預(yù)警機(jī)保障條件下水面艦艇艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)應(yīng)用研究?

高子龍 傅振峰 張 斌 陳本軍 陳世豪

（上海機(jī)電工程研究所 上海 201109）

1 引言

在水面艦艇編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)時(shí)，艦載雷達(dá)由于受地球曲率、海雜波、復(fù)雜電磁環(huán)境等因素影響［1］，對(duì)于超低空來襲目標(biāo)的探測(cè)距離相對(duì)較近、穩(wěn)定跟蹤較難。一定程度上限制了艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的有效發(fā)揮，尤其是對(duì)超音速目標(biāo)，攔截窗口被大大壓縮，難以滿足未來作戰(zhàn)需要［2］。

隨著近些年科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，可通過雷達(dá)升空（如預(yù)警機(jī)）［3］，能夠有效克服艦載雷達(dá)探測(cè)距離相對(duì)較近、穩(wěn)定跟蹤較難的問題。為了提高水面艦艇的戰(zhàn)斗能力和生存能力，探索和研究空基協(xié)同防空作戰(zhàn)，利用空基平臺(tái)探測(cè)和跟蹤信息經(jīng)數(shù)據(jù)鏈下傳至艦上作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)并組織艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)空基協(xié)同防空作戰(zhàn)［4］，具有重要的軍事意義。

2 編隊(duì)防空反導(dǎo)目前面臨的形勢(shì)、問題和發(fā)展趨勢(shì)

2.1 面臨的形勢(shì)

現(xiàn)代空襲作戰(zhàn)具有行動(dòng)規(guī)模大和隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)。行動(dòng)規(guī)模性大主要體現(xiàn)在大量的飛機(jī)、精確制導(dǎo)彈藥、巡航/反艦導(dǎo)彈、無人機(jī)等參與作戰(zhàn)，形成飽和攻擊態(tài)勢(shì)［5］。行動(dòng)隱蔽性強(qiáng)主要是通過空襲武器的超低空飛行、可探測(cè)性低以及廣泛采用各種干擾等手段，不利于警戒探測(cè)。從規(guī)模性和隱蔽性上分析，超低空突防的反艦導(dǎo)彈集群已成為當(dāng)前最有效的對(duì)艦攻擊武器。

因此，水面艦艇編隊(duì)有效抗擊超低空反艦導(dǎo)彈突防已成為急需解決的首要任務(wù)。

2.2 目前存在的主要問題

傳統(tǒng)的編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)主要立足各艦艇單艦防空，利用本艦艦載雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)，艦艇作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)向武器系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)指示，艦空導(dǎo)彈執(zhí)行發(fā)射流程［6］。傳統(tǒng)的編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的不足，主要存在以下先天不足。

2.2.1 復(fù)雜電磁環(huán)境下艦載雷達(dá)信息保障能力不足

目前艦載雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下信息保障能力不足。面對(duì)有源主動(dòng)干擾，抗干擾能力有限，特別是對(duì)主瓣干擾的有效應(yīng)對(duì)手段有限，導(dǎo)致艦載雷達(dá)對(duì)目標(biāo)探測(cè)跟蹤出現(xiàn)不穩(wěn)定、不連續(xù)、精度不足，難以有效引導(dǎo)艦空導(dǎo)彈攔截目標(biāo)。

2.2.2 艦載雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)距離受視距限制，防空反導(dǎo)時(shí)間不足

在探測(cè)低空掠海飛行的反艦導(dǎo)彈時(shí)，由于其反射面積小、飛行高度低以及海面的“多路徑效應(yīng)”等因素的影響，使得艦載雷達(dá)對(duì)其發(fā)現(xiàn)距離近，預(yù)警時(shí)間短，武器系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間被大幅度壓縮，艦艇發(fā)射艦空導(dǎo)彈攔截次數(shù)受限，可攔截窗口很窄，給艦艇編隊(duì)帶來巨大威脅。

2.2.3 艦空導(dǎo)彈抗飽和攻擊能力不足

面對(duì)敵方反艦導(dǎo)彈的多方向、多目標(biāo)連續(xù)飽和攻擊，艦空導(dǎo)彈火力通道有限，難以組織2～3次以上的抗擊，當(dāng)出現(xiàn)漏抗或重復(fù)抗擊等情況時(shí)，水面艦艇仍將受到被打擊的可能［7～8］。

2.3 發(fā)展趨勢(shì)

2.3.1 多平臺(tái)協(xié)同探測(cè)跟蹤目標(biāo)

