反艦導彈協同作戰智能化發展趨勢*

王文亮 張效義

(海軍駐南昌地區航空軍事代表室1) 南昌 330024)(中航工業洪都集團公司2) 南昌 330024)

1 引言

隨著當前軍事領域信息化步伐越來越快,未來海上對抗將朝著越來越智能化的趨勢發展。信息化條件下的智能作戰系統將擁有一體化信息支持能力、信息化火力打擊能力、多層次信息對抗能力及全方位綜合防護能力等先進作戰能力和特點,以美國航母編隊為代表的海上綜合信息作戰平臺擁有先進的信息化指揮攻擊和信息化防護能力,戰場對抗環境下的多層次綜合協同作戰能力優勢顯著。基于此,在未來信息化戰場環境下,如何有效突破敵多層次信息化防御系統,取得平臺對抗和戰場打擊的優勢地位,已成為各國競相研究的重點項目。

未來戰爭中,為取得戰場對抗主動權,必須對未來反艦導彈信息化、智能化作戰能力進行研究和規劃,具有信息化協同作戰能力的新型智能反艦導彈必將成為突破敵信息化全方位綜合防護系統的有效手段。本文將結合未來新型智能反艦導彈的發展趨勢,針對協同作戰、快速信息化規劃、智能攻擊等未來反艦導彈發展的關鍵性技術展開論述,以期切實提高未來反艦導彈武器系統在高信息平臺對抗環境下的作戰能力。

2 水面艦艇信息化戰場防御系統淺析[1～2]

目前,以美國航母編隊為代表的水面艦艇信息化戰場防御系統已具備了全方位、多層次的情報收集、戰場攔截及主動干擾能力,可以實現針對來自水下、水面、陸地、空中各方位的攻擊的早期預警,并且可以對其在遠程、中程和近程分別實施攔截。由于配備有先進的信息化探測、預警設備,在距離很遠處就能夠發現來襲目標,對目標精確鎖定后實施攔截。防御系統的快速、機動靈活性,保證了在第一次攔截失敗的情況下,還有充足的時間對目標進行第二、三次攔截。先進的指揮系統能同時指揮多枚導彈協同發射,實現對多個目標的快速攔截,同時還可配合主動干擾,攔截作戰效率極高。信息化戰場環境的高透明度,使得防御區域內的來襲導彈幾乎無處藏身,突防難度越來越大。下面以水面艦艇戰場防御系統的雷達探測體系為主,對水面艦艇信息化戰場防御系統作簡要分析。

1)情報保障系統

現代戰爭,信息已經成為構成戰斗力要素的重要環節。在高信息條件下的局部戰爭中,由嚴密、高效的探測網所提供的及時、準確、連續的預警情報,是正確實施戰略戰役決策和戰場作戰指揮的必要條件,是奪取制空權、制海權與掌握戰場主動權的前提。

因此,現代水面艦艇信息化戰場防御系統基本都以相控陣雷達或三坐標雷達為核心,由遠程對空警戒雷達、中近程對空對海搜索雷達、對海超視距雷達等構成了對空、對海警戒網。其中對空警戒雷達主要用于遠程早期預警;對空對海搜索雷達主要用于探測海上及中低空中近程目標,并給艦載武器控制系統提供目標指示數據。現代情報保障系統還輔以高空預警機及電子戰飛行,作為戰場情報控制和收集的有效手段。

2)對空防御作戰系統

現代海戰中,為了對付來自空中和海上的“飽和攻擊”,一般采取分層防御的戰術。大致可分為三層:第一層為外防區,或稱縱深防御,控制范圍達200km～600km左右,主要由艦載飛機或岸基飛機對來襲目標實施截擊作戰;第二層為中防區,或稱區域防御,控制范圍為150km左右,該層防御主要是使用中遠程艦空導彈,攔截突破第一道防線的敵機或導彈;第三層為內防區,又稱點防端防御。主要由艦載點防御武器(導彈或火炮等密集陣系統),攔截10km低空或超低空突防目標。

(1)外防區作戰保障雷達

外防區主要由艦載預警機或岸基預警機擔負空中警戒、指揮和引導任務。預警機在離艦艇編隊200km～300km處進行巡邏時,機上的雷達作用距離為300km～400km,則可使艦艇編隊的探測距離延伸到600km以外,確保己機執行多次攔截任務的完成。在沒有預警機支援的情況下,主要靠艦上的對空警戒雷達和三坐標雷達配合,完成對己機引導作戰任務,此時控制范圍縮小到150km～300km左右。

