預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)典型樣式效能仿真分析及對(duì)策

顧忠征, 陳善靜, 李偉鵬

(1.空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院,西安,710038;2.陸軍勤務(wù)學(xué)院,重慶,401331)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,各種新型作戰(zhàn)飛機(jī)在沒有預(yù)警機(jī)的支撐下作戰(zhàn)效能將大打折扣。預(yù)警機(jī)是現(xiàn)代空軍作戰(zhàn)的重要力量,其扮演的核心指控角色及其所處的特殊戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境決定了預(yù)警機(jī)必須與陸?？仗於嗥脚_(tái)、多系統(tǒng)、多單位進(jìn)行協(xié)同指揮、情報(bào)共享。作為空中作戰(zhàn)指控中心,預(yù)警機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)性、可靠性、生存能力、覆蓋范圍等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),同時(shí)其兼有預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察、通信中繼、指揮控制和戰(zhàn)場(chǎng)管理等功能[1-2],因此,在協(xié)同偵察衛(wèi)星、支援飛機(jī)和陸地或海面作戰(zhàn)力量等方面都發(fā)揮著重要的作用[3-4]。研究預(yù)警機(jī)的空天協(xié)同作戰(zhàn),需要充分考慮各作戰(zhàn)單元之間的協(xié)同機(jī)制和典型樣式,形成空天多型作戰(zhàn)力量?jī)?yōu)勢(shì)互補(bǔ),提升整體作戰(zhàn)效能。

1 預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)的現(xiàn)實(shí)需求

預(yù)警機(jī)自誕生之初就肩負(fù)著偵察探測(cè)和指揮控制的重任,而隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和空天攻防裝備的升級(jí)換代,預(yù)警機(jī)如何與空天信息系統(tǒng)及作戰(zhàn)飛機(jī)開展體系協(xié)同、聯(lián)合攻防正成為現(xiàn)代空軍所面臨的重大現(xiàn)實(shí)需求。

1.1 外軍預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)日趨成熟

1945年3月,世界上第1種預(yù)警機(jī)“美國(guó)海軍的TBM-3W”正式服役[5],并在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中大范圍付諸實(shí)戰(zhàn)。在此后的多場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中,尤其是在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。預(yù)警機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)歷程大體上劃分為以下3個(gè)階段:

產(chǎn)生階段(20世紀(jì)40年代到60年代初):主要標(biāo)志是雷達(dá)上機(jī),主要任務(wù)是解決雷達(dá)裝機(jī)升空和強(qiáng)雜波背景下的探測(cè)問題。這一階段的預(yù)警機(jī)信息化水平低,空空協(xié)同能力初步發(fā)展,各國(guó)的衛(wèi)星技術(shù)也正處于起步階段,因此只具備初步的指揮控制能力,并不具備空天一體協(xié)同作戰(zhàn)能力。

發(fā)展階段(20世紀(jì)60年代到90年代初):主要標(biāo)志是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單平臺(tái)的指揮和控制。此時(shí)預(yù)警機(jī)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)突破:一是相控陣技術(shù)的運(yùn)用,增加了預(yù)警機(jī)機(jī)載雷達(dá)的工作模式,增強(qiáng)了雷達(dá)的探測(cè)性能;二是數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展保證了空地情報(bào)分發(fā),預(yù)警機(jī)通信模式從話音向數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)換。這一階段的預(yù)警機(jī)初步實(shí)現(xiàn)了空天協(xié)同作戰(zhàn),形成了一定的戰(zhàn)斗力。

成熟階段(20世紀(jì)90年代至今):主要標(biāo)志是指揮控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。隨著導(dǎo)彈和隱身飛機(jī)等高科技武器裝備帶來的威脅顯著增加,聯(lián)合作戰(zhàn)目標(biāo)的數(shù)量日益增多,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日益復(fù)雜,美國(guó)第三代預(yù)警機(jī)的典型代表E-2D“高級(jí)鷹眼”預(yù)警機(jī)能夠有效利用、整合太空力量支持,在太空電子偵察衛(wèi)星、成像偵察衛(wèi)星的有力支撐下,進(jìn)行成熟的空天協(xié)同作戰(zhàn),已經(jīng)具備了極高的實(shí)戰(zhàn)價(jià)值,并扮演“空中指揮官”的重要角色。

