傅 冰,肖玉杰,曹 淵
(1.海軍工程大學(xué),湖北 武漢 430033;2.海軍研究院,北京 100161)
提高艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能一直是世界各海軍強(qiáng)國關(guān)注的重點(diǎn)[1],而作為艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,艦艇火力兼容技術(shù)直接影響全艦武器使用安全、實(shí)際有效射擊區(qū)的大小、武器實(shí)際火力密度的大小和全艦的作戰(zhàn)能力[2],是保證在復(fù)雜的海上裝載、作戰(zhàn)環(huán)境中安全、有效地發(fā)揮艦載武器效能的重要手段。我國從20世紀(jì)80年代末開始,對艦載武器火力兼容進(jìn)行了獨(dú)立自主的理論研究與工程實(shí)踐,并在單艦平臺多武器火力兼容方面得到應(yīng)用[3-10]。
隨著我國海軍建設(shè)從以平臺對抗為主向以體系對抗為主的轉(zhuǎn)變,艦艇編隊(duì)成為海軍未來海上作戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)單元。相對于單平臺多武器火力協(xié)同,艦艇編隊(duì)跨平臺多武器協(xié)同體現(xiàn)出自身的特點(diǎn),對“火力兼容”也提出有別于單艦平臺多武器火力運(yùn)用的管控需求。本文梳理“火力兼容”的發(fā)展脈絡(luò),按照艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)的時(shí)空尺度,從作戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)變和武器裝備發(fā)展的角度,探討艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容的概念和內(nèi)涵。
隨著裝備技術(shù)的發(fā)展,海軍艦艇武器裝備的性能得以不斷提高。但是高技術(shù)條件下現(xiàn)代海戰(zhàn)多維、立體的戰(zhàn)爭特點(diǎn),要求海上作戰(zhàn)單元必須具備對空、對海、反潛等方面作戰(zhàn)以及電子戰(zhàn)的綜合作戰(zhàn)能力,作戰(zhàn)單元上必須搭載艦炮、反艦導(dǎo)彈、艦空導(dǎo)彈、火箭助飛魚雷、管裝魚雷、火箭式深彈、有源/無源電子干擾設(shè)備等多種不同用途的軟硬武器系統(tǒng)。因此,任何單一的武器,無論技戰(zhàn)術(shù)性能如何優(yōu)異,作為海上作戰(zhàn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,其實(shí)際作戰(zhàn)效能要受到武器系統(tǒng)裝艦后環(huán)境的影響和交戰(zhàn)活動(dòng)的制約[2],必須在作戰(zhàn)系統(tǒng)的框架內(nèi)對各艦載武器系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行綜合管控,才能使其在相對狹小的海上平臺裝載環(huán)境和復(fù)雜的海戰(zhàn)場交戰(zhàn)環(huán)境中安全地使用、高效地發(fā)揮作戰(zhàn)效能。
