國外遠距高動態(tài)對空精確打擊發(fā)展現(xiàn)狀綜述

高書亮, 樊思思, 袁 成, 曹軍偉

(中國航空研究院, 北京 100029)

0 引 言

遠距對空高動態(tài)精確打擊攻擊(以下稱遠距對空打擊)一般是指采用地空、 空空等精確制導(dǎo)武器, 對有人、 無人飛機等空中目標(biāo)實施距離大于500 km的精確打擊行動。 遠距對空打擊是有效毀傷空中節(jié)點, 奪取戰(zhàn)場空中優(yōu)勢的重要作戰(zhàn)樣式。 近年來, 以美國為代表的西方國家圍繞遠距對空打擊開展了大量的裝備技術(shù)研究工作, 先后開展了以NIFC-CA、 CEC、 AIM-260、 遠射等作戰(zhàn)概念和裝備研制項目為代表的演示驗證項目和預(yù)先研究, 在作戰(zhàn)概念開發(fā)、 多源信息融合、 打擊兵器研制升級等方面取得了較大的進展, 形成了部分相關(guān)作戰(zhàn)概念、 代表性裝備和新型應(yīng)用能力。 與傳統(tǒng)意義上的對空打擊過程不同, 遠距攻擊這一作戰(zhàn)樣式有著鮮明的特征: 一是攻擊距離遠, 這意味著攻擊武器的遇靶時間的顯著增長, 彈目相對態(tài)勢更加復(fù)雜, 目標(biāo)針對攻擊武器的攔截、 對抗、 規(guī)避逃逸等選擇迅速增多, 造成了攻擊過程更多的不確定性; 二是制導(dǎo)難度大, 由于遠距對空精確打擊時武器發(fā)射平臺往往遠離空中目標(biāo), 飛行距離已經(jīng)大大超出了武器平臺所配備的雷達、 光電等傳感器的探測跟蹤范圍, 在此條件下, 武器發(fā)射平臺一般難以依靠自身傳感器探測并穩(wěn)定截獲并跟蹤空中目標(biāo), 往往必須依靠多類型外部傳感器才能提供相關(guān)目標(biāo)指示數(shù)據(jù)并輔助精確打擊武器完成整個制導(dǎo)過程。 為此, 相比于傳統(tǒng)的制空作戰(zhàn)樣式, 遠距對空打擊在攻擊過程、 武器裝備、 作戰(zhàn)樣式和信息保障等方面都與傳統(tǒng)的對空精確打擊有著較大的差別, 也是目前國外在相關(guān)領(lǐng)域研究的重要問題之一[1]。 本文分析了近年來美國等相關(guān)國家在這一領(lǐng)域開展的相關(guān)的作戰(zhàn)理念和裝備技術(shù)研究工作, 梳理了其中主要趨勢特征、 應(yīng)用樣式和關(guān)鍵支撐性技術(shù)。

1 遠距對空打擊領(lǐng)域國外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 以遠程制空系列化作戰(zhàn)理念為牽引, 大力發(fā)展遠程空空打擊兵器關(guān)鍵能力

近年來, 美國軍方以空地一體戰(zhàn)、 空海一體戰(zhàn)、 馬賽克戰(zhàn)、 分布式作戰(zhàn)等先進作戰(zhàn)概念為牽引, 逐步對制空作戰(zhàn)概念進行了深化, 使其制空作戰(zhàn)范圍逐步從中近程向遠程延伸。 其主要進展包括:

