反輻射空空導彈作戰(zhàn)構(gòu)想及評估

賀炳源，張 放，張劍波，許藝馨

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽471009）

1 概述

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，預警機承擔著預警、指揮、控制、通信等多種任務[1]，可用于搜索、跟蹤和監(jiān)視敵方空中或海上目標，同時又可指揮、引導己方飛機執(zhí)行作戰(zhàn)任務，在聯(lián)合作戰(zhàn)[2]、預警探測、作戰(zhàn)指揮[3]等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。為了有效對抗敵方預警機，世界各國均開展了反預警機技術(shù)的研究。空空導彈可作為攻擊預警機的有效武器系統(tǒng)之一。俄羅斯研制的R-27P/R-27EP、R-77P 和Kh-31 空空型反輻射導彈，以及R-37、KS-172 和RVVBD 空空導彈均具有打擊預警機的能力。法國在其ASMP空對地核導彈的原型上提出了ASMP-R 常規(guī)遠程反輻射空空導彈方案[6]。

目前雖然很多國家都在積極開展反輻射空空導彈的研發(fā)工作，但國內(nèi)外相關的可供參考研究資料卻較少。基于此背景，本文對反輻射空空導彈的性能需求及作戰(zhàn)使用模式等發(fā)展方向展開分析。

2 性能需求分析

現(xiàn)代空戰(zhàn)是以預警機+隱身戰(zhàn)斗機為核心的體系與體系的對抗，為實現(xiàn)全空域的控制能力，壓制對方作戰(zhàn)體系，必須對敵方作為預警、信息節(jié)點的預警機進行點穴式威懾和打擊，使對手喪失空域活動的信息支撐，達到“擊要破體”的目的。

預警機一般工作在己方防區(qū)之內(nèi)，且擁有完善的防御體系。以美國的E-2C 預警機為例，E-2C 往往部署在距母艦100 海里（185km）左右的8000～9000m 高空；多架F/A-18 大黃蜂戰(zhàn)斗機部署在敵空中威脅可能進攻的軸線上，距離預警機約60-80 海里（110～148km）處，執(zhí)行空中作戰(zhàn)巡邏[8]。但由于預警機本身自衛(wèi)能力弱，只要有效地突破其防御體系，對其進行打擊將成為可能。

根據(jù)預警機的行動特征，要遂行空域控制任務，遠程打擊敵方預警機，需要研制遠程反輻射空空導彈。其主要能力需求為：

（1）射程遠。導彈最大攻擊距離應覆蓋敵預警機活動范圍。

（2）隱身能力強。由于飛行時間長，導彈被攔截的可能性增大，因此在突防過程中須降低自身暴露概率。

（3）末制導探測距離大。一方面有利于載機及時脫離，另一方面有利于提高中末制導交班概率。

（4）抗干擾能力強。預警機探測到來襲目標時，會采取干擾手段進行防御，如投射箔條彈和紅外火焰彈、啟動有源干擾系統(tǒng)等措施[9]。故導彈應能夠適應類似的強干擾環(huán)境。

（5）網(wǎng)絡化作戰(zhàn)。在具備單機作戰(zhàn)模式的前提下，具備以“它機制導”為代表的協(xié)同攻擊模式，用以提高打擊成功概率和載機幸存率。

3 攻擊預警機作戰(zhàn)使用模式構(gòu)想

對預警機這樣價值較高、攻擊窗口較短、抗打擊能力強的大型飛機，應針對性地制定相應的作戰(zhàn)方法。作戰(zhàn)飛機掛裝反輻射空空導彈攻擊預警機的作戰(zhàn)模式可分為單架作戰(zhàn)飛機攻擊、多架作戰(zhàn)飛機協(xié)同攻擊以及多彈協(xié)同攻擊等模式。

3.1 單架作戰(zhàn)飛機攻擊模式

3.1.1 機載雷達探測制導方式

該攻擊模式是空空導彈傳統(tǒng)的、最常用的攻擊模式。該模式的突出優(yōu)點是空空導彈制導信息完備、精準。缺點是載機將全程處于電磁暴露狀態(tài)，不利于載機的生存和安全退出。故其最佳的使用場景是預警機目標處于關機狀態(tài)。

