高書亮, 樊思思, 袁 成, 曹軍偉

(中國航空研究院, 北京 100029)

0 引 言

遠(yuǎn)距對空高動態(tài)精確打擊攻擊(以下稱遠(yuǎn)距對空打擊)一般是指采用地空、 空空等精確制導(dǎo)武器, 對有人、 無人飛機(jī)等空中目標(biāo)實(shí)施距離大于500 km的精確打擊行動。 遠(yuǎn)距對空打擊是有效毀傷空中節(jié)點(diǎn), 奪取戰(zhàn)場空中優(yōu)勢的重要作戰(zhàn)樣式。 近年來, 以美國為代表的西方國家圍繞遠(yuǎn)距對空打擊開展了大量的裝備技術(shù)研究工作, 先后開展了以NIFC-CA、 CEC、 AIM-260、 遠(yuǎn)射等作戰(zhàn)概念和裝備研制項(xiàng)目為代表的演示驗(yàn)證項(xiàng)目和預(yù)先研究, 在作戰(zhàn)概念開發(fā)、 多源信息融合、 打擊兵器研制升級等方面取得了較大的進(jìn)展, 形成了部分相關(guān)作戰(zhàn)概念、 代表性裝備和新型應(yīng)用能力。 與傳統(tǒng)意義上的對空打擊過程不同, 遠(yuǎn)距攻擊這一作戰(zhàn)樣式有著鮮明的特征: 一是攻擊距離遠(yuǎn), 這意味著攻擊武器的遇靶時間的顯著增長, 彈目相對態(tài)勢更加復(fù)雜, 目標(biāo)針對攻擊武器的攔截、 對抗、 規(guī)避逃逸等選擇迅速增多, 造成了攻擊過程更多的不確定性; 二是制導(dǎo)難度大, 由于遠(yuǎn)距對空精確打擊時武器發(fā)射平臺往往遠(yuǎn)離空中目標(biāo), 飛行距離已經(jīng)大大超出了武器平臺所配備的雷達(dá)、 光電等傳感器的探測跟蹤范圍, 在此條件下, 武器發(fā)射平臺一般難以依靠自身傳感器探測并穩(wěn)定截獲并跟蹤空中目標(biāo), 往往必須依靠多類型外部傳感器才能提供相關(guān)目標(biāo)指示數(shù)據(jù)并輔助精確打擊武器完成整個制導(dǎo)過程。 為此, 相比于傳統(tǒng)的制空作戰(zhàn)樣式, 遠(yuǎn)距對空打擊在攻擊過程、 武器裝備、 作戰(zhàn)樣式和信息保障等方面都與傳統(tǒng)的對空精確打擊有著較大的差別, 也是目前國外在相關(guān)領(lǐng)域研究的重要問題之一[1]。 本文分析了近年來美國等相關(guān)國家在這一領(lǐng)域開展的相關(guān)的作戰(zhàn)理念和裝備技術(shù)研究工作, 梳理了其中主要趨勢特征、 應(yīng)用樣式和關(guān)鍵支撐性技術(shù)。

1 遠(yuǎn)距對空打擊領(lǐng)域國外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 以遠(yuǎn)程制空系列化作戰(zhàn)理念為牽引, 大力發(fā)展遠(yuǎn)程空空打擊兵器關(guān)鍵能力

近年來, 美國軍方以空地一體戰(zhàn)、 空海一體戰(zhàn)、 馬賽克戰(zhàn)、 分布式作戰(zhàn)等先進(jìn)作戰(zhàn)概念為牽引, 逐步對制空作戰(zhàn)概念進(jìn)行了深化, 使其制空作戰(zhàn)范圍逐步從中近程向遠(yuǎn)程延伸。 其主要進(jìn)展包括:

