[提問] 我國2級艦案宜採AESA或PESA及關於2者性能

[PTTHappy (no)]

有十個問題。我有先查了網上觀點，只是看完以後不是很懂因此也無法確認這十個問題的
答案，尚請大家對此十個問題都惠予指點。所以po文附上相關網上觀點來請問本板網友。

https://m.gamer.com.tw/home/creationDetail.php?sn=1486216

先講題外（戰機）話，由這篇文章，知道AESA較不耗電但造價貴，PESA極耗電但造價便宜
。

一、
疑惑：但是戰機上該裝哪種？這作者既說裝PESA會把戰機上電能快速耗光，又說裝AESA太
貴除了美國以外很多國家裝不起，所以若以我國而言，是該在戰機上裝哪種ESA？



https://kknews.cc/news/nk8oymq.html 相控陣雷達的特性（為何常見配置多個陣面）

波束掃描範圍有限，最大掃描角為90°~120°。當需要進行全方位監視時，需配置3~4個天
線陣面。

...............

正是由於這種雷達天線摒棄了一般雷達天線的工作原理，利用「移相器」來實現電磁瓣的
轉動，人們給它起了個與眾不同的名字--相控陣雷達，代表著「相位可以控制的天線陣」
的含義。



https://0rz.tw/fvWg2 維基：ESA

電子掃描陣列雷達（英語：electronically scanned array，簡稱：ESA radar），是指
一 類藉由改變天線表面陣列所發出波束（wave beam）的合成方式，來改變波束掃描方向
的雷 達。這種設計有別於機械掃描的雷達天線，可以減少或完全避免使用機械馬達驅動
雷達天線便可達到涵蓋較大偵測範圍的目的。

二、
請問：將雷達旋轉的話可以360度範圍都掃描到。只是缺點是不是「雷達」旋轉的時間差會
漏失其餘範圍監測？固定四面陣比較重比較貴，但就擔保確實360度範圍都永遠被監測到？

當然，這不是說電子掃描雷達就不能採用機械轉動的方式來增大掃描範圍，事實上採用
機械轉動電子掃描雷達基座的方式可以進一步增大雷達波所能覆蓋的範圍，比如英國45型
等防空驅逐艦裝備雙面或單面電子掃描陣列雷達（而不是如美國神盾艦上的四面陣），
這就使它們不得不採用旋轉陣面的方式來覆蓋360度圓周，是「電子掃描」+「機械轉動」
結合的典型實例。

三、
請教：世上有些不具名文章說「『旋轉的雷達』就不會是ESA」的說法有誤？或是說（資
料沒寫明），是PESA能被輔以機械加以轉動，但是AESA結構上無法被機械轉動？但依照下
方某資料，其實不一定，是看有無予以設計罷了？

PESA：英文Passive翻譯為「被動」，意思是指天線表面的陣列單元只有改變「訊號相位」
的能力而沒有發射信號的能力，訊號的產生還是依靠天線後方的訊號產生器，經訊號放大
器，再利用電磁導波（導波管）或空間饋電方式傳送到陣列單元上面，接收時則反向而行
。由於每個陣列單元自身不能作爲訊號源主動發射電磁波，所以被稱作被動相位陣列。

四、
請教：所以PESA仍然具有主動搜索能力？因為差點以為是只能被動等敵人發射雷達波後才
能察覺（聯想到潛艇的主動聲納、被動聲納）。換言之，就PESA雷達而言，只是雷達元件
上比較複雜還需要天線後方的訊號產生器、訊號放大器、導波管來發射電磁波主動偵蒐？

五、
請教：以及，（在小功率級別的ESA而言）PESA因為要搭配建置訊號產生器、訊號放大器、
導波管，所以整套設備體積與重量會大於AESA？（至於大功率級別則可能逆轉？）

AESA：英文Active翻譯為「主動」，意思是指天線表面的每一個陣列單元都完整地包含訊
號產生、發射與接收的能力，也就是將訊號產生器、放大器等等全部縮小放在每一個陣列
單元以內，天線不需要依靠訊號產生器以及導波管饋送訊號。

由於主動陣列相比於被動陣列省略導波管造成的能量耗損，因此探測距離得以大幅延長，
而被動相位陣列雷達的探測距離卻由於耗損而稍遜於同功率的傳統機械雷達。



https://kknews.cc/zh-tw/military/x52y5z9.html 這篇文章提到AESA性能都比PESA好，
                                              AESA缺點是無關性能的造價更貴。

有源陣多採用固態功率放大器件，無源陣則多採用電真空器件的發射機。固態器件相比電
真空器件，重量輕，體積小，可靠性和可維護性高，但是電真空器件目前在較高頻率上，
能實現更大的功率。

...

