網絡化條件下的艦空導彈遠程提示交戰樣式*1

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網絡化條件下的艦空導彈遠程提示交戰樣式*1

金釗

(海軍大連艦艇學院，遼寧 大連116018)

摘要：艦空導彈網絡化發展是解決水面艦艇防空反導的根本途徑，系統分析了現代空襲環境對防空效能的影響因素，提出編隊防空反導作戰中，目標發現概率和發現距離是制約防空作戰效能的關鍵因素。對網絡化防空反導作戰中的遠程提示交戰樣式進行了描述，給出了定義及其作戰流程。最后給出了遠程提示交戰對艦空導彈防空反導快速反應能力的提升，包括提前目指進行諸元解算以及快速穩跟實現遠界殺傷。

關鍵詞：網絡化；艦空導彈；遠程提示；交戰樣式

0引言

現代海上空襲作戰中，超聲速、掠海、末端機動反艦導彈成為水面艦艇編隊的最大威脅。由于目標難于探測、跟蹤，交戰時間非常短促，極大地限制了防空反導武器，尤其是艦空導彈的攔截縱深，使水面艦艇反導壓力日益增大。從目前世界軍事強國有關防空反導作戰發展的趨勢來看，艦空導彈網絡化是水面艦艇編隊防空反導作戰方式轉變的必然趨勢。正是基于這樣的認識，美海軍在20世紀90年代中后期提出了網絡中心戰這一概念和理論，并大力發展協同交戰能力(cooperative engagement capability,CEC)技術和海軍防空一體化火控系統(navy integrated fire control-counter air,NIFC-CA)[1]。信息化相關技術的應用，使水面艦艇防空反導的作戰樣式、指揮方式、作戰流程等發生了顯著變化，遠程提示、接力制導、遠程控制等新的作戰樣式被提出[2-4]。然而，艦空導彈實現真正的協同防空反導取決于信息傳輸、傳感器和制導控制網絡化程度和水平，只有3個網都完成一體化協同作戰才能形成網絡化反導[5]，這個過程將是分階段、漸進式來實現的。

因此，目前關于新型作戰樣式的相關研究仍然停留在概念本身。如何利用信息技術的發展，快速提高水面艦艇防空反導作戰能力，本文按照“立足技術變革探索戰術創新，基于裝備使用研究作戰方式”的自下而上、從技術到戰術的研究思路，通過分析空襲威脅環境對水面艦艇防空反導作戰效能的影響，對遠程提示交戰樣式下的作戰過程及其對作戰效能的提升進行了研究，力求從迅猛發展的技術中為作戰“找好處”。

1現代空襲環境對防空效能的影響

現代信息化條件下海上反艦作戰，敵方通常使用反艦導彈在干擾條件下進行隱身和超低空掠海攻擊，使水面艦艇編隊防空反導體系對目標的發現概率大幅度下降，目標發現距離進一步減小。留給編隊防空反導作戰的時間，與抗擊密集來襲多目標協同攻擊所需時間的要求極不協調，造成防空效能大幅下降[6]。

編隊艦空導彈系統保護編隊內每艘艦艇的防空效能，可表示為

(1)

式中：E(D)為防空效能，對水面艦艇來說是在一次空襲中不被毀傷的概率；M為發現來襲目標數量；Wi為艦空導彈對第i個空中目標的殺傷概率；Qi為第i個空中目標的威脅權值。

這里的空襲目標數M，包括了能夠攔截的目標數Ml和無法攔截的目標數Mwl,其中Ml=MPsj，Psj為射擊概率。Mwl包括了已發現但無法攔截目標和未發現的目標，即Mwl=M(1-PfxPsj),Pfx為發現目標概率，對這2類目標，艦空導彈的殺傷概率均為0。

在空襲目標總數一定的情況下，對來襲目標無法實施攔截，主要原因包括2個方面：一方面是由于目標采用隱身、干擾等戰術措施，對空搜索雷達發現目標概率降低，甚至無法發現目標，部分目標在無抗擊的情況下突防，防空效能降低；另一方面是目標采用超低空掠海飛行，發現距離較近，目標在艦空導彈發射區內停留的時間短，留給艦空導彈進行射擊的時間少，艦空導彈射擊概率降低，部分目標在無抗擊的情況下突防，防空效能降低。

2影響因素分析

水面艦艇防空反導作戰對目標的探測發現依賴于外部預警系統、本艦警戒雷達和對空搜索雷達，發現目標的距離嚴重受到地球曲率(在低空)的影響和發射功率的影響。雖然編隊防空可利用預警機、編隊相鄰艦艇的預警信息進行預先的機動和準備,但是由于艦空導彈武器系統的使用必須依賴本艦對空搜索雷達發現目標，并給出目標指示，才能對目標進行精確跟蹤并發射導彈。從本艦對空搜索雷達發現目標，到建立目標航跡，進行目標指示通常需要10余s的時間，在嚴重干擾條件下所耗時間將更長，嚴重制約了防空反導作戰效能。