(1) 以新對空作戰(zhàn)概念為牽引, 持續(xù)強化引導(dǎo)遠距對空打擊裝備發(fā)展頂層引導(dǎo)。

以“穿透性制空”“分布式作戰(zhàn)(PCA)”等新型作戰(zhàn)概念為代表, 近年來美國不斷提出新型空中作戰(zhàn)概念, 牽引新的作戰(zhàn)樣式和裝備體系。 其中: PCA主要關(guān)注具備高隱身能力的穿透性空中平臺簇, 在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境下的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、 態(tài)勢感知和防區(qū)外一體化打擊能力,隨著打擊范圍、 距離和隱蔽性的逐步提升, 客觀上需要多類型的遠距對空攻擊武器支撐更加快速不可預(yù)測的防區(qū)外攻擊[2], 從而有效掃除敵方空中攔截目標(biāo), 打通穿透對手防空體系的通道。 為此, 美國近年來瞄準(zhǔn)研制新型、 無人化協(xié)同式空戰(zhàn)平臺, 進一步提升打擊火力應(yīng)用的靈活性, 縮短傳統(tǒng)發(fā)射載機平臺瞄準(zhǔn)、 占位和中制導(dǎo)周期, 增強傳統(tǒng)發(fā)射載機的戰(zhàn)場生存能力。 美國Kratos公司與美國空軍研究實驗室合作開發(fā)的一款高亞聲速、 遠距離攻擊的XQ-58A無人機(其外形如圖1所示), 采用了隱身設(shè)計和開放式任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu), 能夠根據(jù)不同作戰(zhàn)需要配置不同類型任務(wù)載荷, 據(jù)稱該機可與F-22或F-35組成編隊協(xié)同作戰(zhàn), 在有人機的指揮下實施偵察與打擊任務(wù)。

圖1 XQ-58A無人機Fig.1 XQ-58A UAV

(2) 繼續(xù)發(fā)展新型遠射程制空打擊武器。

對傳統(tǒng)的AIM-120空空導(dǎo)彈進行持續(xù)升級。 2022年, 美國空軍成功進行了第1枚AIM-120D3導(dǎo)彈實彈射擊試驗(如圖2所示), AIM-120D3導(dǎo)彈正在開展相應(yīng)的升級改進, 更換電池等多個組件, 采用新型發(fā)動機。 據(jù)推算, 和AIM-120-C8系列相比, AIM-120D3的最大射程有可能增加50%, 近期有報道稱AIM-120D3將于2023年內(nèi)正式列裝。 此外, 美國空軍于2021年采用機載“軍團/Legion”紅外搜索與跟蹤吊艙成功發(fā)射AIM-120導(dǎo)彈并命中了QF-16靶機, 這是美軍首次采用非雷達類傳感器完成雷達制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的制導(dǎo), 進一步擴展了AIM-120導(dǎo)彈的使用范圍和制導(dǎo)信息來源。 與此同時, 美國空軍很有可能已經(jīng)啟動了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)攻擊導(dǎo)彈(JATM)即AIM-260的研制, 盡管該導(dǎo)彈的射程、 尺寸、 動力形式等關(guān)鍵數(shù)據(jù)至今仍未公開, 但美國空軍此前多次表示, 這款導(dǎo)彈的射程將會對標(biāo)其他國家的同款產(chǎn)品, 其最大射程極有可能相比于美軍上一代主力空空導(dǎo)彈大幅增加, 能夠直接在F-22和F-35戰(zhàn)斗機的內(nèi)埋式彈艙掛載發(fā)射。 有消息稱, 該導(dǎo)彈采用新型固體燃料發(fā)動機、 慣導(dǎo)/GPS自動駕駛儀以及高爆破片戰(zhàn)斗部, 大量采用AGM-88G先進反輻射導(dǎo)彈增程型項目中的成熟技術(shù), 極有可能采用更加先進的雙模導(dǎo)引頭, 最大射程有可能是AIM-120導(dǎo)彈的兩倍。

