美國面向未來戰爭的導彈協同作戰概念發展研究

趙鴻燕

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0138

摘要：為了應對中俄等國反介入/區域拒止（A2/AD）能力的發展，?美國開展了“作戰云”、?“穿透型制空”、?“忠誠僚機”、?“分布式空戰”等新型作戰概念研究，?而無人智能作戰、?蜂群式攻擊等新型作戰樣式的出現，?推動未來空戰從信息化向智能化轉變，?也促使導彈武器向全新的分布式協同作戰模式發展。?本文主要對美國軍方目前加速發展的適用于分布式協同作戰體系的導彈武器系統進行了跟蹤研究，?對導彈協同作戰情況進行了介紹，?并對其關鍵技術進行總結。

關鍵詞：協同作戰;?小型空射誘餌彈;?“灰狼”導彈?;?“標準-6”導彈;?多導彈同步交戰技術

中圖分類號：TJ760文獻標識碼：?A文章編號：1673-5048（2019）04-0001-09

0引言

近年來隨著中俄等國反介入/區域拒止（A2/AD）能力的發展，?美國傳統打擊武器面臨防空武器、?電磁干擾、?定向能武器等各種威脅和挑戰，?已很難滿足作戰需求。?為此，?美國通過未來戰爭設計、?作戰概念創新、?對手體系弱點分析等方式，?不斷尋求新的軍事需求，?促進軍事技術發展，?以抵消潛在對手的戰略及戰術優勢。?針對未來空戰的特點，?美軍開展了“作戰云”、?“穿透型制空”、?“忠誠僚機”、?“分布式空戰”等多種新型作戰概念研究，?而無人智能作戰、?蜂群式攻擊等新型作戰樣式的出現將改變未來戰爭形態，?推動未來戰爭從信息化向智能化轉變，?也促使導彈武器向全新的分布式協同作戰模式發展。?導彈協同作戰，?包括與其他武器系統協同作戰，?作為一種新型體系作戰方法，?為未來戰爭提供了一種能夠快速反應的強大武器系統。?目前美軍正在加速開展適用于分布式空戰體系的導彈武器。

1美國軍方研制情況

1.1美國空軍

為應對傳統威脅和不對稱威脅的不斷演化，?美國空軍大力發展聯合作戰和跨域協同能力，?積極探索導彈武器的分布式協同作戰，?為革新空戰和空地作戰模式奠定基礎。

1.1.1AIM-120導彈

2013年7月17日，?美國空軍和美國陸軍首次利用“聯合對地攻擊巡航導彈防御高空網絡傳感器系統”（JLENS）引導雷神公司的“先進中距空空導彈”（AMRAAM）攔截反艦巡航導彈模擬彈。?試驗中，?美國陸軍JLENS系統發現并跟蹤目標模擬彈，?利用Link16數據鏈向美國空軍F-15E戰斗機傳送目標瞄準數據，?F-15E發射AIM-120C7?空空導彈成功攔截目標。?JLENS是一種經濟可承受、?高空、?持久超視距傳感器系統，?采用功能強大的綜合雷達系統，?能夠探測、?跟蹤和瞄準一系列威脅。?雷神公司導彈系統分部空中作戰系統業務副總裁哈利·斯庫特表示，?AMRAAM與JLENS結合后，?使得全世界最先進的空空導彈能夠以最大的動力射程打擊目標[1-2]。

1.1.2小型空射誘餌彈（MALD）

2011年，?美國啟動小型空射誘餌彈（MALD）作戰概念研究，?研發適用于C-130運輸機、?B-52轟炸機的新型發射裝置。?一套發射裝置可裝載8枚MALD（見圖1），?預計每架次能掛載幾十枚甚至上百枚MALD。?這種大容量、?低發射成本的運用方式，?非常利于開展飽和式蜂群攻擊[3-4]。