通過多平臺(tái)協(xié)同探測(cè)目標(biāo)，能夠解決艦載雷達(dá)探測(cè)距離近、敵方反艦導(dǎo)彈飽和攻擊的問題。如利用艦艇編隊(duì)內(nèi)艦艦、艦機(jī)協(xié)同，為超低空反艦彈的發(fā)現(xiàn)、跟蹤、攔截提供先期預(yù)警，提升對(duì)超低空目標(biāo)的探測(cè)能力；運(yùn)用編隊(duì)多平臺(tái)信息共享和多平臺(tái)資源調(diào)度技術(shù)，提升編隊(duì)協(xié)同交戰(zhàn)信息保障能力；利用編隊(duì)雷達(dá)空間分置優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用交叉定位和聯(lián)合干擾剔除等技術(shù)，提升電磁干擾下的目標(biāo)探測(cè)能力。

2.3.2 利用預(yù)警信息引導(dǎo)艦空導(dǎo)彈抗擊

艦載雷達(dá)由于現(xiàn)實(shí)條件制約，其對(duì)超低空超音速突防目標(biāo)最遠(yuǎn)有效探測(cè)距離限制，通過預(yù)警機(jī)持續(xù)空中警戒，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后及時(shí)通過數(shù)據(jù)鏈廣播方式下傳各艦本指，編隊(duì)發(fā)出防空警報(bào)，各艦本指接收后進(jìn)行作戰(zhàn)準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)空中預(yù)警機(jī)的預(yù)警信息直接推送至艦艇編隊(duì)各艦艇［9］。

同時(shí)，對(duì)各艦雷達(dá)進(jìn)行捕獲提示，各艦雷達(dá)在預(yù)警信息引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起始、快速建航，提示縮短防空作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間，提高對(duì)亞音速/超音速反艦導(dǎo)彈目標(biāo)攔截可行性。

2.3.3 拓展艦空導(dǎo)彈超低空或視距外攔截能力

艦空導(dǎo)彈通過改進(jìn)制導(dǎo)體制，拓展其超低空或視距外攔截能力，使導(dǎo)彈不再受本艦雷達(dá)制導(dǎo)設(shè)備視距的限制，擴(kuò)大艦空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)遠(yuǎn)界，提高水面艦艇的抗飽和攻擊能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程目標(biāo)超低空超視距攔截，提升艦艇編隊(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)效能［10～11］。

3 預(yù)警機(jī)保障下的空基協(xié)同防空反導(dǎo)作戰(zhàn)機(jī)理

預(yù)警機(jī)保障下的水面艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)，是將原先集中于單一艦艇平臺(tái)的探測(cè)、通信和武器等要素與預(yù)警機(jī)平臺(tái)進(jìn)行集成，將預(yù)警機(jī)和艦艇平臺(tái)各防空系統(tǒng)互聯(lián)互通，形成一套完整的立體空基防空反導(dǎo)作戰(zhàn)體系［12～13］。將預(yù)警機(jī)探測(cè)到的目標(biāo)信息通過信息傳輸鏈路傳輸至水面艦艇，再通過本指至武器發(fā)射艦空導(dǎo)彈，導(dǎo)彈飛行過程中由艦艇跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)進(jìn)行制導(dǎo)，直至彈目遭遇，完成對(duì)目標(biāo)的攔截。作戰(zhàn)過程如圖1所示。

圖1 基于外部預(yù)警數(shù)據(jù)信息引導(dǎo)下的防空反導(dǎo)作戰(zhàn)示意圖

4 數(shù)字仿真分析和實(shí)際運(yùn)用試驗(yàn)

4.1 數(shù)字仿真分析

按照預(yù)警機(jī)保障下的水面艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)模型，建立了數(shù)字仿真模型［14～15］。其中：

1）預(yù)警機(jī)與水面艦艇按遠(yuǎn)、中、近位置關(guān)系設(shè)置；

2）空中預(yù)警裝備按預(yù)警機(jī)相關(guān)進(jìn)行設(shè)置，并考慮預(yù)警機(jī)雷達(dá)測(cè)量誤差、數(shù)據(jù)傳輸誤差；

3）艦空導(dǎo)彈按某艦空導(dǎo)彈進(jìn)行設(shè)置；

4）目標(biāo)按超低空反艦導(dǎo)彈突防設(shè)置。

對(duì)預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效果進(jìn)行仿真，經(jīng)仿真得知：

1）預(yù)警機(jī)與水面艦艇在中、近位置情況下，預(yù)警機(jī)保障艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能夠可靠達(dá)成；

2）預(yù)警機(jī)采用精確跟蹤模式時(shí)，預(yù)警機(jī)保障艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能夠可靠達(dá)成；

3）預(yù)警機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈下傳至艦艇的時(shí)延應(yīng)控制在2s以內(nèi)。

4.2 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為了驗(yàn)證預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的可行性，組織開展了預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)艦上跟飛試驗(yàn)。主要驗(yàn)證預(yù)警機(jī)跟蹤情況、數(shù)據(jù)下傳情況、艦空導(dǎo)彈射擊預(yù)定情況。