圖2 美軍首次試射AIM-120D3導(dǎo)彈Fig.2 First launch of AIM-120D3 missile

1.2 以構(gòu)建跨域融合殺傷鏈為目標(biāo), 積極開展多類型跨域?qū)諗r截項目實驗

隨著標(biāo)準(zhǔn)-6/3等多種新型對空武器的性能提升, 美國正通過新作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)系統(tǒng)將相關(guān)武器逐步整合到跨域?qū)站_攔截, 實現(xiàn)對空高動態(tài)的精確攔截打擊效果, 在此基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建了“海軍一體化防空火控”(NIFC-CA)等先進作戰(zhàn)系統(tǒng), 其基本應(yīng)用模式如圖3所示[4]。 以美國海軍NIFC-CA系統(tǒng)為例, NIFC-CA是為了實現(xiàn)遠程交戰(zhàn)和超視距攔截而發(fā)展的一種分布式、 網(wǎng)絡(luò)化編隊防空反導(dǎo)指控系統(tǒng)。 該系統(tǒng)在協(xié)同交戰(zhàn)能力(CEC)系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級了通信網(wǎng)絡(luò), 將聯(lián)合對地攻擊巡航導(dǎo)彈防御用網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)(JLENS)、 E-2D預(yù)警機、 戰(zhàn)斗機、 水面艦艇等水面和空中平臺的傳感器整合起來, 為系統(tǒng)內(nèi)作戰(zhàn)單元提供統(tǒng)一完整的戰(zhàn)場態(tài)勢和一體化的火力控制, 利用新一代標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈實現(xiàn)艦艇編隊的分布式、 超視距遠程防空反導(dǎo)作戰(zhàn)。 NIFC-CA的出現(xiàn), 極大的擴展了美國海軍艦艇編隊的對空尤其是對低空區(qū)域的打擊范圍, 能夠較為可靠的遂行超視距攻擊任務(wù), 通過該系統(tǒng)可將E-2D預(yù)警機、 F-35隱身戰(zhàn)機、 浮空式網(wǎng)絡(luò)化傳感器系統(tǒng)(JLENS)等多種空基裝備有效整合到對空殺傷鏈中來, 進一步提升了對不同高度、 不同速度和不同類型目標(biāo)的攔截能力。 2014年6月, 美國海軍保羅·瓊斯號驅(qū)逐艦首次利用E-2D預(yù)警機提供的空基信息, 發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈攔截摧毀雷達視距外的低空巡航導(dǎo)彈, 完成NIFC-CA超視距海上作戰(zhàn)驗證。 2015年6月, 美國海軍在白沙導(dǎo)彈靶場基于NIFC-CA系統(tǒng)發(fā)射了標(biāo)準(zhǔn)-6艦空導(dǎo)彈, 對超聲速靶機成功實施了中程超視距攔截, 試驗成功表明美國海軍艦艇編隊初步具備了超視距低空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力[5]。 2016年9月, 白沙靶場的LLS-1陸上宙斯盾模擬系統(tǒng)首次使用F-35B的空基信息, 發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈成功攔截1架靶機, 完成了F-35B和標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈的聯(lián)合實彈測試。

圖3 一體化火控-制空系統(tǒng)(NIFC-CA)基本應(yīng)用模式Fig.3 Basic application mode of NIFC-CA

1.3 以擴大攻擊拒止范圍為目標(biāo), 發(fā)展新型分布式對空火力平臺研究

針對傳統(tǒng)空空、 低空武器的相關(guān)性能局限, 美國正在積極探索結(jié)合多種類型的復(fù)合式空中平臺, 進一步增加對空打擊的靈活性和攻擊范圍。 美國國防高級研究計劃局(DARPA)啟動的“遠射/LongShot”的研究計劃(其中諾斯羅普·格魯曼公司的飛行器示意圖如圖4所示)旨在研究、 開發(fā)和驗證一款可以攜帶和發(fā)射空空導(dǎo)彈的無人機平臺, 該無人機可使用有人機平臺運載投放, 以顯著擴大攻擊范圍, 提升應(yīng)對空中威脅的作戰(zhàn)效率: 一是通過無人機發(fā)射新型空空導(dǎo)彈, 能夠更加靈活的抵近敵方空中目標(biāo)并實施攻擊, 使敵方更難以發(fā)現(xiàn); 二是延長了敵我雙方的交戰(zhàn)距離, 使得敵方對自身戰(zhàn)斗機實施反擊的難度加大, 提升了有人飛機的戰(zhàn)場生存能力; 三是提高了打擊成功概率, 無人機可在離對手更近的地方發(fā)射空對空導(dǎo)彈, 優(yōu)化初始發(fā)射條件, 減少敵方反應(yīng)時間, 提高殺傷概率[6]。 2017年9月, DARPA在其發(fā)布的視頻中介紹了飛行導(dǎo)彈掛架(FMR)的概念(如圖5所示)。 FMR是一種高度簡化、 可快速批量生產(chǎn)的可消耗無人機, 主要用于配裝美軍三代機, 既可作為普通專用掛架使用, 即戰(zhàn)斗機通過其發(fā)射各類武器彈藥, 但自身不發(fā)射出去。 同時也可作為前出/伴飛僚機使用, 由戰(zhàn)斗機發(fā)射并前出執(zhí)行巡航飛行和武器發(fā)射任務(wù)。 從發(fā)布視頻中可見FMR可掛載1或2枚AIM-120導(dǎo)彈, 具備按預(yù)設(shè)航路巡航飛行能力, 可以以馬赫數(shù)0.9的速度飛行20 min, 發(fā)射后不回收, 如未發(fā)射則可重復(fù)使用; 2022年, 洛克希德·馬丁公司在其發(fā)布的未來有人-無人分布式編組作戰(zhàn)概念中, 展示了4種不同的無人機平臺, 其中包括了一種稱為“普通多任務(wù)卡車(CMMT)”的無人及平臺(如圖6所示), 其采用V型尾翼和彈出式后掠機翼, 可由F-35戰(zhàn)斗機或C-130運輸機掛載發(fā)射, 并能夠?qū)嵤┛罩袑?dǎo)彈發(fā)射, CMMT旨在通過模塊化和可擴展設(shè)計, 成為分布式、 低成本的空中彈藥打擊節(jié)點。 尤其是在其展示視頻中CMMT在機頭部位配置了比較全面的射頻探測傳感器載荷與天線陣面, 因此很有可能具備了主動目標(biāo)探測與跟蹤能力, 能夠自主完成一定的對空攻擊任務(wù)。

