島礁防空反導作戰(zhàn)策略與火力分配問題分析*

薛 杰 劉高峰 程志鋒 林曉烘

（海軍工程大學 武漢 430000）

1 引言

島礁是未來海戰(zhàn)中被重點打擊的主要目標之一，為應對島礁面臨的導彈空襲威脅，依托海上作戰(zhàn)體系，制定島礁防空反導作戰(zhàn)策略，解決防空反導作戰(zhàn)中的火力分配問題，是提高島礁防空反導作戰(zhàn)效能的重要途徑。

2 島礁面臨的導彈威脅

2.1 導彈特點分析

從近些年外軍外發(fā)起的多次空襲作戰(zhàn)行動來看，主要是依托強大的遠距離投射能力，利用巡航導彈進行遠程多批次飽和式精確打擊，取得了良好的打擊效果。巡航導彈將是島礁防空反導作戰(zhàn)面臨的主要威脅；同時，由于島礁位置固定，不排除島礁遭到戰(zhàn)術彈道導彈定點攻擊的情形。

巡航導彈是以巡航狀態(tài)在稠密大氣層內(nèi)飛行的導彈，是外軍發(fā)起遠程空襲的主要武器，其具有如下特點：體積小，便于各種發(fā)射平臺批量攜帶，可以從數(shù)千千米范圍內(nèi)，采用陸基、海基和空基發(fā)射的方式對敵實施攻擊；采用低空飛行方式接近目標，在海平面的飛行高度為7m～15m，雷達反射面積為0.01m2～0.03m2［1］，被雷達探測距離非常有限，比較容易突防；使用復合制導方式，以“戰(zhàn)斧”導彈為例，制導方式為“慣導+GPS修正+數(shù)據(jù)鏈+景象匹配/主動雷達”，命中精度達到10m～30m。第四，飛行速度在0.7Ma～0.9Ma，飛行速度慢、中段彈道靈活性差，被攔截概率高［2］，并且容易受到GPS的干擾。

戰(zhàn)術彈道導彈指射程在1000km以內(nèi)的彈道導彈，用于對重要的戰(zhàn)役戰(zhàn)術目標發(fā)起定點打擊，具有大部分彈道處于大氣層邊緣，再入速度可達3Ma，射程一般不小于100km，飛行速度快、彈道高、射程遠、無機動能力，殺傷威力大的特點。隨著2018 年《中導條約》失效，外軍對外作戰(zhàn)時運用戰(zhàn)術彈道導彈空襲的可能性大大增加［3］。

此外，外軍還可能使用電磁武器，通過反輻射導彈、電子戰(zhàn)飛機等摧毀敵方預警系統(tǒng)，取得敵空域電磁制空權，如“哈姆”反輻射導彈最遠可摧毀150km外的防空雷達系統(tǒng)。

2.2 導彈攻擊形式分析

通過對近年來外軍的多次空襲行動分析，對島礁的空襲行動可能分為多個階段實施。第一階段使用中遠程巡航導彈、戰(zhàn)術彈道導彈對島礁核心目標實施防區(qū)外精準打擊，以避免人員傷亡和作戰(zhàn)平臺損失；第二階段在取得一定制空權后，使用中近程導彈進行重點打擊；最后取得絕對制空權后，利用轟炸機實施臨空轟炸。

根據(jù)島礁海域的特點可以推斷，外軍可能在距離島礁較遠的陣位，運用艦艇、潛艇和飛機等發(fā)射平臺，短時間內(nèi)從多個方向?qū)u礁發(fā)起飽和攻擊，形成多方向密集的導彈目標流，確保足夠數(shù)量的導彈可以成功突防，充分毀傷島礁核心目標。同時，為規(guī)避島礁防空反導系統(tǒng)，巡航導彈可能沿島礁防空反導系統(tǒng)盲區(qū)從多個方向密集進入，集中攻擊島礁機場、油庫、塔臺、供電所、通信設施、指揮所等重要目標。對于單島礁，來襲導彈的攻擊形式表現(xiàn)為從幾個主要方向分批次侵入的導彈目標流，考慮到打擊效果評估和彈藥爆炸造成對后續(xù)打擊影響消除耗時，每個導彈流批次之間會有一定的時間間隔。

