美軍聯合電磁頻譜作戰研究

許曉劍,秦開兵,張銀鋒,蘇 周,付 瑩

(空軍預警學院,湖北 武漢 430019)

1 美軍聯合電磁頻譜作戰演進發展

美軍一直將保持電磁頻譜優勢作為其“第三次抵消戰略”的重要方向,希望通過聯合電磁頻譜作戰概念創新,達到調整電磁頻譜領域的發展戰略、更新作戰條令、整合力量機構的目的,加速聯合電磁頻譜作戰能力生成,為美軍全球全域作戰提供有力支撐。

1.1 概念創新

911事件后,美國以“反恐”為由,先后對阿富汗、伊拉克等主權國家進行了大規模軍事打擊。戰爭中,出現了很多經典的電子戰戰例,在展現美軍強大電子戰能力的同時,也一定程度上暴露出美軍電子戰的不足。對此,美軍也針對性地進行了一系列整改和提升,但是,效果一直不太理想。究其原因可以歸納為2點:客觀上由于JP3-13《聯合信息作戰條令》的頒布,“將電子戰納入到信息作戰序列中”,使得美軍電子戰的獨立性不復存在[1],發展空間受限;主觀上由于長期與不對等對手的“反恐”作戰,在電子戰方面始終保持著強于對手的壓倒性優勢,使得美軍對自身電子戰能力的不足體會不深,主動求變的內生動力不夠。鑒于此,2009年美國防部做了2個大的動作:一是戰略司令部聯合電子戰中心發布了一份《基于電子戰能力的評估》報告,系統梳理了“美軍電子戰存在的34項不足并提出了解決方案”[2],試圖依托現有體制,從力量構成、作戰條令、裝備平臺等多方面對傳統電子戰進行改革;二是參聯會第43屆條令會議拋出了“聯合電磁頻譜作戰”新概念[3],希望以新的作戰概念來突破傳統電子戰發展壁壘。在美軍各種新的作戰概念創新過程中,美智庫一直都扮演著非常重要的作用,2010年老烏鴉協會在《21世紀的電子戰》白皮書中明確提出,要在傳統電子戰基礎上增加“電磁頻譜控制”,將電子戰的內容拓展到偵、攻、防、控4個部分。2015～2021年,布萊恩·克拉克先后發布了《決勝》系列四部曲,先后提出“低至零功率,電磁頻譜戰取代電子戰”“電磁戰”“電磁戰斗管理,有人/無人系統組網”“以決策為中心的規劃方法”等創新觀點。這些新的觀點,通過智庫與美軍、政兩界的緊耦合關系,在一定程度上左右和影響了上層的政策走向,為聯合電磁頻譜作戰的后續發展奠定了思想基礎。圖1所示為美國聯合電磁頻譜作戰演進發展標志性事件。

1.2 戰略引領

主要體現在美國的政府和國防部2個層面的互動上,先是2012年美國政府問責局向眾議院武裝部隊委員會提交了《國防部應加強電子戰管控》報告,指出“國防部的電子戰戰略不全面,沒有建立起國防部范圍內的電子戰管理框架”,并“要求國會督促國防部加強對電子戰的關注”。作為對報告的回應,國防部發布了2013版《電磁頻譜戰略》。2014年,美國出于“亞太再平衡”的需要,提出“第三次抵消戰略”,明確要“依靠新概念、新技術”來“改寫游戲規則”。電子戰作為“第三次抵消戰略”重要方向,在年度的《國防授權法案》中的分量逐年遞升。《2017財年國防授權法案》要求“國防部制定新的電子戰戰略”。作為對《法案》的回應,國防部長阿什頓·卡特簽署并發布了2017版《電子戰戰略》,正式“將電磁頻譜確立為與陸、海、空、天、賽博一樣的獨立作戰域”。《2019財年國防授權法案》進一步助推了電子戰的轉型發展,要求國防部“更新《電子戰戰略》”,據此國防部于2020年將13版和17版的2個戰略進行整合推出《電磁頻譜優勢戰略》,在戰略層面完成聯合電磁頻譜作戰相關概念的更替,進一步統一了思想和認識。緊接著,2021年美國防部長奧斯汀簽署了《電磁頻譜優勢戰略實施計劃》,對電磁頻譜作戰的能力生成和機構調整給予了政策支持。

