劉 兵 代進(jìn)進(jìn) 李相民 胡 鋼

(海軍裝備部1) 北京 100841)(海軍航空工程學(xué)院2) 煙臺(tái) 264001)(海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室3) 南昌 330024)

1 引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展和充分利用信息技術(shù)使得攻防整體作戰(zhàn)能力不斷提高,現(xiàn)代海戰(zhàn)越來(lái)越呈現(xiàn)體系對(duì)體系的對(duì)抗,尤其在高強(qiáng)度的空襲與反空襲作戰(zhàn)中顯得更加如此[1]。伴隨新技術(shù)的發(fā)展和大量精確制導(dǎo)武器的使用,空襲兵器的速度越來(lái)越快,射程越來(lái)越遠(yuǎn),突防高度越來(lái)越低,機(jī)動(dòng)性能越來(lái)越好,抗干擾能力、實(shí)施防區(qū)外作戰(zhàn)能力越來(lái)越強(qiáng)。在未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)上,艦艇編隊(duì)所面臨的主要威脅是反艦導(dǎo)彈和飛機(jī)等,但從威脅的程度、威脅的強(qiáng)度以及攔截的難度看,反艦導(dǎo)彈是艦艇編隊(duì)最難對(duì)付的作戰(zhàn)對(duì)象[2]。面對(duì)海上戰(zhàn)場(chǎng)反導(dǎo)防御作戰(zhàn)的新挑戰(zhàn),應(yīng)該增加艦艇編隊(duì)超視距反導(dǎo)作戰(zhàn)能力,應(yīng)該建立以網(wǎng)絡(luò)為中心的艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系[3]。因此,艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)中心化體系是艦艇編隊(duì)適應(yīng)體系對(duì)抗與信息作戰(zhàn)的必然選擇,艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)是防空作戰(zhàn)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 功能體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)的功能體系結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)劃分為三層邏輯網(wǎng)結(jié)構(gòu),即傳感器網(wǎng)、指控信息網(wǎng)和武器網(wǎng),三層邏輯網(wǎng)建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上。該結(jié)構(gòu)打破了傳統(tǒng)的火力單元編制的界限,突出強(qiáng)調(diào)作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)資源的共享、整體作戰(zhàn)效能的提高。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

在圖1中,指控信息網(wǎng)主要負(fù)責(zé)作戰(zhàn)指揮和武器控制,向上級(jí)指揮機(jī)關(guān)匯報(bào)作戰(zhàn)情況以及接收上級(jí)命令,同時(shí)對(duì)所屬武器裝備進(jìn)行控制;從傳感器網(wǎng)獲取態(tài)勢(shì)信息,包括目標(biāo)數(shù)據(jù)、攔截彈數(shù)據(jù)以及預(yù)警、探測(cè)和跟蹤雷達(dá)的狀態(tài)信息;對(duì)傳感器網(wǎng)下達(dá)任務(wù)并實(shí)施控制;對(duì)武器網(wǎng)下達(dá)發(fā)射命令,控制導(dǎo)彈的發(fā)射,并對(duì)制導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算以及對(duì)己發(fā)射的攔截導(dǎo)彈實(shí)施中段制導(dǎo)。傳感器網(wǎng)的主要任務(wù)是搜索、跟蹤目標(biāo)等;武器網(wǎng)的主要任務(wù)是接受命令發(fā)射導(dǎo)彈等。

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 各功能節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系

2.1 傳感器網(wǎng)組成和功能

傳感器節(jié)點(diǎn)包括探測(cè)節(jié)點(diǎn)和跟蹤節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)的功能是有效覆蓋所監(jiān)視的空域或地域,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo),以足夠的精度和數(shù)據(jù)率測(cè)定其坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)參數(shù),判定其威脅,并在各種對(duì)抗環(huán)境中保持其監(jiān)視和跟蹤的連續(xù)性,為及時(shí)展開(kāi)和使用防空兵器,定下射擊決心,進(jìn)行發(fā)射和攔截控制提供基礎(chǔ)。為保證傳感器網(wǎng)有效運(yùn)作以及信息服務(wù)的有效實(shí)現(xiàn),還必須對(duì)探測(cè)跟蹤雷達(dá)進(jìn)行有效控制,對(duì)傳感器信息進(jìn)行有效管理。各節(jié)點(diǎn)功能如表1。