該攻擊模式下，作戰(zhàn)飛機在各種支援系統(tǒng)引導下飛向預定作戰(zhàn)區(qū)域；在預計敵機進入雷達探測范圍之后，機載雷達開機、搜索并截獲目標；而后載機進行火控解算，將信息裝訂給導彈[10]；載機在滿足導彈的發(fā)射距離后，發(fā)射空空導彈，發(fā)射后載機通過數(shù)據(jù)鏈對導彈進行中制導；導彈采用捷聯(lián)慣導+數(shù)據(jù)鏈方式進行中制導飛行[11]；在目標進入截獲距離時，導彈的雷達導引頭截獲目標，載機即可脫離，導彈自主制導，直至擊毀目標。

圖1 機載雷達探測導引攻擊流程圖

3.1.2 機載ESM+雷達猝發(fā)制導方式

ESM（機載電子支援）具有探測敵方用于警戒、搜索和目標指示的火控雷達輻射信號，獲取信號特征和輻射方位，測定目標輻射源距離的能力[12]。預警機工作期間強烈的雷達輻射信號為ESM 的探測提供了可能。該攻擊模式即是通過單機ESM 提供初級精度信息，引導導彈飛向目標，導彈飛行期間飛機通過雷達猝發(fā)的方式提供給導彈精確的制導信息。該模式的優(yōu)點是載機不需全程電磁暴露，其安全性能夠得到一定保證。該模式的缺點是雷達未猝發(fā)前，導彈制導信息精度低，而雷達猝發(fā)瞬間載機處于電磁暴露狀態(tài)。

該模式的典型使用情況是：我方?jīng)]有空域控制權(quán)，并且敵方預警機目標雷達處于工作狀態(tài)，載機為保證自身安全，只能雷達猝發(fā)。

在該攻擊模式下，作戰(zhàn)飛機飛向預定作戰(zhàn)區(qū)域后先通過ESM 無源定位方式獲取目標的信息。中制導過程中，載機雷達采用猝發(fā)模式探測目標，并通過數(shù)據(jù)鏈對導彈進行制導指令修正。由于敵方預警機處于雷達開機狀態(tài)，電磁輻射信號明顯，因此導彈導引頭可以更早截獲目標，為載機的脫離爭取更多時間。

3.2 多架作戰(zhàn)飛機協(xié)同攻擊模式

3.2.1 多機ESM 協(xié)同制導方式

該攻擊方式下飛機全程不開啟機載雷達，單純采用ESM 獲取敵機信息。作戰(zhàn)機群利用多機ESM 協(xié)同探測，以信息源數(shù)量彌補ESM 信息精度的不足。該模式的制導效果依賴數(shù)據(jù)鏈路質(zhì)量和慣導精度。其優(yōu)點是作戰(zhàn)飛機全程電磁靜默，安全可以得到有效保證。缺點是機載ESM 獲得的目標角度指示精度、制導信息精度遠低于機載雷達，對導彈導引頭能力要求高。

該攻擊模式適合敵方預警機持續(xù)工作狀態(tài)下使用。

在多機ESM 協(xié)同攻擊模式下，作戰(zhàn)區(qū)域的飛機采用多機無源定位的方式截獲目標，并在空空導彈發(fā)射后，通過數(shù)據(jù)鏈對導彈進行制導指令修正。由于敵方預警機處于開機狀態(tài)，故其電磁輻射信號明顯，為導彈中制導和末制導跟蹤目標降低了難度。

圖2 多機ESM 協(xié)同制導信息流圖

3.2.2 單機發(fā)射+僚機探測制導方式

該模式下導彈載機只承擔火控解算和發(fā)射任務，發(fā)射完成后即可脫離戰(zhàn)場，由僚機繼續(xù)對導彈進行制導，以充分分散暴露風險。該模式的優(yōu)點是載機不會電磁暴露，并無需跟蹤制導，其安全性可以得到有效保證。缺點是受限于空中多平臺協(xié)同的精度，多機協(xié)同探測的制導信息精度低于單機雷達探測制導。此外，與多架飛機進行數(shù)據(jù)鏈通訊的需求，對導彈制導數(shù)據(jù)鏈的收發(fā)覆蓋角度和通訊距離提出了更高的要求。