圖4 “遠射”項目飛行器示意圖Fig.4 Basic appearance LongShot flight vehicle

圖5 飛行導(dǎo)彈掛架(FMR)概念圖Fig.5 Basic appearance of FMR

圖6 CMMT無人機外形示意圖Fig.6 Basic appearance of CMMT UAV

2 國外遠距對空打擊的典型應(yīng)用樣式

總結(jié)當(dāng)前國外遠距對空打擊的發(fā)展現(xiàn)狀, 其關(guān)鍵是通過構(gòu)建更加完備、 健壯的打擊鏈條, 解決遠距目標(biāo)精確指示問題, 保障在整個攻擊過程中為遠距打擊武器提供滿足精確制導(dǎo)要求的目標(biāo)火控信息。 其中的典型作戰(zhàn)應(yīng)用樣式包括:

2.1 協(xié)同目標(biāo)探測制導(dǎo)遠距攻擊

協(xié)同目標(biāo)探測往往針對武器發(fā)射平臺自身的探測性能不足, 采用具有更強探測能力的外部平臺對目標(biāo)進行探測、 跟蹤和識別, 將目標(biāo)位置、 速度、 高度、 方位、 屬性等目標(biāo)信息通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到武器發(fā)射平臺, 武器發(fā)射平臺借助目標(biāo)信息完成發(fā)射占位、 火控解算并發(fā)射打擊武器; 隨后在打擊武器飛行過程中, 外部平臺持續(xù)獲取目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)鏈與武器發(fā)射平臺共享, 由武器發(fā)射平臺完成對武器的中制導(dǎo)指令修正, 直至命中目標(biāo)[7], 如圖7所示。 這種樣式的實質(zhì)是通過探測能力更強的外部平臺(預(yù)警機、 偵察衛(wèi)星、 浮空器等)獲取目標(biāo)信息, 彌補武器平臺在目標(biāo)探測威力方面的不足。 在整個打擊過程中, 需要外部平臺對目標(biāo)持續(xù)跟蹤, 保持武器發(fā)射平臺對打擊武器的跟蹤和制導(dǎo), 同時發(fā)射平臺與制導(dǎo)平臺之間、 發(fā)射平臺與武器之間需全程保持可靠的實時通信鏈路, 對整個打擊任務(wù)規(guī)劃過程提出了較高要求, 也使得武器發(fā)射平臺不易實現(xiàn)較早脫離, 難以對自身雷達資源進行合理調(diào)度分配, 在削弱武器發(fā)射平臺的生存能力的同時也很難兼顧多目標(biāo)攻擊任務(wù)。

圖7 協(xié)同目標(biāo)探測制導(dǎo)遠距攻擊樣式Fig.7 Long-range attacking mode based on cooperative target detection