除美國(guó)外,俄羅斯、日本、以色列等國(guó)家的預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)應(yīng)用也日趨成熟。例如:俄羅斯合并空軍和空天防御部隊(duì),統(tǒng)一管理空軍,研究運(yùn)用導(dǎo)彈攻擊預(yù)警和宇宙空間監(jiān)督系統(tǒng),加強(qiáng)預(yù)警機(jī)、預(yù)警衛(wèi)星與空基、地基以及臨近空間武器裝備的協(xié)同,已進(jìn)入“空天一體”融合發(fā)展的新階段;日本組建了一支預(yù)警機(jī)特別中隊(duì),擁有4架E-767、13架E-2C預(yù)警機(jī),彌補(bǔ)日本島內(nèi)雷達(dá)盲區(qū),還增加了其“窺探”世界各地的能力;以色列在貝卡谷地之戰(zhàn)中,利用預(yù)警機(jī)不斷偵測(cè)敵機(jī)方位、距離等重要數(shù)據(jù),引導(dǎo)己方作戰(zhàn)飛機(jī)及時(shí)升空占據(jù)有利攻擊陣位或支援,同時(shí)將作戰(zhàn)情況通報(bào)地面指揮中心以便指揮者做出正確的戰(zhàn)場(chǎng)決策,從而一舉摧毀了貝卡谷地導(dǎo)彈陣地。

1.2 預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)需求迫切

從海上維權(quán)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)來看,南海諸島嶼距離大陸沿?；剡b遠(yuǎn),地面雷達(dá)在指揮、引導(dǎo)等方面有一定局限性,而預(yù)警機(jī)在此能發(fā)揮重要作用,因此,預(yù)警機(jī)的空天協(xié)同需求急劇上升。

預(yù)警機(jī)作為戰(zhàn)略空軍裝備中的核心,必須在信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中扮演好“戰(zhàn)場(chǎng)指揮官”的核心角色。目前世界主要軍事強(qiáng)國(guó)的預(yù)警機(jī)已基本形成了高低搭配、遠(yuǎn)近協(xié)同的空中預(yù)警網(wǎng)絡(luò),可承擔(dān)空中巡邏警戒和指揮控制任務(wù),但目前預(yù)警機(jī)在空天協(xié)同作戰(zhàn)方面有待進(jìn)一步完善。天基平臺(tái)的成像偵察衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星和紅外預(yù)警衛(wèi)星能提供大范圍的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)監(jiān)控信息,及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵方重要陣地、機(jī)場(chǎng)、港口動(dòng)態(tài)變化和進(jìn)攻征兆,從而引導(dǎo)預(yù)警機(jī)針對(duì)性預(yù)警監(jiān)視某一方向并規(guī)避潛在威脅。又如預(yù)警機(jī)與高地球軌道上的通信衛(wèi)星組網(wǎng)后,可實(shí)現(xiàn)大范圍、遠(yuǎn)距離指揮、控制和引導(dǎo)有人/無人機(jī)開展軍事行動(dòng),創(chuàng)新空天信息系統(tǒng)支撐下空軍攻防作戰(zhàn)理論與戰(zhàn)法。未來戰(zhàn)場(chǎng)涉及陸、海、空、天等多域目標(biāo),因此,為滿足探測(cè)、指揮、控制、中繼等戰(zhàn)場(chǎng)感知與管理需要,預(yù)警機(jī)亟需裝備和升級(jí)電子/光電偵察與對(duì)抗、敵我識(shí)別、導(dǎo)航等信息系統(tǒng)[6-7]。