當僅考慮目標發現概率，假定射擊概率Psj為1時，多枚反艦導彈對水面艦艇的空襲效能，可以表示為[7]

(2)

式中：[]表示取整。顯然，目標發現概率越高，敵方空襲效能越低。進一步考慮射擊概率時，式(2)更改為

(3)

式中：第2項表示未受到抗擊的目標沒有毀傷我艦艇的概率，顯然射擊概率越高，敵方空襲效能越低。但是，在防空反導作戰過程中射擊概率受到發現目標距離的直接影響，射擊概率Psj可用艦空導彈的火力密度λmis與需完成射擊目標流密度λobj的比值來表示[8]：

(4)

因此編隊防空反導作戰中，目標發現概率和發現距離是制約防空作戰效能的關鍵因素。當艦空導彈武器系統所需目標數據信息，主要是由發射平臺來提供時，艦空導彈武器系統與本艦對空搜索雷達、制導雷達的關系是“綁定”的。而本艦雷達由于受到諸多限制，尤其是在復雜環境下，探測距離、發現概率、穩定跟蹤距離等都無法滿足艦空導彈的要求，

甚至限制了艦空導彈武器系統作戰效能的發揮[9]。因此，必須打破這種束縛，使編隊內多平臺傳感器、指控系統、艦空導彈武器系統實現組網、信息共享。

3遠程提示交戰樣式

在網絡化防空反導的初始發展階段，可實現多傳感器組網協同探測、復合跟蹤與識別，目標發現概率將大幅度提高[4]。在現有艦空導彈武器系統技術條件下，如果編隊指控系統具備給編隊內艦艇提供遠程目標指示的能力，編隊即可實現遠程提示交戰，將可能在短時間內給艦空導彈防空反導帶來戰斗力的提升。遠程提示交戰，即編隊利用遠程平臺發現對本艦平臺實施攻擊的空中目標，本艦平臺接收編隊指控中心的目標指示，引導自身對空搜索雷達和跟蹤制導雷達搜索跟蹤目標，對進入本艦平臺作戰空域內的目標進行獨立自主的導彈發射和制導控制，如圖1所示。

遠程提示交戰樣式，利用遠程平臺或多平臺對來襲目標的協同探測優勢，提前進行威脅預警，提示引導受攻擊平臺在艦空導彈殺傷區遠界上對目標實施攔截，實現了艦空導彈武器與制導雷達的高度“協同”。當本艦未發現目標但存在遠程目指，本艦制導雷達能夠跟蹤目標和制導導彈，且預測遭遇點在本艦制導雷達作用范圍內，采用遠程提示交戰，作戰流程如圖2所示。遠程提示交戰適用于對各類反艦導彈，尤其是隱身、施放干擾目標進行攔截。

圖1　遠程提示交戰示意圖Fig.1　Long-distance cueing engagement sketch map

4遠程提示對防空效能的提升

在遠程提示交戰中編隊可利用預警機、水面艦艇等遠程平臺進行遠距離偵察，特別是對低空目標。觀察手段包括目標搜索雷達、射頻被動探測系統、紅外探測系統以及光學探測設備等，對目標的發現將能夠得到保證。通過對防空效能的分析可得出，在對目標發現概率一定的條件下，射擊概率越高，防空效能越高，而影響射擊概率的一個主要因素是對空作戰中需要一定的反應時間[10]。

對空作戰反應時間Tzf，是指艦上對空搜索雷達首次發現空中來襲目標到向該目標射出首發艦空導彈所需的時間。不考慮人為因素，艦空導彈武器系統的反應時間Tfy和目標指示時間Tmz是影響艦空導彈對空作戰快速反應能力的主要因素。從遠程提示交戰作戰流程可以看出，對于本艦平臺，其作戰效能的提升主要源于在本艦平臺發現目標之前就能通過接收編隊遠程目標指示，提前進行射擊諸元解算、制導雷達預定和火力分配，在本艦雷達發現目標之后，能立即進行攔截性判斷并進行導彈發射，提高了編隊防空反導指揮系統的實時性，降低了對空作戰反應時間[11]。

(1) 提前目指進行諸元解算

在單平臺獨立探測條件下，目標指示時間Tmz，是指在對空搜索雷達發現并跟蹤目標，且指控系統完成目標信息處理后，艦指揮員進行目標分配，然后由艦指揮所將目標指示給相應的武器系統進行抗擊[12]。而遠程提示交戰樣式中，編隊信息高度共享，遠程平臺可為本艦提供火控數據級別的目標指示數據，此時目標仍然在本艦對空搜索雷達和制導雷達作用距離之外[13]。如圖3所示，正是由于提前接收了目標指示，艦空導彈武器系統可根據目指信息進行射擊諸元解算，主要是進行制導系統提前預定，精確指向目標來襲方向，此時艦空導彈武器系統應完全處于發射準備好狀態。

圖2　遠程提示交戰作戰流程Fig.2　Long-distance cueing engagement combat flow

圖3　單平臺獨立探測與遠程提示交戰對空作戰反應時間對比Fig.3　Contrast of anti-air combat reaction time of single platform unaideddetection and long-distance cueing engagement

