導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的概念及其關(guān)鍵技術(shù)

肖志斌，何 冉，趙 超

（1.海軍駐南京地區(qū)航天機(jī)電系統(tǒng)軍事代表室，江蘇南京210006；2.北京機(jī)電工程總體設(shè)計(jì)部，北京100854）

0 引言

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)將是體系與體系的對(duì)抗［1］，尤其是以精確制導(dǎo)武器為主的攻擊體系與以地／空、艦／空導(dǎo)彈為主的防御體系之間的對(duì)抗。面對(duì)現(xiàn)代防御系統(tǒng)的威脅，多枚導(dǎo)彈進(jìn)行編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)是一種提高突防能力的有效措施，同時(shí)它作為一種新的集群化作戰(zhàn)策略，在實(shí)現(xiàn)“偵察－打擊”一體化作戰(zhàn)、飽和攻擊等戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用中有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

本文研究了導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的基本概念及其關(guān)鍵技術(shù)，從導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的概念入手，分別就導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)方式、導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的功能體系以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所面臨的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析闡述。

1 導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的概念

防御系統(tǒng)全方位多層次情報(bào)搜集能力、戰(zhàn)場(chǎng)攔截能力和主動(dòng)干擾能力的提高［2］，對(duì)精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)方式提出了新的要求，導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的概念應(yīng)運(yùn)而生。導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)是指由同類(lèi)型或不同類(lèi)型的多枚導(dǎo)彈組成編隊(duì)，在任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的引導(dǎo)下，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)要求進(jìn)行時(shí)間上、空間上、功能上的協(xié)同以完成戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的作戰(zhàn)方式。具體而言，一般可采用以下幾種作戰(zhàn)方式：

1）編隊(duì)突防

相較于單枚導(dǎo)彈的突防效果，導(dǎo)彈編隊(duì)可以依靠時(shí)間和空間上的協(xié)同實(shí)現(xiàn)高密度、同時(shí)突防，增加敵方防御系統(tǒng)攔截的難度，使得編隊(duì)的突防效果達(dá)到最佳。例如被俄羅斯稱(chēng)為“水面艦艇克星”的“舞會(huì)－E”系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)就是可以實(shí)施編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)，其導(dǎo)彈采用TF／TA2技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)地形跟蹤／地形回避／威脅規(guī)避能力，可在高度20m以下海面和50～150m地面上空編隊(duì)飛行，大大降低了被現(xiàn)代防空系統(tǒng)攔截和殺傷的概率。

2）飽和攻擊

飽和攻擊最典型的方式便是在一次進(jìn)攻中，采用不同制導(dǎo)體制、不同飛行高度的導(dǎo)彈在不同方向上進(jìn)行多發(fā)協(xié)同攻擊，使敵方防御系統(tǒng)處于飽和狀態(tài)。由于受到武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間、射擊能力以及射擊觀察時(shí)間等因素的影響，敵方對(duì)多枚導(dǎo)彈同時(shí)攻擊的反應(yīng)能力必然下降，從而大大提高了進(jìn)攻導(dǎo)彈突破敵方防御系統(tǒng)的能力。

3）“偵察－打擊”一體化協(xié)同作戰(zhàn)

在導(dǎo)彈編隊(duì)中，不同角色承擔(dān)者還可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)協(xié)作，例如承擔(dān)偵察任務(wù)的導(dǎo)彈通過(guò)彈間數(shù)據(jù)鏈傳遞信息至精確制導(dǎo)導(dǎo)彈，使得后者可以實(shí)現(xiàn)隱身“靜默攻擊”，從而完成“偵察－打擊”一體化作戰(zhàn)。有“航母克星”之稱(chēng)的俄羅斯∏－700“花崗巖”導(dǎo)彈具有目標(biāo)選擇與分配能力，并具有獨(dú)特的自主編隊(duì)攻擊模式，能以高、低兩種彈道攻擊目標(biāo)［3］。

