劉 兵 代進進 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 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)越來越呈現(xiàn)體系對體系的對抗,尤其在高強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越快,射程越來越遠,突防高度越來越低,機動性能越來越好,抗干擾能力、實施防區(qū)外作戰(zhàn)能力越來越強。在未來海戰(zhàn)場上,艦艇編隊所面臨的主要威脅是反艦導(dǎo)彈和飛機等,但從威脅的程度、威脅的強度以及攔截的難度看,反艦導(dǎo)彈是艦艇編隊最難對付的作戰(zhàn)對象[2]。面對海上戰(zhàn)場反導(dǎo)防御作戰(zhàn)的新挑戰(zhàn),應(yīng)該增加艦艇編隊超視距反導(dǎo)作戰(zhàn)能力,應(yīng)該建立以網(wǎng)絡(luò)為中心的艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)體系[3]。因此,艦艇編隊網(wǎng)絡(luò)中心化體系是艦艇編隊適應(yīng)體系對抗與信息作戰(zhàn)的必然選擇,艦艇編隊網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)是防空作戰(zhàn)的發(fā)展趨勢。

2 功能體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊協(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)主要負責(zé)作戰(zhàn)指揮和武器控制,向上級指揮機關(guān)匯報作戰(zhàn)情況以及接收上級命令,同時對所屬武器裝備進行控制;從傳感器網(wǎng)獲取態(tài)勢信息,包括目標數(shù)據(jù)、攔截彈數(shù)據(jù)以及預(yù)警、探測和跟蹤雷達的狀態(tài)信息;對傳感器網(wǎng)下達任務(wù)并實施控制;對武器網(wǎng)下達發(fā)射命令,控制導(dǎo)彈的發(fā)射,并對制導(dǎo)數(shù)據(jù)進行處理和計算以及對己發(fā)射的攔截導(dǎo)彈實施中段制導(dǎo)。傳感器網(wǎng)的主要任務(wù)是搜索、跟蹤目標等;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)化艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)各節(jié)點之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 各功能節(jié)點之間的關(guān)系

2.1 傳感器網(wǎng)組成和功能

傳感器節(jié)點包括探測節(jié)點和跟蹤節(jié)點。傳感器網(wǎng)的功能是有效覆蓋所監(jiān)視的空域或地域,及時發(fā)現(xiàn)和識別目標,以足夠的精度和數(shù)據(jù)率測定其坐標和運動參數(shù),判定其威脅,并在各種對抗環(huán)境中保持其監(jiān)視和跟蹤的連續(xù)性,為及時展開和使用防空兵器,定下射擊決心,進行發(fā)射和攔截控制提供基礎(chǔ)。為保證傳感器網(wǎng)有效運作以及信息服務(wù)的有效實現(xiàn),還必須對探測跟蹤雷達進行有效控制,對傳感器信息進行有效管理。各節(jié)點功能如表1。

表1 傳感器網(wǎng)節(jié)點功能

表2 指控網(wǎng)節(jié)點功能

2.2 指控信息網(wǎng)組成和功能

在整個艦艇編隊網(wǎng)絡(luò)化體系中,指控信息網(wǎng)是整個系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。它利用傳感器網(wǎng)提供的目標數(shù)據(jù),進行威脅判斷,確定目標威脅程度和等級,根據(jù)作戰(zhàn)規(guī)則和作戰(zhàn)資源為目標分配跟蹤雷達和火力作戰(zhàn)單元,根據(jù)目標跟蹤數(shù)據(jù)評價打擊效果等。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)各級指控中心組成,把每個指控中心視為指控節(jié)點,其包括作戰(zhàn)決策節(jié)點、武器控制節(jié)點和制導(dǎo)節(jié)點,各節(jié)點的具體功能如表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”,上層的防空指揮機構(gòu)主要是掌握總的態(tài)勢,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)來實施。因此艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)中指控節(jié)點可從功能上分為兩個層次: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。把每個發(fā)射裝置或艦空導(dǎo)彈視為一個武器節(jié)點,各節(jié)點的具體功能如表3所示。武器網(wǎng)主要是通過對區(qū)域內(nèi)艦空導(dǎo)彈的集中使用,形成最優(yōu)的火力配系來對抗來襲敵方目標,形成火力集中的效果,達到最佳的對抗效果。武器網(wǎng)是防空作戰(zhàn)中對抗行動的執(zhí)行部分。

表3 武器網(wǎng)節(jié)點功能

3 協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過程

3.1 作戰(zhàn)模式

網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)利用分布在多個平臺中的資源,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)在不同平臺之間傳輸?shù)臅r間延遲極少,因此,對導(dǎo)彈的發(fā)射、制導(dǎo)過程可以利用不同平臺上的數(shù)據(jù)完成,其協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過程如圖3所示。導(dǎo)彈的發(fā)射和制導(dǎo)取決于跟蹤雷達獲得的制導(dǎo)火控數(shù)據(jù),當(dāng)跟蹤雷達不在發(fā)射平臺上時,必須在多個平臺之間進行協(xié)同作戰(zhàn)。在協(xié)同作戰(zhàn)過程中,協(xié)同作戰(zhàn)控制中心通過網(wǎng)絡(luò)化的連接可在多個平臺之間保持對目標跟蹤的連續(xù)性。

這種協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)的功能重點體現(xiàn)在運用導(dǎo)彈進行超視距攻擊或攔截。由于地球曲率的影響,利用單平臺上的探測和跟蹤數(shù)據(jù)進行導(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,由于平臺之間的跟蹤數(shù)據(jù)可以共享,而且時間延遲很小,因此,對于作用距離大于視距的導(dǎo)彈來說,完全可以利用其它平臺的跟蹤數(shù)據(jù)進行發(fā)射和制導(dǎo),實施超視距攻擊或攔截。