相較美國(guó)和俄羅斯,中國(guó)預(yù)警機(jī)發(fā)展起步較晚,中國(guó)的預(yù)警機(jī)多選擇當(dāng)前最為先進(jìn)的固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá),而美國(guó)的預(yù)警機(jī)主要以無源相控陣和機(jī)械掃描雷達(dá)為主,俄羅斯由于電子工業(yè)的落后,其預(yù)警機(jī)依然以機(jī)械式雷達(dá)和脈沖多普勒預(yù)警雷達(dá)為主。但在空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)背景下,預(yù)警機(jī)與衛(wèi)星、無人機(jī)等協(xié)同作戰(zhàn)的理論與實(shí)踐不太成熟。

2 預(yù)警機(jī)空天一體協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)基本樣式

預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)涉及到復(fù)雜多系統(tǒng)之間通連和協(xié)同,要達(dá)成一定的協(xié)同作戰(zhàn)效果,預(yù)警機(jī)需要與陸基、?；?、空基和天基武器系統(tǒng)密切配合,形成完整的作戰(zhàn)體系。預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)是指以預(yù)警機(jī)為指揮控制中樞,與空天地海各種信息源組網(wǎng)探測(cè),基于空天地海通信鏈路組網(wǎng)通信,實(shí)時(shí)完成空中戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知和信息處理融合,對(duì)各個(gè)作戰(zhàn)單元實(shí)施情報(bào)分發(fā)和指揮控制,完成既定的攻擊和防御任務(wù)。研究表明,信息化空天作戰(zhàn)形態(tài)漸漸趨向“空天融合、攻強(qiáng)守弱、網(wǎng)電制勝”[8],本文重點(diǎn)以最為常見的預(yù)警機(jī)支撐下的空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)基本樣式為研究對(duì)象,以電子偵察衛(wèi)星信息支援下預(yù)警機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)開展遠(yuǎn)程打擊為背景,利用蟻群組合優(yōu)化算法對(duì)作戰(zhàn)過程進(jìn)行模擬仿真?？仗靺f(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)是在空天信息平臺(tái)的協(xié)同支撐下使用各種火力打擊力量,對(duì)敵地面、海上或太空目標(biāo)進(jìn)行打擊的作戰(zhàn)活動(dòng)。空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)行動(dòng)是消除空天威脅、維護(hù)國(guó)家空天安全的戰(zhàn)斗行動(dòng)樣式。預(yù)警機(jī)空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)是指預(yù)警機(jī)指揮和協(xié)助各種作戰(zhàn)單元完成既定打擊目標(biāo)。在預(yù)警機(jī)和空天信息平臺(tái)的輔助下,各種作戰(zhàn)任務(wù)單元通常能夠更好地摧毀和破壞敵方高價(jià)值的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

從美國(guó)海軍根據(jù)太平洋?？諔?zhàn)的經(jīng)驗(yàn)改裝出世界上第一架空中預(yù)警機(jī)試驗(yàn)機(jī)AD-3W“復(fù)仇者”,到人造衛(wèi)星的不斷發(fā)展運(yùn)用,空天協(xié)同支援空中作戰(zhàn)成為預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用的主要方式之一?？仗煨畔⒌挠行诤线\(yùn)用,擴(kuò)大了空中預(yù)警、指揮、控制和引導(dǎo)的功能,極大豐富了作戰(zhàn)飛機(jī)的信息源。據(jù)美國(guó)空軍計(jì)算,1架E-3預(yù)警機(jī)相當(dāng)于2～3個(gè)雷達(dá)團(tuán)的作戰(zhàn)效能。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)E-3預(yù)警機(jī)充分發(fā)揮了預(yù)警、指揮和控制多種功能,多國(guó)部隊(duì)使用16架E-3空中預(yù)警機(jī),在“沙漠風(fēng)暴”作戰(zhàn)中,飛行448架次,合計(jì)5 546 h,平均每架次飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12 h。伊拉克被擊落的39架飛機(jī)中,有37架是由預(yù)警機(jī)指揮引導(dǎo)多國(guó)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗機(jī)擊落的。