六、
請教：所以我國2000噸級巡護艦就可承載重量角度，比較適合配AESA？（或不一定--搭配
第十題）



https://read01.com/zh-tw/0eD6P0x.html 這篇文章提到AESA性能也是有輸PESA的點：

AESA可以用幾個T/R模組合成一個「虛擬小雷達」，比方說2000個模組分成50個虛擬雷達
，就可以單獨追蹤50個目標。弔詭的是這個神奇的功能在現代用處不大。怎麼說呢？下面
再一個小單元講「掃瞄同時追蹤」來解釋。

AESA可以把波束集中去探測遠處，比方說同樣1MW，AESA波束可以縮到5°，PESA只能縮到
30°，理所當然AESA探測距離更遠了。代價就是視野窄小，波束以外什麼都一抹黑，上下
左右掃瞄一圈下來也是要花個幾秒鐘的，於是AESA集中波束只是特殊情況而非常態。

此外，AESA在「掃瞄」時（也就是把波束像探照燈一樣甩來甩去），一旦偏離中線，有效
距離就開始下降、波束就開始散開，一般而言掃到60°以外波束就不堪用了。這也是PESA
的Iris-B號稱強於AESA的地方，人家有旋轉台，有效掃瞄空域大於固定的AESA。

這樣一說，你就可以明白為什麼美國空軍預警機、海軍神盾艦都是用PESA了：

1.不缺電不缺空間，可以做到更大功率，和更寬廣視野，這兩點正是預警機和防空戰艦
的最重要性能，AESA如果要寬廣視野就沒有探測距離優勢，功率提升又受限，在這方面就
不如PESA了；

2.本來就不可能隱藏行蹤，AESA的低被探測性沒有太大意義；

3.機體/艦體夠大，不需要委曲把所有天線整合進AESA里，多半情形下，「整合」都意味著
性能要作某種程度的折衷取捨，戰機上每一克重量每一瓦電力都很寶貴，犧牲點效能來節
約重量與耗電是值得的，在預警機和神盾艦上則不那麼要緊；

4.預警機和神盾艦雷達功率強大、電腦處理能力強大，不易被干擾，AESA的抗干擾性能價
值沒那麼高；

5.電腦處理和人工判斷容量巨大、接戰數龐大（引導防空飛彈或戰機群），可以處理
廣空域大量目標的同時追蹤，但戰機無法對敵太多目標，所以跟好幾個目標就夠了。

七、
請教：5.讀不懂，就5.所述的現象，使用PESA為何比AESA好？

八、
但仔細想想，上述各段落只是說PESA性能「就某些應用意義上」「不輸」（也就是打平）
AESA，但也不意謂PESA就贏過AESA吧？譬如說，AESA也效法加上旋轉台擴大掃描範圍咧？

以上可知，AESA對預警機和神盾艦而言，要付出的不只是成本，還有更大的天線面積，這
對重心已經偏高的神盾艦，以及背上圓盤已經夠大的預警機而言，都是很困擾的問題。而
AESA又並不比PESA更適合它們。所以我們可以了解為什麼美國預警機和神盾艦對AESA不甚
熱衷了。

.....

掃瞄及同時追蹤 --- 為什麼AESA的多波束特技對防空艦沒有太大價值？

對空雷達一般有兩種作業模式：搜索、追蹤。射控（目標照明）可以說是追蹤的一種。

在搜索模式下，雷達是以一定規律將波束「掃瞄」過指定空域，以便對整個空域有一個較
完整的掌握，敵機的雷達警報器會忽略這種每隔幾秒、十幾秒才掃過自己一次的雷達波。
這有點像警衛巡邏時拿手電筒掃來掃去，你會看到波束照到的東西，但你無法知道照過的
東西是不是還在原位。

......