要確保各艦載武器系統(tǒng)安全地使用,就要科學(xué)合理地協(xié)調(diào)艦載武器火力與平臺設(shè)施之間以及多武器同時(shí)使用時(shí)火力之間的交叉干擾。對于艦載武器與艦面設(shè)施之間的安全,基于安全“裕度”定義通過確定固定安全射界來確保安全,例如早期的單武器管控以及單系統(tǒng)多武器管控,其典型代表有北約的海麻雀導(dǎo)彈系統(tǒng)(NSSMS)、拉姆導(dǎo)彈系統(tǒng)(RAM)和MK15密集陣近程武器系統(tǒng)(CIWS)的安全射界管控[11]。對于多武器同時(shí)使用時(shí)火力之間交叉干擾造成的安全問題,則是通過活動(dòng)安全射界確保多武器同時(shí)使用時(shí)彈道不交叉、射向不沖突、互相不干擾,避免近距離上危及發(fā)射艦的火力沖突,例如在單艦平臺的多類多型武器管控,典型代表有俄羅斯現(xiàn)代級驅(qū)逐艦的火力兼容自動(dòng)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)用于自動(dòng)管理艦載的艦炮、艦載導(dǎo)彈、反潛武器等多類艦載武器系統(tǒng)。
要達(dá)到各艦載武器系統(tǒng)高效地發(fā)揮作戰(zhàn)效能的目的,則是在確保安全的基礎(chǔ)上,盡可能增加各種武器發(fā)射時(shí)機(jī),挖掘全艦武器系統(tǒng)的潛力,提高對目標(biāo)的打擊、攔截殺傷概率,從而充分發(fā)揮各武器的作戰(zhàn)效能,提高全艦的作戰(zhàn)能力。一方面通過艦面環(huán)境設(shè)計(jì)與固定安全射界的迭代優(yōu)化,提高艦載武器射界利用率,實(shí)現(xiàn)各艦載武器相對艦面設(shè)施的射界最大化;另一方面,多武器同時(shí)使用時(shí)基于武器射彈散布模型在空域內(nèi)進(jìn)行火力交叉判斷[5-6,10,12],對存在火力交叉的情形,按照戰(zhàn)術(shù)原則和目標(biāo)的威脅程度制定火力兼容規(guī)則,在時(shí)域上通過禁射指令消解火力交叉沖突[2,9],確保單艦平臺多武器整體作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。
可見,艦載武器火力兼容的核心就是要避免艦載武器使用時(shí)造成的危險(xiǎn),并充分發(fā)揮艦載各武器系統(tǒng)在作戰(zhàn)系統(tǒng)整體中的作戰(zhàn)效能,真正將單一武器系統(tǒng)性能的提高在艦載武器火力密度“量”的增加過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榕炤d作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能“質(zhì)”的提升。
現(xiàn)有艦載武器火力兼容是在艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)目標(biāo)分配的基礎(chǔ)之上,以保證本艦艦體及設(shè)施安全、避免本艦多武器同時(shí)使用時(shí)火力交叉為準(zhǔn)則對艦載武器發(fā)射控制進(jìn)行的干預(yù),如圖1所示。單艦艦載武器火力兼容體現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

圖1 單艦平臺作戰(zhàn)流程中的火力兼容
1)臨近發(fā)射平臺的空域管控范圍:單艦艦載武器火力兼容主要考慮武器發(fā)射和火力散布交叉對艦體及艦面設(shè)施安全的影響,因此火力兼容控制的空域范圍以艦艇艦體為基礎(chǔ),向外延伸安全距離的范圍,體現(xiàn)出較強(qiáng)的臨近發(fā)射平臺特性。
2)基于初始段火力散布模型的火力交叉判斷:單艦艦載武器火力兼容控制的臨近發(fā)射平臺空域范圍僅涉及艦載武器發(fā)射后射彈飛行的初始段,活動(dòng)安全射界計(jì)算只需進(jìn)行各艦載武器彈丸/彈體初始段彈道之間的火力交叉判別,因此火力散布模型主要針對初始段進(jìn)行建模。
