謝曉方，何 凡，孫 濤

（海軍航空大學，山東 煙臺 264000）

0 引言

隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)代空戰(zhàn)具有信息化、網(wǎng)絡化等特點，作戰(zhàn)平臺能發(fā)揮各自優(yōu)勢，可實現(xiàn)快速反應、精確打擊，掌握戰(zhàn)場主動權，提升綜合作戰(zhàn)能力［1-4］。在信息化、網(wǎng)絡化條件下，可充分利用遠程目指信息，完成對空目標打擊任務，這樣不僅實現(xiàn)了網(wǎng)絡化作戰(zhàn)，同時避免了載機雷達因探測能力有限，而無法及時發(fā)現(xiàn)目標的問題［5-6］。

就目前公開發(fā)表的文獻而言，關于遠程目標指示信息的使用問題，在指揮引導層面，理論研究較為成熟［7-9］，但在火力控制層面，理論成果較少。文獻［10-12］研究了利用遠程目標指示對水面艦艇超視距攻擊的方法，但相比于水面目標，打擊空中目標要求用于火控解算的目指信息頻率更高，準確性和實時性更好，雷達、數(shù)據(jù)鏈通信、數(shù)據(jù)融合、火力控制等相關技術以及武器系統(tǒng)性能等都需進一步發(fā)展。但就現(xiàn)狀而言，在對空目標進行打擊時，遠程目指只能用于指揮引導，而無法用于火控層面。

針對上述問題，為盡快適應網(wǎng)絡化空戰(zhàn)需求，本文從工程應用實際出發(fā)，提出了一種火控新模式。

1 現(xiàn)有火控模式分析

根據(jù)武器種類、發(fā)射平臺、打擊目標和打擊方式不同，可對火控模式加以區(qū)分，就空空導彈而言，可分為近距導彈火控模式、中距導彈火控模式、多目標攻擊火控模式等，本文以某作戰(zhàn)飛機發(fā)射某型中距空空導彈為例進行研究。

圖1 火控系統(tǒng)執(zhí)行任務流程

在中距空空導彈火控模式下，火控系統(tǒng)執(zhí)行任務流程如圖1 所示。指揮平臺發(fā)送遠程指令，引導載機進入目標區(qū)，隨后載機沿最佳航路接近目標；機載雷達開機，搜索、識別、跟蹤目標，測量目標及飛機的運動參數(shù)；任務機獲取數(shù)據(jù)進行火控解算，并將射擊參數(shù)裝訂到導彈上；待滿足導彈發(fā)射條件之后，由飛行員發(fā)射導彈；在中制導過程中，使用捷聯(lián)慣導加無線電修正指令引導導彈，直到末制導雷達開機。其中，在導彈發(fā)射之前，參數(shù)測量、火控解算和參數(shù)裝訂重復循環(huán)，在此過程中，系統(tǒng)內(nèi)信息流如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)有火控模式下系統(tǒng)信息流

2 機載雷達工作模式

在火控系統(tǒng)執(zhí)行任務過程中，機載雷達截獲目標是實現(xiàn)火控計算、打擊目標的前提，一般作戰(zhàn)飛機上裝有雷達和光電雷達，雷達工作狀態(tài)如圖3 所示。雷達開機后，由靜默狀態(tài)進入到搜索狀態(tài)；若連續(xù)多次探測到目標，雷達進入到穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)；在此過程中，如果雷達丟失目標，則重新進入搜索狀態(tài)。光電雷達工作狀態(tài)如圖4 所示。光電雷達開機后，進入到大區(qū)搜索狀態(tài)，此時會在屏顯上形成一個波門；在波門內(nèi)選定需要跟蹤的目標后，進入到小區(qū)搜索狀態(tài)，波門范圍減少；再一次選定需要跟蹤的目標，進入到跟蹤狀態(tài)；在此過程中，若丟失目標則重新進入大區(qū)搜索狀態(tài)。

圖3 雷達工作狀態(tài)

圖4 光電雷達工作狀態(tài)