(2)中防區作戰保障雷達

在中防區中對付多目標、多批次、多方向“飽和攻擊”的最有效辦法是采用垂直發射的艦空導彈系統,則相應需配備艦載多功相控陣雷達。如美國的“提康德羅加”級和“伯克”級等艦艇,裝備了垂直發射的“宙斯盾”區域防空導彈系統。核心是一部SPY-1多功能相控陣雷達,主要兵力包括艦載戰斗攻擊機及編隊攜帶的艦空導彈。

(3)內防區作戰保障雷達

來襲飛機或精確制導反艦導彈若突破以上防御系統,則面臨最后一層防御,即近程防御。此時,目標距離較近、飛行高度低、飛行速度快,則要求近程防御系統必須具備快速反應能力,以便立即予以反擊并擊毀目標。因此,任何一種近程點防御系統,都必須配備一部具有良好低空探測能力、高數據率(天線轉速30r/min或60r/min)、為武器系統提供足夠反應時間的搜索雷達和一部低仰角跟蹤性能好、精度高的能進行校射的火控雷達。兩者緊密配合確保點防御任務的完成。如美國的“密集陣”近程火炮反導系統和法國的“海響尾蛇”近程導彈系統均是這樣組成。

為了對付反艦導彈的攻擊,美國等軍事發達國家加速了反導彈系統的研制。雷聲公司將原海麻雀艦空導彈,在 RIM 7M的基礎上應急改型成RIM 7R(ESSM)系統,將原來的單脈沖雷達導引頭改成雷達/紅外雙模復合導引頭,進一步提高其低空性能,以適應對付掠海飛行的反艦導彈。

為了從根本上解決反艦導彈對艦艇的飽和攻擊,美德丹聯合研制了發射后不管的RAM導彈,采用被動微波/紅外雙模復合導引頭和群箱彈傾斜的發射系統,使它可以攔截超音速和亞音速的反艦導彈對艦艇的飽和攻擊,同時還可對付多個目標。

因此,隨著RAM反艦導彈的研制成功和裝備艦艇,以及美國的海麻雀(ESSM)、法國的海響尾蛇、英國的海狼、俄羅斯的SAN 6等艦空導彈低空性能的改進,未來海戰中反艦導彈突防難度越來越大,它對艦艇的威脅也將被減弱。反艦導彈必須從智能化發展、提高作戰使用效能等途徑著手,改進性能、提高突防能力,才能在未來海戰中保持對艦艇的威脅優勢。

3 反艦導彈協同作戰智能化發展趨勢[3]

為有效突破敵方信息化戰場全方位、多層次防御系統,反艦導彈總體設計技術朝協同作戰、智能化方向發展已成為趨勢。智能反艦導彈武器系統以信息化戰場為依托,以戰場認知系統、信息系統、指揮控制系統、打擊系統、支援保障系統等五大系統為重要構成,成為信息化海上戰場的重要支撐力量,為贏得信息化戰爭主動權提供重要保證。

圖1 反艦導彈協同作戰示意圖

智能反艦導彈協同攻擊是一種新的作戰觀念和方法,通過實現導彈與信息平臺之間、導彈與導彈之間的信息共享,從而提高了反艦導彈的綜合突防能力和作戰效能。反艦導彈協同攻擊系統是一個十分復雜的系統,其每個組成部分都是一個融合高新技術的復雜子系統。這些子系統無論在邏輯上還是在物理上都是既相互獨立又相互依賴的,它們協同工作共同完成反艦作戰的總體任務。反艦導彈協同作戰智能化發展除實現發射后不管及目標識別能力外,還主要體現如下發展趨勢和技術需求:

1)智能反艦導彈協同作戰以信息支援系統為依托,通過高空長航時無人偵察機、各類通信/偵察衛星、海基/岸基傳感器等信息探測手段組成戰場信息網絡,并獲得后方指揮控制中心的技術支持,實現對重點目標的無源探測定位和快速任務規劃。

2)根據打擊任務,將多枚智能反艦導彈組成一個協同攻擊編隊,編隊里由1～2枚導彈擔任領彈(MasterMissile),負責整個編隊里各從彈(Slave Missile)作戰任務的協調和分配。編隊在艦載/空基/岸基控制站的統一指揮下,完成指揮控制中心下達的作戰任務。

