艦載定向能武器信息系統(tǒng)發(fā)展需求研究?

邱千鈞 李 梁 顏燕華 周懷平 郭 亮

（1.海軍駐北京地區(qū)軍事代表局 北京 100854）（2.海軍研究院 北京 100161）

（3.中國人民解放軍91049部隊 青島 266102）

1 引言

近年來，隱身材料、制導體制、無人控制等技術(shù)的快速發(fā)展，使得第五代戰(zhàn)斗機等空中威脅平臺的隱蔽能力、攻擊能力和防御能力顯著增強；與此同時，反艦導彈等傳統(tǒng)空中威脅目標的打擊距離、抗干擾能力、隱身性和機動能力等性能不斷提高，蜂群無人機、彈群協(xié)同和智能彈藥等新威脅和新作戰(zhàn)樣式不斷涌現(xiàn)，使得水面艦船面臨的空中威脅更加嚴峻?，F(xiàn)有艦載對空防御武器主要有中遠程/中程/近程艦空導彈、近程反導艦炮和電子戰(zhàn)武器，通過綜合集成，基本上形成了軟硬協(xié)同、梯次抗擊的對空防御作戰(zhàn)能力。但在復雜環(huán)境下抗干擾能力、多目標打擊能力、超高音速目標快速攔截能力等方面仍存在不足。特別的，缺乏面防御和目標群同時作戰(zhàn)以及光速交戰(zhàn)能力，同時受到彈藥數(shù)量、武器反應時間等因素限制，存在一定的能力短板［1～2］。

在此環(huán)境下，以高能激光武器、高功率微波武器為代表的艦載定向能武器應用而生，其抗干擾能力強、光速交戰(zhàn)能力強、打擊距離遠、發(fā)射成本低、目標普適性好和可以同時應對多目標作戰(zhàn)的優(yōu)勢，與現(xiàn)有防空武器協(xié)同形成多層次點與面結(jié)合的交戰(zhàn)能力，是提升水面艦艇對空作戰(zhàn)能力的重要途徑［3～5］。

但是，相比于傳統(tǒng)軟硬武器，艦載定向能武器對目標的毀傷機理有所不同，上艦集成后的作戰(zhàn)使用方式、約束條件、綜合決策方法和兼容管控方法等需要進行充分研究。

高能激光武器采用高能激光束匯聚目標靶面實施軟硬毀傷，具有光速交戰(zhàn)、精確打擊、持續(xù)作戰(zhàn)、軟硬殺傷兼?zhèn)?、抗電子干擾能力強等特點，在目標全航路抗擊過程中，可以由遠及近對目標實現(xiàn)干擾、致盲、擊穿、引爆等多層次防御作戰(zhàn)［6～8］。高功率微波武器通過發(fā)射強微波脈沖干擾、破壞甚至損傷敵方電子元器件。其中，窄譜高功率微波武器能量集中、峰值功率大、輻射距離遠，可以對敵方飛機和導彈目標等進行點攻擊或防御作戰(zhàn)，寬譜高功率微波武器能量分布寬，具備區(qū)域作戰(zhàn)能力，可以對近距離蜂群無人機等群目標進行有效的面防御作戰(zhàn)［9～10］。

為了充分發(fā)揮上述作戰(zhàn)優(yōu)勢，明確定向能武器的作戰(zhàn)適用條件，實現(xiàn)定向能武器與艦載其他防御武器的協(xié)同使用，需要艦載信息系統(tǒng)的有效保障，從信息系統(tǒng)頂層出發(fā)，突破定向能武器參與下的目標指示、火力控制與決策、毀傷評估、時空頻兼容等關(guān)鍵技術(shù)。

2 國外艦載定向能武器裝備研制進展

2.1 高能激光武器裝備研制進展

在激光武器的研制方面［11～12］，美國一直處于世界領(lǐng)先地位，已進行過多次射擊試驗，其典型代表如圖1所示。

圖1 美國典型艦載激光武器系統(tǒng)

2010年9月，波音公司完成了100kW自由電子激光武器系統(tǒng)試驗，同時，美國海軍還與雷神公司合作研發(fā)“激光近距離武器系統(tǒng)”，該系統(tǒng)可發(fā)射功率為50kW的激光束，既可安裝在軍艦內(nèi)部，又可車載使用。2013年，美國海軍展示了用艦載戰(zhàn)術(shù)激光武器擊落敵方無人機的能力。2014年8月，美國海軍在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上率先安裝了第一部激光武器試驗樣機，主要進行艦載激光武器作戰(zhàn)驗證，2014年11月，已經(jīng)成功完成用激光武器攔截無人小艇的作戰(zhàn)試驗，2017年7月，進行了激光武器對抗無人機的防空作戰(zhàn)試驗。2019年，美國海軍公布了計劃于2020年完成高能激光及集成光學眩目監(jiān)視系統(tǒng)樣機制造的方案，該樣機體積小，便于艦上安裝，其輸出功率設計為500kW。