預(yù)警機(jī)對(duì)空協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)主要可分為4個(gè)部分:戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)、威脅評(píng)估、目標(biāo)分配、飛機(jī)引導(dǎo)[9]。戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)是預(yù)警機(jī)執(zhí)行任務(wù)的基礎(chǔ),主要為空中進(jìn)攻作戰(zhàn)提供作戰(zhàn)力量組織保障。目標(biāo)威脅評(píng)估是預(yù)警機(jī)對(duì)空作戰(zhàn)決策的重要任務(wù),及時(shí)精確的威脅評(píng)估數(shù)據(jù)將極大地提高作戰(zhàn)飛機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和應(yīng)對(duì)反擊能力。目標(biāo)分配、飛機(jī)的指揮與引導(dǎo)是預(yù)警機(jī)對(duì)空協(xié)同作戰(zhàn)的核心部分,預(yù)警機(jī)上大量的信息系統(tǒng)主要圍繞該功能進(jìn)行建設(shè)和配置?？罩型粨糇鲬?zhàn)遠(yuǎn)離己方陸基、?；走_(dá)支援,需預(yù)警機(jī)提供遠(yuǎn)程預(yù)警探測(cè)和情報(bào)傳遞等中介保障任務(wù)[10-11]。以空天信息支援下預(yù)警機(jī)協(xié)同航空兵遠(yuǎn)程打擊敵地面目標(biāo)的典型進(jìn)攻作戰(zhàn)樣式為例,外層空間中,各種電子偵察衛(wèi)星、成像偵察衛(wèi)星通過空天通信鏈路與預(yù)警機(jī)進(jìn)行情報(bào)交換,實(shí)時(shí)優(yōu)化打擊方案并規(guī)避潛在威脅。預(yù)警機(jī)選擇低可探測(cè)頻段(如大氣吸收較強(qiáng)的波段)對(duì)戰(zhàn)斗飛機(jī)進(jìn)行單向情報(bào)分發(fā)、任務(wù)指示和統(tǒng)一指揮。天基偵察探測(cè)系統(tǒng)(如基于衛(wèi)星平臺(tái)的可見光、紅外、雷達(dá)等成像偵察系統(tǒng),以及電子偵察系統(tǒng)等)與預(yù)警機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)形成空天一體組網(wǎng)偵察系統(tǒng)。天基平臺(tái)負(fù)責(zé)大面積戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)普查和信息傳輸,預(yù)警機(jī)負(fù)責(zé)地面電磁信號(hào)監(jiān)測(cè)與目標(biāo)詳查,形成空天偵察優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。預(yù)警機(jī)配合天基多型偵察系統(tǒng)在進(jìn)行空天一體組網(wǎng)偵察預(yù)警與態(tài)勢(shì)感知時(shí),各個(gè)信息平臺(tái)按任務(wù)區(qū)分和戰(zhàn)技指標(biāo)對(duì)各自負(fù)責(zé)的任務(wù)空域開展偵察預(yù)警和監(jiān)視跟蹤,同時(shí)依托星間通信鏈路和空天通信鏈路實(shí)現(xiàn)信息共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)作補(bǔ)盲,形成連續(xù)警戒和監(jiān)視空域,如圖1所示。

圖1 預(yù)警機(jī)空天一體協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)基本樣式

3 預(yù)警機(jī)空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)仿真模擬與效能分析

為了進(jìn)一步定量化分析預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)效能,本文構(gòu)設(shè)預(yù)警機(jī)與衛(wèi)星、作戰(zhàn)任務(wù)飛機(jī)協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)背景及模型,借助蟻群優(yōu)化算法開展預(yù)警機(jī)空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)的仿真模擬與定量化效能分析。

3.1 基本理念與模型設(shè)計(jì)