表1 傳感器網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功能

表2 指控網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功能

2.2 指控信息網(wǎng)組成和功能

在整個(gè)艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化體系中,指控信息網(wǎng)是整個(gè)系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。它利用傳感器網(wǎng)提供的目標(biāo)數(shù)據(jù),進(jìn)行威脅判斷,確定目標(biāo)威脅程度和等級(jí),根據(jù)作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)資源為目標(biāo)分配跟蹤雷達(dá)和火力作戰(zhàn)單元,根據(jù)目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)打擊效果等。此外,指控信息網(wǎng)協(xié)調(diào)各作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理以及任務(wù)交接等。協(xié)同反導(dǎo)系統(tǒng)指控信息網(wǎng)由防空導(dǎo)彈系統(tǒng)各級(jí)指控中心組成,把每個(gè)指控中心視為指控節(jié)點(diǎn),其包括作戰(zhàn)決策節(jié)點(diǎn)、武器控制節(jié)點(diǎn)和制導(dǎo)節(jié)點(diǎn),各節(jié)點(diǎn)的具體功能如表2所示。協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)的基本原則是“集中指揮,分散控制”,上層的防空指揮機(jī)構(gòu)主要是掌握總的態(tài)勢(shì),確定原則和分配任務(wù),而作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行控制則需由武器的指控系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。因此艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)中指控節(jié)點(diǎn)可從功能上分為兩個(gè)層次:指揮層次和武器控制層次。

2.3 武器網(wǎng)組成和功能

武器網(wǎng)是由區(qū)域內(nèi)所有的艦空導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)及艦空導(dǎo)彈組成。把每個(gè)發(fā)射裝置或艦空導(dǎo)彈視為一個(gè)武器節(jié)點(diǎn),各節(jié)點(diǎn)的具體功能如表3所示。武器網(wǎng)主要是通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)艦空導(dǎo)彈的集中使用,形成最優(yōu)的火力配系來(lái)對(duì)抗來(lái)襲敵方目標(biāo),形成火力集中的效果,達(dá)到最佳的對(duì)抗效果。武器網(wǎng)是防空作戰(zhàn)中對(duì)抗行動(dòng)的執(zhí)行部分。

表3 武器網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功能

3 協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程

3.1 作戰(zhàn)模式

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)利用分布在多個(gè)平臺(tái)中的資源,這些資源在網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)系統(tǒng)的支持下形成一個(gè)整體。由于采用高速、大容量的通信系統(tǒng),使得數(shù)據(jù)在不同平臺(tái)之間傳輸?shù)臅r(shí)間延遲極少,因此,對(duì)導(dǎo)彈的發(fā)射、制導(dǎo)過(guò)程可以利用不同平臺(tái)上的數(shù)據(jù)完成,其協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程如圖3所示。導(dǎo)彈的發(fā)射和制導(dǎo)取決于跟蹤雷達(dá)獲得的制導(dǎo)火控?cái)?shù)據(jù),當(dāng)跟蹤雷達(dá)不在發(fā)射平臺(tái)上時(shí),必須在多個(gè)平臺(tái)之間進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)。在協(xié)同作戰(zhàn)過(guò)程中,協(xié)同作戰(zhàn)控制中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的連接可在多個(gè)平臺(tái)之間保持對(duì)目標(biāo)跟蹤的連續(xù)性。

這種協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)的功能重點(diǎn)體現(xiàn)在運(yùn)用導(dǎo)彈進(jìn)行超視距攻擊或攔截。由于地球曲率的影響,利用單平臺(tái)上的探測(cè)和跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)彈攻擊或攔截,其作用距離為視距。在協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)中,由于平臺(tái)之間的跟蹤數(shù)據(jù)可以共享,而且時(shí)間延遲很小,因此,對(duì)于作用距離大于視距的導(dǎo)彈來(lái)說(shuō),完全可以利用其它平臺(tái)的跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射和制導(dǎo),實(shí)施超視距攻擊或攔截。

圖3 協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)指揮控制過(guò)程

3.2 作戰(zhàn)流程

艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)示意圖如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)示意圖

艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化體系下,導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)自身的制導(dǎo)設(shè)備已經(jīng)不能滿足艦空導(dǎo)彈的制導(dǎo)需求了,必須將各制導(dǎo)平臺(tái)組成一個(gè)制導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)來(lái)共同完成導(dǎo)彈的制導(dǎo)。如圖4所示,根據(jù)協(xié)同方式的不同可分為以下兩種作戰(zhàn)模式。