(1) 以新對空作戰(zhàn)概念為牽引, 持續(xù)強(qiáng)化引導(dǎo)遠(yuǎn)距對空打擊裝備發(fā)展頂層引導(dǎo)。

以“穿透性制空”“分布式作戰(zhàn)(PCA)”等新型作戰(zhàn)概念為代表, 近年來美國不斷提出新型空中作戰(zhàn)概念, 牽引新的作戰(zhàn)樣式和裝備體系。 其中: PCA主要關(guān)注具備高隱身能力的穿透性空中平臺簇, 在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境下的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、 態(tài)勢感知和防區(qū)外一體化打擊能力,隨著打擊范圍、 距離和隱蔽性的逐步提升, 客觀上需要多類型的遠(yuǎn)距對空攻擊武器支撐更加快速不可預(yù)測的防區(qū)外攻擊[2], 從而有效掃除敵方空中攔截目標(biāo), 打通穿透對手防空體系的通道。 為此, 美國近年來瞄準(zhǔn)研制新型、 無人化協(xié)同式空戰(zhàn)平臺, 進(jìn)一步提升打擊火力應(yīng)用的靈活性, 縮短傳統(tǒng)發(fā)射載機(jī)平臺瞄準(zhǔn)、 占位和中制導(dǎo)周期, 增強(qiáng)傳統(tǒng)發(fā)射載機(jī)的戰(zhàn)場生存能力。 美國Kratos公司與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)的一款高亞聲速、 遠(yuǎn)距離攻擊的XQ-58A無人機(jī)(其外形如圖1所示), 采用了隱身設(shè)計(jì)和開放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu), 能夠根據(jù)不同作戰(zhàn)需要配置不同類型任務(wù)載荷, 據(jù)稱該機(jī)可與F-22或F-35組成編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn), 在有人機(jī)的指揮下實(shí)施偵察與打擊任務(wù)。

圖1 XQ-58A無人機(jī)Fig.1 XQ-58A UAV

(2) 繼續(xù)發(fā)展新型遠(yuǎn)射程制空打擊武器。

對傳統(tǒng)的AIM-120空空導(dǎo)彈進(jìn)行持續(xù)升級。 2022年, 美國空軍成功進(jìn)行了第1枚AIM-120D3導(dǎo)彈實(shí)彈射擊試驗(yàn)(如圖2所示), AIM-120D3導(dǎo)彈正在開展相應(yīng)的升級改進(jìn), 更換電池等多個組件, 采用新型發(fā)動機(jī)。 據(jù)推算, 和AIM-120-C8系列相比, AIM-120D3的最大射程有可能增加50%, 近期有報(bào)道稱AIM-120D3將于2023年內(nèi)正式列裝。 此外, 美國空軍于2021年采用機(jī)載“軍團(tuán)/Legion”紅外搜索與跟蹤吊艙成功發(fā)射AIM-120導(dǎo)彈并命中了QF-16靶機(jī), 這是美軍首次采用非雷達(dá)類傳感器完成雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的制導(dǎo), 進(jìn)一步擴(kuò)展了AIM-120導(dǎo)彈的使用范圍和制導(dǎo)信息來源。 與此同時, 美國空軍很有可能已經(jīng)啟動了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)攻擊導(dǎo)彈(JATM)即AIM-260的研制, 盡管該導(dǎo)彈的射程、 尺寸、 動力形式等關(guān)鍵數(shù)據(jù)至今仍未公開, 但美國空軍此前多次表示, 這款導(dǎo)彈的射程將會對標(biāo)其他國家的同款產(chǎn)品, 其最大射程極有可能相比于美軍上一代主力空空導(dǎo)彈大幅增加, 能夠直接在F-22和F-35戰(zhàn)斗機(jī)的內(nèi)埋式彈艙掛載發(fā)射。 有消息稱, 該導(dǎo)彈采用新型固體燃料發(fā)動機(jī)、 慣導(dǎo)/GPS自動駕駛儀以及高爆破片戰(zhàn)斗部, 大量采用AGM-88G先進(jìn)反輻射導(dǎo)彈增程型項(xiàng)目中的成熟技術(shù), 極有可能采用更加先進(jìn)的雙模導(dǎo)引頭, 最大射程有可能是AIM-120導(dǎo)彈的兩倍。

圖2 美軍首次試射AIM-120D3導(dǎo)彈Fig.2 First launch of AIM-120D3 missile

1.2 以構(gòu)建跨域融合殺傷鏈為目標(biāo), 積極開展多類型跨域?qū)諗r截項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)