為了充分發(fā)揮雷達和光電雷達各自優(yōu)勢，通常情況下雷達和光電雷達會協(xié)同工作，因雙雷達工作模式繁多，本文僅研究某模式下，任務機工作流程，如下頁圖5 所示。當載機進入作戰(zhàn)區(qū)域后，機載雷達開機，雷達和光電雷達會根據(jù)遠程目指信息定向搜索，瞄準軸迅速對準指示的目標方位，可增大截獲目標的概率。當雷達進入跟蹤狀態(tài)后，雷達將目標參數(shù)發(fā)送給任務機進行火控解算。當雷達丟失目標，任務機停止火控解算，若此時光電雷達處于跟蹤狀態(tài)，光電雷達將目標方位信息發(fā)送給任務機，雷達從任務機獲取目標方位信息后進行定向搜索。若雷達和光電雷達均未跟蹤目標，雷達和光電雷達都進入搜索狀態(tài)。所以一旦雷達脫離跟蹤狀態(tài)，任務機將無法解算。

3 中制導控制指令形成方式

圖5 任務機工作流程

在中制導階段，導彈制導方式采用捷聯(lián)慣導［13］加無線電指令修正復合制導，可以保證導引頭發(fā)射機開機后能可靠截獲目標，從而有效攻擊目標。在導彈準備階段，載機會檢查無線電修正通道是否正常。在中制導階段，系統(tǒng)信息流如圖6 所示。任務機將目標運動參數(shù)傳送給機載雷達，雷達按一定的時間間隔，將目標運動參數(shù)以無線電信號的形式發(fā)送給導彈。導彈運動參數(shù)由彈上捷聯(lián)慣導導航系統(tǒng)獲得。彈上飛控組件根據(jù)導彈和目標的相對運動參數(shù)，按照中制導導引規(guī)律計算出控制指令，控制導彈接近目標。

圖6 中制導段系統(tǒng)信息流

4 基于遠程目指信息的理想火控模式

在現(xiàn)有火控模式下，遠程指揮平臺將作戰(zhàn)飛機引導至作戰(zhàn)空域后，將不再發(fā)送作戰(zhàn)指令，由作戰(zhàn)飛機單獨執(zhí)行任務［14］，但機載雷達可能無法及時發(fā)現(xiàn)目標：一是作戰(zhàn)飛機機載雷達探測性能的限制，只能感知戰(zhàn)場局部態(tài)勢信息，即使光電雷達遠距離發(fā)現(xiàn)了目標，也只能提供角度信息，不能提供距離信息，無法完成火控解算；二是敵方作戰(zhàn)平臺機動、隱身能力不斷增強；三是機載雷達探測空域電磁環(huán)境日益復雜，抗干擾性能差［15］。針對上述問題，在現(xiàn)代信息化、網(wǎng)絡化空戰(zhàn)環(huán)境下，考慮到一些遠程平臺（如前出無人機、戰(zhàn)斗機、預警機、指揮所）探測能力、抗干擾能力強的特點，作戰(zhàn)飛機可通過數(shù)據(jù)鏈，利用這些平臺提供的目指信息，實現(xiàn)火力控制。

為了便于分析比較，首先作如下假設：一是遠程平臺能穩(wěn)定跟蹤目標；二是遠程目指數(shù)據(jù)滿足火控解算要求；三是作戰(zhàn)飛機機載雷達始終處于靜默狀態(tài)；四是遠程平臺與導彈建立穩(wěn)定的無線電修正通道［16］?；谏鲜黾僭O條件，下面給出一種理想的對空目標打擊火控模式，其任務執(zhí)行流程與現(xiàn)有火控模式基本一致。載機進入到作戰(zhàn)區(qū)域后，通過戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈，獲取遠程平臺提供的目指信息，傳送給任務機實現(xiàn)火控解算，并將射擊參數(shù)裝訂到導彈上。待滿足導彈發(fā)射條件之后，由飛行員發(fā)射導彈。在中制導過程中，遠程平臺通過無線電修正通道，將目標運動參數(shù)直接發(fā)送給導彈，完成無線電指令修正制導，直至末制導雷達開機。在此過程中，作戰(zhàn)飛機、導彈和遠程平臺之間信息流如圖7 所示。

圖7 理想火控模式下平臺間信息流

理想火控模式和現(xiàn)有火控模式主要區(qū)別在于：一是用于火控解算的目指信息由遠程平臺提供，而不是機載雷達；二是導彈中制導過程中，無線電修正指令（目標運動參數(shù)）由遠程平臺發(fā)送給導彈。這種模式不僅解決了載機雷達無法及時發(fā)現(xiàn)目標的問題，而且通過雷達靜默增強了載機的隱蔽性，并且可真正實現(xiàn)作戰(zhàn)飛機“發(fā)射后不管”。這種模式理論上可行，但在工程實際中難以應用，原因有以下幾點：