2.2 協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)遠距攻擊

協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)是指武器發(fā)射平臺根據(jù)外部目標(biāo)指示平臺提供的目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)射武器, 隨后進行制導(dǎo)權(quán)交接, 由外部目標(biāo)指示平臺完成攻擊全過程的目標(biāo)指示和中繼制, 如圖8所示。 這種樣式要求可以擴展目標(biāo)探測和攻擊范圍, 使武器發(fā)射平臺在完成發(fā)射任務(wù)后即可迅速脫離或轉(zhuǎn)而執(zhí)行下一任務(wù), 在解放武器平臺作戰(zhàn)能力、 提升戰(zhàn)場生存能力方面具有較大的優(yōu)勢, 但同時要求外部目標(biāo)指示平臺能夠及時、 可靠的與打擊武器建立制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈路, 同時能夠完成對待攻擊目標(biāo)的全程跟蹤, 對外部目標(biāo)指示平臺的目標(biāo)探測能力、 信息處理與傳輸能力都提出了較高的要求, 因此外部目標(biāo)指示平臺往往與武器發(fā)射平臺不屬于一類平臺[8-9]。 從美國當(dāng)前發(fā)展情況來看, 在NIFC-CA等項目研究過程中, 先后將F-35隱身戰(zhàn)斗機、 E-2D預(yù)警機等先進空中作戰(zhàn)平臺引入到美國海軍艦艇防空中來, 能夠發(fā)揮空中傳感器平臺的超視距目標(biāo)指示優(yōu)勢, 極大的擴展了對低空目標(biāo)的探測搜索范圍, 克服了地球曲率半徑影響, 實現(xiàn)了對亞、 超聲速目標(biāo)的低空攔截。

圖8 協(xié)同目標(biāo)指示制導(dǎo)遠距攻擊Fig.8 Long-range attacking mode based on cooperative target detection

2.3 網(wǎng)絡(luò)化接力制導(dǎo)遠距攻擊

由于單一種類平臺的目標(biāo)探測、 信息處理、 數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶芰Φ南拗? 需要在協(xié)同制導(dǎo)的基礎(chǔ)上再進一步構(gòu)建分布式、 網(wǎng)絡(luò)化的外部制導(dǎo)信息體系, 通過引入包括天基、 空基、 陸基等多類型的信息支援節(jié)點, 充分發(fā)揮多體制、 多平臺、 多頻段的目標(biāo)探測與跟蹤優(yōu)勢, 從而進一步擴展目標(biāo)攻擊范圍和打擊精度[10]。 在網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)過程中, 多類傳感器協(xié)同工作和信息有效融合, 實現(xiàn)對大機動、 高隱身、 高速度等多種類、 多方向和多批次目標(biāo)的連續(xù)有效跟蹤及準(zhǔn)確識別, 構(gòu)建更加清晰準(zhǔn)確的空戰(zhàn)場態(tài)勢, 形成更加完備的目標(biāo)跟蹤識別能力, 支撐在高動態(tài)、 高對抗條件下的火控級信息實時生成和傳輸[11-12]。 以高超聲速武器攔截防御作戰(zhàn)為例, 美國導(dǎo)彈防御局發(fā)布“區(qū)域高超聲速導(dǎo)彈防御方案”, 計劃利用宙斯盾系統(tǒng)、 遠程識別雷達(LRDR)、 彈道導(dǎo)彈天基探測系統(tǒng)(HBTSS)、 滑翔段攔截彈(GPI)和標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈等實現(xiàn)對高超聲速飛行器的滑翔段攔截。 即充分發(fā)揮HBTSS高軌衛(wèi)星的大范圍目標(biāo)預(yù)警優(yōu)勢, 盡早發(fā)現(xiàn)高超聲速目標(biāo); 在完成初步跟蹤識別后, 有效引導(dǎo)宙斯盾雷達系統(tǒng)和LRDR等地面遠程雷達快速調(diào)整實現(xiàn)對高超聲速目標(biāo)潛在機動空域范圍, 精確確定波位編排區(qū)域和照射順序, 從而快速、 高概率地捕獲到目標(biāo)并為反高超攔截作戰(zhàn)提供目標(biāo)軌跡預(yù)測和火控解算數(shù)據(jù)[13], 其基本應(yīng)用過程如圖9所示。

圖9 美國反高超目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷鏈Fig.9 Anti-hypersonic target killing chain

3 遠距對空打擊的關(guān)鍵支撐性技術(shù)

3.1 新質(zhì)對空武器平臺設(shè)計技術(shù)