隨著標(biāo)準(zhǔn)-6/3等多種新型對空武器的性能提升, 美國正通過新作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)系統(tǒng)將相關(guān)武器逐步整合到跨域?qū)站_攔截, 實(shí)現(xiàn)對空高動態(tài)的精確攔截打擊效果, 在此基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建了“海軍一體化防空火控”(NIFC-CA)等先進(jìn)作戰(zhàn)系統(tǒng), 其基本應(yīng)用模式如圖3所示[4]。 以美國海軍NIFC-CA系統(tǒng)為例, NIFC-CA是為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交戰(zhàn)和超視距攔截而發(fā)展的一種分布式、 網(wǎng)絡(luò)化編隊(duì)防空反導(dǎo)指控系統(tǒng)。 該系統(tǒng)在協(xié)同交戰(zhàn)能力(CEC)系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級了通信網(wǎng)絡(luò), 將聯(lián)合對地攻擊巡航導(dǎo)彈防御用網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)(JLENS)、 E-2D預(yù)警機(jī)、 戰(zhàn)斗機(jī)、 水面艦艇等水面和空中平臺的傳感器整合起來, 為系統(tǒng)內(nèi)作戰(zhàn)單元提供統(tǒng)一完整的戰(zhàn)場態(tài)勢和一體化的火力控制, 利用新一代標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)艦艇編隊(duì)的分布式、 超視距遠(yuǎn)程防空反導(dǎo)作戰(zhàn)。 NIFC-CA的出現(xiàn), 極大的擴(kuò)展了美國海軍艦艇編隊(duì)的對空尤其是對低空區(qū)域的打擊范圍, 能夠較為可靠的遂行超視距攻擊任務(wù), 通過該系統(tǒng)可將E-2D預(yù)警機(jī)、 F-35隱身戰(zhàn)機(jī)、 浮空式網(wǎng)絡(luò)化傳感器系統(tǒng)(JLENS)等多種空基裝備有效整合到對空殺傷鏈中來, 進(jìn)一步提升了對不同高度、 不同速度和不同類型目標(biāo)的攔截能力。 2014年6月, 美國海軍保羅·瓊斯號驅(qū)逐艦首次利用E-2D預(yù)警機(jī)提供的空基信息, 發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈攔截摧毀雷達(dá)視距外的低空巡航導(dǎo)彈, 完成NIFC-CA超視距海上作戰(zhàn)驗(yàn)證。 2015年6月, 美國海軍在白沙導(dǎo)彈靶場基于NIFC-CA系統(tǒng)發(fā)射了標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈, 對超聲速靶機(jī)成功實(shí)施了中程超視距攔截, 試驗(yàn)成功表明美國海軍艦艇編隊(duì)初步具備了超視距低空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力[5]。 2016年9月, 白沙靶場的LLS-1陸上宙斯盾模擬系統(tǒng)首次使用F-35B的空基信息, 發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈成功攔截1架靶機(jī), 完成了F-35B和標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈的聯(lián)合實(shí)彈測試。

圖3 一體化火控-制空系統(tǒng)(NIFC-CA)基本應(yīng)用模式Fig.3 Basic application mode of NIFC-CA

1.3 以擴(kuò)大攻擊拒止范圍為目標(biāo), 發(fā)展新型分布式對空火力平臺研究

針對傳統(tǒng)空空、 低空武器的相關(guān)性能局限, 美國正在積極探索結(jié)合多種類型的復(fù)合式空中平臺, 進(jìn)一步增加對空打擊的靈活性和攻擊范圍。 美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)啟動的“遠(yuǎn)射/LongShot”的研究計(jì)劃(其中諾斯羅普·格魯曼公司的飛行器示意圖如圖4所示)旨在研究、 開發(fā)和驗(yàn)證一款可以攜帶和發(fā)射空空導(dǎo)彈的無人機(jī)平臺, 該無人機(jī)可使用有人機(jī)平臺運(yùn)載投放, 以顯著擴(kuò)大攻擊范圍, 提升應(yīng)對空中威脅的作戰(zhàn)效率: 一是通過無人機(jī)發(fā)射新型空空導(dǎo)彈, 能夠更加靈活的抵近敵方空中目標(biāo)并實(shí)施攻擊, 使敵方更難以發(fā)現(xiàn); 二是延長了敵我雙方的交戰(zhàn)距離, 使得敵方對自身戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)施反擊的難度加大, 提升了有人飛機(jī)的戰(zhàn)場生存能力; 三是提高了打擊成功概率, 無人機(jī)可在離對手更近的地方發(fā)射空對空導(dǎo)彈, 優(yōu)化初始發(fā)射條件, 減少敵方反應(yīng)時間, 提高殺傷概率[6]。 2017年9月, DARPA在其發(fā)布的視頻中介紹了飛行導(dǎo)彈掛架(FMR)的概念(如圖5所示)。 FMR是一種高度簡化、 可快速批量生產(chǎn)的可消耗無人機(jī), 主要用于配裝美軍三代機(jī), 既可作為普通專用掛架使用, 即戰(zhàn)斗機(jī)通過其發(fā)射各類武器彈藥, 但自身不發(fā)射出去。 同時也可作為前出/伴飛僚機(jī)使用, 由戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射并前出執(zhí)行巡航飛行和武器發(fā)射任務(wù)。 從發(fā)布視頻中可見FMR可掛載1或2枚AIM-120導(dǎo)彈, 具備按預(yù)設(shè)航路巡航飛行能力, 可以以馬赫數(shù)0.9的速度飛行20 min, 發(fā)射后不回收, 如未發(fā)射則可重復(fù)使用; 2022年, 洛克希德·馬丁公司在其發(fā)布的未來有人-無人分布式編組作戰(zhàn)概念中, 展示了4種不同的無人機(jī)平臺, 其中包括了一種稱為“普通多任務(wù)卡車(CMMT)”的無人及平臺(如圖6所示), 其采用V型尾翼和彈出式后掠機(jī)翼, 可由F-35戰(zhàn)斗機(jī)或C-130運(yùn)輸機(jī)掛載發(fā)射, 并能夠?qū)嵤┛罩袑?dǎo)彈發(fā)射, CMMT旨在通過模塊化和可擴(kuò)展設(shè)計(jì), 成為分布式、 低成本的空中彈藥打擊節(jié)點(diǎn)。 尤其是在其展示視頻中CMMT在機(jī)頭部位配置了比較全面的射頻探測傳感器載荷與天線陣面, 因此很有可能具備了主動目標(biāo)探測與跟蹤能力, 能夠自主完成一定的對空攻擊任務(wù)。