基于以上進(jìn)攻作戰(zhàn)樣式構(gòu)想,結(jié)合當(dāng)前熱門的群智能網(wǎng)絡(luò),本文提出利用蟻群優(yōu)化算法對(duì)預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)方案和路徑規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)性的仿真模擬,重點(diǎn)分析與對(duì)比各任務(wù)飛機(jī)在以預(yù)警機(jī)、衛(wèi)星為代表空天多信息系統(tǒng)的協(xié)同輔助下,達(dá)成既定戰(zhàn)役目標(biāo)的作戰(zhàn)效能。蟻群優(yōu)化算法(ant colony optimization,ACO) 是意大利學(xué)者M(jìn)arco Dorigo等人提出的一種仿生模擬算法[12-13]。蟻群優(yōu)化算法由于具有自組織性、并行性、正反饋性、魯棒性,在系統(tǒng)仿真和路徑優(yōu)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,長(zhǎng)久以來受到許多專家的高度關(guān)注與重視[14]。設(shè)以預(yù)警機(jī)為信息中心Vs,單個(gè)作戰(zhàn)單元(飛機(jī))為虛擬螞蟻Ak(k=1,2,…,m)。虛擬螞蟻在突襲方向與預(yù)警機(jī)保持信息溝通,每次信息溝通對(duì)應(yīng)任務(wù)路徑上的信息素τ進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)作為虛擬螞蟻的任務(wù)飛機(jī)反饋高價(jià)值信息或預(yù)警機(jī)、衛(wèi)星平臺(tái)提供有利的偵察預(yù)警信息時(shí),對(duì)應(yīng)變化量Δτ為正數(shù);當(dāng)任務(wù)飛機(jī)反饋不利信息或潛在威脅,以及預(yù)警機(jī)、衛(wèi)星平臺(tái)提供不利于已方的偵察預(yù)警信息時(shí),對(duì)應(yīng)變化量Δτ為負(fù)數(shù)。當(dāng)任務(wù)飛機(jī)無預(yù)警機(jī)和衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)行信息保障時(shí),τ主要依據(jù)自身戰(zhàn)場(chǎng)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。設(shè)信息素的揮發(fā)系數(shù)為ρi∈(0,1],隨執(zhí)行任務(wù)時(shí)間的增加各個(gè)虛擬螞蟻所在路徑上的信息素不斷累積,但又同步自然揮發(fā)消散。作戰(zhàn)效能建模方面以任務(wù)回報(bào)系數(shù)和危險(xiǎn)系數(shù)構(gòu)建判別函數(shù)。通過大量虛擬螞蟻與信息中心Vs多次溝通傳遞各種正負(fù)反饋信息后,在進(jìn)攻方向?qū)⒊霈F(xiàn)優(yōu)勢(shì)路徑,同時(shí)該路徑為作戰(zhàn)效能最高的路徑,而大部分虛擬螞蟻為圓滿完成既定任務(wù)都將選擇這個(gè)優(yōu)勢(shì)路徑Eb,同時(shí)獲得最佳作戰(zhàn)效能Mb。

3.2 路徑與作戰(zhàn)效能蟻群優(yōu)化建模

在蟻群優(yōu)化算法建模中首先構(gòu)建螞蟻搜索轉(zhuǎn)移所在的虛擬路徑空間,假設(shè)擬達(dá)成決心任務(wù)Z包含W個(gè)備選原始路徑,即Z={z1,z2,…,zW},蟻群優(yōu)化算法主要目標(biāo)是找到d個(gè)組合路徑所構(gòu)成的數(shù)據(jù)集S,使得判別函數(shù)J達(dá)到極值點(diǎn):

J(S)=max(或min)[J(zi1,zi2,…,zid)]

(1)

式中:(zi1,zi2,…,zid)?(z1,z2,…,zW)。在本文中路徑數(shù)據(jù)集包括完整任務(wù)路徑和分段式任務(wù)路徑,同時(shí)以任務(wù)回報(bào)系數(shù)和危險(xiǎn)系數(shù)構(gòu)建判別函數(shù)J(S)可表示為:

設(shè)第k只虛擬螞蟻Ak處于路徑zj。根據(jù)蟻群優(yōu)化算法基本原理,螞蟻在虛擬路徑上不斷轉(zhuǎn)移或信息傳遞,同時(shí)結(jié)合預(yù)警機(jī)和衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)信息,各條虛擬路徑上的信息素τ將發(fā)生相應(yīng)的改變。螞蟻Ak依據(jù)各條路徑上的信息素和期望值確定下一分段路徑zj,對(duì)應(yīng)路徑的選擇概率為:

(4)