3)限于發(fā)射干預(yù)的交戰(zhàn)執(zhí)行控制:單艦艦載武器火力兼容控制的近平臺空域范圍僅涉及艦載武器發(fā)射后彈丸/彈體飛行的初始段,而無論是艦炮彈藥還是各類艦載導(dǎo)彈,該段彈道基本都屬于方案飛行狀態(tài),艦載武器控制系統(tǒng)和火力兼容設(shè)備均無法對其施加干預(yù),只能計(jì)算時(shí)域上的發(fā)射間隔,通過禁射對武器的發(fā)射施加干預(yù)來實(shí)現(xiàn)多武器交戰(zhàn)兼容控制。
4)開環(huán)、被動(dòng)的火力兼容控制體制:現(xiàn)有多武器火力兼容多是在目標(biāo)分配的基礎(chǔ)之上,判斷武器與武器間是否發(fā)生火力交叉,進(jìn)而尋找避免交叉的武器發(fā)射控制策略。火力兼容在這一開環(huán)的控制體制中,只能被動(dòng)處理武器目標(biāo)分配(Weapon Target Allocation, WTA)決策結(jié)果在交戰(zhàn)執(zhí)行過程中出現(xiàn)的火力交叉及干擾問題,無法對目標(biāo)分配、通道組織、火控解算等環(huán)節(jié)施加影響。
隨著以平臺對抗為主向以體系對抗為主的轉(zhuǎn)變,以航母編隊(duì)、兩棲編隊(duì)、聯(lián)合機(jī)動(dòng)編隊(duì)為代表的海上艦艇編隊(duì)將成為未來主要的海上作戰(zhàn)單元。艦艇編隊(duì)可以使具有不同使命任務(wù)的艦艇及其搭載的各類武器系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)全方位、大范圍、多層次、多功能的有機(jī)的海上攻防整體,相對于單艦多武器管控,將使火力兼容面臨來自編隊(duì)兵力編成多元、交戰(zhàn)模式改變以及武器系統(tǒng)信息化水平提高帶來的挑戰(zhàn)。
從艦艇編隊(duì)的兵力編成來看,作戰(zhàn)平臺的數(shù)量眾多、種類多元。以2003年美國單航母打擊群為例,一般包括1艘航母及其航空聯(lián)隊(duì)、1艘巡洋艦、2艘驅(qū)逐艦、2艘攻擊型潛艇和1艘戰(zhàn)斗支援艦,兵力編成涉及7個(gè)水面、水下作戰(zhàn)平臺,以及近百架固定翼艦載機(jī)、艦載直升機(jī)、無人機(jī)等空中作戰(zhàn)平臺。相對于單艦平臺艦面設(shè)施安全,由于平臺數(shù)量眾多、種類多元以及平臺機(jī)動(dòng)和編隊(duì)陣形變化,艦艇編隊(duì)火力兼容確保平臺安全時(shí)涉及的平臺環(huán)境因素復(fù)雜、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。
從艦艇編隊(duì)的交戰(zhàn)模式來看,基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同交戰(zhàn)成為主要交戰(zhàn)模式。一方面,“感知網(wǎng)”、“決策網(wǎng)”、“火力網(wǎng)”三網(wǎng)合一的協(xié)同交戰(zhàn)體系使交戰(zhàn)控制粒度從平臺細(xì)化到武器系統(tǒng)各功能節(jié)點(diǎn),編隊(duì)內(nèi)統(tǒng)一的態(tài)勢認(rèn)知、作戰(zhàn)決策和火力控制成為火力兼容的基礎(chǔ);另一方面,由于編隊(duì)內(nèi)戰(zhàn)場態(tài)勢認(rèn)知的統(tǒng)一與“打擊鏈”各功能節(jié)點(diǎn)的跨平臺組織,可行的火力通道組織方案數(shù)量大幅增長,這必然使得艦艇編隊(duì)武器運(yùn)用中所面臨的諸如射彈作用區(qū)域重疊、射彈作用效果互擾,以及彈道與平臺航路交叉等安全性問題更加突出。
從艦艇編隊(duì)的火力沖突來看,涉及范圍全航路化,影響模式多樣化。一方面,由于武器發(fā)射基點(diǎn)的跨平臺分布特征顯著,火力交叉將不僅僅只涉及射彈彈道的初始段,而是可能涉及射彈彈道全航路的各個(gè)階段[13];另一方面,由于發(fā)生沖突的雙方(射彈/平臺)涉及各自彈道、航路的不同階段,造成沖突的機(jī)理也將不僅僅是二者之間的實(shí)體碰撞,還可能包括命中點(diǎn)附近對敵目標(biāo)毀傷的附帶殺傷、穿越命中點(diǎn)后的誤傷、信息化彈藥末制導(dǎo)段的目標(biāo)特性干擾等多種情形。