樣式Ⅰ:預(yù)警機(jī)與艦艇協(xié)同,即平臺(tái)A發(fā)射的艦空導(dǎo)彈,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,脫離自己的制導(dǎo)范圍,將制導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)交給平臺(tái)E(空中預(yù)警機(jī)),由預(yù)警機(jī)引導(dǎo)其飛向目標(biāo)。

樣式Ⅱ:艦艦協(xié)同,即離目標(biāo)較遠(yuǎn)的平臺(tái)C發(fā)射的艦空導(dǎo)彈,同樣經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,脫離自己的制導(dǎo)范圍,將制導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)交給平臺(tái)B,由離目標(biāo)較近的艦艇引導(dǎo)其飛向目標(biāo)。

在這里我們只考慮了兩個(gè)制導(dǎo)平臺(tái)的協(xié)同,也可以采用多個(gè)制導(dǎo)平臺(tái)的協(xié)同。

艦艇編隊(duì)系統(tǒng)反導(dǎo)的整個(gè)作戰(zhàn)流程如圖5所示。

圖5 艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)流程

目標(biāo)搜索指示系統(tǒng)(包括提供預(yù)警信息的預(yù)警雷達(dá)和為目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)提供目標(biāo)指示信息的雷達(dá),以及預(yù)警衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)等)在作戰(zhàn)區(qū)域搜索、探測(cè)目標(biāo),將探測(cè)到的目標(biāo)信息傳送給目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)(位于預(yù)警機(jī)或直升機(jī)平臺(tái)上),跟蹤系統(tǒng)隨時(shí)截獲目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,并將準(zhǔn)確的跟蹤信息傳給艦艇編隊(duì)指控信息網(wǎng)。指控信息網(wǎng)中作戰(zhàn)決策系統(tǒng)首先通過(guò)對(duì)外部態(tài)勢(shì)信息處理評(píng)定,進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、可攔截性判斷以及威脅排序,然后在此基礎(chǔ)上,根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部各作戰(zhàn)要素的狀態(tài)作出作戰(zhàn)決策,進(jìn)行統(tǒng)一的任務(wù)分配和資源配置,確定進(jìn)行攔截打擊的作戰(zhàn)單元;武器控制系統(tǒng)接收到作戰(zhàn)命令后,裝訂導(dǎo)彈發(fā)射數(shù)據(jù),控制導(dǎo)彈發(fā)射;導(dǎo)彈反射出去后,制導(dǎo)系統(tǒng)跟蹤并引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。

4 作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)及技術(shù)挑戰(zhàn)

4.1 艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)[1]

1)提高了體系的反應(yīng)速度和抗飽和能力

在艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)情況下,由于共享信息,可以采用超視距攔截、接力攔截等方式,這樣在飽和攻擊方向,防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的火力通道數(shù)大大增加,擴(kuò)大了多重火力覆蓋區(qū),提高了對(duì)目標(biāo)的攔截次數(shù)。

2)提高了反隱身能力

利用隱身目標(biāo)各個(gè)部位后向散射特性的不同,多平臺(tái)聯(lián)合探測(cè)有利于提高對(duì)隱身目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)距離和發(fā)現(xiàn)概率。比如隱身飛機(jī)上方隱身能力很弱,如果將空中機(jī)載雷達(dá)與艦艇雷達(dá)立體組網(wǎng),將獲得更好的反隱身效果。

3)提高了對(duì)抗干擾目標(biāo)的能力

在干擾環(huán)境下,通過(guò)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè),能夠有效地識(shí)別真實(shí)目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。

4)提高了體系的重組能力和抗毀能力

面對(duì)空襲體系與反空襲體系日益激烈的對(duì)抗,無(wú)論是指控節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)還是武器平臺(tái),都不能完全避免被毀傷的可能。網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)下,通過(guò)指控的可變中心,能保證任何時(shí)刻都有一個(gè)指揮控制節(jié)點(diǎn),持續(xù)行使集中統(tǒng)一的指揮控制功能,避免出現(xiàn)重復(fù)射擊和漏射擊的情況。在一個(gè)火力單元傳感器被毀,相鄰火力單元發(fā)射裝置部分被毀或彈藥耗盡時(shí),通過(guò)作戰(zhàn)資源的動(dòng)態(tài)重組,可使原先失去作戰(zhàn)能力的裝備,重新投入作戰(zhàn),體系抗毀能力大大提高。

5)解決了艦空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)受制于單個(gè)制導(dǎo)平臺(tái)威力限制的問(wèn)題