2012～2013年，?雷神公司完成小型空射誘餌彈干擾型（MALD-J）和高速反輻射導彈（HARM）升級型向空軍的交付。?美國空軍和雷神公司基于MALD-J、?HARM升級型以及聯合防區外武器（JSOW），?開發對敵防空壓制/摧毀（SEAD/DEAD）的空射集群作戰樣式。?2014年，?雷神公司對外公開了一個視頻，?展示了JSOW，?HARM和MALD配合使用的協同作戰概念[4-6]，?如圖2所示。

MALD與HARM，?JSOW編隊，?可按照任務規劃系統的引導，?進行時間、?空間、?功能協同作戰，?實現對敵防空壓制/摧毀（SEAD/DEAD）任務。?MALD可從戰斗機、?轟炸機以及運輸機上發射，?能模仿友機信號特征（見圖3），?在提高友機生存能力的同時對敵方進行飽和攻擊，?干擾敵方防空雷達。?HARM可以從防區外摧毀海上和陸上的敵防空雷達，?使敵防空系統喪失作戰能力。?JSOW是雷神公司研制的一種低成本高殺傷性防區外空面精確打擊武器，?在目標受到嚴密防護時仍具有較好的戰場突防能力[7]。

根據美軍設想，如果目標擁有嚴密的防空體系，則在距離目標空域300～500km時，由E-2預警機、C-130運輸機或B-52轟炸機（攜帶MALD-J）以及F-15E，F-16，F/A-18E/F戰斗機（攜帶JSOW或HARM導彈）組成作戰編隊。在距離目標空域200km時，B-52或C-130發射若干枚MALD-J，前出作戰編隊60～120km巡航飛行，模擬美空軍戰機雷達反射信號，誘使敵防空雷達開機并發射防空導彈。然后，MALD-J一邊利用自身雷達干擾機壓制/干擾敵防空導彈和雷達，一邊將目標位置坐標通過數據鏈發送給F/A-18E/F或B-52，B-52或F/A-18E/F發射HARM或JSOW后，MALD-J利用雙向數據鏈引導HARM或JSOW摧毀敵防空導彈陣地和雷達，致使敵防空體系失效，從而為后續戰機/導彈編隊開辟出攻擊通道[8]。

1.1.3“灰狼”導彈

2017年3月8日，美國空軍研究實驗室（AFRL）發布公告（BAA-AFRL-RWK-2017-0002_01），正式啟動“灰狼”導彈技術驗證項目。“灰狼”導彈是一種低成本亞音速巡航導彈原型，主要采用網絡化協同作戰方式打擊敵方一體化防空系統，可配合現有武器系統協同作戰，提升整體作戰效能。AFRL表示，該項目的目的就是驗證能夠大量生產的低成本集群式攻擊的巡航導彈技術是否可行，旨在以低單價可消耗的導彈來壓制和消耗敵方高價值反擊手段，未來美國空軍的轟炸機、運輸機乃至戰略能力辦公室提出的“武庫機”都可以借此大大提高作戰能力[9]。

“灰狼”項目將對多個導彈原型開展螺旋式研發，包括對導彈原型的設計、研發、制造、組裝和試驗，以及對能夠支持低成本生產和任務效能目標的關鍵使能技術進行鑒定、研究和轉化。“灰狼”項目將嘗試多種低成本、多功能子系統和創新制造技術以降低系統成本，采用模塊化開放式系統架構支持快速技術更新，項目過程中將對每項功能的作戰效能和成本進行權衡研究。項目承包商與軍方用戶共同進行作戰使用概念論證，對“灰狼”導彈的作戰方案（CONOP）、戰術/技術/程序（TTP）、支援保障系統和政策等進行定義、評估和完善，以支持該武器進入戰場[9]，如圖4所示。

“灰狼”導彈的作戰定位就是執行強對抗環境下多彈協同攻擊作戰任務，同時作為一種“補位”武器，“灰狼”導彈必須有效融入美國空軍正在推進的“分布式空戰”體系，與現有武器裝備充分協作。網絡化協同作戰能力對武器作戰效能影響非常顯著，因此“灰狼”導彈項目中特別強調網絡化協同作戰概念論證和技術支撐[9]。

