艦艇編隊網絡化體系協同反導作戰分析*

劉 兵 代進進 李相民 胡 鋼

(海軍裝備部1) 北京 100841)(海軍航空工程學院2) 煙臺 264001)(海軍駐南昌地區航空軍事代表室3) 南昌 330024)

1 引言

隨著現代信息技術的不斷發展和充分利用信息技術使得攻防整體作戰能力不斷提高,現代海戰越來越呈現體系對體系的對抗,尤其在高強度的空襲與反空襲作戰中顯得更加如此[1]。伴隨新技術的發展和大量精確制導武器的使用,空襲兵器的速度越來越快,射程越來越遠,突防高度越來越低,機動性能越來越好,抗干擾能力、實施防區外作戰能力越來越強。在未來海戰場上,艦艇編隊所面臨的主要威脅是反艦導彈和飛機等,但從威脅的程度、威脅的強度以及攔截的難度看,反艦導彈是艦艇編隊最難對付的作戰對象[2]。面對海上戰場反導防御作戰的新挑戰,應該增加艦艇編隊超視距反導作戰能力,應該建立以網絡為中心的艦艇編隊協同反導作戰體系[3]。因此,艦艇編隊網絡中心化體系是艦艇編隊適應體系對抗與信息作戰的必然選擇,艦艇編隊網絡化作戰是防空作戰的發展趨勢。

2 功能體系結構

網絡化艦艇編隊協同反導作戰系統的功能體系結構如圖1所示[4]。

網絡化艦艇編隊協同反導作戰系統劃分為三層邏輯網結構,即傳感器網、指控信息網和武器網,三層邏輯網建立在信息網絡基礎之上。該結構打破了傳統的火力單元編制的界限,突出強調作戰區域內資源的共享、整體作戰效能的提高。

圖1 網絡化艦艇編隊協同反導系統功能結構圖

在圖1中,指控信息網主要負責作戰指揮和武器控制,向上級指揮機關匯報作戰情況以及接收上級命令,同時對所屬武器裝備進行控制;從傳感器網獲取態勢信息,包括目標數據、攔截彈數據以及預警、探測和跟蹤雷達的狀態信息;對傳感器網下達任務并實施控制;對武器網下達發射命令,控制導彈的發射,并對制導數據進行處理和計算以及對己發射的攔截導彈實施中段制導。傳感器網的主要任務是搜索、跟蹤目標等;武器網的主要任務是接受命令發射導彈等。

網絡化艦艇編隊協同反導作戰系統各節點之間的關系如圖2所示。

圖2 各功能節點之間的關系

2.1 傳感器網組成和功能

傳感器節點包括探測節點和跟蹤節點。傳感器網的功能是有效覆蓋所監視的空域或地域,及時發現和識別目標,以足夠的精度和數據率測定其坐標和運動參數,判定其威脅,并在各種對抗環境中保持其監視和跟蹤的連續性,為及時展開和使用防空兵器,定下射擊決心,進行發射和攔截控制提供基礎。為保證傳感器網有效運作以及信息服務的有效實現,還必須對探測跟蹤雷達進行有效控制,對傳感器信息進行有效管理。各節點功能如表1。

表1 傳感器網節點功能

表2 指控網節點功能

2.2 指控信息網組成和功能

在整個艦艇編隊網絡化體系中,指控信息網是整個系統的“神經中樞”。它利用傳感器網提供的目標數據,進行威脅判斷,確定目標威脅程度和等級,根據作戰規則和作戰資源為目標分配跟蹤雷達和火力作戰單元,根據目標跟蹤數據評價打擊效果等。此外,指控信息網協調各作戰單元的作戰,進行網絡管理以及任務交接等。協同反導系統指控信息網由防空導彈系統各級指控中心組成,把每個指控中心視為指控節點,其包括作戰決策節點、武器控制節點和制導節點,各節點的具體功能如表2所示。協同反導作戰的基本原則是“集中指揮,分散控制”,上層的防空指揮機構主要是掌握總的態勢,確定原則和分配任務,而作戰任務的執行控制則需由武器的指控系統來實施。因此艦艇編隊協同反導作戰系統中指控節點可從功能上分為兩個層次:指揮層次和武器控制層次。

