徐 勇,高天孚
(1.海裝電子部,北京100071;2.中國艦船研究院,北京100192)
航母編隊是以航空母艦為核心,由艦載機、水面艦艇、潛艇和支援艦船組成的一體化戰斗群。航母編隊中配備的多種武器系統、預警探測裝備和指揮控制裝備按照一定規律和要求,以不同的功能類別與結構關系構成了一個武器裝備體系整體。航母編隊的作戰指揮過程具有指揮兵力種類多、數量大、空間范圍廣、節奏快和協同復雜等特點[1],同時編隊裝備體系能夠整體聯動,協調配合,具備對陸、海、空及水下的強大的攻擊和防御能力[2-3]。
從攻擊角度上,航母編隊主要擔負著對陸、對海、對空目標的打擊任務;從防御角度上,航母編隊面臨著來自岸導部隊、水面艦艇、作戰飛機和潛艇等的反艦導彈、炸彈和魚水雷等陸海空水下的多方面威脅。這就要求編隊指揮員必須在最短時間內協調各類資源,對目標做出準確判斷,避免誤傷己方,并根據獲取的目標相關信息,迅速做出決策,選擇最合適的方式打擊/防御目標,以達到精確作戰的目的。因此對航母編隊的目標識別能力需求進行分析研究,將為未來開展我航母編隊目標識別裝備體系建設和目標識別信息處理流程等研究提供重要的指導和借鑒。
目標的屬性識別這里主要指的是對目標的敵我屬性進行判斷。從海上作戰的角度來講,敵我水面艦艇、空中飛機和水下潛艇等可能會在空間上相互交織,航母編隊各作戰裝備和武器系統在作戰時要必須能夠正確識別出目標敵我屬性,避免誤傷己方。交戰前,航母編隊需利用各種目標識別手段,如敵我識別器、電子偵察設備、聲吶探測系統、衛星圖像和偵察情報系統等給出的信息進行綜合處理,標識出目標的敵我屬性。
目標軍民屬性識別主要指的是對目標的軍用和民用屬性進行判別。海戰場中部分敵方目標會以民用目標為掩護,隱藏在民用目標中以躲避攻擊。航母編隊在戰場上正確的區分軍用目標和民用目標至關重要,對民用目標進行錯誤的標識并進行攻擊,可能造成平民傷亡,并會引起國際國內輿論的強烈譴責;同時在戰時還要正確判斷臨時被征為軍用的民用船舶和飛機等裝備,偽裝成民用船舶和飛機的敵水面艦艇和作戰飛機。在海上,航母編隊可以通過接收到自動識別系統[4](Automatic Identification System,AIS)信息和廣播式自動相關監視[5](Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)信息等初步判定部分民用船舶和飛機,并對其進行標識,后期可以根據以前掌握的目標雷達回波特征、輻射源特征、目標聲吶回波或目標水聲噪聲等信息來進一步區分判斷;選擇陸上打擊目標時,編隊一般可以通過預先獲取的衛星圖像、偵察情報和技術偵察等手段正確區分軍民設施。
航母編隊目標種類的識別能力需求主要體現在陸上目標識別能力、海上目標識別能力、空中目標識別能力和水下目標能力4 個方面。
陸上目標主要是指敵預警探測設備、岸導部隊、各級指揮機構和各類戰略戰備工程設施等。航母編隊對陸作戰的主要任務之一是由其艦載機或艦載巡航導彈對敵地面目標進行打擊,同時編隊反導系統能夠防御來自敵岸導部隊的反艦導彈威脅。現階段,根據艦載機的飛行距離和導彈的打擊范圍,航母編隊通常要遠離敵岸基航空兵的作戰范圍,在距海岸線500 ~700 km 乃至更遠的距離上對敵陸上縱深目標發起攻擊。航母編隊自身對陸目標識別主要是通過艦載預警機和編隊各種艦載雷達和電子偵察設備。航母編隊對陸打擊的目標信息通常都是由衛星圖像、偵察情報、技術偵察和編隊自身探測等手段獲取目標特征和位置信息,再通過數據鏈等方式傳輸至航母編隊末端打擊系統,由編隊艦載機和艦載巡航導彈末端探測設備對其打擊的目標進行匹配和識別確認后最終完成對陸目標的打擊。
海上目標這里主要指各類軍船和民船。軍船包括戰斗類艦艇和非戰斗類勤務艦艇,其中戰斗艦艇包括航空母艦、巡洋艦、驅逐艦、護衛艦、兩棲艦艇和導彈艇等,非戰斗類勤務艦艇包括偵察船、醫療船、軍輔船等。民船包括漁船、散貨船、滾裝船、油船、拖船、客船等。
航母編隊對海目標的識別能力需求可以以航母為中心,根據編隊反艦作戰區域劃分為3 個階段[6]:遠程目標探測階段、中程目標監視階段和近程目標標定階段,每一階段對海上目標識別能力的需求不同。
3.2.1 遠程目標探測階段目標識別能力需求