3 島礁防空反導作戰(zhàn)策略

3.1 制約防空反導的因素

面對以巡航導彈為主的空襲威脅，由于自身地理和自然環(huán)境特點，與擁有縱深的陸上要地相比，島礁在防空反導作戰(zhàn)中存在諸多制約因素。

1）島礁作戰(zhàn)力量相對獨立，與大陸的距離較遠，遭遇空襲時難以得到及時支援；位置孤立分散，島礁間火力支援能力有限。

2）島礁目標特征明顯，隱蔽難度大，礁面密集建設了機場、油庫、雷達站等，重要目標集中、特征明顯、易于偵測，并且長期處于外軍衛(wèi)星、偵察機等監(jiān)視下。

3）島礁部署的防空反導力量受限，主要表現(xiàn)為在有限的空間里，武器裝備的部署需要兼顧對空、對海和對潛作戰(zhàn)的需求，兵力分散；礁面高度低，雷達架高受限，存在低空盲區(qū)；防空導彈和火炮存在攔截上限，難以應對飽和攻擊。

4）島礁氣象水文條件對作戰(zhàn)影響大，島礁與海面光學特征差別較大，對于光學成像偵察、合成孔徑雷達成像偵察非常有利；島礁海域?qū)儆跓釒ШＱ笮约撅L氣候，大風天氣較多，煙幕武器效能難以發(fā)揮；島礁常年高溫、高濕、高鹽，容易使裝備發(fā)生電化學反應而腐蝕［4］。

3.2 島礁防空反導武器分析

依托海上作戰(zhàn)體系，島礁防空反導作戰(zhàn)力量可以得到極大拓展，不僅包含島礁部署的地面防空力量，也包含島礁所在海域的水面艦艇的防空力量，主要分為以下幾類武器。

1）近程防空火炮。近程防空火炮配有火控系統(tǒng)，能自動跟蹤和瞄準目標，靠直接命中或者彈丸破片毀傷目標，是一種可以部署在島礁上的隊屬末端防空反導武器。近程防空火炮具有射速快、可以連續(xù)射，射擊反應時間短，可靠性好，抗干擾能力強，對近距離中低空目標的命中精度較高等特點，但是有效射程較近。

2）防空導彈。防空導彈具備多種制導體制，相較于防空火炮，其射程更遠、精度更高，可以自主鎖定和跟蹤目標，具有迎攻和尾追射擊能力，單發(fā)毀傷概率高，毀傷空域大，但是存在低空和近距離盲區(qū)。防空導彈可以部署在島礁或者艦艇上，有效射程比近程防空火炮遠，擔負重要目標防空或機動區(qū)域防空的任務。

3）彈炮結合武器。彈炮結合武器由防空導彈和小口徑火炮組成，分為彈炮混編、彈炮軟結合、彈炮硬結合三種形式，一定程度上彌補了防空火炮和防空導彈單一武器的不足。彈炮結合武器是近程、低空、超低空防御的有效武器，具有防御空域廣、毀傷概率高、獨立作戰(zhàn)、快速機動能力強等特點［5］。

除硬武器外，還包括可以運用到島礁防空反導作戰(zhàn)的軟武器。軍事偵察衛(wèi)星、預警機、各型號雷達等可以作為島礁防空反導的預警探測力量；通信、導航、光電及煙幕等有源和無源干擾武器可以使不同制導方式的巡航導彈偏離被攻擊的目標。在伊拉克戰(zhàn)爭期間，伊軍曾使用俄羅斯產(chǎn)的GPS干擾機使美軍多枚巡航導彈偏離航線，降低了打擊精度［6］。