所以，處理容量大的預警機和神盾艦，用不著「追蹤」目標，它們的雷達最重要的工作是
「掌握空域」，追蹤的事交給電腦，電腦處理每次掃瞄的紀錄就等於是在追蹤了。於是，
AESA分波束的神技對神盾艦和預警機而言沒什麼用。

......

AESA性能上真正壓過PESA的，是對高機動目標的掌握能力。

例如末端速率>8馬赫的彈導飛彈、break想在都卜勒雷達上消失的高機動戰機。

總結AESA上艦的問題 ：

1.AESA要功率強，就要大面積；

2.如果面積大了，就很難在船上架高；

3.架不高就看不遠（低空目標）；

4.如果功率較小，探測距離就短；

5.如果功率小還要探測距離遠，那就要集中波束；

6.如果波束集中，那就需要頻繁掃瞄；

7.如果集中波束掃瞄，由於「波束掃瞄偏軸減弱」效應，四面AESA不能形成一個完整的監
視圓頂，而是四葉草形(前後左右遠、四個斜角弱) 這些問題，極度仰賴軟體輔助，特別
是掃瞄結果的數據比對追蹤。

但中英法義德日還是用上了AESA，因為：

1.在較小功率要求下，AESA的體積重量小於PESA，所以可以用比較小的噸位裝載；

2.反正沒有PESA基礎，研發PESA和研發AESA都是從頭開始，不如挑輕巧而有很多好處（雖
然不一定用得到，但減輕重量和維護成本總是沒錯的）的AESA；

前面說掃瞄同時追蹤可以不必拿雷達對準敵人也能給飛彈解算參數然後射擊，但是高機動
或低飛目標，就沒那麼容易了，此時最好還是拿雷達對準這些目標。但要追蹤這些目標就
會導致全空域掌握力下降。這個兩難有兩種解決辦法：

a.加個專職做空間掃瞄的雷達，提供大致的目標參數，射控解算由陣列雷達做；

b.強化陣列雷達訊號的處理速度與演算法。

英法義不約而同地採用了「旋轉AESA雷達」加「空間搜索雷達（VSR）」，神盾巡洋艦一
開始也是有AN/SPS-49傳統拋物線雷達當作容積搜索雷達，原因一是SPY-1的功率不足、
探測距離較短，二是SPY-1架不高，對低空目標探測距離不足。

但從2009年開始，由於ACS的進化，軟硬體的更新，使得SPS-49的輔助作用愈來愈小，於
是提級艦開始陸續拆除這部雷達。

於是我們可以了解為什麼英法會有這種高頭大馬、旋轉AESA、大黑板雷達構型了：

1.想提升AESA功率，卻沒有大艦體，所以不能在高處架設四面固定AESA，只好用兩片大
AESA旋轉，這剛好又可以避免「為提升距離而集中波束、因集中波束而產生死角」的問題
；

2.AESA需要用來對高威脅高機動目標進行更精確的追蹤時，也就是集中部份波束時，對空
搜索能力會降低，所以需要大黑板「空間搜索雷達」維持對全空域的掌握；

所以就不需要SPS-49幫助維持空域掌握。

不提效果，咱先來談談大小重量的事，這在戰機上是非常要緊的問題，在大型軍艦上雖然
沒那麼要緊，但像伯克這種基本艦型已30年、改裝餘裕耗光光了的軍艦上，不要緊也變要
緊了。

PESA需要另外裝微波產生器、移相器、導波管線，所以它的本體有一定重量體積，如果你
要求的功率不大，PESA還是得有這些東西，所以小功率雷達PESA一定大於重於AESA。這就
是為什麼大家都想在戰機上裝AESA，只有老毛像熊一樣巨大的Su-30不在乎這點重量體積。

但是如果你要很大功率，比方說預警機神盾艦，那PESA天線尺寸只取決於需要的波束解析
度和微波承載密度，功率的問題是由後端負責，而一部500kW的PESA後端並不會比200kW的
後端大到哪去。如果是AESA，你就得算算500kW需要多少T/R單元，哇一算不得了，10萬個
單元，上哪去找那麼大空間裝這麼大一片天線？

...........