圖4 “遠(yuǎn)射”項(xiàng)目飛行器示意圖Fig.4 Basic appearance LongShot flight vehicle

圖5 飛行導(dǎo)彈掛架(FMR)概念圖Fig.5 Basic appearance of FMR

圖6 CMMT無人機(jī)外形示意圖Fig.6 Basic appearance of CMMT UAV

2 國外遠(yuǎn)距對空打擊的典型應(yīng)用樣式

總結(jié)當(dāng)前國外遠(yuǎn)距對空打擊的發(fā)展現(xiàn)狀, 其關(guān)鍵是通過構(gòu)建更加完備、 健壯的打擊鏈條, 解決遠(yuǎn)距目標(biāo)精確指示問題, 保障在整個攻擊過程中為遠(yuǎn)距打擊武器提供滿足精確制導(dǎo)要求的目標(biāo)火控信息。 其中的典型作戰(zhàn)應(yīng)用樣式包括:

2.1 協(xié)同目標(biāo)探測制導(dǎo)遠(yuǎn)距攻擊

協(xié)同目標(biāo)探測往往針對武器發(fā)射平臺自身的探測性能不足, 采用具有更強(qiáng)探測能力的外部平臺對目標(biāo)進(jìn)行探測、 跟蹤和識別, 將目標(biāo)位置、 速度、 高度、 方位、 屬性等目標(biāo)信息通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到武器發(fā)射平臺, 武器發(fā)射平臺借助目標(biāo)信息完成發(fā)射占位、 火控解算并發(fā)射打擊武器; 隨后在打擊武器飛行過程中, 外部平臺持續(xù)獲取目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)鏈與武器發(fā)射平臺共享, 由武器發(fā)射平臺完成對武器的中制導(dǎo)指令修正, 直至命中目標(biāo)[7], 如圖7所示。 這種樣式的實(shí)質(zhì)是通過探測能力更強(qiáng)的外部平臺(預(yù)警機(jī)、 偵察衛(wèi)星、 浮空器等)獲取目標(biāo)信息, 彌補(bǔ)武器平臺在目標(biāo)探測威力方面的不足。 在整個打擊過程中, 需要外部平臺對目標(biāo)持續(xù)跟蹤, 保持武器發(fā)射平臺對打擊武器的跟蹤和制導(dǎo), 同時發(fā)射平臺與制導(dǎo)平臺之間、 發(fā)射平臺與武器之間需全程保持可靠的實(shí)時通信鏈路, 對整個打擊任務(wù)規(guī)劃過程提出了較高要求, 也使得武器發(fā)射平臺不易實(shí)現(xiàn)較早脫離, 難以對自身雷達(dá)資源進(jìn)行合理調(diào)度分配, 在削弱武器發(fā)射平臺的生存能力的同時也很難兼顧多目標(biāo)攻擊任務(wù)。

圖7 協(xié)同目標(biāo)探測制導(dǎo)遠(yuǎn)距攻擊樣式Fig.7 Long-range attacking mode based on cooperative target detection