傳統(tǒng)對空武器(如空空導(dǎo)彈、 地空導(dǎo)彈等)受諸多因素限制, 導(dǎo)致其有效射程或射界有限, 客觀上難以覆蓋遠距空域, 同時由于制導(dǎo)體制、 動力形式、 氣動布局等方面的局限, 使得其難以勝任遠距攻擊任務(wù)。 隨著美國AIM-120D、 AIM-260等先進空空導(dǎo)彈的不斷研制或升級, 美國已經(jīng)客觀上具備了覆蓋更遠對空攻擊距離的武器基礎(chǔ)。 相比于傳統(tǒng)導(dǎo)彈武器, 目前提升武器攻擊范圍的方法主要包括: (1)依托新型發(fā)射平臺。 武器攻擊射程往往取決于其發(fā)射條件, 不同發(fā)射位置、 高度和初速所對應(yīng)的最遠射程也基本固定。 從美國“遠射”等項目來看, 充分利用復(fù)合式發(fā)射平臺將導(dǎo)彈運抵到指定陣位再行擇機發(fā)射, 能夠充分選擇最佳占位, 進一步抵近敵方目標(biāo), 是導(dǎo)彈增程的有效途徑之一; (2)采用新型動力體制, 通過雙/多脈沖固體火箭發(fā)動機、 沖壓發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)爆震等新體制發(fā)動機, 改進平均推力、 工作時間、 比沖等關(guān)鍵性能參數(shù), 提升持續(xù)飛行時間, 有效提升武器的射程、 末速等典型指標(biāo), 歐洲研制的“流星”空空導(dǎo)彈在空空武器平臺上首次使用了沖壓動力體制。 (3)采用多模式復(fù)合導(dǎo)引體制。 目前美國等西方國家已在多型精確制導(dǎo)武器上廣泛采用多模主動相控陣體制, 其主要類型如表1所示[14]。 多模復(fù)合技術(shù)能夠獲取目標(biāo)的多個維度信息, 增強導(dǎo)引系統(tǒng)在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的探測識別能力、 信息感知能力、 反隱身探測能力和抗干擾能力。

表1 采用多模復(fù)合導(dǎo)引體制的國外典型制導(dǎo)武器Table 1 Typical precise guidance weapons based on multi-mode guidance

3.2 基于跨域網(wǎng)絡(luò)的遠程目標(biāo)指示和制導(dǎo)技術(shù)

由于單一武器平臺探測范圍、 目標(biāo)分辨率、 探測精度等方面存在不同程度的局限, 僅靠單一平臺提供制導(dǎo)信息, 往往存在著平臺生存能力差、 多目標(biāo)制導(dǎo)性能弱和易受電子干擾等問題, 因此僅靠單一類型傳感器完成制導(dǎo)不利于精確打擊的靈活性, 尤其是對遠距離攻擊過程中的復(fù)雜彈目態(tài)勢變化和戰(zhàn)場環(huán)境缺乏適應(yīng)能力。 跨域網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制導(dǎo)實際上是采用多種不同類型、 能力互補的傳感器平臺構(gòu)建制導(dǎo)信息網(wǎng)絡(luò), 實現(xiàn)全程制導(dǎo)信息的精確可靠供給。 在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制導(dǎo)過程中, 目標(biāo)狀態(tài)信息不再由單一的機載傳感器或彈載傳感器獲得, 而是由分布于陸、 海、 空、 天等多種平臺上的傳感器提供。 該技術(shù)的關(guān)鍵難點包括: (1)跨平臺時空統(tǒng)一, 由于各平臺采用的導(dǎo)航基準(zhǔn)、 鏈路傳輸時延等都存在較大差異, 導(dǎo)致各平臺所提供的目標(biāo)探測跟蹤信息實際上附加了各自時空基準(zhǔn)不匹配所附加的誤差, 如何校正不同信息對應(yīng)的時空基準(zhǔn)就成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點; (2)多傳感器信息融合處理, 針對多種不同類型傳感器在信息維度、 質(zhì)量、 分辨率、 更新時間等方面的不同, 可以采用數(shù)據(jù)級、 特征級和決策級等不同類型的信息融合策略, 形成面向目標(biāo)博弈場景下的目標(biāo)位置、 速度、 高度、 方位等信息自動獲取方案, 甚至能夠形成面向目標(biāo)屬性等深層次信息識別的基本能力, 從而進一步提升目標(biāo)指示、 目標(biāo)識別和協(xié)同制導(dǎo)能力。

3.3 彈群自主協(xié)同攻擊技術(shù)