九、
請教：據說提康是搭配PESA，這會不會是因為可能涉及考量艦上其他裝備以後，
沒有太多空間可乘載高功率的AESA的緣故，「如果一開始艦型更佳而能允許的話」，
提康的雷達配置若能是AESA，對該艦作戰需求所需的雷達性能而言會更好吧？

十、
請教：所以就減輕雷達重量角度（需犧牲性能角度）言，我國2000噸級防空反潛綜合巡護
艦宜優先考慮PESA？以及搭配若要減少ESA雷達面數又要顧及搜索範圍，就採用旋轉裝置？
若二級艦防空能力設定為點防空（所以不處理來自遠程威脅），採用PESA就還不算大礙？
ps.但裝PESA（因為要搭配OO器、XX器）確實頗耗電，這就只好忍耐並好好因應了。

感謝網友們就上述十點予以或簡或詳皆可的解答。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 101.137.100.105 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1663982889.A.304.html
推 t72312      : 怎麼感覺裡面很多東西都怪怪的
→ t72312      : 先去了解AESA PESA基本上的結構差異
※ 編輯: PTTHappy (101.137.100.105 臺灣), 09/24/2022 09:34:24
推 jabari      : 因為來源是無斷轉載的kknews吧
推 kira925     : 船跟飛機的情境差很多 不要亂套一通
→ t72312      : 有點本末倒置
推 rommel1     : 二級艦其實也不用裝太高檔的雷達
→ t72312      : AESA現在是主流 利大於弊
→ kira925     : 如果真的要發問 先把問題精簡一點 然後整理下思路
噓 ct13579     : 主動相位陣列雷達，被動被動相位陣列雷達
→ PTTHappy    : @t72 我作為素人 能了解的就是查到這些文章啊..然後
→ rommel1     : 我看就5吋砲.ASROC.斜射海劍二跟4片蜂眼裝一裝再
→ PTTHappy    : 看了也一知半解 所以才到版上問啊 我現在不是專家啊
→ rommel1     : 配一台反潛直升機就好了
推 t72312      : 先去看維基之類的 如果英文版看得懂更好
→ PTTHappy    : @rom 正因為我查不到專門學術期刊文章 又知道google
→ kira925     : 就真的要整理下 你一次全扔出來 夾敘夾議...
→ PTTHappy    : 到的今日頭條之類品質很不保險 所以才到版上求證啊~
→ kira925     : 什麼都往素人&我不懂推不是很好的習慣
→ t72312      : 內容農場的東西先不要看
推 rommel1     : 高檔的雷達給6000噸驅逐艦.8000噸主戰艦用就好了
→ PTTHappy    : @t72 我贊同你09:37說的 我原先先找維基 但該條目除
→ iqeqicq     : 台灣自己就是安裝了鋪爪雷達的不沉航母
→ PTTHappy    : 我貼出的部份 其他維基段落對我而言敘述艱深讀不懂
→ PTTHappy    : 只好找到敘述比較不艱深的農場文-但文字雖讀懂但他
→ PTTHappy    : 們性能寫得"怪怪的"但我又辨別不出哪裡怪-於是提問~
→ PTTHappy    : 所以請教大家 以第十題而言 裝旋轉式PESA算較佳解嗎
→ rommel1     : 4530都裝不了了   更何況是2500?
→ PTTHappy    : @rom 我知道你意思了 所以2000噸級就不須考慮ESA(不
→ rommel1     : 不可能裝4片   只能選擇單片旋轉構型
→ PTTHappy    : 論AESA或PESA都一樣)?對了你上次提到的海蜂眼非ESA?
推 letterE     : 你這篇混了太多東西....要解釋很累
→ PTTHappy    : 所以海蜂眼是機械雷達嗎(我還沒查)?
→ letterE     : 因為你從原理問到應用，但兩者考量的範圍根本不一樣
→ t72312      : 2000噸我建議會轉的AESA
→ letterE     : 首先F-16V用的APG83是AESA
→ letterE     : 國造雷達蜂眼系列是PESA，海鷹眼是AESA，都是旋轉型
→ kira925     : 這篇要回要用回文的 不要再讓推文混亂了...
→ PTTHappy    : @let 你說的對~只是 我想都搞懂 所以從原理到應用全
→ t72312      : 船跟飛機用的分開談 使用環境差太多了