2.2 協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)遠(yuǎn)距攻擊

協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)是指武器發(fā)射平臺根據(jù)外部目標(biāo)指示平臺提供的目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)射武器, 隨后進(jìn)行制導(dǎo)權(quán)交接, 由外部目標(biāo)指示平臺完成攻擊全過程的目標(biāo)指示和中繼制, 如圖8所示。 這種樣式要求可以擴(kuò)展目標(biāo)探測和攻擊范圍, 使武器發(fā)射平臺在完成發(fā)射任務(wù)后即可迅速脫離或轉(zhuǎn)而執(zhí)行下一任務(wù), 在解放武器平臺作戰(zhàn)能力、 提升戰(zhàn)場生存能力方面具有較大的優(yōu)勢, 但同時要求外部目標(biāo)指示平臺能夠及時、 可靠的與打擊武器建立制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈路, 同時能夠完成對待攻擊目標(biāo)的全程跟蹤, 對外部目標(biāo)指示平臺的目標(biāo)探測能力、 信息處理與傳輸能力都提出了較高的要求, 因此外部目標(biāo)指示平臺往往與武器發(fā)射平臺不屬于一類平臺[8-9]。 從美國當(dāng)前發(fā)展情況來看, 在NIFC-CA等項(xiàng)目研究過程中, 先后將F-35隱身戰(zhàn)斗機(jī)、 E-2D預(yù)警機(jī)等先進(jìn)空中作戰(zhàn)平臺引入到美國海軍艦艇防空中來, 能夠發(fā)揮空中傳感器平臺的超視距目標(biāo)指示優(yōu)勢, 極大的擴(kuò)展了對低空目標(biāo)的探測搜索范圍, 克服了地球曲率半徑影響, 實(shí)現(xiàn)了對亞、 超聲速目標(biāo)的低空攔截。

圖8 協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)遠(yuǎn)距攻擊Fig.8 Long-range attacking mode based on cooperative target detection

2.3 網(wǎng)絡(luò)化接力制導(dǎo)遠(yuǎn)距攻擊

由于單一種類平臺的目標(biāo)探測、 信息處理、 數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶芰Φ南拗? 需要在協(xié)同制導(dǎo)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步構(gòu)建分布式、 網(wǎng)絡(luò)化的外部制導(dǎo)信息體系, 通過引入包括天基、 空基、 陸基等多類型的信息支援節(jié)點(diǎn), 充分發(fā)揮多體制、 多平臺、 多頻段的目標(biāo)探測與跟蹤優(yōu)勢, 從而進(jìn)一步擴(kuò)展目標(biāo)攻擊范圍和打擊精度[10]。 在網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)過程中, 多類傳感器協(xié)同工作和信息有效融合, 實(shí)現(xiàn)對大機(jī)動、 高隱身、 高速度等多種類、 多方向和多批次目標(biāo)的連續(xù)有效跟蹤及準(zhǔn)確識別, 構(gòu)建更加清晰準(zhǔn)確的空戰(zhàn)場態(tài)勢, 形成更加完備的目標(biāo)跟蹤識別能力, 支撐在高動態(tài)、 高對抗條件下的火控級信息實(shí)時生成和傳輸[11-12]。 以高超聲速武器攔截防御作戰(zhàn)為例, 美國導(dǎo)彈防御局發(fā)布“區(qū)域高超聲速導(dǎo)彈防御方案”, 計(jì)劃利用宙斯盾系統(tǒng)、 遠(yuǎn)程識別雷達(dá)(LRDR)、 彈道導(dǎo)彈天基探測系統(tǒng)(HBTSS)、 滑翔段攔截彈(GPI)和標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈等實(shí)現(xiàn)對高超聲速飛行器的滑翔段攔截。 即充分發(fā)揮HBTSS高軌衛(wèi)星的大范圍目標(biāo)預(yù)警優(yōu)勢, 盡早發(fā)現(xiàn)高超聲速目標(biāo); 在完成初步跟蹤識別后, 有效引導(dǎo)宙斯盾雷達(dá)系統(tǒng)和LRDR等地面遠(yuǎn)程雷達(dá)快速調(diào)整實(shí)現(xiàn)對高超聲速目標(biāo)潛在機(jī)動空域范圍, 精確確定波位編排區(qū)域和照射順序, 從而快速、 高概率地捕獲到目標(biāo)并為反高超攔截作戰(zhàn)提供目標(biāo)軌跡預(yù)測和火控解算數(shù)據(jù)[13], 其基本應(yīng)用過程如圖9所示。

圖9 美國反高超目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷鏈Fig.9 Anti-hypersonic target killing chain

3 遠(yuǎn)距對空打擊的關(guān)鍵支撐性技術(shù)

3.1 新質(zhì)對空武器平臺設(shè)計(jì)技術(shù)