1.3 條令迭代

美軍非常強調用法規“實化”軍事理論創新成果[4],按照慣例,一旦某一作戰概念寫入了作戰條令,就意味著該概念正式被美軍承認和接受,進入實質性操作階段。2012年,美參聯會先后頒布了JP3-13.1《聯合電子戰條令》和JP6-01《聯合電磁頻譜管理行動》,標志著聯合電磁頻譜作戰被正式寫入條令。2020年7月,美參聯會發布了JP-85《聯合電磁頻譜作戰條令》,同時廢止了JP3-13.1和JP6-01,標志著美軍由電子戰全面轉向聯合電磁頻譜作戰,具有重要的里程碑意義。此外,除了在國防部層面,其他各軍種也相繼發布了自己的電磁頻譜作戰的相關條令,積極推動聯合條令在本級的落地和具化,例如陸軍先后發布了FM3-38《網絡電磁行動》野戰條令、ATP6-02.70《電磁頻譜管理作戰行動技能》、FM3-12《網絡與電子戰作戰條令》、FM3-12《網絡空間行動與電磁戰作戰條令》,更新了AR525-15《網絡電磁行動軟件重編程》規定等。

1.4 機構重塑

與概念、戰略和條令更新迭代相配套的,是職能機構的改革重塑。美軍最早提出“電磁頻譜作戰”的意圖,是將電子戰與電磁頻譜管理進行整合,這就需要一個統一的機構,所以在戰略司令部下面設立聯合電磁頻譜控制中心,實現電子戰和電磁頻譜管理整合。2012年,政府問責局發布了關于電子戰管控的報告,作為對報告的回應,美國防部責成國防科學委員會進行專項研究,梳理形成了《21世紀復雜電磁環境下的軍事行動》報告,建議“在國防部層面成立電子戰執行委員會”。據此,2015年3月國防部電子戰執行委員會成立,負責電子戰的政策制定、資源統籌、機構改革。為了評估和督促國防部推進電子戰能力建設的成效,《2019財年國防授權法案》中,要求“在國防部層面成立電磁頻譜作戰跨職能小組”,監督電磁頻譜戰略的實施,這進一步促進了美軍電磁頻譜作戰能力的建設和躍升。2020年12月,美政府問責局在《電磁頻譜作戰:國防部需要采取行動以確保優勢》報告中指出,“國防部制定的13版和17版《戰略》沒有全面落地”,對于20版《戰略》的推動“具體由哪位國防部官員負責,在現有的法律體系框架內也沒有明確授權”,要求“國防部指派一名有適當權限的高級官員監督長期戰略的實施”,2021年7月國防部在《電磁頻譜優勢戰略實施計劃》中明確“參聯會副主席作為指定官員負責20版《戰略》的實施”。《2021財年國防授權法案》中要求“國防部在兩年內將與電磁頻譜作戰相關職能從戰略司令部移出,轉交到國防部其他合適部門”,建議“國防部組建獨立的電磁頻譜作戰新機構”,業內普遍猜測,后面很可能成立第12個一級司令部電磁頻譜作戰司令部。

2 美軍聯合電磁頻譜作戰典型裝備能力特征的邏輯關系及問題分析

從2014年克里米亞危機時黑海海域的空海電子博弈,到2015年俄羅斯介入敘利亞,再到2022年俄烏沖突,美俄之間已在多個時間節點、多個場合直接或間接地進行了多場電磁頻譜領域的交鋒。結果表明,美軍及其代理人在美式裝備的加持下并不具備明顯的跨代優勢。俄軍的電磁頻譜作戰能力,使得美軍在電磁頻譜域的機動自由受到了極大挑戰。因此,美軍為了鞏固和強化電磁頻譜優勢地位,推出了《電磁頻譜優勢戰略》和《電磁頻譜優勢戰略實施計劃》,持續加大技術上的研發創新,發展了一批具有網絡化、靈巧化、多功能、小型化和自適應等特征[5]的電磁頻譜作戰創新技術和武器平臺。

通過追蹤、分析這些技術和平臺,可以發現美軍是有具體指向的。2022年10月12日拜登政府發布新版《國家安全戰略》,明確指出“中國是美國的唯一挑戰”,在面對擁有“本土優勢”和“反介入/區域拒止”能力的相當對手時,美軍存在以下3個問題:

一是大型裝備的臨戰部署,機動調整問題。這一點我們從俄烏沖突的相關報道中就可以發現,在早期的全面突擊階段,由于遠離俄烏邊界,俄軍先進的電子戰裝備發揮的效能非常有限,電子戰的報道也不多;到了現在重點防御階段,俄軍將戰線收縮到赫爾松、哈爾科夫等靠近俄烏邊界處,這些電子戰裝備得到了有效部署,其作戰效能也得到了充分發揮,后續的相關報道也多了起來。未來“大國沖突”,美軍要在遠離本土上萬公里外展開兵力,大型裝備的臨戰部署、機動調整問題更為突出。