該模式的典型使用情況是：發(fā)射載機接近或在敵方火力控制范圍內(nèi)，需要保持雷達靜默以有效保證自身安全的情況。

該作戰(zhàn)模式下，作戰(zhàn)飛機編隊采用協(xié)同探測的方式獲取目標信息，并通過機間數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給導彈載機。發(fā)射載機發(fā)射遠程空空導彈后即脫離，多架僚機通過數(shù)據(jù)鏈對導彈進行中制導。在進入末制導之后，所有僚機即可脫離。

圖3 單機發(fā)射+僚機探測制導信息流圖

3.2.3 有人機/無人機協(xié)作攻擊方式

有人機攜帶空空導彈，利用有人機/無人機編隊內(nèi)多架機載ESM 系統(tǒng)對敵方預警機進行探測，無人機承擔誘導預警機雷達持續(xù)工作并消耗敵方護航戰(zhàn)機火力的作用。該模式的優(yōu)點是載機可采用靜默攻擊方式，安全可得到保證。缺點是需要無人機作為誘餌進行引誘，消耗無人機資源。同時也面臨多機ESM 系統(tǒng)提供的制導信息精度不高的問題。

該模式的典型使用情況是：敵方目標戰(zhàn)略價值極大，發(fā)射載機接近或在敵方火力控制范圍內(nèi)，有很大可能受到敵方護航戰(zhàn)斗機攻擊，需要優(yōu)先保證載機安全的情況。

在該作戰(zhàn)模式下，無人機率先飛向預警機目標，引誘敵方預警機持續(xù)工作，同時引誘其護航戰(zhàn)斗機攔截。有人飛機利用編隊內(nèi)多機ESM 協(xié)同方式獲取目標信息，并發(fā)射空空導彈。在整個攻擊過程中，無人機誘使目標處于開機狀態(tài)，可提高飛機和導彈對敵方預警機的截獲概率。

3.3 多彈協(xié)同攻擊模式

多彈通過協(xié)同組網(wǎng)的方式，實現(xiàn)彼此環(huán)境信息、目標和威脅信息的共享，有效提高導彈群的探測、跟蹤和攻擊能力，提高導彈的整體作戰(zhàn)效能[13]。根據(jù)發(fā)射平臺的數(shù)量，多彈協(xié)同作戰(zhàn)打擊預警機可以分為單機多彈和多機多彈協(xié)同作戰(zhàn)方式。根據(jù)導彈的作戰(zhàn)方式，可以分為多彈齊射和長/僚彈組合兩種方式。該攻擊模式的優(yōu)點是：協(xié)同情況下，導彈的突防能力強、電子對抗能力強、綜合作戰(zhàn)效能高[14]。而且載機采用靜默方式，安全能得到有效保證。該模式的缺點是：需要實現(xiàn)多個高速動平臺的信息共享傳輸，對數(shù)據(jù)鏈提出了更高的要求。

該模式的典型使用情況是：敵方預警機戰(zhàn)略價值重大，目標持續(xù)電磁輻射，己方作戰(zhàn)飛機需要保持雷達靜默，并有效突破護航飛機攔截以及預警機電子干擾措施。

該作戰(zhàn)模式下，作戰(zhàn)飛機編隊通過多機ESM 協(xié)同探測的方式獲取目標信息并發(fā)射導彈，導彈發(fā)射后載機即可脫離[15]。中制導和末制導過程中，導彈充分利用目標預警機的電磁輻射信號探測目標方位。多彈之間通過協(xié)同組網(wǎng)，共享探測信息，以彌補制導信息質(zhì)量的不足。

4 作戰(zhàn)使用模式評估

對于前述三類攻擊模式，參考空空導彈武器系統(tǒng)評價方法，從導彈制導精度、載機安全性、攻擊成本、導彈生存率（突防概率）以及系統(tǒng)反應時間五個指標出發(fā)進行評估。先通過層次分析法（AHP 方法）獲得各個指標在整個攻擊行動中的重要性權(quán)重；再針對每一種作戰(zhàn)使用模式給出其在各個指標上的得分數(shù)據(jù)；最后根據(jù)各個指標權(quán)重計算每一種作戰(zhàn)使用模式的綜合得分。

4.1 指標權(quán)重確定

圖4 有人機/無人機協(xié)作攻擊示意圖

圖5 多彈協(xié)同攻擊示意圖

指標權(quán)重的確定使用AHP 構(gòu)權(quán)法，其將復雜的決策問題表示為一個有序的遞階層次結(jié)構(gòu)[16]，再逐步做出總體決策。