3)在攻擊目標過程中,具有根據任務數據變更,自主進行航跡規劃、重新選擇目標及待機(或巡邏)攻擊的能力,具有智能抗干擾和電子對抗能力。

4)具有領彈與從彈之間,彈群與彈群之間協同作戰,系統快速任務分配及戰場監視、敵我識別的能力。

5)具有較先進的單枚導彈獨立攻擊、末端突防、精確打擊、毀傷效果評估能力。

由以上智能反艦導彈技術發展趨勢及作戰使用需求,為了提高新型智能反艦導彈的作戰有效性、靈活型和實時性,新型智能反艦導彈用于高信息化戰場環境作戰,則必須具備五種基本信息化作戰能力:

1)飛行中重新瞄準能力

一旦偵察平臺(衛星、預警機、無人機或其它探測平臺)發現突然出現的時間敏感目標(如導彈快艇、敵支援艦隊等),通過數據鏈將偵察數據迅速傳送給導彈指揮控制中心,導彈指揮控制中心接收到偵察數據后進行快速態勢感知和快速指揮決策,形成最新戰場態勢圖,迅速識別并確認有關重要目標和時間敏感目標。操作員通過數據鏈將新的目標數據傳給巡邏待機的導彈,由其自主進行在線航跡規劃并攻擊目標,也可以通過衛星數據鏈或中繼數據鏈令飛行途中的導彈停止執行攻擊預定目標的任務,轉向攻擊新的時間敏感目標。

2)空中巡邏待機能力

智能導彈可以根據導彈指揮控制中心指令飛至目標區域上空后,發動機減速并進入巡邏待機模式。在攻擊預定目標的途中發現預定攻擊目標已經被摧毀,也可以轉入巡邏待機模式,用于攻擊時間敏感目標,燃料即將耗盡時,從預選目標中選擇重要目標進行攻擊。

3)飛行中狀態報告能力

飛行中的導彈可向發射平臺或指揮中心報告導彈的飛行狀態,一旦導彈在飛行中出現故障,不能完成任務,發射平臺可再次發射導彈。

4)一定的實時作戰評估能力

利用彈上成像導引系統,可以通過數據鏈將目標區域的戰場圖像反饋給作戰指揮控制中心,指揮人員通過分析導彈接近目標和碰撞前發出的最后一幀圖像,確定導彈是否命中目標,并進行毀傷效果評估。指揮人員亦可以發送命令控制導彈對先前導彈的攻擊效果進行評估。從而指揮人員可以根據圖像信息和毀傷評估效果決定是否再次攻擊該目標或者轉向攻擊其它目標。

5)彈群協同攻擊能力

導彈指揮控制中心任務規劃系統根據作戰任務形成多彈協同作戰所需的導彈編隊組成、目標分配、資源配置和路徑生成等方面的數據,使導彈按照時間和次序要求達到指定航路點和目標點。

所有導彈都裝有雙向數據自動傳輸裝置,成為整個作戰網絡中的節點,具有在飛行中從其它平臺和傳感器接收數據信息或向其他平臺和傳感器發送數據信息的能力。

在導彈飛至預定目標的途中可以將其獲取的戰場信息發送給導彈指揮控制中心,并與同一組導彈共享信息,如果在攻擊目標過程中發現多個目標,可以引導其它無作戰任務的巡邏待機導彈對目標進行攻擊。

圖2 智能化反艦導彈系統作戰邏輯結構圖

4 反艦導彈協同作戰智能化實現途徑

現代高技術局部戰爭是高度信息化的戰爭,導彈與目標之間的對抗就集中在電子和信息領域,盡管采取了很多精確制導、抗干擾、超低空、隱身、變軌等先進設計技術,但僅靠一枚導彈的能力也很難保證有效命中并擊毀一個處于高度信息化群體中的某一目標,而平臺對抗時會增加平臺的風險。因此,采用協同作戰技術就勢在必行。

未來信息化戰場反艦導彈應是具有智能化協同攻擊、飛行中重新瞄準、巡邏待機和毀傷效果評估等能力的新型智能導彈,將會在未來信息化戰場上發揮重要作用。該類型導彈的研究涉及眾多復雜問題,如作戰模式、智能網絡結構、數據鏈技術和快速任務規劃對準技術等等,但要實現智能化協同作戰,則必須有針對性的開展智能化能力、協同作戰的方式論證及關鍵技術研究[4]。