3.3 島礁防空反導策略構建

島礁在防空反導作戰(zhàn)中存在諸多限制，而且敵人空襲時間、發(fā)射陣位、發(fā)射平臺、發(fā)射波次、空襲規(guī)模都以預料，加上有限的預警探測力量，使得作戰(zhàn)部署的時間很少。因此，面對導彈空襲威脅，必須從整體考慮防空反導問題，將島礁防空反導納入海上作戰(zhàn)體系［7］。

海上作戰(zhàn)體系由水下、水面、陸地、空中、空間的各種偵察、預警、探測、通信等情報力量和潛艇部隊、艦艇部隊、岸防兵、航空兵等作戰(zhàn)力量組成［8］。依托海上作戰(zhàn)體系進行防空反導作戰(zhàn)，是島礁應對空襲威脅的最有效方法。體系內(nèi)的預警探測力量為各作戰(zhàn)力量提供早期預警，同時各部分作戰(zhàn)力量充分共享態(tài)勢信息，為作戰(zhàn)力量防空反導部署爭取更多時間。同時，體系內(nèi)點、面防空力量的有機結合，島礁地面力量與艦艇、戰(zhàn)機等體系力量的協(xié)同，可以整體擴大防空反導作戰(zhàn)區(qū)域，形成嚴密的“遠、中、近”、“高、中、低”、“左、中、右”空間格局，從而系統(tǒng)性層級攔截來襲目標。此外，體系內(nèi)電子和火力防空反導力量的運用，可以充發(fā)揮軟硬武器的協(xié)同優(yōu)勢，降低來襲目標突防概率。提高島礁防空反導能力的具體策略如下。

1）多維探測，遠程預警

為滿足島礁防空反導作戰(zhàn)需要，應通過組網(wǎng)探測、部署新型雷達等手段加強海上作戰(zhàn)體系的偵察預警力量。組網(wǎng)探測［9］，構建具有多來源、多層次、多手段、多頻譜、立體化的情報網(wǎng)，依托偵察衛(wèi)星、水下監(jiān)測網(wǎng)等后方情報力量，同時利用現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)島礁兵力、艦艇、航空兵等的態(tài)勢實時共享。部署地波雷達、多基地雷達，提高全區(qū)域偵察預警能力；配備低空雷達、系留氣球載雷達，延伸對海、對空探測范圍，增強低空探測能力［10］。使用預警機、無人機收集海空情報，建立戰(zhàn)時海空巡邏機制，利用預警機、偵察機、無人機在重點區(qū)域、探測盲區(qū)巡邏。通過科學合理編配部署各種偵察預警力量，達到全方位實時探測能力。

2）礁海協(xié)同，遠程抗擊

為解決島礁岸防兵力防空反導力量不足的問題，應當依托海上作戰(zhàn)體系，綜合運用島礁地面力量和水面艦艇力量，充分發(fā)揮各作戰(zhàn)力量優(yōu)勢，點防空和區(qū)域防空有機結合，提升島礁防空反導能力。在海上作戰(zhàn)體系下，艦艇作為島礁主要的區(qū)域性防空反導力量，可以利用機動優(yōu)勢進行靈活部署，與島礁部署的遠程防空反導導彈在空襲重點方向?qū)硪u導彈目標進行攔截；島礁岸防兵作為島礁末端防空反導力量，運用中近程防空導彈、近防炮等，對突防導彈目標進行攔截，同時也可在一定范圍內(nèi)為艦艇提供火力支援。在空間布局上，以島礁為核心沿重點方向向外延伸，設立艦艇戰(zhàn)時海上執(zhí)勤和巡邏區(qū)，以島礁和艦艇武器單元殺傷范圍劃分作戰(zhàn)區(qū)域，形成以島礁為核心、島礁岸防力量和水面艦艇力量按劃分區(qū)域分層抗擊的空間格局。