圖3 協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)指揮控制過程

3.2 作戰(zhàn)流程

艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)示意圖如圖4所示。

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

艦艇編隊網(wǎng)絡(luò)化體系下,導(dǎo)彈發(fā)射平臺自身的制導(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)平臺組成一個制導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)來共同完成導(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)警機與艦艇協(xié)同,即平臺A發(fā)射的艦空導(dǎo)彈,經(jīng)過一段時間后,脫離自己的制導(dǎo)范圍,將制導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)交給平臺E(空中預(yù)警機),由預(yù)警機引導(dǎo)其飛向目標。

樣式Ⅱ:艦艦協(xié)同,即離目標較遠的平臺C發(fā)射的艦空導(dǎo)彈,同樣經(jīng)過一段時間后,脫離自己的制導(dǎo)范圍,將制導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)交給平臺B,由離目標較近的艦艇引導(dǎo)其飛向目標。

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

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

圖5 艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)流程

目標搜索指示系統(tǒng)(包括提供預(yù)警信息的預(yù)警雷達和為目標跟蹤系統(tǒng)提供目標指示信息的雷達,以及預(yù)警衛(wèi)星、預(yù)警機等)在作戰(zhàn)區(qū)域搜索、探測目標,將探測到的目標信息傳送給目標跟蹤系統(tǒng)(位于預(yù)警機或直升機平臺上),跟蹤系統(tǒng)隨時截獲目標進行跟蹤,并將準確的跟蹤信息傳給艦艇編隊指控信息網(wǎng)。指控信息網(wǎng)中作戰(zhàn)決策系統(tǒng)首先通過對外部態(tài)勢信息處理評定,進行目標識別、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,進行統(tǒng)一的任務(wù)分配和資源配置,確定進行攔截打擊的作戰(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。

4 作戰(zhàn)優(yōu)勢及技術(shù)挑戰(zhàn)

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

1)提高了體系的反應(yīng)速度和抗飽和能力

在艦艇編隊網(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,擴大了多重火力覆蓋區(qū),提高了對目標的攔截次數(shù)。

2)提高了反隱身能力

利用隱身目標各個部位后向散射特性的不同,多平臺聯(lián)合探測有利于提高對隱身目標的發(fā)現(xiàn)距離和發(fā)現(xiàn)概率。比如隱身飛機上方隱身能力很弱,如果將空中機載雷達與艦艇雷達立體組網(wǎng),將獲得更好的反隱身效果。

3)提高了對抗干擾目標的能力

在干擾環(huán)境下,通過雷達組網(wǎng)探測,能夠有效地識別真實目標并對目標進行定位。

4)提高了體系的重組能力和抗毀能力

面對空襲體系與反空襲體系日益激烈的對抗,無論是指控節(jié)點、傳感器節(jié)點還是武器平臺,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,通過指控的可變中心,能保證任何時刻都有一個指揮控制節(jié)點,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,通過作戰(zhàn)資源的動態(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)受制于單個制導(dǎo)平臺威力限制的問題

原來針對低空目標由于視距的限制,艦空導(dǎo)彈低空殺傷區(qū)大幅度收縮;對于反艦導(dǎo)彈、隱身飛機等小目標特征的目標,由于制導(dǎo)雷達探測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)雷達網(wǎng)絡(luò)中任何一部雷達探測到目標,或通過組網(wǎng)方式探測到目標,則整個網(wǎng)絡(luò)都可感知到,防空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)不再受單個制導(dǎo)雷達威力的限制,使得防空導(dǎo)彈的低空殺傷區(qū)能夠擴展,針對小目標的水平殺傷區(qū)也能夠擴展。

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

實現(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)鏈是實現(xiàn)戰(zhàn)場及時、有效管理和了解高密度、快速變化的作戰(zhàn)態(tài)勢而進行信息傳遞的網(wǎng)絡(luò);是艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)得以實現(xiàn)的基本技術(shù)手段。沒有高速數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò),艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)就不可能實現(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合理地對不同傳感器組進行聯(lián)網(wǎng),從而形成一個統(tǒng)一的有機整體。通過組網(wǎng),在擴大作戰(zhàn)系統(tǒng)視野的同時提高了各作戰(zhàn)兵力的協(xié)同能力,進而大大增強了作戰(zhàn)能力。數(shù)據(jù)融合則是利用計算機技術(shù)對來自多傳感器的信息按時序和一定準則加以自動分析和綜合的信息處理過程。多傳感器組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)主要包括以下幾個方面內(nèi)容:

(1)時空統(tǒng)一與誤差校正技術(shù);

(2)多雷達動態(tài)組合及控制技術(shù);

(3)雷達組網(wǎng)條件下的協(xié)同探測、跟蹤、識別技術(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)點動態(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)點指揮控制技術(shù);

(3)多目標航跡快速計算技術(shù);

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

(5)基于網(wǎng)絡(luò)的作戰(zhàn)效果評估技術(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),能夠擴大艦空導(dǎo)彈的攔截空域、延長攔截時間和增加攔截次數(shù),能夠大幅度提高艦艇編隊防空反導(dǎo)能力和艦艇編隊抗反艦導(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)平臺優(yōu)化部署技術(shù);

(3)制導(dǎo)平臺選擇及制導(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

本文對網(wǎng)絡(luò)化艦艇編隊協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)系統(tǒng)進行了初步探討,描述了艦艇編隊協(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協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)過程,并闡明了艦艇編隊網(wǎng)絡(luò)化體系的作戰(zhàn)優(yōu)勢和新的技術(shù)挑戰(zhàn)。本文的研究對艦艇編隊協(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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