從武器系統(tǒng)的信息支援發(fā)展來看,武器射彈的平臺化特征日益顯著。在以體系對抗為主的艦艇編隊(duì)交戰(zhàn)中,為實(shí)現(xiàn)基于“效果”的作戰(zhàn),通過網(wǎng)絡(luò)化、面向智能化,武器系統(tǒng)的信息支援的“重心”勢必在海上作戰(zhàn)體系中進(jìn)一步下移,聚焦交戰(zhàn)過程的終點(diǎn)作用,圍繞“射彈”展開。這使得武器射彈,尤其是信息化彈藥,在整個(gè)作戰(zhàn)體系和交戰(zhàn)鏈路中不再僅僅具備毀傷功能,而是承擔(dān)起越來越多的戰(zhàn)場感知、信息傳輸、指揮協(xié)同的功能角色,其平臺化特征在海上作戰(zhàn)體系的信息支援下日益顯著。因此,使得海戰(zhàn)場環(huán)境下目標(biāo)識別、態(tài)勢共享和目標(biāo)指示等信息支撐的平臺粒度進(jìn)一步細(xì)微化。
艦艇編隊(duì)火力兼容,即艦艇編隊(duì)多武器火力協(xié)同使用得當(dāng)[14-16],除單艦平臺上的多武器火力協(xié)同使用得當(dāng)外,還應(yīng)該包括編隊(duì)跨平臺多武器火力協(xié)同使用得當(dāng)。艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容是在艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)環(huán)境下,協(xié)調(diào)編隊(duì)內(nèi)不同艦艇平臺上武器發(fā)射的射彈彈道與編隊(duì)內(nèi)平臺運(yùn)動(dòng)軌跡之間以及射彈彈道之間的干擾、沖突,平衡艦載武器在編隊(duì)作戰(zhàn)運(yùn)用中的誤傷風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與作戰(zhàn)效能發(fā)揮。
隨著裝備技術(shù)的不斷發(fā)展,火力兼容在海上作戰(zhàn)系統(tǒng)框架下,管控的范疇從單武器系統(tǒng)拓展到單平臺多類武器系統(tǒng),管控的武器種類、數(shù)量越來越多,但是武器運(yùn)用“安全”、“高效”這兩個(gè)核心要求始終未變,因此在構(gòu)建艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容的概念圖像時(shí),應(yīng)該正視其相對單平臺火力兼容在武器管控對象的數(shù)量規(guī)模、時(shí)空范圍、武器管控粒度上的區(qū)別,堅(jiān)持武器運(yùn)用“安全”、“高效”這兩個(gè)核心要求。
艦艇編隊(duì)火力兼容的總體構(gòu)想如圖2所示,艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容概念圖像的構(gòu)想如圖中藍(lán)色部分。
艦艇編隊(duì)火力兼容,即艦艇編隊(duì)多武器火力協(xié)同使用得當(dāng),包括兩個(gè)層級:單艦平臺上的多武器火力協(xié)同使用得當(dāng);編隊(duì)跨平臺多武器火力協(xié)同使用得當(dāng)。艦艇編隊(duì)火力兼容首先是單艦平臺上多武器之間的兼容運(yùn)用,因此,單艦平臺火力兼容是艦艇武器運(yùn)用參與編隊(duì)跨平臺火力兼容的基礎(chǔ),只有通過單艦火力兼容判斷與管控的武器運(yùn)用才能夠參與編隊(duì)跨平臺火力兼容管控。