→ letterE     : 但海蜂眼已經量產，海鷹眼目前只有看過高雄艦測試
→ PTTHappy    : 擠在一篇裡面問 然後問題是放在相關資料段落下緊接
→ PTTHappy    : 著問 確實易花眼-我只能儘力作到把資料原文上亮白色
→ letterE     : PESA跟AESA當然都可以旋轉
→ kira925     : 不是不讓你發 你切成幾篇發不行嗎?
推 rommel1     : 台灣用一艘巡防艦的錢造兩艘二級艦,感覺也不會用
→ rommel1     : 太貴太先進的
→ PTTHappy    : @kir 了解~這篇可拆成兩篇發~下次知道了 這次來不及
推 rommel1     : 我猜  二級艦的防空大概跟塔江差不多
→ PTTHappy    : 改了上方眾人已經多多少少講解各題了本文就先不拆吧
推 neutrino    : 找一些可靠 有系統的資料來源吧，比方說先把交大這
→ neutrino    : 篇看完
→ neutrino    : http://www.alab.ee.nctu.edu.tw/wpmu/ywang/files/
→ neutrino    : 2017/11/AESA-System-20170922_hardcopy.pdf
推 rommel1     : 最多是有裝垂發
→ PTTHappy    : @rom 理解~二級艦防空能力類似塔江 雷達用旋轉PESA
→ neutrino    : 我縮一下網址  https://tinyurl.com/mtd5dutt
→ wowu5       : The radar knows where you are at all times.
→ PTTHappy    : 也就是海蜂眼 用這樣減重-但好處是可加個反潛直升機
→ wowu5       : It knows this because it knows where you aren't
→ PTTHappy    : 達到防空反潛的綜合巡護功能~造艦上這麼規劃適宜嗎?
→ mmmimi11tw  : 不管是AESA還是PESA都可以用旋轉的形式，不一定要固
→ mmmimi11tw  : 定
→ huckerbying : F-16V上裝的就是AESA啊，為何還要擔憂戰機用PESA還
→ huckerbying : 是AESA？
→ PTTHappy    : @huc 我也這麼認為-只是看到該部落格文 搞不懂該作
→ PTTHappy    : 者意思 我身為素人沒自信-但現在可知該作者(或許懂
推 rommel1     : 現在急著開工造2級艦,只能選擇有測評過的~~~
→ PTTHappy    : 但文筆太差)自己寫得前後顛三倒四~而真正原理如版上
→ PTTHappy    : 眾人早已論述過關於戰機雷達的觀念了~
→ rommel1     : 就蜂眼.海劍二搭配垂發~~~
→ PTTHappy    : @rom 感謝~我上方用問句不是質疑而是想確認~我也傾
→ PTTHappy    : 向依目前環境綜合情況與二級艦功能 按你上次說過的
推 wahaha99    : 理論上AESA能當PESA用吧?
→ huckerbying : 更何況連SABR這種是有簡化跟降低造價過的AESA
→ PTTHappy    : 雷達用海蜂眼 防空用kuma評估的點防空 可塞在2k噸級
→ wahaha99    : T/R通通視為一個就完事了吧?
→ PTTHappy    : 艦且還可反潛~比現在傳聞的分造反潛艦防空艦來得好~
→ wahaha99    : 當然這樣就省不了電了
→ chyx741021  : 有什麼就上什麼
推 Bf109G6     : 看每日頭條不如去找英文來源了..
→ kuma660224  : PESA跟AESA的耗電高低是不正確的
→ kuma660224  : 要多少耗電是看設計需求  與主被動無關
→ kuma660224  : AESA較潮是因為比較有未來性
→ kuma660224  : PESA沿用導波管技術 功率也可大可小
推 t72312      : AESA冷卻設計要求比較複雜一點
→ kuma660224  : 但比較笨重  且無法同時間多工
→ kuma660224  : AESA可以把大天線模擬成幾個中天線
→ kuma660224  : 同時執行不同方位的搜索或標定 犧牲距離
→ kuma660224  : 也比較耐損  因為主動每個大模組獨立運作
推 rommel1     : 噸位只有2500,預算是巡防艦的1/2,急著開工建造下
→ rommel1     : ,大概就直接排除太先進的...不會上...