由于導彈的射程、制導體制、毀傷能力等關鍵戰技性能對生產成本影響非常大，戰技性能與生產成本的權衡研究將是“灰狼”項目的重要工作內容。目前美國空軍還沒有在公開文件中公布“灰狼”導彈的理想戰技性能和成本目標[10]。

2017年12月18日和20日，AFRL分別與洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司簽署了價值1.1億美元的合同，用于“灰狼”導彈的第一階段研發工作[11-12]。這兩份合同是AFRL在2017年3月簽發的關于亞音速巡航導彈樣品設計、研發、生產和試驗的要求基礎上制定的。在項目第一階段，兩家公司的導彈平臺將試用一系列不同的載荷，包括動能打擊彈頭、電子攻擊彈頭以及情報、監視和偵察系統。按照美軍要求，后續將研制一種能夠在高對抗環境下癱瘓敵方多種防空系統（包括地空導彈、雷達和通訊中心）的網絡化遠程導彈。該導彈應該能與其他武器進行網絡協作以便實現大規模聯合使用、互相交換目標指示等，其需要完成的任務不僅包括打擊目標，還應該進行監視、偵察、情報以及電子戰[9]。

在AFRL提出的項目招標中，共有7家美國公司提出了自己的方案，但是只有洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司獲得了合同。根據第一階段合同，這兩家公司將分別在2022年底和2024年底完成本公司導彈原型的研發和測試。根據2017年的財政預算，AFRL給這兩家公司各支付了約300萬美元作為項目啟動資金[13-14]。AFRL希望到2019年年底在F-16戰機上進行導彈的初步演示。該導彈還將與F-35，F-15，F/A-18，B-1B，B-2和B-52飛機兼容[15]。

1.2美國海軍

美國海軍在2014年提出“分布式殺傷”概念，計劃通過分散部署火力，來提高己方攻擊能力和增加敵方定位難度，實現己方平臺防御能力的顯著提升，其中超視距反艦導彈和組網交戰能力是關鍵因素。

1.2.1“遠程反艦導彈”（LRASM）

為了滿足美國海軍對下一代反艦作戰能力的需求，DARPA和海軍研究辦公室在2009年啟動“遠程反艦導彈”（LRASM）項目（見圖5）。該項目是基于JASSM-ER研發的一種可艦射和空射的防區外反艦導彈，通過LRASM實施分布式精確打擊，使對手難以鎖定目標，同時實現更大規模齊射，可滿足美國海軍和空軍的作戰需求。

目前，正在進行相關的飛行試驗。2018年和2019年分別完成LRASM空射型與美國空軍B-1B轟炸機和美國海軍F/A-18E/F戰斗機的集成試驗[16]。

LRASM的先進導引頭/制導組件集成了被動雷達接收機、主動雷達、紅外成像傳感器、數據鏈、抗干擾數字GPS和新型人工智能軟件，可利用數據鏈終端與艦艇、通信衛星、電子戰飛機、無人機建立雙向通信鏈路，與指控中心、艦艇、飛機、導彈形成網絡化協同作戰體系[17]，如圖6所示。

1.2.2“戰斧”導彈

2013年，美國開展“戰斧”巡航導彈作戰研究和傳感器改進計劃，完成了用于“戰斧”Block4+的被動雷達導引頭的試驗。該導引頭采用先進的處理器和天線技術，可同時對多個移動或固定目標進行定位和跟蹤，導引頭上的共形天線陣包括16個天線，每個天線都具有為主動雷達導引頭提供寬頻覆蓋和定向的能力[18]。2015年進行的主動雷達導引頭試驗驗證了“戰斧”Block4+對移動目標進行打擊的能力，包括反艦能力[19]，如圖7所示。該新型“戰斧”在飛行中可以探測到敵方雷達、通信以及其他電子戰裝置的相關信息，為己方提供最新態勢感知并對關鍵目標實施打擊。“戰斧”Block4+是美國海軍在“戰斧”Block4（即“戰術戰斧”）基礎上，利用網絡中心戰技術和經驗發展的新型“戰斧”導彈。其采用雙向數據鏈，可迅速接收來自指揮控制系統的最新信息，改變航向攻擊新出現或更加重要的目標[16]。