由于遠距區(qū)域的復(fù)雜交戰(zhàn)態(tài)勢, 采用武器間的自主協(xié)同可以有效提升對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力, 從而進一步確保打擊效果。 當(dāng)前國外對彈群自主協(xié)同技術(shù)進行了多種研究, 提出了面向彈群自主態(tài)勢感知、 協(xié)同探測、 協(xié)同攻擊等多方面的要求。 從近年來多次局部武裝沖突情況來看, 智能彈群或無人蜂群發(fā)展進展很快。 作為無人自主彈群概念的提出者, 美國在已經(jīng)提出了多個蜂群作戰(zhàn)演示概念。 美國空軍正在實施的“金帳汗國”網(wǎng)絡(luò)彈藥項目, 計劃在庫存武器系統(tǒng)上增加無線數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同武器相互之間能夠共享數(shù)據(jù)并進行互操作[16], 從而提升武器網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同功能的有效性(其典型演示場景如圖10所示)。 由于武器使用共享數(shù)據(jù)來改進整個武器群的信息, 從而提高整個群體信息的有效性。 當(dāng)每種武器探測到同一目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)時, 綜合這些信息數(shù)據(jù)可以減小目標(biāo)位置的誤差, 從而實現(xiàn)更精確的火力打擊。 當(dāng)前, 英國正開展基于亮云誘餌(BriteCloud)的集群協(xié)同干擾試驗(如圖11所示), 亮云采用數(shù)字式射頻存儲(DRFM)體制, 能夠從任何標(biāo)準(zhǔn)的55 mm誘餌發(fā)射器上發(fā)射, 最初在臺風(fēng)戰(zhàn)斗機等平臺上對該誘餌進行了測試, 未來將會整合到F-35B戰(zhàn)斗機上。 多個亮云組成的無人集群可以在大范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳的覆蓋干擾, 在更長的時間內(nèi)執(zhí)行多次電子攻擊, 極大的提升了在空戰(zhàn)過程中的電磁空間對抗能力, 這一點在萊昂納多公司和英國皇家空軍快速能力辦公室(RCO)于2020年合作開展的演示實驗中得到了證明。 此外, 采用彈群自主協(xié)同攻擊技術(shù), 能夠充分發(fā)揮彈群中不同節(jié)點在探測、 制導(dǎo)、 抗干擾等不同維度上的性能優(yōu)勢, 針對不同末端攻擊情況遂行協(xié)同探測、 協(xié)同制導(dǎo)和協(xié)同抗干擾等多種作戰(zhàn)樣式。

圖10 “金帳汗國”項目Fig.10 “Golden horde” project

圖11 基于亮云誘餌的集群協(xié)同干擾試驗Fig.11 Cooperative jamming verification based on BriteCloud air-launched decoy

3.4 拒止環(huán)境下的智能自主決策技術(shù)

拒止環(huán)境下的分布式智能作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭形態(tài)的一個重要發(fā)展方向。 遠距攻擊過程的末端遠離我方而靠近敵方縱深, 往往會面臨更加復(fù)雜的“反介入/區(qū)域拒止”態(tài)勢, 因此拒止環(huán)境下的智能自主決策是未來的重要發(fā)展方向。 美軍于2015年開始陸續(xù)發(fā)布了部分拒止環(huán)境下無人系統(tǒng)項目, 更加強調(diào)分布式單元的突防能力、 研發(fā)成本、 察打融合度、 容錯性等。 其代表項目包括近戰(zhàn)隱蔽自主一次性無人機(CICADA)項目、 “小精靈”項目、 低成本無人機集群技術(shù)(LOCUST)項目。 2014年, “拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”(Collaborative Operations in Denied Environment, CODE) 項目啟動, 旨在開發(fā)自主協(xié)同算法提升開放式結(jié)構(gòu)下分布式無人系統(tǒng)在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)能力。 該項目在其3個執(zhí)行階段實現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法研究、 開放式系統(tǒng)架構(gòu)下的軟硬件開發(fā)和一系列驗證試驗, 能夠在通信拒止和GPS拒止環(huán)境下對多個虛擬目標(biāo)進行戰(zhàn)術(shù)應(yīng)對和打擊, 其典型作戰(zhàn)概念如圖12所示。 此外, 美軍還針對戰(zhàn)斧導(dǎo)彈等遠程攻擊武器進行了拒止環(huán)境下的性能提升改進, 2013年, “戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈(第四代“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈, 如圖13所示) 完成了被動雷達導(dǎo)引頭的傳感器改進, 于2015年進行了主動雷達導(dǎo)引頭試驗。 改進后的“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”可實現(xiàn)對對方各類型傳感器的識別和定位, 提供實時態(tài)勢感知并打擊高價值目標(biāo), 提升拒止環(huán)境下的分布式、 智能作戰(zhàn)水平和抗電磁干擾能力, 使“戰(zhàn)斧”編隊具備“協(xié)同突防-打擊-打擊評估-二次打擊-打擊評估”的作戰(zhàn)能力[17]。