3）抗擾結合，軟硬協(xié)同

防空導彈、近防炮等硬火力武器一次裝填彈藥應對密集目標流能力有限，存在頂空、近距、低空等火力盲區(qū)。考慮到巡航導彈容易受到干擾影響而偏離攻擊目標，島礁應以硬火力攔截為主要手段，綜合運用導彈攔截、彈炮攔截、制導對抗等多種軟硬手段的進行協(xié)同作戰(zhàn)。導彈攔截包括地空導彈和艦空導彈等，地空導彈重點發(fā)揮遠程攔截優(yōu)勢，形成中程目標攔截能力；艦空導彈在突襲方向前伸部署，與地空導彈疊加形成重點方向遠程目標攔截能力。彈炮攔截負責島礁戰(zhàn)略核心目標的末端兜底保護，對于導彈攔截失敗、電子對抗作戰(zhàn)效果不明顯的突防目標進行攔截。制導對抗主要運用雷達干擾、通信干擾、導航干擾、光電干擾等手段，主要承擔擾亂導彈中段和末段制導功能的任務。

4 島礁防空反導火力分配

依托于海上作戰(zhàn)體系，在電子防空反導協(xié)同情況下，根據(jù)單島礁防空反導、礁海協(xié)同防空反導兩種作戰(zhàn)場景，可以將島礁防空反導作戰(zhàn)空間分為近程防御區(qū)和區(qū)域防御區(qū)兩個模型，對應兩個不同的火力分配［11］問題。

4.1 島礁防空反導防御區(qū)模型

島礁防空反導作戰(zhàn)防御區(qū)模型如圖1所示。

圖1 島礁防空反導防御區(qū)

1）近程防御區(qū)

近程防御區(qū)是島礁防空反導的最后防線，對應單島礁防空反導的作戰(zhàn)場景，負責防御從區(qū)域防御區(qū)突防的來襲導彈。武器裝備包括島礁上部署的近程防空火炮、彈炮結合武器、近程防空導彈等，通過合理部署實現(xiàn)近程范圍對來襲導彈的梯次攔截。

2）區(qū)域防御區(qū)

區(qū)域防御區(qū)是島礁防空反導作戰(zhàn)的主要力量，對應礁海協(xié)同防空反導的作戰(zhàn)場景，負責防御經(jīng)過區(qū)域防御區(qū)的來襲導彈。武器裝備包括島礁、艦艇上裝備的中、遠程區(qū)域性防空反導導彈等，通過機動部署實現(xiàn)區(qū)域大縱深的防空反導。

敵方來襲導彈目標流會先后被兩個防御區(qū)攔截，首先由外層的礁海協(xié)同區(qū)域防空反導力量進行攔截，突防的導彈由單島礁近程防空反導力量進行攔截，如圖2所示。

圖2 武器對導彈目標攔截過程

4.2 單島礁近程防空反導火力分配

單島礁防空反導作戰(zhàn)區(qū)域為近程防御區(qū)，作戰(zhàn)力量包括島礁部署的近程防空火炮、彈炮結合武器、近程地空導彈等，作戰(zhàn)對象主要是從區(qū)域防御區(qū)突防的小規(guī)模導彈目標流。因此，單島礁防空反導兵力可抽象為一個獨立作戰(zhàn)平臺，上述部署的幾種武器定義為作戰(zhàn)平臺上的不同類型的武器單元。由于各型武器單元在空間上按照射程梯次縱向排布，火力范圍的重疊區(qū)域小，因此可假設各武器單元對單一目標的毀傷概率相互獨立。此外，由于單島礁防空反導作戰(zhàn)距離較近，來襲導彈目標的威脅程度不僅與對我方的毀傷能力正相關，也與發(fā)現(xiàn)目標距離存在較大相關性，因此需要綜合以上兩種因素進行評估。