要實現提前目指，在實際作戰中可能存在2種情況，一種是本艦艦空導彈武器系統已經完成最后準備，可直接接收遠程目標指示；另一種是本艦艦空導彈武器系統尚未準備好，需要經過一段時間，才能進入戰斗狀態，接收目指。對于后一種情況，要發揮遠程提示交戰所能帶來的作戰效能提升，需要編隊指揮員及時準確地發出戰斗警報，通常由來襲目標距離射擊艦艇的距離來衡量。

Djb=Dmz+vmtzb,

(5)

式中：tzb=max{tzbi}，i=1,2,3,…，表示與防空反導相關的武器裝備類型。

假設要想實現遠程提示交戰，最小目標指示距離Dmzmin=35 km，vm=300 m/s，tzb=200 s，則Djb=95 km。如果Djb<90 km，則由于系統準備時間較長，遠程提示將無法發揮作用。因此編隊防空反導作戰為了能夠保證對目標的可靠攔截，編隊應根據預警信息及時提高戰斗準備等級。

(2) 快速穩跟實現遠界殺傷

艦空導彈武器系統接到目標指示到導彈發射離筒的時間間隔，稱之為系統反應時間Tfy，具體包括制導設備調轉、搜索并穩定跟蹤、射擊諸元解算、導彈發射等。艦空導彈武器系統的制導雷達為保證對目標的探測和導彈的制導，其有效作用距離必須大于導彈的最大斜距。因此艦空導彈制導雷達的有效作用距離也就限制了艦空導彈殺傷區遠界。

當目標在某一高度上作等速水平直線飛行時，上述作戰過程可用圖4來描述。

圖4　艦空導彈殺傷區遠界受制導雷達限制示意圖Fig.4　Sketch map of limitation of control and guiding　　　radar to ship-to-air missile kill zone

圖中符號的意義如下：vm為目標速度;L為水平距離；Hm為目標飛行高度；Dss為導彈殺傷目標距離；Dzd為制導雷達的有效作用距離；ε為導彈的高低角；t4為艦空導彈在空中的飛行時間；t3為導彈發射的時間；t2為射擊諸元解算的時間；t1為制導系統穩定跟蹤目標所需的時間。

根據圖中的幾何關系，有

即

L=l+Dsscosε，

求解得出：

(6)

式中:l=(t1+t2+t3+t4)vm,它是從系統接收到目標指示到導彈與目標相遇這段時間內目標飛過的距離。由式(6)可以看出，在一定的條件下，顯然，Dzd越大，Dss也越大；反之亦反，即艦空導彈的殺傷區遠界取決于制導雷達的有效作用距離Dzd。但由于對艦空導彈的制導只能夠在雷達直視距離上實現，尤其在超低空至海面的范圍內，制導雷達有效作用距離十分有限。

5結束語

為了能夠實現遠程提示交戰，要加快發展聯合預警和調度網，聯合搜索(目標指示)和指控網的建設，保證及時發現目標，特別是低空目標，能夠及時向各防空反導平臺提供目標指示，使各平臺能及時做好戰斗準備，以充分發揮艦空導彈武器作戰效能。現代目標搜索(目標指示)雷達容易達到較高的目標探測精度，但它不可能代替制導雷達，它的主要任務是適時發現目標，保證在防空導彈發射區外，以高概率完成目標發現這一任務。艦載搜索雷達必須提高發現目標的能力(包括發現目標的距離，發現目標的概率)。而艦空導彈的制導雷達對目標指示精度的要求應在保證可靠截獲的條件下，盡可能放寬，這也是網絡化防空反導作戰的基本要求。

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Ship-to-Air Missile Long-Distance Cueing Engagement Mode Under Networked Condition

JIN Zhao

(Dalian Naval Academy,Liaoning Dalian 116018, China)

Abstract:The ship-to-air missile networked development is an ultimate way to solve warship air defense and antimissile warfare. The influencing factor of air defense efficiency is analyzed under the modern air attack circumstance. The target detecting probability and detecting distance are main factor that limit air defense efficiency in formation air defense and anti-missile warfare. The long-distance cueing engagement mode is described in networked air defense warfare, and the definition and combat flow are presented. Finally, the reaction ability increasing of ship-to-air missile in long-distance cueing engagement is presented, including advanced cueing to calculate data and fleetly tracking to achieve far boundary kill and wound.

Key words:networked; ship to air missile; long-distance cueing; engagement mode

中圖分類號：TJ762.3+3

文獻標志碼：A

文章編號：1009-086X(2015)-05-0052-06

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.05.009

通信地址：116018遼寧大連海軍大連艦艇學院導彈系E-mail：phil.jin@tom.com

作者簡介：金釗(1979-)，男，遼寧撫順人。講師，博士，研究方向為艦空導彈武器與作戰使用。

*收稿日期：2014-06-16；修回日期：2014-08-22