→ kuma660224  : PESA成熟便宜笨重  AESA較貴較輕有未來性
→ kuma660224  : 但其實軍方不該自我限制只能用啥天線技術
→ kuma660224  : 軍方要的是時程內 多少成本 換到戰力
→ kuma660224  : 美日現役反彈道大神盾也仍是PESA.
→ kuma660224  : 對二級艦來說 我想可能AESA/PESA混合
→ kuma660224  : 海蜂眼應該是X波段旋轉PESA
→ kuma660224  : 海鷹眼應該是S波段旋轉AESA
→ kuma660224  : 但海鷹眼看太遠 或許防空版才有？
→ kuma660224  : 不脫離艦隊或本島雷達預警指揮範圍的話
→ kuma660224  : 其實海蜂眼X波段足以應付劍二自衛需求
→ kuma660224  : 二級就算看更遠 也沒能力威脅遠處
→ kuma660224  : 頂多說如果二級脫離艦隊或遠離本島
→ kuma660224  : 比如遠程護航任務 需要自己有S波段看遠
→ kuma660224  : 歐洲同噸位小艦很多有塞SmartS mk1/2
→ yenjtr      : https://reurl.cc/NR8Rgq
→ kuma660224  : 看遠能看150/250 就是遠航自己幫自己預警
→ thigefe     : 錢拿出來就能小型化，划不划算而已，而且成熟方案是
→ thigefe     : 多數國家採購軍備的優先考量，上戰場沒空幫忙debug
→ thigefe     : 的
→ yenjtr      : 這篇裡頭有大部份的答案
→ thigefe     : 所以主被動不是問題，問題是你希望船可以做什麼事情
→ thigefe     : ，要自衛？或開傘？還是A射B導？
推 rommel1     : 二級艦就自衛用
→ PTTHappy    : @rom 想到一事向你確認 功能堪比蜂眼的現行AESA都比
→ PTTHappy    : 蜂眼重 故無需費神找可能符合同需求的較輕AESA了吧?
→ kira925     : 你問他w
→ rommel1     : 即使找到了,還要跟海劍二整合跟測評,時程來不及
→ rommel1     : 畢竟明年就要開工造二級艦了
推 rommel1     : 我猜,反潛版2級艦就蜂眼+海劍二,防空版2級艦就海鷹
→ rommel1     : +海弓三
→ Rinehot     : 海弓三依照流出的噸位，大概也裝不了幾發…
→ yoml        : 我們的F16V上面裝的就是AESA阿
→ yoml        : 美國柏克3跟星座級都是AESA的SPY-6，而且星座只有
→ yoml        : 三面，只是不是誤會什麼了?
→ yoml        : 建議中文的話看一下MDC有比較淺顯易懂的說明
→ kuma660224  : 防空版應該不會有海弓
→ kuma660224  : 防空版頂多就是加倍垂發劍二
→ kuma660224  : 劍二有分有無助推版
→ kuma660224  : 反潛/防空 用的海劍二可能也不一樣
→ asmp        : 海劍二連塔江艦用的斜射版本都有助推器，垂發版本不
→ asmp        : 可能沒有。
推 glad850     : 其實PESA和AESA主要差異就跟LCD螢幕和OLED螢幕一樣
→ glad850     : ，或者更精確一點說，像是LG的OLED電視和三星的OL
→ glad850     : ED手機面板一樣，一個需要靠外加光源背光，一個是
→ glad850     : 可以個別像素主動發光，所以早期也有在說 AMOLED和
→ glad850     : PMOLED
噓 sanandreas  : 看農場文，就不要來討論了。
→ PTTHappy    : @rom @kuma 巡護艦將防空反潛功能合併比分開造艦好?
→ kuma660224  : 我覺得沒必要分開  歐洲各國也沒有分
→ kuma660224  : 輕型FFG工作馬看看GoWind/Sigma家族
→ kuma660224  : 沒刻意區分什麼型 打雜能力是全都有
→ kuma660224  : 除非啦  有網友提到可能是分成兩種想各自測試
→ kuma660224  : 反正你不管要不要把防空獨自列一型
→ kuma660224  : 2000噸級只能近程防空 這能力不會變強
→ PTTHappy    : @kuma 感謝分析~這樣我大概就有自信採這方面答案了
推 rommel1     : 是立委說二級艦會弄成防空.反潛兩個版本
推 lwei781     : 無人機掛空空彈前出  搞不好可以讓海鷹眼變有用