試驗(yàn)過程中，參試兵力主要由預(yù)警機(jī)、艦機(jī)數(shù)據(jù)鏈、水面艦艇、半主動(dòng)尋的制導(dǎo)體制的艦空導(dǎo)彈，預(yù)警機(jī)與水面艦艇按中近位置關(guān)系設(shè)置，目標(biāo)由殲擊機(jī)構(gòu)成，飛行高度約200m。

圖2 預(yù)警機(jī)保障下防空反導(dǎo)作戰(zhàn)原理圖

目標(biāo)按計(jì)劃航路起飛進(jìn)入，預(yù)警機(jī)完成對(duì)目標(biāo)精確跟蹤后將目標(biāo)信息通過數(shù)據(jù)鏈下傳給水面艦艇，水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（坐標(biāo)轉(zhuǎn)化、時(shí)間修正）后給艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)下達(dá)目標(biāo)指示，艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)信息經(jīng)再次數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行射擊諸元解算并模擬發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈轉(zhuǎn)入發(fā)射狀態(tài)后在制導(dǎo)設(shè)備配合下完成對(duì)目標(biāo)的制導(dǎo)跟蹤。

預(yù)警機(jī)對(duì)目標(biāo)跟蹤的情況見圖3、圖4，導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的制導(dǎo)跟蹤情況見圖5。

從圖3、圖4可以看出，預(yù)警機(jī)探測(cè)距離與目標(biāo)一致性較好，但和真值對(duì)比仍有一定的誤差和滯后性，通過數(shù)據(jù)處理是可以消除一部分的。從圖5可以看出，導(dǎo)彈轉(zhuǎn)入發(fā)射以后，能夠轉(zhuǎn)入對(duì)目標(biāo)的制導(dǎo)跟蹤。

圖3 距離對(duì)比圖

圖4 方位對(duì)比圖

圖5 跟飛導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的跟蹤能力

試驗(yàn)表明：在預(yù)警機(jī)保障下，當(dāng)預(yù)警機(jī)與水面艦艇在一定的距離位置關(guān)系時(shí)，能夠直接采用預(yù)警機(jī)目標(biāo)信息組織半主動(dòng)尋的制導(dǎo)體制的艦空導(dǎo)彈進(jìn)行防空反導(dǎo)作戰(zhàn)。

4.3 實(shí)際運(yùn)用試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的可行性，結(jié)合實(shí)際使用武器訓(xùn)練，組織開展了預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈實(shí)際使用武器試驗(yàn)。主要驗(yàn)證了預(yù)警機(jī)保障條件下全流程、全要素防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程。

訓(xùn)練過程中，參試兵力主要由1架預(yù)警機(jī)，位水面艦艇編隊(duì)后方中近位置，4艘水面艦艇組成兩個(gè)單縱隊(duì)，目標(biāo)為4枚靶彈，飛行高度約20m～30m。態(tài)勢(shì)見圖6。

圖6 實(shí)際應(yīng)用態(tài)勢(shì)圖

預(yù)警機(jī)對(duì)4枚超低空靶彈及時(shí)、正確地完成了發(fā)現(xiàn)和精確跟蹤，通過與靶彈真值對(duì)比，穩(wěn)定跟蹤距離在210km以上、距離最大誤差在120m以內(nèi)、方位和俯仰最大誤差在0.47°以內(nèi)，平均傳輸時(shí)延約為11ms～19ms。

艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)其中1批靶彈，使用預(yù)警機(jī)目標(biāo)信息實(shí)施了防空反導(dǎo)實(shí)彈射擊，經(jīng)事后分析艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全流程、全要素防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程得到了有效的驗(yàn)證。

5 結(jié)語

本文對(duì)編隊(duì)防空反導(dǎo)目前所面臨的形勢(shì)、問題和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)警機(jī)保障條件下的空基協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)機(jī)理進(jìn)行構(gòu)建，按照預(yù)警機(jī)保障下的水面艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)模型，建立了數(shù)字仿真模型并對(duì)預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效果進(jìn)行仿真，分析預(yù)警機(jī)保障艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)是否能夠可靠達(dá)成；通過跟飛試驗(yàn)，驗(yàn)證了該戰(zhàn)術(shù)使用方法的可行性；最后，結(jié)合實(shí)際使用武器訓(xùn)練，組織開展了預(yù)警機(jī)保障下艦空導(dǎo)彈實(shí)際使用武器試驗(yàn)，打通了預(yù)警機(jī)信息至艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路，武器系統(tǒng)使用空基信息進(jìn)行射擊諸元計(jì)算、發(fā)射導(dǎo)彈成功攔截目標(biāo)，為進(jìn)一步研究預(yù)警機(jī)保障條件下水面艦艇艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)作戰(zhàn)應(yīng)用研究奠定了一定的基礎(chǔ)。