二是航母、大型水面艦船、預警機、電子戰飛機等大型高價值目標的戰場生存問題。它們特別容易遭受對手多平臺立體偵察定位、電磁攻擊、火力殺傷等。特別是航母,從近幾場局部戰爭來看,美軍除了依靠海外基地,其航母發揮了關鍵作用。未來“大國沖突”,為了確保航母的安全,其部署地點必然是遠離沖突地域的后方,造成其艦載武器前推距離過遠,突防突擊風險增大。

三是能力與成本的平衡問題。俄烏沖突發展到現在,表現的不是一面倒的摧枯拉朽,而是勢均力敵的消耗拉扯。未來“大國沖突”,在美全面介入的情況下,發展到最后很可能也是這樣的持久戰、消耗戰,那么此時像B21、F22、F35這樣的性能優越、價格昂貴的武器平臺固然重要,但是網購軟件上廉價易得的民用可消耗平臺其實也很重要,所以在當前全球經濟低迷的情況下,需要綜合考量消耗、能力與成本的平衡問題。

鑒于此,大力發展低成本的小型無人智能化裝備是大勢所趨,比較典型的有DARPA的小精靈項目,通過大型運輸機投放,實現敏捷部署,可執行偵察、干擾和攻擊等任務。如圖2所示,同等技術條件下,裝備平臺小型化、硬件設備量的減少必然造成作戰能力上受限,可表現為:

圖2 典型裝備能力特征的邏輯關系

一是航程小,機動性差,留空時間不夠,這就需要通過大型運輸機或其他機動平臺來接力投送。

二是功能單一,這就需要網絡化,將一次性投放的偵察、干擾、打擊、評估等不同功能的無人機組成蜂群協同工作,實現能力集成。

三是偵察距離不夠,受限于載荷和外形尺寸,天線的口徑不大,可采用共形天線技術和空間合成技術,以蜂群的方式將小孔徑天線在空間合成大孔徑天線,增加天線的增益,從而提高偵察距離。

四是數據的處理能力不足,可采用2種方式:一種是小前臺、大后臺方式,依靠后方大型智能化系統的強算力支撐,但對遠距離通信要求比較高;另一種是依靠蜂群內部低截獲通信,構建分布式處理體系,合理優化蜂群內部的算力資源,處理優化后的精簡數據再回傳給后臺進行進一步處理。

五是干擾功率不足,在抵近的同時,可依靠合成的大孔徑天線,將每個小平臺的干擾能量進行空間波束合成,聚能形成較大功率的干擾信號施放出去。

六是干擾策略不好,可利用構建好的基于認知的智能化處理系統對干擾對像的信號進行分析、識別,自適應生成最佳干擾波形和干擾策略,這種方法時效性要求高,需要前后臺的算力支持和完備的頻譜數據庫。

七是彈藥載荷不大,毀傷效果不夠,需依托蜂群內部光電傳感器,對毀傷效果進行評估,制定最佳攻擊方式和參戰平臺數量,剩下的無人機可動態重組。

通過分析可以發現,美軍在進行聯合電磁頻譜作戰技術研發上是有內在邏輯的,其技術的先進性、超前性不言而喻,但是技術的缺陷也很明顯,可具體歸納為以下3點:

一是對無線通信的高度依賴問題。一方面,現階段人工智能的智力還不夠,小型化、完全自主的無人裝備還沒有,需要人在回路進行控制;另一方面,戰爭權的歸屬問題,不管無人裝備的智能化水平發展到什么階段,決定打還是不打的最終決策者應該是人。所以,分布式的無人裝備,不管是系統內部,還是前后臺之間,都需要依靠無線接入的方式進行指令和大帶寬數據的交互。在戰時,其面對具有“本土優勢”的同等對手,易遭受強干擾壓制或精準火力毀傷。

二是接力投送問題。在后方的航母或基地到前方的作戰地域之間,需要水面或空中大型平臺進行接力投送,比如說運輸機、加油機等,這些接力的平臺極易遭受對手立體火力的打擊。

三是小型平臺防護能力不足問題。小型化設備的硬件量有限,外形結構與大型裝備相比較為脆弱,在信號的偵收通道和數據處理模塊,采用大量的軟件無線電技術來壓縮電子硬件,整個系統抗飽和過載能力不足,在戰時,面對具有“本土優勢”的同等對手,易遭受激光或定向能武器的燒穿或壓制。

3 結束語

未來戰爭,敵我雙方在戰場上將投入大量電磁頻譜作戰裝備,電磁頻譜優勢與戰爭勝利緊密耦合。美軍作為聯合電磁頻譜作戰的踐行者,在推動作戰概念創新向作戰能力生成乃至實戰運用上,付諸了大量的努力。研究美軍“聯合電磁頻譜作戰”的概念演進、典型技術裝備發展,對我軍電磁頻譜裝備發展和作戰能力提升具有重要意義。