式中:Q為一個(gè)正常數(shù),表示信息素總強(qiáng)度;Lk表示螞蟻Ak在該次狀態(tài)轉(zhuǎn)移中走過路徑的長(zhǎng)度。經(jīng)過蟻群的多次迭代搜索后,基于最優(yōu)判別函數(shù)J所對(duì)應(yīng)得特征子集即為算法得出優(yōu)化處理結(jié)果。

3.3 空天協(xié)同作戰(zhàn)仿真模擬與效能分析

本文根據(jù)蟻群優(yōu)化算法基本原理開展預(yù)警機(jī)和作戰(zhàn)飛機(jī)空天協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)仿真模擬與效能分析。以預(yù)警機(jī)和作戰(zhàn)飛機(jī)組成的空中集群,借助山脈的天然遮擋、天基電子偵察衛(wèi)星實(shí)時(shí)預(yù)警提示,繞開敵防空導(dǎo)彈的雷達(dá)陣地,進(jìn)而完成對(duì)某一陸上目標(biāo)遠(yuǎn)程打擊為作戰(zhàn)背景和任務(wù)想定。作戰(zhàn)仿真模擬圖如圖2所示。預(yù)警機(jī)為信息中心Vs,作戰(zhàn)任務(wù)飛機(jī)為Ak。在電子偵察衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)提供的先驗(yàn)輔助信息和任務(wù)飛機(jī)感知到潛在雷達(dá)威脅后,路徑zij上的信息素τij開始減少,Δτij為負(fù)值,如At1和At2的路徑。當(dāng)路徑上沒有威脅時(shí),信息素τij增加,Δτij為正值。路徑上越有利于執(zhí)行任務(wù),如任務(wù)路線上氣象條件良好,無云、雨、霧的干擾,其信息素增加量Δτij越大,如At5和At6的路徑。同時(shí)假設(shè)路徑z34上的任務(wù)飛機(jī)At3和At4,以及路徑z56上的任務(wù)飛機(jī)At5和At6得到天基電子偵察衛(wèi)星支援,可實(shí)時(shí)感知前方防空導(dǎo)彈和警戒雷達(dá)威脅。模擬各個(gè)任務(wù)飛機(jī)與預(yù)警機(jī)多次信息溝通和傳遞,以及空天通信鏈路提供的偵察情報(bào)支持,結(jié)合蟻群優(yōu)化算法,即可得到當(dāng)前任務(wù)條件下最優(yōu)作戰(zhàn)任務(wù)路徑,Eb=z56,選擇各路徑的作戰(zhàn)效能分析如圖3所示。

圖2 基于蟻群優(yōu)化算法的空天協(xié)同作戰(zhàn)仿真模擬圖

圖3 選擇各路徑(方案)的作戰(zhàn)效能分析圖

結(jié)合圖2和圖3可以看出,在以電子偵察衛(wèi)星為代表的天基偵察系統(tǒng)的輔助下,戰(zhàn)場(chǎng)敵防空威脅可通過預(yù)警機(jī)及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給我前方作戰(zhàn)飛機(jī),而作戰(zhàn)飛機(jī)能更準(zhǔn)確地感知大范圍敵方威脅,再加之其自身可直接獲取前方攻擊目標(biāo)信息和自然環(huán)境變化,因此,在天基偵察系統(tǒng)和預(yù)警機(jī)的支持下,作戰(zhàn)飛機(jī)選擇路線z34和z56獲得的回報(bào)系數(shù)較高,危險(xiǎn)系數(shù)較小,整體作戰(zhàn)效能較好。從圖3給出的歸一化作戰(zhàn)效能分析結(jié)果看出,進(jìn)攻路線(方案)z34和z56的作戰(zhàn)效能M較z12分別提升了0.19和0.31。而預(yù)警機(jī)可結(jié)合地形、天氣和敵威脅綜合計(jì)算出最優(yōu)的進(jìn)攻路線或方案,進(jìn)而獲得最佳作戰(zhàn)效能M56。

4 提高預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)能力的對(duì)策

為提升預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)能力,創(chuàng)新預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)理論,從作戰(zhàn)理念、力量建設(shè)、作戰(zhàn)訓(xùn)練和人才培養(yǎng)等方面對(duì)預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)能力建設(shè)與優(yōu)化提出對(duì)策建議。