由于“戰斧”Block4+導彈可以在飛行中重新定向打擊移動目標，因此，美國海軍希望該導彈能夠和小型無人機協同作戰。在網絡化作戰過程中，小型無人機對敵方目標進行定位和跟蹤，把獲得的目標數據傳送給控制中心，控制中心再根據目標狀態控制“戰斧”導彈重新定向。美國海軍每年要進行大量導彈飛行試驗，以確保軟件升級得當，同時驗證“戰斧”導彈與小型無人機協同作戰概念。利用無人機完成“戰斧”導彈尋的任務，可縮短“戰斧”導彈的飛行時間，從而擴大其戰術運用范圍[21-22]。

1.2.3“標準-6”導彈

“標準-6”導彈是美國雷神公司研發的可應對不斷發展的空中威脅的新一代“標準”系列導彈，如圖8所示。其在確保半主動雷達制導能力基礎上，加裝AIM-120空空導彈的主動雷達導引頭，可在視距外主動尋的、識別目標并實施精確打擊。導彈采用了與AIM-120C/D空空導彈類似的高拋彈道，發射升空后，首先爬升到30km的高空，做無阻力滑翔，接近目標時采取居高臨下的機動模式，在主發動機已關閉的情況下，仍然有充足的能量儲備進行機動作戰，可實現對遠程低空掠海目標的攔截。2016年1月，美國海軍成功完成“標準-6”導彈的首次反艦試驗，驗證該導彈視距外反艦作戰的能力。“標準-6”導彈目前是“標準”系列中唯一接入“協同作戰能力”（CEC）系統、借助其他作戰平臺實現第三方制導的多功能武器。該導彈能通過CEC實現超視距反艦目標指示。從本艦發射的“標準-6”導彈可不由本艦雷達進行目標照射和制導，而是在安裝了CEC系統的其他艦艇或具有目標指示能力的飛機指示下進行目標攔截;利用復合雷達導引頭/GPS制導，進行反艦精確打擊[16，23]。

為了增強武器的組網交戰能力，美國海軍目前正在大力發展“海軍綜合火控與防空”（NIFC-CA）系統，該協同交戰防空體系旨在基于CEC提供的數據鏈技術，實現航母驅護編隊、預警機、戰斗機、電子戰飛機等作戰平臺的傳感器、武器的網絡化協同。“標準-6”導彈目前已納入NIFC-CA系統，可以利用E-2D預警機、F-35戰斗機等艦外傳感器平臺提供的目標數據進行交戰，最后階段再利用導彈主動雷達導引頭完成攻擊，如圖9所示。2016年6月，美國海軍利用F-35戰斗機成功進行了“標準-6”導彈NIFC-CA能力驗證試驗，驗證了“標準-6”導彈的網絡協同作戰能力[16，23]。

據報道，美國雷神公司和波音公司計劃將“標準-6”導彈移植為空射導彈，裝載在F-15戰斗機和無人機上[24]。美國海軍也在計劃把“標準-6”導彈改裝為遠程空空導彈，掛載到F-18E/F戰斗機上。根據機載要求進行適應性改進后的導彈彈體上將重新設計掛點和相應的電氣接口。導彈型號為SM-6DualⅡ，長度4.5m，發射重量800kg，比現有的SM-6DualⅠ（長度6.5m，發射重量1500kg）要小一點。美國海軍認為其可以提供200km以上攔截距離[25]。在未來基于網絡中心戰的協同作戰中，處于后方的預警機，前出的F-22，F-35戰斗機及無人機都有可能為SM-6DualⅡ導彈提供初始目標信息，并在其飛行中段通過高速數據鏈繼續對其提供航向修正信息，直至飛行末段主動雷達導引頭開始工作[26]。