原來(lái)針對(duì)低空目標(biāo)由于視距的限制,艦空導(dǎo)彈低空殺傷區(qū)大幅度收縮;對(duì)于反艦導(dǎo)彈、隱身飛機(jī)等小目標(biāo)特征的目標(biāo),由于制導(dǎo)雷達(dá)探測(cè)踉蹤距離大幅度下降,導(dǎo)致防空導(dǎo)彈殺傷區(qū)收縮。在網(wǎng)絡(luò)化條件下,由于制導(dǎo)信息的共享,制導(dǎo)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)中任何一部雷達(dá)探測(cè)到目標(biāo),或通過(guò)組網(wǎng)方式探測(cè)到目標(biāo),則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都可感知到,防空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)不再受單個(gè)制導(dǎo)雷達(dá)威力的限制,使得防空導(dǎo)彈的低空殺傷區(qū)能夠擴(kuò)展,針對(duì)小目標(biāo)的水平殺傷區(qū)也能夠擴(kuò)展。

4.2 艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化體系技術(shù)挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈網(wǎng)絡(luò)中心化體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)中心化作戰(zhàn),還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要攻關(guān)。

1)高速數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[5]

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)及時(shí)、有效管理和了解高密度、快速變化的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)而進(jìn)行信息傳遞的網(wǎng)絡(luò);是艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)得以實(shí)現(xiàn)的基本技術(shù)手段。沒(méi)有高速數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò),艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)就不可能實(shí)現(xiàn)。

2)多傳感器組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)[6～7]

傳感器組網(wǎng)是指根據(jù)現(xiàn)有傳感器資源的特點(diǎn)合理地對(duì)不同傳感器組進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),從而形成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體。通過(guò)組網(wǎng),在擴(kuò)大作戰(zhàn)系統(tǒng)視野的同時(shí)提高了各作戰(zhàn)兵力的協(xié)同能力,進(jìn)而大大增強(qiáng)了作戰(zhàn)能力。數(shù)據(jù)融合則是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)來(lái)自多傳感器的信息按時(shí)序和一定準(zhǔn)則加以自動(dòng)分析和綜合的信息處理過(guò)程。多傳感器組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容:

(1)時(shí)空統(tǒng)一與誤差校正技術(shù);

(2)多雷達(dá)動(dòng)態(tài)組合及控制技術(shù);

(3)雷達(dá)組網(wǎng)條件下的協(xié)同探測(cè)、跟蹤、識(shí)別技術(shù);

3)多武器系統(tǒng)指控技術(shù)

多武器系統(tǒng)指控技術(shù)旨在集中作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的所有作戰(zhàn)資源,進(jìn)行優(yōu)化配置,發(fā)揮總體作戰(zhàn)效能。其主要包括以下內(nèi)容:

(1)多作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù),即組合火力控制(IFC)技術(shù);

(2)分布式多節(jié)點(diǎn)指揮控制技術(shù);

(3)多目標(biāo)航跡快速計(jì)算技術(shù);

(4)多目標(biāo)威脅判斷和多作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)武器分配技術(shù);

(5)基于網(wǎng)絡(luò)的作戰(zhàn)效果評(píng)估技術(shù)。

4)超視距協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)[8～11]

超視距協(xié)同制導(dǎo)技術(shù),能夠擴(kuò)大艦空導(dǎo)彈的攔截空域、延長(zhǎng)攔截時(shí)間和增加攔截次數(shù),能夠大幅度提高艦艇編隊(duì)防空反導(dǎo)能力和艦艇編隊(duì)抗反艦導(dǎo)彈飽和打擊能力。其主要包括以下內(nèi)容:

(1)超視距協(xié)同制導(dǎo)殺傷區(qū)域確定技術(shù);

(2)協(xié)同制導(dǎo)平臺(tái)優(yōu)化部署技術(shù);

(3)制導(dǎo)平臺(tái)選擇及制導(dǎo)接力技術(shù);

(4)超視距協(xié)同制導(dǎo)飛行彈道交班控制技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行了初步探討,描述了艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的功能體系結(jié)構(gòu),介紹了三層網(wǎng)絡(luò)的組成和功能,以及三層網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系,深入分析了艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程,并闡明了艦艇編隊(duì)網(wǎng)絡(luò)化體系的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)和新的技術(shù)挑戰(zhàn)。本文的研究對(duì)艦艇編隊(duì)協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)理論體系的完善具有一定的理論指導(dǎo)意義。

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