1）遠程目指無法滿足各方面需求。一是精度不夠，目指信息是相對于遠程平臺本身測得的，數(shù)據(jù)本身存在較大誤差，而且需要轉換到相應坐標系下才能完成火控解算和中制導，誤差會進一步放大；二是實時性難以保證，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸數(shù)據(jù)時，會存在延時；三是數(shù)據(jù)率不夠，遠程平臺提供的目指信息無法滿足火控解算需求。

2）武器裝備改動大。一是要改動作戰(zhàn)飛機機載雷達，機載雷達開機、搜索并鎖定目標是火控解算、導彈發(fā)射的必要條件，而且在中制導過程中，無線電修正指令由機載雷達以直波信號的形式發(fā)送給導彈，這都與假設的雷達靜默條件不符；二是要改動遠程平臺雷達，遠程目指的數(shù)據(jù)率往往無法滿足火控解算的需求，并且無法保證發(fā)送的無線電修正指令有足夠高的能量，讓彈上天線識別、接收；三是要建立遠程平臺與導彈之間的無線電修正通道，保證信道匹配，用于實現(xiàn)中制導。

3）作戰(zhàn)職能改動大。遠程平臺不僅需要實現(xiàn)預警探測和指揮決策，還需要完成火控解算以及導彈制導，繁重的作戰(zhàn)任務增大了平臺上設備以及工作人員負擔。

5 基于遠程目指信息的火控新模式

在理想火控模式中，由于對武器裝備構成和作戰(zhàn)職能改動較大，在短時間內(nèi)難以有效解決，下文基于現(xiàn)有武器裝備，從軟件設計層面出發(fā)，給出一種火控新模式的實現(xiàn)途徑，以盡快適應現(xiàn)代信息化、網(wǎng)絡化空戰(zhàn)需求。針對新模式中可能存在的遠程目指數(shù)據(jù)精度問題，鑒于篇幅限制，將另撰文討論。

在火控新模式下，任務機工作過程如圖8 所示。機載雷達開機后，任務機獲取遠程目指，并將目指信息傳送給雷達和光電雷達，雙雷達進行定向搜索。當雷達進入跟蹤狀態(tài)后，雷達將目標參數(shù)發(fā)送給任務機進行火控解算，若雷達沒有跟蹤目標，任務機利用遠程目指進行火控解算。在雷達丟失目標的過程中，若光電雷達處于跟蹤狀態(tài)，光電雷達將目標方位信息發(fā)送給任務機，雷達從任務機獲取目標方位信息后進行定向搜索，若光電雷達均未跟蹤目標，任務機將遠程目指發(fā)送給雙雷達，雙雷達進入定向搜索。在火控新模式下，無論雷達是否跟蹤目標，任務機一直處于解算狀態(tài)。

火控新模式既不同于現(xiàn)有火控模式，也不同于理想火控模式，與現(xiàn)有火控模式主要區(qū)別在于：當機載雷達未截獲目標時，任務機可利用遠程目指進行火控解算，并且雷達可根據(jù)遠程目指進行定向搜索。新模式與理想火控模式區(qū)別在于：一是在作戰(zhàn)過程中，機載雷達開機；二是中制導指令由載機發(fā)送給導彈，這兩點均與現(xiàn)有火控模式一致。由于這種模式僅需在軟件層面改動即可實現(xiàn)，所以，可以盡快適應網(wǎng)絡化空戰(zhàn)。

圖8 火控新模式下任務機工作過程

6 結論

本文設計了一種基于遠程目指的對空目標打擊火控新模式。該模式在保證遠程目指信息滿足任務機火控解算需求的前提下，對現(xiàn)有武器裝備在任務機軟件層面進行邏輯修改，即可實現(xiàn)網(wǎng)絡化作戰(zhàn)?；鹂匦履Ｊ降奶岢?，為我軍武器裝備快速實現(xiàn)現(xiàn)代化、網(wǎng)絡化空戰(zhàn)提供了理論支撐。