2.3 武器網組成和功能

武器網是由區域內所有的艦空導彈發射系統及艦空導彈組成。把每個發射裝置或艦空導彈視為一個武器節點,各節點的具體功能如表3所示。武器網主要是通過對區域內艦空導彈的集中使用,形成最優的火力配系來對抗來襲敵方目標,形成火力集中的效果,達到最佳的對抗效果。武器網是防空作戰中對抗行動的執行部分。

表3 武器網節點功能

3 協同反導作戰過程

3.1 作戰模式

網絡化艦艇編隊協同反導作戰利用分布在多個平臺中的資源,這些資源在網絡中心作戰系統的支持下形成一個整體。由于采用高速、大容量的通信系統,使得數據在不同平臺之間傳輸的時間延遲極少,因此,對導彈的發射、制導過程可以利用不同平臺上的數據完成,其協同反導作戰過程如圖3所示。導彈的發射和制導取決于跟蹤雷達獲得的制導火控數據,當跟蹤雷達不在發射平臺上時,必須在多個平臺之間進行協同作戰。在協同作戰過程中,協同作戰控制中心通過網絡化的連接可在多個平臺之間保持對目標跟蹤的連續性。

這種協同反導作戰的功能重點體現在運用導彈進行超視距攻擊或攔截。由于地球曲率的影響,利用單平臺上的探測和跟蹤數據進行導彈攻擊或攔截,其作用距離為視距。在協同反導作戰中,由于平臺之間的跟蹤數據可以共享,而且時間延遲很小,因此,對于作用距離大于視距的導彈來說,完全可以利用其它平臺的跟蹤數據進行發射和制導,實施超視距攻擊或攔截。

圖3 協同反導作戰指揮控制過程

3.2 作戰流程

艦艇編隊協同反導作戰示意圖如圖4所示。

圖4 網絡化艦艇編隊協同反導作戰示意圖

艦艇編隊網絡化體系下,導彈發射平臺自身的制導設備已經不能滿足艦空導彈的制導需求了,必須將各制導平臺組成一個制導網絡來共同完成導彈的制導。如圖4所示,根據協同方式的不同可分為以下兩種作戰模式。

樣式Ⅰ:預警機與艦艇協同,即平臺A發射的艦空導彈,經過一段時間后,脫離自己的制導范圍,將制導權轉交給平臺E(空中預警機),由預警機引導其飛向目標。

樣式Ⅱ:艦艦協同,即離目標較遠的平臺C發射的艦空導彈,同樣經過一段時間后,脫離自己的制導范圍,將制導權轉交給平臺B,由離目標較近的艦艇引導其飛向目標。

在這里我們只考慮了兩個制導平臺的協同,也可以采用多個制導平臺的協同。

艦艇編隊系統反導的整個作戰流程如圖5所示。

圖5 艦艇編隊協同反導作戰流程

目標搜索指示系統(包括提供預警信息的預警雷達和為目標跟蹤系統提供目標指示信息的雷達,以及預警衛星、預警機等)在作戰區域搜索、探測目標,將探測到的目標信息傳送給目標跟蹤系統(位于預警機或直升機平臺上),跟蹤系統隨時截獲目標進行跟蹤,并將準確的跟蹤信息傳給艦艇編隊指控信息網。指控信息網中作戰決策系統首先通過對外部態勢信息處理評定,進行目標識別、可攔截性判斷以及威脅排序,然后在此基礎上,根據系統內部各作戰要素的狀態作出作戰決策,進行統一的任務分配和資源配置,確定進行攔截打擊的作戰單元;武器控制系統接收到作戰命令后,裝訂導彈發射數據,控制導彈發射;導彈反射出去后,制導系統跟蹤并引導導彈飛向目標。

4 作戰優勢及技術挑戰

4.1 艦艇編隊網絡中心作戰優勢[1]

1)提高了體系的反應速度和抗飽和能力

在艦艇編隊網絡化作戰情況下,由于共享信息,可以采用超視距攔截、接力攔截等方式,這樣在飽和攻擊方向,防空導彈系統的火力通道數大大增加,擴大了多重火力覆蓋區,提高了對目標的攔截次數。

2)提高了反隱身能力

利用隱身目標各個部位后向散射特性的不同,多平臺聯合探測有利于提高對隱身目標的發現距離和發現概率。比如隱身飛機上方隱身能力很弱,如果將空中機載雷達與艦艇雷達立體組網,將獲得更好的反隱身效果。