單島礁防空反導屬于末端防空問題，需要在短時間內(nèi)對來襲目標進行最有效的攔截，使得來襲目標對島礁設施的威脅最小［12］。基于這一特點，目標威脅最小可以作為單島礁防空反導作戰(zhàn)火力分配目標函數(shù)的優(yōu)化準則，也即依據(jù)武器單元對目標的毀傷概率和目標的威脅值大小，通過分配武器對目標進行打擊，使目標整體的威脅降到最低，以獲得最大的打擊收益。單島礁的主要作戰(zhàn)對象是一段時間內(nèi)突防的小規(guī)模導彈目標流，可能會采用雷達、光電干擾等手段抗進行抗擊，目標函數(shù)還應考慮轉移火力和電子對抗干擾的情況。目標函數(shù)確定后，可以根據(jù)島礁上不同武器單元的火力范圍、航路捷徑、彈藥量以及電子干擾效能等情況確定單島礁防空反導火力分配的約束條件。

火力分配問題被證明是NP 完全（Non-deterministic Polynomial）問題，求解空間隨著問題規(guī)模的增加呈指數(shù)級上升。求解火力問題的算法包括傳統(tǒng)算法和智能優(yōu)化算法，傳統(tǒng)優(yōu)化方法如隱枚舉法、分支定界法、割平面法等需要遍歷整個搜索空間，無法在短時間內(nèi)對復雜問題完成搜索，容易產(chǎn)生搜索“組合爆炸”。智能優(yōu)化算法是人工智能算法的一類，指人類受不同自然和生物規(guī)律啟發(fā)構造出來的，在較短時間求解優(yōu)化問題的計算方法的統(tǒng)稱。智能優(yōu)化算法及其應用研究是當前的一個熱點領域，智能優(yōu)化算法如遺傳算法、粒子群算法等大大提高了全局搜索優(yōu)化能力，魯棒性強，在解決非線性優(yōu)化問題時表現(xiàn)出了良好的性能，適合解決武器目標分配、航路規(guī)劃、流水線調(diào)度等復雜優(yōu)化問題。

4.3 礁海協(xié)同區(qū)域防空反導火力分配

礁海協(xié)同防空反導作戰(zhàn)區(qū)域為區(qū)域防御區(qū)，作戰(zhàn)力量包括島礁部署的遠程防空導彈、艦艇裝備的遠程艦空導彈等，作戰(zhàn)對象主要是從幾個重點方向來襲的一定規(guī)模的導彈目標流。與單島礁近程防空反導相比，礁海協(xié)同防空反導不僅需要考慮單個作戰(zhàn)平臺內(nèi)武器單元的協(xié)同，也需要考慮島礁和艦艇等多個作戰(zhàn)平臺的協(xié)同，而且艦艇沿敵重點空襲方向機動部署的方式使得防空反導縱深進一步擴大，使得武器單元作戰(zhàn)的時間窗口增大。

礁海協(xié)同防空反導屬于區(qū)域防空問題，防御壓力較小，應該更加合理地分配武器單元，減少不必要的資源損耗［14］。對于來襲導彈目標，在不同作戰(zhàn)平臺的武器單元如果毀傷概率相同，應該選擇距離島礁更遠的作戰(zhàn)平臺的武器單元進行攔截，在大防御縱深優(yōu)勢下，即使前方攔截失敗，后方作戰(zhàn)平臺的武器單元仍有時間進行攔截。同時，在區(qū)域防空反導作戰(zhàn)時，還應該考慮GPS干擾對來襲導彈目標的影響。對此，礁海協(xié)同防空反導火力分配問題可以處理為一個多目標優(yōu)化問題［14］，在確定火力分配方案時需要在目標威脅、攔截距離、資源損耗以及軟硬協(xié)同程度等幾個優(yōu)化目標間進行權衡［15］。

5 結語

針對到島礁面臨的導彈空襲威脅，本文首先從導彈的特點、空襲形式等方面對島礁面臨的導彈威脅進行了分析；其次，結合制約作戰(zhàn)的因素、防空武器提出了島礁防空反導的作戰(zhàn)策略；最后，基于單島礁防空反導、礁海協(xié)同防空反導兩種作戰(zhàn)場景的防御區(qū)模型提出并分析了上述兩種作戰(zhàn)場景下的火力分配問題，為下一步島礁防空反導火力分配問題的深化研究奠定基礎。