另一方面,海上作戰(zhàn)體系的指火控一體化特征日趨鮮明,編隊(duì)跨平臺多武器火力兼容將成為有效銜接作戰(zhàn)指揮與武器控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在功能鏈路上,跨平臺多武器火力兼容將不僅僅被動(dòng)接收WTA的結(jié)果,而是要從武器控制的“兼容好”轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笪淦鹘粦?zhàn)策略的“好協(xié)同”,從目標(biāo)分配之后被動(dòng)的射界重疊、射向交叉判斷及禁射控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的多目標(biāo)多武器動(dòng)態(tài)分配組織決策支持。

圖2 艦艇編隊(duì)火力兼容的總體構(gòu)想
依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理論,跨平臺協(xié)同交戰(zhàn)的信息基礎(chǔ)是火控級信息共享。在跨平臺多武器火力兼容問題中,火控級信息共享的武器射彈-平臺一體化特征日趨明顯。一方面,隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,艦載武器射彈的自主控制水平不斷提高,同時(shí)編隊(duì)內(nèi)作戰(zhàn)平臺向無人化、小型化方向發(fā)展,使得武器射彈與作戰(zhàn)平臺之間的界限日趨模糊;另一方面艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)使得作戰(zhàn)區(qū)域不斷擴(kuò)大,交戰(zhàn)周期大幅延長,在這樣的時(shí)空范圍內(nèi),編隊(duì)火力兼容問題由“射彈-發(fā)射艦平臺”二元問題變成了“射彈-敵方目標(biāo)-友方平臺”的三元問題,統(tǒng)籌考慮武器射彈的彈道軌跡和各類作戰(zhàn)平臺的運(yùn)動(dòng)航跡成為必須。這對協(xié)同交戰(zhàn)信息共享提出了更高的要求:一方面,共享的信息內(nèi)容組成進(jìn)一步擴(kuò)大,除了目標(biāo)的跟蹤數(shù)據(jù)和武器射擊火控解算數(shù)據(jù),還應(yīng)該包含己方作戰(zhàn)平臺的機(jī)動(dòng)方案、信息化彈藥的使用方案;另一方面,艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容中共享綜合態(tài)勢的平臺信息粒度已不能滿足要求,必須從作戰(zhàn)平臺向武器射彈粒度進(jìn)一步細(xì)化。
由于編隊(duì)多平臺協(xié)同交戰(zhàn)時(shí)空范圍的擴(kuò)大,跨平臺多武器火力兼容考慮的武器射彈彈道軌跡范圍就不僅僅只包含彈道的初始段,而是涵蓋武器射彈交戰(zhàn)過程的全航路。對應(yīng)于武器射彈全航路的不同階段,以及發(fā)生干擾的炮彈、反艦導(dǎo)彈、艦空導(dǎo)彈、無人機(jī)、艦載機(jī)、艦艇平臺、信息化彈藥等不同對象種類,航路、彈道交叉時(shí)形成沖突的機(jī)理多元化,包括武器射彈與平臺之間的實(shí)體碰撞、武器射彈在命中點(diǎn)附近殺傷目標(biāo)同時(shí)對己方的附帶殺傷效應(yīng)、武器射彈穿越命中點(diǎn)后對己方的誤傷、信息化彈藥末制導(dǎo)段的己方的目標(biāo)特性干擾等。因此,編隊(duì)跨平臺火力兼容沖突判斷,必須根據(jù)發(fā)生沖突的“彈-敵-友”三方對象種類、發(fā)生沖突的航路階段和沖突效應(yīng)機(jī)理,建立面向全航路、多干擾效應(yīng)的火力兼容沖突判斷模型與方法。