在該方法中，設有n個指標A（1），A（2），…，A（n）。對各因素相對整個系統(tǒng)的相對重要性進行兩兩比較[17]，可得比較矩陣：

矩陣中的相對權(quán)重參考值見表1。

表1 層次分析法中的相對權(quán)重參考值

求出比較矩陣A 的最大特征根λmax以及對應的歸一化特征向量β。記β={β1，β2，…，βn，}T，則βi表示第i個指標相對整個攻擊行動的作用權(quán)重。

實際工程問題中可采用規(guī)范列平均法（CAM）計算比較矩陣的特征根及特征向量[18]，其計算步驟如下：

（1）將矩陣A 的各列向量歸一化，得

（2）對Wij按行求和，得

（4）計算最大特征根的近似值

現(xiàn)通過專家打分，分別給出導彈制導精度、載機安全性、攻擊成本、導彈生存率（突防概率）以及系統(tǒng)反應時間共計5個指標的相對重要性，構(gòu)造比較矩陣：

采用CAM 方法計算比較矩陣的近似最大特征根λmax=5.27；對應特征向量β 各分量表征各個指標的重要性程度，見圖6。

圖6 指標重要性

4.2 比較矩陣的一致性判斷

根據(jù)比較矩陣的定義可知，在使用單準則AHP 構(gòu)權(quán)法的過程中，若對各指標的判斷準則是完全一致的，則應該有以下條件成立：

若對任意的i、j、k，上式均成立，則稱判斷矩陣A 是滿足一致性的，否則稱為不一致。專家判斷受限于人的主觀判斷能力，故不一致現(xiàn)象往往不可避免。引入一致性比率[18]對矩陣A 的一致性作評估：

定義：為一致性指標。同樣階數(shù)下，CI 的值表征矩陣不一致程度。CI=0 時，A 為一致性矩陣。

引入隨機一致性指標RI 以考核比較矩陣的一致性。其值見表2。

表2 隨機一致性指標

對n≥3 的比較矩陣A，將其一致性指標CI 與同階的隨機一致性指標RI 之比稱為一致性比率CR，若

則可認為A 的不一致程度在容許范圍之內(nèi)[17]。

本問題中5 階比較矩陣A 的特征值λmax=5.271，計算其一致性指標CR=0.0605，在容許范圍內(nèi)。故特征向量β的各分量可以作為空空導彈攻擊預警機問題中各評價指標的權(quán)重。

圖7 各作戰(zhàn)使用模式在分項指標上的得分數(shù)據(jù)

4.3 作戰(zhàn)使用模式的綜合評分

分析空空導彈攻擊預警機的作戰(zhàn)場景，通過專家打分，給出前述每一種作戰(zhàn)使用模式在各個指標上的得分數(shù)據(jù)。

利用式

計算各個作戰(zhàn)使用模式的綜合得分score，式中pi是一種模式在每個指標上的得分。計算結(jié)果見圖8，圖中數(shù)據(jù)已歸一化。

圖8 作戰(zhàn)使用模式綜合得分情況

5 結(jié)論

針對預警機的空空導彈攻擊，需要規(guī)劃多種作戰(zhàn)使用模式，如單架作戰(zhàn)飛機攻擊模式、多架作戰(zhàn)飛機協(xié)同攻擊模式和多彈協(xié)同攻擊模式等。對于一系列作戰(zhàn)使用模式，可從導彈制導精度、載機安全性、攻擊成本、導彈生存率以及系統(tǒng)反應時間五個指標出發(fā)進行評估。結(jié)果顯示多機ESM 協(xié)同制導攻擊方式綜合作戰(zhàn)效能最好，可作為空空導彈攻擊預警機的首選作戰(zhàn)方式。

隨著高性能探測技術(shù)的發(fā)展成熟，諸如天波超視距雷達、多基地分布式雷達、衛(wèi)星探測等更先進的探測手段，為反輻射空空導彈的設計提供了新思路。另一方面，從提高攻擊成功率的角度出發(fā)，在攻擊行動中進一步引入通訊和決策機制，將極大提高一輪攻擊的成功率，此類作戰(zhàn)使用模式可成為未來反輻射空空導彈的發(fā)展新方向。