圖12 CODE項目典型作戰(zhàn)概念Fig.12 Typical operation concept of CODE project

圖13 第四代戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈系統(tǒng)基本組成Fig.13 Basic composition of BGM-108 missile

3.5 遠程武器任務(wù)在線監(jiān)視與調(diào)節(jié)技術(shù)

超遠程攻擊意味著空戰(zhàn)過程中對超視距時敏目標(biāo)的攻擊距離、 攻擊包線和攻擊窗口的大幅增加, 因此攻擊武器的遇靶時間和距離都大幅度提升, 隨著彈目相對態(tài)勢的急劇復(fù)雜化, 對武器的在線調(diào)節(jié)校正都提出了更高的要求, 如果能夠通過具有較強的目標(biāo)探測跟蹤和信息處理與指揮能力的空中平臺實時接入武器攻擊過程中的飛行參數(shù)和工況參數(shù), 則可對武器遠程攻擊過程進行全維度監(jiān)視和管控, 結(jié)合實際的戰(zhàn)場態(tài)勢實現(xiàn)更加高效的任務(wù)規(guī)劃與火力分配[18]。 為此, 美國以預(yù)警機為空戰(zhàn)指揮平臺, 開展了多次預(yù)警機與導(dǎo)彈武器實時鉸鏈過程研究, 在實現(xiàn)接力制導(dǎo)的基礎(chǔ)上, 探索預(yù)警機指揮武器攻擊的演示驗證: 2013年7月, 美軍舉行了“三叉戟勇士2013”演習(xí), 演示試驗了E-2D預(yù)警機指揮新型JSOW空地導(dǎo)彈對海上移動艦艇的攻擊過程。 演示試驗過程中, E-2D預(yù)警機直接指揮引導(dǎo)1架F/A-18E/F戰(zhàn)斗機發(fā)射新型JSOW空地導(dǎo)彈, 同時, E-2D還接收了這枚導(dǎo)彈雙向數(shù)據(jù)鏈傳回的狀態(tài)更新信息和命中提示信息。 驗證了預(yù)警機等平臺能夠通過靈活的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與導(dǎo)彈進行可靠雙向連接, 確保導(dǎo)彈能夠?qū)崟r、 無縫的嵌入空基通信網(wǎng)絡(luò)[19-20]。 一旦發(fā)射平臺能夠?qū)崟r、 高更新率的獲取遠程攻擊彈藥的飛行和工作狀態(tài), 則可以充分發(fā)揮自身態(tài)勢信息全、 決策能力強的優(yōu)勢, 全程精準(zhǔn)調(diào)節(jié)武器的工作模式與運行路徑, 實現(xiàn)攻擊性能的在線監(jiān)測和目標(biāo)-火力在線可調(diào)分配, 從而將目前國外中遠距空空導(dǎo)彈的“發(fā)射后不管”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)射后智管”, 進一步提升攻擊效率和作戰(zhàn)靈活性。

4 結(jié) 束 語

匯總上述國外目前在超遠程對空精確打擊領(lǐng)域的裝備和技術(shù)發(fā)展動向, 總體上體現(xiàn)出了如下特點: 一是作戰(zhàn)概念頂層牽引。 從美國等國的發(fā)展情況來看, 在分布式、 馬賽克、 穿透式制空等多種作戰(zhàn)概念牽引下, 超遠程對空精確打擊成為支撐上述作戰(zhàn)概念落地的重要戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法; 二是打擊兵器快速發(fā)展, 隨著多種技術(shù)手段加入, 傳統(tǒng)的空空、 地空等對空武器正逐步采用多種技術(shù)以期突破原有射程限制, 從而滿足支撐超遠距對空精確打擊的需要; 三是持續(xù)提升跨域信息融合應(yīng)用能力, 不斷滿足超遠程攻擊的超時間、 大范圍和高精度信息保障需求。