傳統(tǒng)對空武器(如空空導(dǎo)彈、 地空導(dǎo)彈等)受諸多因素限制, 導(dǎo)致其有效射程或射界有限, 客觀上難以覆蓋遠(yuǎn)距空域, 同時由于制導(dǎo)體制、 動力形式、 氣動布局等方面的局限, 使得其難以勝任遠(yuǎn)距攻擊任務(wù)。 隨著美國AIM-120D、 AIM-260等先進(jìn)空空導(dǎo)彈的不斷研制或升級, 美國已經(jīng)客觀上具備了覆蓋更遠(yuǎn)對空攻擊距離的武器基礎(chǔ)。 相比于傳統(tǒng)導(dǎo)彈武器, 目前提升武器攻擊范圍的方法主要包括: (1)依托新型發(fā)射平臺。 武器攻擊射程往往取決于其發(fā)射條件, 不同發(fā)射位置、 高度和初速所對應(yīng)的最遠(yuǎn)射程也基本固定。 從美國“遠(yuǎn)射”等項(xiàng)目來看, 充分利用復(fù)合式發(fā)射平臺將導(dǎo)彈運(yùn)抵到指定陣位再行擇機(jī)發(fā)射, 能夠充分選擇最佳占位, 進(jìn)一步抵近敵方目標(biāo), 是導(dǎo)彈增程的有效途徑之一; (2)采用新型動力體制, 通過雙/多脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)、 沖壓發(fā)動機(jī)和旋轉(zhuǎn)爆震等新體制發(fā)動機(jī), 改進(jìn)平均推力、 工作時間、 比沖等關(guān)鍵性能參數(shù), 提升持續(xù)飛行時間, 有效提升武器的射程、 末速等典型指標(biāo), 歐洲研制的“流星”空空導(dǎo)彈在空空武器平臺上首次使用了沖壓動力體制。 (3)采用多模式復(fù)合導(dǎo)引體制。 目前美國等西方國家已在多型精確制導(dǎo)武器上廣泛采用多模主動相控陣體制, 其主要類型如表1所示[14]。 多模復(fù)合技術(shù)能夠獲取目標(biāo)的多個維度信息, 增強(qiáng)導(dǎo)引系統(tǒng)在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的探測識別能力、 信息感知能力、 反隱身探測能力和抗干擾能力。

表1 采用多模復(fù)合導(dǎo)引體制的國外典型制導(dǎo)武器Table 1 Typical precise guidance weapons based on multi-mode guidance

3.2 基于跨域網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程目標(biāo)指示和制導(dǎo)技術(shù)

由于單一武器平臺探測范圍、 目標(biāo)分辨率、 探測精度等方面存在不同程度的局限, 僅靠單一平臺提供制導(dǎo)信息, 往往存在著平臺生存能力差、 多目標(biāo)制導(dǎo)性能弱和易受電子干擾等問題, 因此僅靠單一類型傳感器完成制導(dǎo)不利于精確打擊的靈活性, 尤其是對遠(yuǎn)距離攻擊過程中的復(fù)雜彈目態(tài)勢變化和戰(zhàn)場環(huán)境缺乏適應(yīng)能力。 跨域網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制導(dǎo)實(shí)際上是采用多種不同類型、 能力互補(bǔ)的傳感器平臺構(gòu)建制導(dǎo)信息網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)全程制導(dǎo)信息的精確可靠供給。 在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制導(dǎo)過程中, 目標(biāo)狀態(tài)信息不再由單一的機(jī)載傳感器或彈載傳感器獲得, 而是由分布于陸、 海、 空、 天等多種平臺上的傳感器提供。 該技術(shù)的關(guān)鍵難點(diǎn)包括: (1)跨平臺時空統(tǒng)一, 由于各平臺采用的導(dǎo)航基準(zhǔn)、 鏈路傳輸時延等都存在較大差異, 導(dǎo)致各平臺所提供的目標(biāo)探測跟蹤信息實(shí)際上附加了各自時空基準(zhǔn)不匹配所附加的誤差, 如何校正不同信息對應(yīng)的時空基準(zhǔn)就成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn); (2)多傳感器信息融合處理, 針對多種不同類型傳感器在信息維度、 質(zhì)量、 分辨率、 更新時間等方面的不同, 可以采用數(shù)據(jù)級、 特征級和決策級等不同類型的信息融合策略, 形成面向目標(biāo)博弈場景下的目標(biāo)位置、 速度、 高度、 方位等信息自動獲取方案, 甚至能夠形成面向目標(biāo)屬性等深層次信息識別的基本能力, 從而進(jìn)一步提升目標(biāo)指示、 目標(biāo)識別和協(xié)同制導(dǎo)能力。

3.3 彈群自主協(xié)同攻擊技術(shù)