4.1 樹立以天強(qiáng)空的作戰(zhàn)理念

隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展,太空領(lǐng)域的戰(zhàn)略地位日益凸顯,尤其是隨著各類電子偵察衛(wèi)星、成像偵察衛(wèi)星和民用遙感衛(wèi)星的迅猛發(fā)展,戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變得透明化。實(shí)踐表明,天基系統(tǒng)已成為海陸空各式武器裝備作戰(zhàn)能力的“倍增器”。特別是在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)認(rèn)知、遠(yuǎn)程精確打擊、導(dǎo)彈預(yù)警、信息戰(zhàn)等方面,航天力量能夠向作戰(zhàn)部隊(duì)提供至關(guān)重要的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)支援,是實(shí)現(xiàn)真正意義上的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的重要支撐力量和物質(zhì)保證[15]。目前,我國(guó)通過多年的持續(xù)技術(shù)攻關(guān),終于在偵察、預(yù)警、通信、導(dǎo)航領(lǐng)域建立了全方位天基信息系統(tǒng)。世界各軍事強(qiáng)國(guó)在太空領(lǐng)域的快速發(fā)展,為空天協(xié)同作戰(zhàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),大量的仿真模擬和演訓(xùn)實(shí)踐也表明,在預(yù)警機(jī)和天基信息系統(tǒng)的聯(lián)合支撐下,可提升航空力量作戰(zhàn)效能,形成局部空天信息優(yōu)勢(shì)。這也要求各軍事強(qiáng)國(guó)必須樹立以天強(qiáng)空的作戰(zhàn)理念,加大空天協(xié)同作戰(zhàn)理論與方法研究,借助作戰(zhàn)模擬手段和人工智能算法提升空天協(xié)同作戰(zhàn)效能,推動(dòng)以預(yù)警機(jī)為中心空天作戰(zhàn)力量在未來實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮更大作用。

4.2 加快預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)建設(shè)

加強(qiáng)空天協(xié)同作戰(zhàn),切實(shí)增強(qiáng)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力,就要加快預(yù)警機(jī)與天基設(shè)施協(xié)同建設(shè),利用天基綜合網(wǎng)絡(luò)間信息交換的自由靈活、無縫覆蓋等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)中信息的獲取、處理、分發(fā)和引導(dǎo)能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成。一方面,要繼續(xù)大力發(fā)展北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)、各類電子偵察衛(wèi)星、成像偵察衛(wèi)星以及通信衛(wèi)星,努力提升太空力量獲取情報(bào)、傳輸情報(bào)與數(shù)據(jù)處理的能力,建立多節(jié)點(diǎn)扁平化的通訊信息網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)天空各平臺(tái)互聯(lián)互通、情報(bào)信息實(shí)時(shí)快速共享。另一方面,要進(jìn)一步推動(dòng)預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)支援能力建設(shè),一是在數(shù)量上要盡快滿足局部高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要,二是提高預(yù)警機(jī)技術(shù)水平,為贏得高科技局部戰(zhàn)爭(zhēng)提供可靠的情報(bào)和指揮平臺(tái)支撐。預(yù)警機(jī)通過與天基平臺(tái)裝備和作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行信息交互和作戰(zhàn)協(xié)同,可實(shí)現(xiàn)多維戰(zhàn)場(chǎng)信息深度融合、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)精確感知、攻擊任務(wù)合理規(guī)劃、戰(zhàn)場(chǎng)資源科學(xué)調(diào)度,進(jìn)而提升空天作戰(zhàn)力量的整體作戰(zhàn)效能。三是要?jiǎng)?chuàng)新預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)理論與戰(zhàn)法研究。探索預(yù)警機(jī)與無人機(jī)、隱身飛機(jī)和其它常規(guī)作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同進(jìn)攻和聯(lián)合防御的機(jī)制與方法,實(shí)現(xiàn)空天各作戰(zhàn)單元的空間區(qū)位優(yōu)勢(shì)、頻譜探測(cè)優(yōu)勢(shì)、隱身突防優(yōu)勢(shì)、情報(bào)信息優(yōu)勢(shì)與火力優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?？仗熳鲬?zhàn)力量建設(shè)必須互相協(xié)調(diào)、融合一體,必須以實(shí)際戰(zhàn)斗力增長(zhǎng)這一個(gè)硬性指標(biāo)來指引預(yù)警機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)建設(shè)。