“多武器火力協(xié)同使用得當(dāng)”是火力兼容追求的最終目標(biāo),也就是說其研究的范圍不僅僅是多種武器系統(tǒng)運(yùn)行的火力環(huán)境既不相互影響、不相互干擾、不互擊,火力兼容有更大的發(fā)揮空間與研究領(lǐng)域,這需要各種武器相互協(xié)同、相互配合,充分發(fā)揮各自的特色與優(yōu)長,彌補(bǔ)其他武器系統(tǒng)的不足,將多武器系統(tǒng)變成有機(jī)結(jié)合的作戰(zhàn)體系,對敵交戰(zhàn)從“單招制敵”變成靈活有效的“組合拳”,擴(kuò)大交戰(zhàn)范圍、增加交戰(zhàn)次數(shù)、拓展交戰(zhàn)維度、提升交戰(zhàn)效果,去觸摸多武器系統(tǒng)構(gòu)成的作戰(zhàn)體系效能最大化的“門楣”。綜合安全-效能的火力兼容控制策略模型,在“基于安全的作戰(zhàn)效能最大化”和“基于作戰(zhàn)效能的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)”之間進(jìn)行決策,在承受風(fēng)險(xiǎn)的程度和打擊效能的最大化之間取得平衡。
由于編隊(duì)多平臺協(xié)同交戰(zhàn)時(shí)空范圍的擴(kuò)大,發(fā)生火力兼容沖突的對象范疇從武器射彈擴(kuò)大到具有自主飛行控制的艦載機(jī)、無人機(jī)等作戰(zhàn)平臺,火力兼容控制的時(shí)機(jī)從發(fā)射前擴(kuò)展到協(xié)同交戰(zhàn)的全過程,因此在發(fā)生火力兼容沖突時(shí),武器打擊的執(zhí)行控制中可以通過對火控解算干預(yù)、武器發(fā)射干預(yù)、導(dǎo)引干預(yù)、自爆干預(yù)、平臺飛行干預(yù)等手段,實(shí)施對射彈彈道軌跡、作戰(zhàn)平臺航跡兼容控制,使得兼容干預(yù)的手段擺脫“發(fā)射間隔+禁射”發(fā)射控制的單一模式,建立多元的交戰(zhàn)執(zhí)行控制機(jī)制,增加火力兼容控制的靈活性。
隨著海軍武器裝備的發(fā)展,艦載激光炮、電磁軌道炮等新概念武器的列裝已可預(yù)見。與傳統(tǒng)艦載武器的發(fā)射機(jī)理不同,艦載激光炮、電磁軌道炮等新概念武器在其使用的過程中,對目標(biāo)的感知(包括搜索、定位、跟蹤)、處理(包括火控解算、彈道處理)、毀傷等諸多方面存在較大的差異,要將新概念武器納入到海上作戰(zhàn)體系中來與其他武器、作戰(zhàn)平臺形成整體作戰(zhàn)合力,火力兼容必然將控制協(xié)調(diào)范疇從時(shí)空域擴(kuò)展到能量域。因此火力兼容的控制必然從多武器發(fā)射控制的時(shí)空域兼容擴(kuò)展為多目標(biāo)、多武器、全航路交戰(zhàn)的時(shí)空域、資源域、能量域的多域控制問題。
未來海上艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)的成敗,取決于基于信息化的體系作戰(zhàn)能力的提高。單一武器性能的提高只是海上體系作戰(zhàn)能力提升的基礎(chǔ)之一,只有通過火力兼容融入多武器運(yùn)用管控體系,才能充分轉(zhuǎn)化為整體作戰(zhàn)效能的提升。
火力兼容是海上艦艇編隊(duì)跨平臺武器協(xié)同運(yùn)用的核心,是一個(gè)亟待解決的重大理論與應(yīng)用問題。本文通過對艦載武器火力兼容的分析和梳理,在分析編隊(duì)跨平臺火力兼容相對單艦平臺火力兼容區(qū)別的基礎(chǔ)上,界定了艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容的研究內(nèi)容,并從體系結(jié)構(gòu)、信息保障、沖突判斷、兼容決策、執(zhí)行控制等方面提出了關(guān)于艦艇編隊(duì)跨平臺火力兼容概念圖像的構(gòu)想,為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)條件下艦艇編隊(duì)跨平臺多武器組織運(yùn)用研究提供支持。