由于遠(yuǎn)距區(qū)域的復(fù)雜交戰(zhàn)態(tài)勢, 采用武器間的自主協(xié)同可以有效提升對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力, 從而進(jìn)一步確保打擊效果。 當(dāng)前國外對彈群自主協(xié)同技術(shù)進(jìn)行了多種研究, 提出了面向彈群自主態(tài)勢感知、 協(xié)同探測、 協(xié)同攻擊等多方面的要求。 從近年來多次局部武裝沖突情況來看, 智能彈群或無人蜂群發(fā)展進(jìn)展很快。 作為無人自主彈群概念的提出者, 美國在已經(jīng)提出了多個蜂群作戰(zhàn)演示概念。 美國空軍正在實(shí)施的“金帳汗國”網(wǎng)絡(luò)彈藥項(xiàng)目, 計(jì)劃在庫存武器系統(tǒng)上增加無線數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同武器相互之間能夠共享數(shù)據(jù)并進(jìn)行互操作[16], 從而提升武器網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同功能的有效性(其典型演示場景如圖10所示)。 由于武器使用共享數(shù)據(jù)來改進(jìn)整個武器群的信息, 從而提高整個群體信息的有效性。 當(dāng)每種武器探測到同一目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)時, 綜合這些信息數(shù)據(jù)可以減小目標(biāo)位置的誤差, 從而實(shí)現(xiàn)更精確的火力打擊。 當(dāng)前, 英國正開展基于亮云誘餌(BriteCloud)的集群協(xié)同干擾試驗(yàn)(如圖11所示), 亮云采用數(shù)字式射頻存儲(DRFM)體制, 能夠從任何標(biāo)準(zhǔn)的55 mm誘餌發(fā)射器上發(fā)射, 最初在臺風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)等平臺上對該誘餌進(jìn)行了測試, 未來將會整合到F-35B戰(zhàn)斗機(jī)上。 多個亮云組成的無人集群可以在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳的覆蓋干擾, 在更長的時間內(nèi)執(zhí)行多次電子攻擊, 極大的提升了在空戰(zhàn)過程中的電磁空間對抗能力, 這一點(diǎn)在萊昂納多公司和英國皇家空軍快速能力辦公室(RCO)于2020年合作開展的演示實(shí)驗(yàn)中得到了證明。 此外, 采用彈群自主協(xié)同攻擊技術(shù), 能夠充分發(fā)揮彈群中不同節(jié)點(diǎn)在探測、 制導(dǎo)、 抗干擾等不同維度上的性能優(yōu)勢, 針對不同末端攻擊情況遂行協(xié)同探測、 協(xié)同制導(dǎo)和協(xié)同抗干擾等多種作戰(zhàn)樣式。

圖10 “金帳汗國”項(xiàng)目Fig.10 “Golden horde” project

圖11 基于亮云誘餌的集群協(xié)同干擾試驗(yàn)Fig.11 Cooperative jamming verification based on BriteCloud air-launched decoy

3.4 拒止環(huán)境下的智能自主決策技術(shù)

拒止環(huán)境下的分布式智能作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭形態(tài)的一個重要發(fā)展方向。 遠(yuǎn)距攻擊過程的末端遠(yuǎn)離我方而靠近敵方縱深, 往往會面臨更加復(fù)雜的“反介入/區(qū)域拒止”態(tài)勢, 因此拒止環(huán)境下的智能自主決策是未來的重要發(fā)展方向。 美軍于2015年開始陸續(xù)發(fā)布了部分拒止環(huán)境下無人系統(tǒng)項(xiàng)目, 更加強(qiáng)調(diào)分布式單元的突防能力、 研發(fā)成本、 察打融合度、 容錯性等。 其代表項(xiàng)目包括近戰(zhàn)隱蔽自主一次性無人機(jī)(CICADA)項(xiàng)目、 “小精靈”項(xiàng)目、 低成本無人機(jī)集群技術(shù)(LOCUST)項(xiàng)目。 2014年, “拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”(Collaborative Operations in Denied Environment, CODE) 項(xiàng)目啟動, 旨在開發(fā)自主協(xié)同算法提升開放式結(jié)構(gòu)下分布式無人系統(tǒng)在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)能力。 該項(xiàng)目在其3個執(zhí)行階段實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法研究、 開放式系統(tǒng)架構(gòu)下的軟硬件開發(fā)和一系列驗(yàn)證試驗(yàn), 能夠在通信拒止和GPS拒止環(huán)境下對多個虛擬目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)應(yīng)對和打擊, 其典型作戰(zhàn)概念如圖12所示。 此外, 美軍還針對戰(zhàn)斧導(dǎo)彈等遠(yuǎn)程攻擊武器進(jìn)行了拒止環(huán)境下的性能提升改進(jìn), 2013年, “戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈(第四代“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈, 如圖13所示) 完成了被動雷達(dá)導(dǎo)引頭的傳感器改進(jìn), 于2015年進(jìn)行了主動雷達(dá)導(dǎo)引頭試驗(yàn)。 改進(jìn)后的“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”可實(shí)現(xiàn)對對方各類型傳感器的識別和定位, 提供實(shí)時態(tài)勢感知并打擊高價(jià)值目標(biāo), 提升拒止環(huán)境下的分布式、 智能作戰(zhàn)水平和抗電磁干擾能力, 使“戰(zhàn)斧”編隊(duì)具備“協(xié)同突防-打擊-打擊評估-二次打擊-打擊評估”的作戰(zhàn)能力[17]。

