些測試因可彌補海下實測無法克服之不足，所以海大的大型空蝕水槽己是台灣水下兵器研發的重要設備。而海大的中型空蝕水槽因配有平軸動力計，使該水槽可以量測複雜的多推進器推進系統，如魚雷常用的對轉螺旋槳，以及導流翼與螺旋槳的組合。
中科院在2002年已進行魚雷水下噪音於大型空蝕水槽量測研究，2003年則進行全尺寸魚雷於大型空蝕水槽的水動力與減噪試驗的研究。不過因美國於2001年同意出售8艘柴油動力潛艇和MK-48魚雷，參謀總長李傑於是下令暫停中科院先進魚雷研發計畫，整個計畫將在2003年底全部結束。「亢龍計畫室」的研發能量，將轉至研發其他的水下兵器。
不過中科院「亢龍計劃」喊停，據了解除了美國要出售MK-48魚雷外，根據海軍的說法，另一個主要原因是中科院研發的魚雷速度一直無法突破海軍要求的40節的技術瓶頸。曾有媒體報導，無法突破技術瓶頸的原因是因為魚雷內部電池電力輸出，因涉及電池蓄電量與電力輸出能量，而無法持續加強，導致魚雷無法加速到40節以上。
對於魚雷速度無法達到海軍要求，真正原因並非如媒體所載，而在於魚雷永磁馬達推力不夠。因為當初「亢龍計畫室」開始研發魚雷時，國外商用永磁馬達還達不到軍規要求，只好委由國內知名電動馬達廠商自行研發，但受限技術能力，雖然魚雷螺旋漿設計可達40節，但經水下實測，魚雷仍無法達到海軍40節的速度要求。其實近幾年來，國外商用永磁馬達技術發展迅速，已可外購到可滿足海軍需求的永磁馬達，只不過因計畫即將結束，中科院已沒有將魚雷永磁馬達再精進的經費。
雖然「亢龍計畫室」研發的魚雷速度，達不到海軍40節的要求，但已比德製SUT重型魚雷要快。當初海軍提出魚雷速度必須達40節的理由是，中共現代級驅逐艦速度已可達30餘節，由於魚雷只要速度超過水面艦5節，就絕對可命中。理論雖然沒錯，但實戰時並非如此，因為現代級艦不可能一出海就全速前進直到回航，而且全速航行時，推進器產生的噪音相當大，也會使艦上聲納無法操作，而影響反潛作戰效能。因此「亢龍計畫室」人員私下認為，海軍是找理由嫌棄中科院的研發成果，做為不願繼續投資研發的說詞。
由於「亢龍計畫室」曾將所研發的魚雷對轉螺旋漿裝到德製SUT魚雷上進行實驗室測試和水中實測，發現可大幅降低SUT魚雷噪音。尤其在SUT魚雷在二次演習中連出狀況，其性能是否因彈齡老舊而受影響也引起海軍疑慮，因此中科院也有意爭取將以自力研發新式的魚雷對轉螺旋漿，換裝德製SUT魚雷的舊式螺旋漿，以發揮研發投資效益。
雖然中科院「亢龍計畫室」先進魚雷研發計畫即將結束，不過相關水下武器系統的研究並未中止，對一些先進水下兵器科技也已陸續展開奠基研究。中科院最近就與海大「水下噪音暨流體動力研究中心」合作完成「超空化潛體之阻力試驗」，成功模擬研發超高速魚雷的關鍵技術「超空化現象」，可說是台灣水下兵器研發的重大突破，意謂台灣已具有發展這種超級水下兵器的潛力。
由於水的表面摩擦阻力很大，因此傳統水下高速潛體如魚雷、潛艇等的速度很難突破60節（約110公里 ），不過近年來「超空化理論」興起，提供了一個大幅減低阻力的方法。所謂「超空化現象」就是使潛體產生一大型氣泡，包覆原本與水接觸的部分，使潛體接觸的介質由水轉換成空氣，由於空氣密度為水密度的1/800，如此就可大幅減少阻力，使潛體水下速度大幅增加。
這種超空化技術主要應用在水下兵器，尤其是魚雷。美國直到1990年代才開始進行相關研究，美國海軍水下武器中心也曾進行相關實驗，了解人工噴氣產生的超空化物理現象及空泡不穩定因素，確認空泡穩定及空泡長度與超空化潛體的速度有很大關係。目前美國已與德國合作研發利用「超空化技術」的超高速魚雷。
這次試驗是台灣首次進行的「超空化現象」實驗，所使用的測試潛體、圓盤超空泡激化器都是海大師生自行設計，試驗是在海大的中型空蝕水槽高速測試段中進行。試驗時，潛體阻力隨著水流速度變快而增加，不過噴氣後激發「超空化現象」便產生一穩定的氣泡包覆整個潛體，這個氣泡長度約為潛體的1.67倍，此時潛體阻力急劇下降，只有原來的28%，剩下的阻力多是位於潛體前端超空泡激化器造成的。試驗也發現，若潛體越長所降低的阻力越多。另外，將超空泡激化器換成錐型頭也可再降低阻力。試驗模擬的環境若轉化成現實環境，潛體速度在10公尺 水深可達時速115公里 ，20公尺 水深時速更高達約160多公里。