2.2 高功率微波武器裝備研制進展

美國和俄羅斯均已把高功率微波技術(shù)列入國家重要發(fā)展計劃［10，13］。

美國方面，高功率微波技術(shù)發(fā)展計劃分為三個階段：80年代主要開展高功率微波源和作用效應研究，90年代開展應用研究，21世紀逐漸向軍用平臺和進攻型武器的方向發(fā)展。2008年完成了反便攜式防空系統(tǒng)的“警鷹”高功率微波武器的測試，該系統(tǒng)發(fā)射強微波能量波束，干擾電子系統(tǒng)以達到作戰(zhàn)目標，有效作用距離為1.6km～3.2km。2012年，反電子系統(tǒng)高功率微波先進導彈計劃（CHAMP）試驗了先進電磁脈沖巡航導彈，對計算機網(wǎng)絡、監(jiān)視系統(tǒng)等產(chǎn)生了黑屏、死機等擾亂效應，作用距離達百米量級，一次任務可以對7處目標進行多個脈沖攻擊。2014年，美國公布了高功率微波武器發(fā)展規(guī)劃如圖2所示。

圖2 美國微波武器系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃

圖3 俄羅斯Krasukha-4武器系統(tǒng)

俄羅斯方面，20世紀90年代也制定了高功率微波武器應用研究計劃，并研制了一系列高功率微波發(fā)射系統(tǒng)。其中，俄羅斯在2001年利馬海事與航空展上，展出了“Ranets-E”微波射束系統(tǒng)模型，宣稱可以對10km范圍內(nèi)使敵方的高精度制導武器失效。2015年，研制出了Krasukha系列車載型高功率微波干擾系統(tǒng)，可在上百千米外對預警機進行干擾，如圖3所示。

3 艦載定向能武器信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)群需求分析

3.1 艦載定向能武器系統(tǒng)目標指示技術(shù)

定向能武器因其作用方式、毀傷機理和使用方法的特殊性，其對目標信息的精度、穩(wěn)定性等有極高的要求，傳統(tǒng)的僅向艦載武器發(fā)送目標航跡的目標指示方式不適用于定向能武器作戰(zhàn)使用，目標指示的信息精度不能滿足武器解算要求，嚴重制約了定向能武器最佳作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

3.2 艦載定向能武器的火力控制技術(shù)

相比于傳統(tǒng)對空軟硬武器，定向能武器因其毀傷機理不同，在火力控制使用方面存在特殊性。以高能激光武器為例，其采用高能激光束匯聚目標靶面實施軟硬毀傷，在作戰(zhàn)使用中需要控制激光束對目標某點進行長時間精確照射。此外，定向能武器的另一顯著特點是光速交戰(zhàn)，與傳統(tǒng)的艦炮火力控制等不同，其射擊時不再需要計算彈丸空中飛行時間，需要研究“指哪打哪”的火力控制技術(shù)。

3.3 面向群目標的定向能武器決策技術(shù)

基于定向能武器毀傷機制和發(fā)射能量的控制方式，需有針對性的研究定向能武器對抗群目標跟蹤、群目標表示、群目標抗擊策略及群目標指示數(shù)據(jù)生成等；研究基于目標圖像傳感器信息的目標指示數(shù)據(jù)生成技術(shù)，研究目標圖像傳感器信息的三坐標補維、目標指示數(shù)據(jù)表示等關(guān)鍵技術(shù)，以保障定向能武器抗擊群目標的作戰(zhàn)使用。

3.4 面向群目標的定向能武器毀傷評估技術(shù)

高能激光武器采用高能激光束匯聚目標靶面實施軟硬毀傷；高功率微波武器通過發(fā)射高功率微波脈沖干擾、破壞損傷電子器件，對目標形成干擾、擾亂、降級或損傷等不同程度的毀傷。基于定向能武器對群目標毀傷機理，需研究定向能武器對單目標和群目標的干擾效果評估方法，以支撐相應的火力分配和目標指示調(diào)整策略，控制武器開、轉(zhuǎn)、停。

3.5 艦載定向能武器的時空頻兼容技術(shù)

相比于傳統(tǒng)艦載武器，定向能武器在資源消耗、控制使用和毀傷機理等方面存在特殊性，在作戰(zhàn)過程中，可能在時域、空域、頻域等產(chǎn)生使用沖突，需要研究定向能武器參與下的多武器沖突判斷和消解策略（含電磁兼容和火力兼容等），提出基于多武器協(xié)同作戰(zhàn)的定向能武器通道組織與信息流程優(yōu)化方法。

4 結(jié)語

艦載定向能武器在未來海戰(zhàn)防空反導方面具有良好的應用前景，兼具對抗單目標和群目標的使命任務。如何在定向能武器自身瓶頸技術(shù)突破的基礎上（如激光光束質(zhì)量和輸出功率答復提高等），充分發(fā)揮其作戰(zhàn)能力是艦載防空武器領(lǐng)域需要解決的突出問題，結(jié)合高能激光、高功率微波等定向能武器自身的特點，從艦載信息系統(tǒng)頂層出發(fā)，開展艦載高精度目標指示、火力控制與決策、毀傷評估、時空頻兼容等關(guān)鍵技術(shù)是今后該領(lǐng)域的重難點。