圖12 CODE項(xiàng)目典型作戰(zhàn)概念Fig.12 Typical operation concept of CODE project

圖13 第四代戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈系統(tǒng)基本組成Fig.13 Basic composition of BGM-108 missile

3.5 遠(yuǎn)程武器任務(wù)在線監(jiān)視與調(diào)節(jié)技術(shù)

超遠(yuǎn)程攻擊意味著空戰(zhàn)過程中對超視距時敏目標(biāo)的攻擊距離、 攻擊包線和攻擊窗口的大幅增加, 因此攻擊武器的遇靶時間和距離都大幅度提升, 隨著彈目相對態(tài)勢的急劇復(fù)雜化, 對武器的在線調(diào)節(jié)校正都提出了更高的要求, 如果能夠通過具有較強(qiáng)的目標(biāo)探測跟蹤和信息處理與指揮能力的空中平臺實(shí)時接入武器攻擊過程中的飛行參數(shù)和工況參數(shù), 則可對武器遠(yuǎn)程攻擊過程進(jìn)行全維度監(jiān)視和管控, 結(jié)合實(shí)際的戰(zhàn)場態(tài)勢實(shí)現(xiàn)更加高效的任務(wù)規(guī)劃與火力分配[18]。 為此, 美國以預(yù)警機(jī)為空戰(zhàn)指揮平臺, 開展了多次預(yù)警機(jī)與導(dǎo)彈武器實(shí)時鉸鏈過程研究, 在實(shí)現(xiàn)接力制導(dǎo)的基礎(chǔ)上, 探索預(yù)警機(jī)指揮武器攻擊的演示驗(yàn)證: 2013年7月, 美軍舉行了“三叉戟勇士2013”演習(xí), 演示試驗(yàn)了E-2D預(yù)警機(jī)指揮新型JSOW空地導(dǎo)彈對海上移動艦艇的攻擊過程。 演示試驗(yàn)過程中, E-2D預(yù)警機(jī)直接指揮引導(dǎo)1架F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射新型JSOW空地導(dǎo)彈, 同時, E-2D還接收了這枚導(dǎo)彈雙向數(shù)據(jù)鏈傳回的狀態(tài)更新信息和命中提示信息。 驗(yàn)證了預(yù)警機(jī)等平臺能夠通過靈活的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)彈進(jìn)行可靠雙向連接, 確保導(dǎo)彈能夠?qū)崟r、 無縫的嵌入空基通信網(wǎng)絡(luò)[19-20]。 一旦發(fā)射平臺能夠?qū)崟r、 高更新率的獲取遠(yuǎn)程攻擊彈藥的飛行和工作狀態(tài), 則可以充分發(fā)揮自身態(tài)勢信息全、 決策能力強(qiáng)的優(yōu)勢, 全程精準(zhǔn)調(diào)節(jié)武器的工作模式與運(yùn)行路徑, 實(shí)現(xiàn)攻擊性能的在線監(jiān)測和目標(biāo)-火力在線可調(diào)分配, 從而將目前國外中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈的“發(fā)射后不管”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)射后智管”, 進(jìn)一步提升攻擊效率和作戰(zhàn)靈活性。

4 結(jié) 束 語

匯總上述國外目前在超遠(yuǎn)程對空精確打擊領(lǐng)域的裝備和技術(shù)發(fā)展動向, 總體上體現(xiàn)出了如下特點(diǎn): 一是作戰(zhàn)概念頂層牽引。 從美國等國的發(fā)展情況來看, 在分布式、 馬賽克、 穿透式制空等多種作戰(zhàn)概念牽引下, 超遠(yuǎn)程對空精確打擊成為支撐上述作戰(zhàn)概念落地的重要戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法; 二是打擊兵器快速發(fā)展, 隨著多種技術(shù)手段加入, 傳統(tǒng)的空空、 地空等對空武器正逐步采用多種技術(shù)以期突破原有射程限制, 從而滿足支撐超遠(yuǎn)距對空精確打擊的需要; 三是持續(xù)提升跨域信息融合應(yīng)用能力, 不斷滿足超遠(yuǎn)程攻擊的超時間、 大范圍和高精度信息保障需求。