反輻射空空導彈作戰構想及評估

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

現代戰爭中，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、跟蹤和監視敵方空中或海上目標，同時又可指揮、引導己方飛機執行作戰任務，在聯合作戰[2]、預警探測、作戰指揮[3]等方面發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的研究。空空導彈可作為攻擊預警機的有效武器系統之一。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工作，但國內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使用模式等發展方向展開分析。

2 性能需求分析

現代空戰是以預警機+隱身戰斗機為核心的體系與體系的對抗，為實現全空域的控制能力，壓制對方作戰體系，必須對敵方作為預警、信息節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之內，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，執行空中作戰巡邏[8]。但由于預警機本身自衛能力弱，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、啟動有源干擾系統等措施[9]。故導彈應能夠適應類似的強干擾環境。

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

3 攻擊預警機作戰使用模式構想

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方法。作戰飛機掛裝反輻射空空導彈攻擊預警機的作戰模式可分為單架作戰飛機攻擊、多架作戰飛機協同攻擊以及多彈協同攻擊等模式。

3.1 單架作戰飛機攻擊模式

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的、最常用的攻擊模式。該模式的突出優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，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。

該攻擊模式下，作戰飛機在各種支援系統引導下飛向預定作戰區域；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射距離后，發射空空導彈，發射后載機通過數據鏈對導彈進行中制導；導彈采用捷聯慣導+數據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的方式提供給導彈精確的制導信息。該模式的優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前，導彈制導信息精度低，而雷達猝發瞬間載機處于電磁暴露狀態。

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

在該攻擊模式下，作戰飛機飛向預定作戰區域后先通過ESM 無源定位方式獲取目標的信息。中制導過程中，載機雷達采用猝發模式探測目標，并通過數據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，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 多架作戰飛機協同攻擊模式

3.2.1 多機ESM 協同制導方式

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。作戰機群利用多機ESM 協同探測，以信息源數量彌補ESM 信息精度的不足。該模式的制導效果依賴數據鏈路質量和慣導精度。其優點是作戰飛機全程電磁靜默，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工作狀態下使用。

在多機ESM 協同攻擊模式下，作戰區域的飛機采用多機無源定位的方式截獲目標，并在空空導彈發射后，通過數據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，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 協同制導信息流圖

3.2.2 單機發射+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射任務，發射完成后即可脫離戰場，由僚機繼續對導彈進行制導，以充分分散暴露風險。該模式的優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同的精度，多機協同探測的制導信息精度低于單機雷達探測制導。此外，與多架飛機進行數據鏈通訊的需求，對導彈制導數據鏈的收發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：發射載機接近或在敵方火力控制范圍內，需要保持雷達靜默以有效保證自身安全的情況。

該作戰模式下，作戰飛機編隊采用協同探測的方式獲取目標信息，并通過機間數據鏈發送給導彈載機。發射載機發射遠程空空導彈后即脫離，多架僚機通過數據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 單機發射+僚機探測制導信息流圖

3.2.3 有人機/無人機協作攻擊方式

有人機攜帶空空導彈，利用有人機/無人機編隊內多架機載ESM 系統對敵方預警機進行探測，無人機承擔誘導預警機雷達持續工作并消耗敵方護航戰機火力的作用。該模式的優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：敵方目標戰略價值極大，發射載機接近或在敵方火力控制范圍內，有很大可能受到敵方護航戰斗機攻擊，需要優先保證載機安全的情況。

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

3.3 多彈協同攻擊模式

多彈通過協同組網的方式，實現彼此環境信息、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效能[13]。根據發射平臺的數量，多彈協同作戰打擊預警機可以分為單機多彈和多機多彈協同作戰方式。根據導彈的作戰方式，可以分為多彈齊射和長/僚彈組合兩種方式。該攻擊模式的優點是：協同情況下，導彈的突防能力強、電子對抗能力強、綜合作戰效能高[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：需要實現多個高速動平臺的信息共享傳輸，對數據鏈提出了更高的要求。

該模式的典型使用情況是：敵方預警機戰略價值重大，目標持續電磁輻射，己方作戰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。

該作戰模式下，作戰飛機編隊通過多機ESM 協同探測的方式獲取目標信息并發射導彈，導彈發射后載機即可脫離[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。多彈之間通過協同組網，共享探測信息，以彌補制導信息質量的不足。

4 作戰使用模式評估

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）以及系統反應時間五個指標出發進行評估。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重；再針對每一種作戰使用模式給出其在各個指標上的得分數據；最后根據各個指標權重計算每一種作戰使用模式的綜合得分。

4.1 指標權重確定

圖4 有人機/無人機協作攻擊示意圖

圖5 多彈協同攻擊示意圖

指標權重的確定使用AHP 構權法，其將復雜的決策問題表示為一個有序的遞階層次結構[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：

矩陣中的相對權重參考值見表1。

表1 層次分析法中的相對權重參考值

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重。

實際工程問題中可采用規范列平均法（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）以及系統反應時間共計5個指標的相對重要性，構造比較矩陣：

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

根據比較矩陣的定義可知，在使用單準則AHP 構權法的過程中，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[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。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重。

圖7 各作戰使用模式在分項指標上的得分數據

4.3 作戰使用模式的綜合評分

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

利用式

計算各個作戰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。計算結果見圖8，圖中數據已歸一化。

圖8 作戰使用模式綜合得分情況

5 結論

針對預警機的空空導彈攻擊，需要規劃多種作戰使用模式，如單架作戰飛機攻擊模式、多架作戰飛機協同攻擊模式和多彈協同攻擊模式等。對于一系列作戰使用模式，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反應時間五個指標出發進行評估。結果顯示多機ESM 協同制導攻擊方式綜合作戰效能最好，可作為空空導彈攻擊預警機的首選作戰方式。

隨著高性能探測技術的發展成熟，諸如天波超視距雷達、多基地分布式雷達、衛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，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，此類作戰使用模式可成為未來反輻射空空導彈的發展新方向。