3)提高了對抗干擾目標的能力

在干擾環境下,通過雷達組網探測,能夠有效地識別真實目標并對目標進行定位。

4)提高了體系的重組能力和抗毀能力

面對空襲體系與反空襲體系日益激烈的對抗,無論是指控節點、傳感器節點還是武器平臺,都不能完全避免被毀傷的可能。網絡化體系結構下,通過指控的可變中心,能保證任何時刻都有一個指揮控制節點,持續行使集中統一的指揮控制功能,避免出現重復射擊和漏射擊的情況。在一個火力單元傳感器被毀,相鄰火力單元發射裝置部分被毀或彈藥耗盡時,通過作戰資源的動態重組,可使原先失去作戰能力的裝備,重新投入作戰,體系抗毀能力大大提高。

5)解決了艦空導彈的殺傷區受制于單個制導平臺威力限制的問題

原來針對低空目標由于視距的限制,艦空導彈低空殺傷區大幅度收縮;對于反艦導彈、隱身飛機等小目標特征的目標,由于制導雷達探測踉蹤距離大幅度下降,導致防空導彈殺傷區收縮。在網絡化條件下,由于制導信息的共享,制導雷達網絡中任何一部雷達探測到目標,或通過組網方式探測到目標,則整個網絡都可感知到,防空導彈的殺傷區不再受單個制導雷達威力的限制,使得防空導彈的低空殺傷區能夠擴展,針對小目標的水平殺傷區也能夠擴展。

4.2 艦艇編隊網絡化體系技術挑戰

實現艦空導彈網絡中心化體系結構和網絡中心化作戰,還有許多關鍵技術需要攻關。

1)高速數據鏈網絡技術[5]

戰術數據鏈是實現戰場及時、有效管理和了解高密度、快速變化的作戰態勢而進行信息傳遞的網絡;是艦艇編隊協同反導作戰得以實現的基本技術手段。沒有高速數據鏈網絡,艦艇編隊協同反導作戰就不可能實現。

2)多傳感器組網以及數據融合技術[6～7]

傳感器組網是指根據現有傳感器資源的特點合理地對不同傳感器組進行聯網,從而形成一個統一的有機整體。通過組網,在擴大作戰系統視野的同時提高了各作戰兵力的協同能力,進而大大增強了作戰能力。數據融合則是利用計算機技術對來自多傳感器的信息按時序和一定準則加以自動分析和綜合的信息處理過程。多傳感器組網以及數據融合技術主要包括以下幾個方面內容:

(1)時空統一與誤差校正技術;

(2)多雷達動態組合及控制技術;

(3)雷達組網條件下的協同探測、跟蹤、識別技術;

3)多武器系統指控技術

多武器系統指控技術旨在集中作戰區域內的所有作戰資源,進行優化配置,發揮總體作戰效能。其主要包括以下內容:

(1)多作戰節點動態組網技術,即組合火力控制(IFC)技術;

(2)分布式多節點指揮控制技術;

(3)多目標航跡快速計算技術;

(4)多目標威脅判斷和多作戰節點武器分配技術;

(5)基于網絡的作戰效果評估技術。

4)超視距協同制導技術[8～11]

超視距協同制導技術,能夠擴大艦空導彈的攔截空域、延長攔截時間和增加攔截次數,能夠大幅度提高艦艇編隊防空反導能力和艦艇編隊抗反艦導彈飽和打擊能力。其主要包括以下內容:

(1)超視距協同制導殺傷區域確定技術;

(2)協同制導平臺優化部署技術;

(3)制導平臺選擇及制導接力技術;

(4)超視距協同制導飛行彈道交班控制技術。

5 結語

本文對網絡化艦艇編隊協同反導作戰系統進行了初步探討,描述了艦艇編隊協同反導作戰系統網絡化作戰的功能體系結構,介紹了三層網絡的組成和功能,以及三層網絡之間的關系,深入分析了艦艇編隊協同反導作戰過程,并闡明了艦艇編隊網絡化體系的作戰優勢和新的技術挑戰。本文的研究對艦艇編隊協同反導作戰理論體系的完善具有一定的理論指導意義。

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