1.3美國陸軍

美國陸軍的“網火”新一代作戰系統是美國武器協同研究的典型代表。“網火”系統由巡邏攻擊導彈（LAM）、精確攻擊導彈（PAM）、箱式發射單元以及網絡化攻擊控制中心組成。可對戰區內的靜止和運動目標進行高毀傷打擊[27]。

2004年，美國陸軍與洛克希德·馬丁公司、雷神公司合作研制的“網火”導彈系統經過改進后，首次采用LAM和PAM協同攻擊的方式，如圖10所示。其中LAM既是領彈又是攻擊彈，發射后在飛行中將傳感器測得的目標信息和作戰指令傳送給PAM，需要LAM打擊目標時再飛向目標。PAM發射后只需要接收LAM發送的信息和指令對目標進行攻擊。這種將火力打擊、偵察監視、效能評估和打擊任務分配等功能通過數據鏈集于一體的全新的網絡化協同作戰方式，明顯提高了彈群整體作戰效能[28-30]。

2017年，美國陸軍發布未來30年導彈科技戰略。其中“多導彈同步交戰技術”（MSET）是針對未來反介入/拒止環境中的分散威脅而重點發展的一個項目。MSET是一個系統套件，可以安裝在陸軍有人和未來無人航空平臺上。多導彈同步交戰系統由智能巡飛導彈和雙向數據鏈組成，可直接接收情報、監視和偵察傳感器（如小型無人機）通過戰術網絡傳輸過來的精確目標位置坐標，對敵方的固定和移動目標群或單個目標進行精確打擊，能實現多枚導彈的發射、控制以及“人在回路”的自主末段交戰。美國陸軍航空和導彈研究、開發工程中心（AMRDEC）在2016年已經啟動了MSET研發工作，目標是使一個操作員控制6枚精確導彈打擊4個靜止目標和2個移動目標。在成功完成半實物仿真試驗后的9個月內，AMRDEC進行了6次降低風險的飛行試驗。2017年6月，AMRDEC正式發布MSET方案征詢書，計劃在2024年前研發出多導彈協同交戰系統。征詢書中涉及到要實現的六大關鍵技術，分別是多導彈同步交戰系統架構、指揮控制/火力控制技術、導彈自主協同/末段交戰技術、多導彈數字數據鏈及支持組件技術、不依賴GPS導航技術、多導彈同步交戰系統仿真技術。接下來，MSET項目將重點發展圖像處理算法，實現有監督的自主末段交戰。未來的工作還包括開發關鍵作戰火控和數據鏈技術，最終要實現20枚以上導彈同步交戰[31]。

美國陸軍未來30年導彈科技戰略中指出，為了提高目前以及未來陸軍有人/無人混合空中編隊對抗大量空中/地面威脅的能力，機載導彈將發展能掛載到多平臺上的具有開放式架構的導彈解決方案，導彈將具有快速改裝或擴展的能力以及較低的壽命周期成本，如圖11所示。準備在2019～2023財年發展模塊化導彈開放架構部件（可組裝成空空、空地等多型導彈）并進行多用途導彈演示驗證。計劃于2024～2050財年發展下一代空地導彈[32]。

2導彈協同作戰關鍵技術

導彈協同作戰通過體系協同的方式來提高彈群的整體作戰效能，是未來信息化、智能化戰爭的大勢所趨，一方面要關注導彈協同作戰的發展情況，另一方面還要注意相關的技術問題，解決問題，最終提升導彈武器的協同作戰能力。導彈協同作戰的關鍵技術主要包括態勢感知、信息融合、任務規劃、導航制導協同、數據鏈技術、協同作戰效能評估等。