距航母1 600 n mile(根據情況可適當擴大或縮小,下同),可通過衛星探測和技術偵察等手段發現敵方水面目標,至少要識別出敵艦艇是戰斗類艦艇還是非戰斗類勤務艦艇,并通過數據鏈傳送至航母編隊指控系統,在該距離范圍內航母編隊能夠對敵方目標實施連續的嚴密監視。
3.2.2 中程目標監視階段目標識別能力需求
距航母500 n mile,能夠對進人該區域的目標進行威脅等級判斷,重點關注威脅等級高的敵水面艦艇;能夠對敵水面目標按照平臺類型進行分類,如目標是航母、驅逐艦、巡洋艦還是護衛艦等;同時能夠對目標進行精確定位,能夠連續獲取目標的最新航跡信息。
3.2.3 近程目標標定階段目標識別能力需求
距航母350 n mile,要求航母編隊指揮員調配編隊中各類目標識別資源,能夠對進入該區域的所有目標進行最后的身份識別和目標標定,航母編隊指揮系統對各類識別資源給出的目標識別結果進行綜合處理后給出最終的判別結果,并將該結果下發給編隊內各作戰平臺。目標的身份識別要求對該區域的所有目標進行屬性識別,包括敵我屬性識別和軍民屬性識別;該階段,對敵所有軍船的識別要具體到類型,個別敵水面目標要具體到型號;尤其要具備對小型機動艦艇,如導彈艇、魚雷艇等小型水面目標的跟蹤識別能力。目標標定是指向我方參加對敵艦攻擊的飛機、艦艇和反艦戰指揮官不斷提供敵水面艦艇的位置及目標運動要素等情報信息,使得處在航母編隊武器有效射程之內的敵方水面目標能夠被連續標定。
空中目標這里主要是指飛離地面、在大氣層內飛行的各類軍用民用飛行器。主要包括固定翼飛機、直升機、導彈、空中誘餌、飛艇及其他民用航空器等。
航母編隊的防空目標識別主要由航母的艦載預警機、電子戰飛機和航母編隊護航防空水面艦艇來共同完成。航母編隊的防空作戰對象主要是敵方的各類作戰飛機和各類反艦導彈。航母編隊對空作戰按照作戰性質可以分為2 種。防御性對空作戰和進攻性對空作戰[7-8]。
3.3.1 防御性對空作戰目標識別能力需求
航母編隊防御性對空作戰區域可分為遠程防空作戰區域、中程防空作戰區域、近程防空作戰區域和航母本艦防空作戰區域。
遠程防空作戰區域為各兵力交叉識別區以外、艦載機作戰半徑以內的區域。該區域通常由艦載預警機和前哨防空警戒艦負責警戒探測空中目標,要能夠在敵機發射反艦導彈之前需對其進行發現和識別。目標識別可通過敵我識別器、目標雷達回波或目標輻射源特征等判斷空中目標敵我屬性和目標類型;敵空中目標攔截任務將主要由艦載機完成。
中程防空作戰區域為中程防空艦防空武器最大有效射程以內、近程防空作戰兵力交戰區域以外的區域。中程區域內的各艦載雷達,要能夠對突防的敵機和低空掠海飛行的反艦導彈進行探測、跟蹤和識別,對突防的敵機和導彈的攔截任務由中程區域內的各水面艦艇的各類艦載的防空系統和各型中、遠程防空導彈來完成。
近程防空作戰區為近程防空艦防空武器的最大有效射程以內、航母本艦交戰區域以外的區域,在該區域內要能夠對已經突破的外層和中層防御區的敵機和低空掠海飛行的反艦導彈進行探測、跟蹤和識別,由近程防空艦防空武器打擊已經突破外層和中層防御的敵機,攔截敵方各種平臺發射的反艦導彈。
航母本艦防空作戰區域為航母自身負責的防空區域,該區域為航母自身防空武器最大有效射程以內,是航母對付來襲武器的最后一道防線。航母需要在極短的時間內對突破進來的敵機或導彈進行識別,并運用自身各防空武器系統、艦載電子對抗和欺騙設備等武器與手段,進行全自動化防御。通常從識別目標到組織防御全過程不超過10 ~12 s。
3.3.2 進攻性對空作戰目標識別能力需求
進攻性對空作戰區域通常位于交叉識別區以外,艦載機飛行半徑以內。需要通過偵察衛星、預警機和其它預警探測手段探測識別進攻方向上的對編隊威脅大的敵空襲兵力、敵空襲兵力駐屯機場、導彈發射陣地等,航母編隊在可靠的指揮引導保障條件下通過艦載機主動進攻方式,將敵空襲兵力消滅在地面或出航階段,以達到保護航母編隊安全的目的。
水下目標主要指編隊可能與之交戰或采取其他行動的水面以下平臺或關注目標的統稱。主要包括潛艇、魚雷、水雷、水下無人平臺(UUV)、和水下聲誘餌等。
為保障航母編隊安全,航母編隊要具有很強的反潛能力,為實現這一能力的前提是強大的水下目標識別能力。航母編隊要實現水下遠程預警、探測,盡可能在遠離航母的區域發現和識別敵方潛艇,阻止敵潛艇襲擊航空母艦及其護航艦艇;在航母附近區域還需要對UUV 等水下小目標進行探測、監視和識別;綜合運用編隊中的各種反潛兵力和支援保障系統實現編隊的水下區域防御[9]。