1)快速規劃技術及目標重新瞄準

當智能導彈在飛向預定目標的途中,指揮控制中心發現預定目標已被別的武器擊毀、或者預定目標的位置信息有誤時,可通過數據鏈向飛行中的智能導彈發送新的打擊目標數據信息。為了對新的打擊目標進行攻擊,需要重新進行航路規劃,即飛行中在線航路規劃。通過分析,可以有兩種方法進行飛行中在線航路規劃:一種是智能導彈自身根據新的攻擊任務,依靠彈載計算機在線進行航路規劃,飛向新的目標。另一種方法是依靠指揮控制中心的專用航路規劃設備進行動態航路規劃,規劃結束后再向飛行中的智能導彈發送關鍵航路點的數據。

在協同作戰中,領彈負責與控制站的通訊,并負責為從彈進行總體規劃。從彈根據領彈分配的任務、戰場環境和自身性能進行任務規劃。在這個系統中,每枚導彈上都應該有一個自主規劃器。這個自主規劃器具有重新規劃和智能分析能力。它能根據分配到的任務目標進行規劃、數據收集和數據分析。之所以稱這個系統為自主規劃系統,是因為在系統開始運行之后,任務控制站除了給每枚導彈一個初始規劃以外,其余的只是監視系統的運行,保留隨時干預這個系統的權利,但一般并不會去影響系統的決策。

圖3 具有快速規劃及目標重新瞄準能力的美國新一代戰術戰斧導彈

2)目標毀傷評估能力

導彈武器系統利用戰場信息的有效共享,通過數據鏈將本枚導彈是否命中目標以及先期攻擊導彈對目標毀傷效果的信息傳給指揮中心和后續導彈;指揮中心和后續彈根據前彈傳來的信息來決定是否還要對該目標繼續實施打擊。對于目標群,已經發射的導彈可以根據指揮中心或先期攻擊導彈傳來的對目標的毀傷效果,來判斷是否對預先要攻擊的目標進行攻擊。若不需要,則導彈可利用任務規劃系統自動選擇其它航跡或重新規劃航跡,轉向攻擊其它目標。這樣既可以保證完成戰斗任務,又可以避免不必要的導彈浪費,從而提高導彈武器系統的效費比。

3)基于Agent技術的彈間引導作戰智能指揮控制系統

Agent技術源于分布式人工智能技術,它的最大特點是自主性與協作性,將Agent技術用于彈間引導協同作戰系統,能滿足系統的自主性、信息分布性和響應實時性的要求,實現導彈控制系統的高度智能化。

圖4 智能指揮控制系統的結構

彈間引導協同攻擊是未來信息化條件下反艦導彈協同智能化作戰的主要技術特點,實現彈間引導協同攻擊將使反艦導彈占據明顯的對抗優勢地位。

圖5 彈間引導協同攻擊示意圖

?可以實現導彈協同攻擊,隱蔽接敵,目標的精確定位由領彈及其它探測系統完成,攻擊彈群超低空突防,并由引彈完成任務分配及彈間引導,實現對待攻擊目標的“隱蔽接敵”和突然攻擊。

?可以提高反艦導彈戰區電子對抗能力,集群作戰過程中,彈群中的大部分導彈的搜索雷達可始終處于關機靜默狀態,這樣不易被敵方有源干擾設備所干擾,大大提高了電子對抗能力和突防能力。

?可以提高導彈對運動目標的搜捕能力,擴大了戰斗空間。

?可以提高導彈的綜合作戰效能,導彈的有效協同,可以提高電子對抗能力、對目標的捕捉能力和突防能力,協同作戰的最終結果是不僅提高了單枚導彈的作戰效能,更重要的是提高了參戰導彈的綜合作戰效能。

5 結語

現代戰爭是高技術條件下的信息攻防對抗,為滿足反艦導彈突防的需要,導彈武器系統必定要向智能化、多極化方向發展,使之能具備功能多樣、技術體制先進的總體作戰性能,滿足突防作戰的實際使用要求。本文從反艦導彈所面臨的未來信息化戰場環境出發,指出了反艦導彈智能化、協同作戰的技術發展趨勢和需求。反艦導彈的智能化、協同作戰是未來戰場突破敵方防御系統的有效手段,因此,必須從未來戰爭生存和發展的角度來研究反艦導彈的智能化及協同作戰方式。該類型導彈在未來信息化戰場上必將發揮重要作用,對提高未來我國精確打擊能力具有重要意義。

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