「超空化潛體之阻力試驗」雖然只是研究「超空化現象」的第一步，不過已蒐集到很多寶貴數據，接下來中科院還將與海大合作針對潛體在「超空化現象」的浮力等方面進行試驗，還將測試圓錐狀的空泡激化器，這些試驗結果將來都可應用於超高速魚雷的研發。
超高速魚雷的關鍵技術除了了解「超空化現象」的物理特性外，還有如何產生氣體以製造超空泡、姿態控制、動力來源和主動聲納等。以現今的科技而言，這些技術門檻並不高，如：可在潛體前端放置小型固體燃料，加以燃燒就可產生大量氣體形成超空泡；姿態控制方面，俄羅斯疾風超高速魚雷利用四片翼翅穿透氣泡切入水中做為方向控制是不錯的設計，可做為研發的參考。至於動力來源，仍以火箭的推力較強，本文前面提及中科院萬象館曾研發由火箭推送上升的萬象三型機動水雷，顯示中科院已有水下火箭的研發經驗。
中科院「亢龍計畫室」研發重型魚雷計畫雖將告一段落，不過中科院已從研發過程中獲取有關魚雷導控、主動聲納研發等經驗，所以只要能投入足夠經費，並配合學界的經驗和設備，國產的超高速魚雷指日可待。
由於91年國防報告書中，兵力整建目標首度提到，籌（整）建潛艦、潛射武器，充實空中反潛及掃布雷兵力，增強三度空間反潛與掃布雷作戰能力。因中科院「亢龍計畫室」重型魚雷研發即將結束，所以國防報告書中提到的「潛射武器」被外界認為是指「潛射飛彈」，由於海軍並未向美方要求提供潛射魚叉飛彈，且美方連較先進型式的MK-48 重型魚雷也未同意出售，所以即使海軍提出購買潛射魚叉飛彈請求，美方也不見得同意。因此軍方所謂籌（整）建潛射武器，是否意謂著中科院在重型魚雷研發結束後，欲將研發能量轉至研發以雄風二型反艦飛彈為基礎的潛射飛彈，值得密切注意。
魚雷會造不會拆 中科院輾轉「偷」技術
朱明 2014-04-29
中科院研發魚雷計畫因故叫停，如何銷毀留下的魚雷成了頭痛問題。圖為美軍發射魚雷的演練。（取自維基百科）
中山科學研究院以「亢龍計畫」為代號研發魚雷，但2003年底，由於美國 同意出售我方所需的MK-48魚雷，時任參謀總長的李傑因此下令終止「亢龍計畫」。然而，研發的魚雷如何「消失」成了中科院頭痛的問題，因為會製造魚雷不代表有能力拆解銷毀魚雷，最後中科院只能在國軍廢彈處理標案中，夾帶「亢龍計畫」的一枚魚雷，藉此偷學廠商的處理技術。
魚雷是較飛彈更為精密的武器系統，世界上能製造魚雷的國家遠較飛彈來得少，因此研發魚雷對中科院而言是一大挑戰。據指出，中科院研發魚雷的「亢龍計畫室」，在1999年時在魚雷的對轉螺旋漿上採用新翼形設計，測試其體積小、速度快的特性，2002年已進行魚雷水下噪音於大型空蝕水槽量測研究，2003年則進行全尺寸魚雷於大型空蝕水槽的水動力與減噪試驗的研究。
不過由於美國在2001年同意出售8艘柴油動力潛艇和MK-48魚雷，當時的參謀總長李傑於是下令暫停中科院先進魚雷研發計畫，整個計畫在2003年底全部結束。「亢龍計畫室」的研發能量，轉至研發其他水下兵器。
亢龍計畫研發出來的魚雷，在海軍不使用的情況下，只能依程序報廢，但製造魚雷與拆解魚雷需要完全不同的技術，而中科院並沒有拆解魚雷的經驗與紀錄，為防範出意外，因此在2007年國軍公開招標廢彈處理時，就夾帶一枚「亢龍計劃」的魚雷。據指出，當時廠商要拆解這枚彈頭有300公斤的魚雷時，中科院不但全程錄影，還不斷詢問拆解技術人員相關問題。
據指出，廠商請國外技術人員成功拆解「亢龍計劃」的魚雷，中科院學到技術之後，亢龍魚雷再也沒有出現在國軍廢彈處理的名單中，顯示中科院偷學拆解技術以後就自行處理了。
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