以美國航母編隊為例,航母編隊的反潛識別區通常可劃分為遠程反潛識別區、中程反潛識別區和近程反潛識別區[10]。
3.4.1 遠程反潛識別區目標識別能力需求
遠程反潛識別區是航母編隊最外層的識別區域,位于距航母80 ~200 n mile 的環形區域內。承擔遠程反潛作戰任務主要由固定翼反潛機和攻擊型核潛艇。固定翼反潛機負責空中搜索,可圍繞航母進行全向搜索,或在某方向進行重點搜索。固定翼反潛機能夠利用機載雷達搜索識別出處于水面狀態、半潛望狀態、潛望鏡或通氣管狀態的潛艇,搜索識別范圍為反潛機巡邏半徑。攻擊型核潛艇主要負責航母編隊特定扇形區域內的水下搜索,能夠利用的潛艇配備的各種主被動聲吶搜索識別該區域的敵潛艇,搜索識別范圍為潛艇聲吶系統最大探測識別范圍。
3.4.2 中程反潛識別區目標識別能力需求
中層反潛識別區位于距航母20 ~80 n mile 的環形區域內,承擔中程反潛作戰任務主要依靠水面艦艇及其配備的反潛直升機,主要探測設備是各類艦載聲吶系統、聲吶浮標和吊放聲吶等。該區域的水面艦艇需要環繞航母部署,相鄰水面艦艇的聲吶探測范圍需要相互交叉重疊,但又不能相互影響。在該區域,水面艦艇要能夠利用艦/艇載聲吶系統對進入該區域的敵潛艇進行搜索、探測和識別;要能夠對敵潛艇和自航式聲誘餌進行正確區分;要能夠對發現的敵潛艇目標進行持續跟蹤;要能夠利用聲吶浮標或艦載直升機的吊放聲吶對敵潛艇目標進行精確定位;要能夠通過深水炸彈、反潛導彈和魚雷對精確定位的敵潛艇實施打擊。
3.4.3 近程反潛識別區目標識別能力需求
近程反潛識別區位于距航母20 n mile 的圓形區域內,承擔近程反潛作戰任務的主要是航母、航母周圍的驅護艦、水面艦和航母上的直升機,主要探測設備是各類艦載聲吶系統、聲吶浮標和吊放聲吶等。對于突入該區域的敵潛艇已經可以利用魚雷攻擊航母,航母編隊反潛力量必須在敵潛艇進入該區域前發現識別敵潛艇,并防止其進入該區域;對于敵潛艇發射進入該區域的魚雷,艦載聲吶系統要能夠在極短的時間內對魚雷進行識別和報警,同時航母自身要進行機動,并利用聲誘餌等水聲對抗器材對敵魚雷進行干擾;同時航母編隊該區域的水下探測系統要具備對潛入該區域的小型UUV 的探測識別能力,以防止敵方的偷襲行動。
目標動態信息主要包括目標的速度、加速度、升降速度(目標的上升和下降/沉速度,如飛機或潛艇)、目標轉速(艦船螺旋槳轉速等)、運動方向、目標的方位/距離和高度/深度等。
航母編隊要能夠根據編隊各種探測信息處理獲取識別目標的動態信息。目標動態信息是對目標的軍民屬性、種類等識別的有效輔助判斷信息。如對水面高速運動大型船舶目標可以根據目標運動速度信息初步判斷其是軍船還是民船,對水下高速運動軍事目標,可以根據目標速度信息區分該目標是魚雷還是潛艇;潛艇可以根據目標螺旋槳轉速初步判斷目標類型。
目標意圖識別主要指的是根據目標現在狀態對其下一步作戰意圖的識別。目標意圖識別是在目標敵我屬性、軍民屬性、類型信息和動態信息識別能力需求基礎上對目標識別能力需求的進一步深入,是更高層次的識別問題,該階段航母編隊需要根據各類相關探測信息、情報信息,并借助相應的輔助決策系統或人工來進行判斷。
例如,在作戰中航母編隊可以根據空中目標的類型判斷該目標的意圖,如空投、偵察干擾、預警指揮、對海攻擊等;根據空中目標的運動狀態,可以判斷其是空中展開、俯沖轟炸、加速靠近還是高速返航等。
本文從目標敵我屬性、軍民屬性、目標種類、動態信息和意圖信息幾個方面重點闡述航母編隊目標識別能力需求,根據這些能力需求,可為我未來航母編隊目標識別裝備體系構建和目標識別信息處理流程等研究提供重要的指導和借鑒意義。
[1]周志超,張美旭.美國航母編隊作戰指揮特點及指揮信息系統分析[J].艦船科學技術,2011,33(11):140-143.
ZHOU Zhi-chao,ZHANG Mei-xu.Analysis on characteristics of operational commanding and commanding information system of American aircraft carrier battle groups[J],Ship Science and Technology,2011,33(11):140-143.