2.1態勢感知技術

態勢感知技術主要包括感知探測技術和感知識別算法。感知探測技術是指導彈為獲取飛行態勢/生存狀態信息而采取的各種探測技術，涉及各種體制的態勢感知探測器和彈間數據鏈路。感知識別算法主要是把感知探測技術獲取的數據和信息進行融合，對攻防雙方位置和身份、戰場態勢和威脅進行精確實時估計，為協同決策提供支持。為了滿足態勢感知系統及時、準確和智能化信息處理的要求，貝葉斯網絡和神經網絡都是可以采取的解決方案[33]。

2.2信息融合技術

信息融合技術是把多個傳感器測得的數據、信息進行綜合和自動分析，從而對威脅實現精確定位，對其特征進行判斷并對威脅情況做出評估。采用多傳感器信息融合技術可以改善對目標的探測、跟蹤和識別能力，從而有效提高整個探測系統的性能。目前比較成熟的多傳感器信息融合方法有卡爾曼濾波、加權平均、貝葉斯估計、統計決策等[34]。

2.3任務規劃技術

任務規劃是指根據戰場態勢感知結果，在給定約束條件下進行火力分配，為每一枚導彈找到攻擊目標的最佳飛行航跡。而且隨著目標信息的變化可調節導彈打擊任務。在多枚導彈攻擊多個目標的情況下，火力分配問題可轉化成含約束的整數規劃問題，可以考慮使用遺傳算法、免疫算法、模擬退火算法等求解。航跡規劃則期望實現最優避防路徑，因而可轉化為廣義的最短路徑問題，采用動態規劃方法來處理[28]。

2.4導航制導協同技術

導航協同就是利用各導彈配備的測量測距裝置和衛星導航接收機，通過分布式發射/接收機制，實現彈間導航信息共享，修正慣性偏差，對目標精確打擊的同時減小己方被探測到的概率。制導控制協同主要是確定彈群規模、探測器分配和打擊目標分配，根據導彈飛行速度及其探測器特性，確定彈間距離、方位和協同方式，研究飛行中的調度管理、策略設計以及協同發射單元優選等[33]。

2.5數據鏈技術

對抗環境下具有一定隱身性能、響應速度快、抗干擾能力強的先進數據鏈技術是導彈協同作戰的核心技術。多枚導彈在空中動態組網形成多彈協同網絡化作戰系統，通過數據鏈可在導彈間傳遞和交換目標信息、環境信息和協同信息。導彈還可以通過數據鏈與指控中心、各作戰平臺組成戰術數據傳輸/交換和信息處理網絡，實現信息共享。目前多彈協同數據鏈主要需解決制導信息網設計、低時延傳輸、時空統一、信息交互、智能組網、目標快速精確定位和跟蹤等問題[30]。2.6協同作戰效能評估技術

導彈協同作戰效能評估不僅與導彈戰技指標有關，還與導彈的作戰使用和特定的目標條件等有關，應盡可能在對抗中實現，即依據作戰設想、仿真結果、定量定性結合、歷史戰例分析與現實信息結合，充分利用作戰仿真法和效能評估輔助決策支持系統進行效能評估[28]。

3結束語

在美國戰略重點轉向應對大國、高強度實施第三次“抵消戰略”的背景下，美國軍方開始聚焦于導彈協同作戰等前沿軍事技術的探索和轉化。導彈協同作戰目前已成為精確制導領域的一個重要發展方向和研究前沿，作為一種新型體系作戰方法，其在提高導彈的突防能力、電子對抗能力、運動目標搜捕能力和跟蹤精度等方面有著突出的優勢，是未來導彈武器降低作戰成本、提高可靠性、增強快速反應能力和綜合作戰效能的重要途徑;同時，這種新型作戰方式也為導彈后續發展開辟了新的思路，導彈的小型化、低成本化、多功能化以及先進的開放式架構將成為研發重點。目前導彈協同作戰研究還處于起步與技術積累階段，可以在兼顧近期和遠期需求的基礎上，設計適合自己情況并突出前瞻性、先導性、探索性和顛覆性特點的預研安排，逐步解決導彈協同作戰所涉及的關鍵技術，為未來新型作戰方式做好技術儲備。

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