4.3 加強(qiáng)預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練

戰(zhàn)斗力的增長(zhǎng)必須在不斷的訓(xùn)練中得以實(shí)現(xiàn),尤其是在信息時(shí)代的大背景下,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境極其復(fù)雜,各類電子干擾幾乎充斥了整個(gè)空間。有效提高預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)水平不僅需要技術(shù)裝備的支撐,而且需要科學(xué)的實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練。預(yù)警機(jī)空天協(xié)同訓(xùn)練是提高空天協(xié)同作戰(zhàn)能力,切實(shí)提高實(shí)戰(zhàn)水平的基本途徑:一是營(yíng)造復(fù)雜電子干擾下的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,提高訓(xùn)練背景的戰(zhàn)場(chǎng)模擬度。以實(shí)戰(zhàn)實(shí)訓(xùn)為要求,瞄準(zhǔn)強(qiáng)敵設(shè)置演訓(xùn)背景和復(fù)雜電磁環(huán)境,通過開設(shè)和強(qiáng)化預(yù)警機(jī)引入天基信息、大范圍戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、實(shí)時(shí)化威脅預(yù)警等空天協(xié)同作戰(zhàn)訓(xùn)練科目,提升實(shí)戰(zhàn)化背景下預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)能力。二是針對(duì)作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)升級(jí),以提高機(jī)構(gòu)作戰(zhàn)效率為目的,提高預(yù)警機(jī)空中編隊(duì)與太空力量進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)的默契度和熟練度。

4.4 加強(qiáng)支撐空天聯(lián)合作戰(zhàn)的人才培養(yǎng)

崗位實(shí)踐是軍事人才成長(zhǎng)的重要途徑,是軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的直接表現(xiàn)方式。要培養(yǎng)一名熟悉戰(zhàn)斗編成、掌握作戰(zhàn)特性、感知發(fā)展動(dòng)向的優(yōu)秀空天作戰(zhàn)指揮人才,必須具備堅(jiān)定的政治信仰、豐富的處突經(jīng)驗(yàn)、冷靜的心理素質(zhì)、敏銳的洞察能力和嫻熟的專業(yè)技能;必須要打破常規(guī),經(jīng)歷一些急事、難事、大事、復(fù)雜的事,在完成急難險(xiǎn)重任務(wù)中充分發(fā)揮主動(dòng)性、能動(dòng)性,打破傳統(tǒng)思維,突破自我極限,不斷激發(fā)內(nèi)在潛力;必須經(jīng)過多領(lǐng)域、多層次、多崗位的歷練,在大量的實(shí)踐中積累豐富的指揮經(jīng)驗(yàn),煉就嫻熟的專業(yè)技能,培養(yǎng)沉穩(wěn)的心理素質(zhì),從而更好地把握軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的發(fā)展規(guī)律,鍛造過硬的打贏本領(lǐng)。

5 結(jié)語

本文分析了預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)的現(xiàn)實(shí)需求,探討了預(yù)警機(jī)空天一體協(xié)同進(jìn)攻作戰(zhàn)基本樣式,開展了協(xié)同作戰(zhàn)仿真模擬與效能分析,并對(duì)預(yù)警機(jī)空天協(xié)同作戰(zhàn)能力建設(shè)提出了對(duì)策建議。預(yù)警機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)感知、通信中繼和指揮控制的重要平臺(tái),是空軍信息化建設(shè)的重點(diǎn)。預(yù)警機(jī)空天一體協(xié)同作戰(zhàn)理論、樣式和方法研究是預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)能力生成的重要基礎(chǔ)和前提。以預(yù)警機(jī)為核心、天基信息系統(tǒng)為支撐、多機(jī)種協(xié)同的空中打擊集群將成為空軍未來發(fā)展的重要方向。