[2]孫詩南.現代航空母艦[M].上海:上海科學普及出版社,2000.
SUN Shi-nan,Modern aircraft carrier[M].Shanghai:Shanghai Popular Science Press,2000.
[3]卜廣志.航母編隊裝備體系的效能模型研究[J].艦船科學技術,2007,29(1):99-103,107.
BU Guang-zhi.A study on the effectiveness of system of aircraft carrier group weapon systems[J].Ship Science and Technology,2007,29(1):99-103,107.
[4]王晨熙,等.雷達與AIS 信息融合綜述[J].指揮控制與仿真,2009,31(2):1-4.
WANG Chen-xi,et al.A survey of radar and AIS information fusion[J].Command Control and Simulation,2009,31(2):1-4.
[5]孟軍,等.基于ADS-B 的便攜式空情偵測系統技術方案研究[J].計算技術與自動化,2012,31(1):132-135.
MENG Jun,et al.Study of the portable air situation detection system technologicalprogram on ADS-B[J].Computing Technology and Automation,2012,31(1):132-135.
[6]李林,謝振華,張峰.外軍航母編隊反艦作戰研究[J].艦船電子工程,2013,33(1):11-13.
LI Lin,XIE Zhen-hua,ZHANG Feng.Research on application of anti-ship operation of foreign aircraft carrier formation[J].Ship Electronic Engineering,2013,33(1):11-13.
[7]樸成日,沈治河.基本作戰樣式下的航母編隊兵力配置方法[J].指揮控制與仿真,2013,35(2):58-62.
PIAO Cheng-ri,SHEN Zhi-he.Disposition method of aircraft carrier formation in basic mode of operations[J].Command Control and Simulation,2013,35(2):58-62.
[8]樸成日,沈治河.基于作戰協同航母編隊兵力配置方法[J].指揮控制與仿真,2013,35(4):33-35.
PIAO Cheng-ri,SHEN Zhi-he.Disposition method of aircraft carrier formation based on coordination[J].Command Control and Simulation,2013,35(4):33-35.
[9]錢存健.航母編隊反潛警戒體系綜述[J].聲學與電子工程,2012.
QIAN Cun-jian.Survey on the anti-submarine system of aircraft carrier formation[J].Acoustics and Electronics Engineering,2012(2):45-48.
[10]趙曉春.美國航母編隊隊形與反潛能力分析[J].艦船科學技術,2013,35(9):143-148.
ZHAO Xiao-chun.Analysis of the anti-submarine mode and capability of the US Navy carrier group[J].Ship Science and Technology,2013,35(9):143-148.