在齊射攻擊的導(dǎo)彈中，彈群低空突防進(jìn)入末制導(dǎo)區(qū)域后，有一枚導(dǎo)彈被預(yù)編在較高彈道飛行、承擔(dān)領(lǐng)彈任務(wù)，它可以最早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將數(shù)據(jù)傳輸給低彈道飛行的導(dǎo)彈，并實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)和目標(biāo)分配，其它導(dǎo)彈各自鎖定目標(biāo)后實(shí)施攻擊。如果領(lǐng)彈被中途攔截，則備份彈能夠依次遞補(bǔ)承擔(dān)領(lǐng)彈任務(wù)，實(shí)現(xiàn)“偵察－打擊”協(xié)同作戰(zhàn)。

2 導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的功能體系

正由于協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要將各項(xiàng)單一任務(wù)高度集成到一個(gè)信息化系統(tǒng)中，牽涉數(shù)據(jù)通信、信息融合、智能決策等多種學(xué)科的交叉綜合，因此協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的體系設(shè)計(jì)已成為協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心問(wèn)題。多彈協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

與單枚導(dǎo)彈的武器系統(tǒng)相比，導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)需要具備更加復(fù)雜的信息處理能力，主要包括：

圖1 協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

1）目標(biāo)搜索與定位

協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)通過(guò)偵察系統(tǒng)搜索戰(zhàn)場(chǎng)空間并對(duì)重要目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤，為任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)提供輸入。

2）編隊(duì)管理

可根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及實(shí)時(shí)狀況，離線或在線對(duì)導(dǎo)彈編隊(duì)進(jìn)行管理，包含火力配置與目標(biāo)分配、協(xié)同航路規(guī)劃、隊(duì)形設(shè)計(jì)與保持、協(xié)同攻擊等功能模塊。

3）作戰(zhàn)效能評(píng)估

在一輪導(dǎo)彈攻擊之后，需要及時(shí)對(duì)作戰(zhàn)效果進(jìn)行效能評(píng)估，反饋至任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行作戰(zhàn)方案重新規(guī)劃。

4）協(xié)同任務(wù)規(guī)劃

任務(wù)規(guī)劃是協(xié)同作戰(zhàn)體系的決策中樞，需要根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)離線或在線地規(guī)劃作戰(zhàn)任務(wù)，維持整個(gè)武器系統(tǒng)的運(yùn)行［4］。

3 導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)

除頂層設(shè)計(jì)外，導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)包含如下關(guān)鍵技術(shù)，如協(xié)同航路規(guī)劃、協(xié)同制導(dǎo)、多傳感器信息融合等。

3.1 協(xié)同航路規(guī)劃技術(shù)

導(dǎo)彈作為一種高速的精確打擊武器，其航路規(guī)劃的目的是要找到一條能夠保證導(dǎo)彈安全飛行的航路，使導(dǎo)彈可以順利地突破防線，避過(guò)障礙，從而順利實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)［5］。導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同攻擊的作戰(zhàn)需求將會(huì)給航路規(guī)劃帶來(lái)新的要求與約束。協(xié)同航路規(guī)劃技術(shù)即多彈協(xié)同情況下的航路規(guī)劃，需要滿足以下約束：

1）隱蔽性

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隱蔽即意味著安全。設(shè)計(jì)一條隱蔽的飛行航跡十分關(guān)鍵，通常的做法是：規(guī)劃航路遠(yuǎn)離威脅源或者降低飛行高度，利用地形遮擋作用或者地面反射的雜波來(lái)降低被雷達(dá)探測(cè)到的概率。

2）飛行性能的限制

高速飛行以及舵面操縱能力的限制使得導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性受到很大的限制。因此航路規(guī)劃要使得導(dǎo)彈可以確實(shí)完成，一般導(dǎo)彈航路需要滿足如下的飛行能力約束：①最大轉(zhuǎn)彎角，它限制了生成的航跡只能在小于等于預(yù)先規(guī)定的最大轉(zhuǎn)彎角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)彎。②最大爬升／俯沖角，由導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)能力限制的航路在垂直平面內(nèi)上升和下滑的最大角度。③最小航路段長(zhǎng)度，高速飛行下導(dǎo)彈只有在經(jīng)歷一段直飛長(zhǎng)度后才可以進(jìn)行姿態(tài)變化。④最低飛行高度，結(jié)合飛行性能升力大小所確定的飛行高度下限。⑤航程和時(shí)間限制，攻擊或巡航任務(wù)的要求以及續(xù)航能力的限制使得所規(guī)劃的航路必須滿足航程和時(shí)間上的約束。

3）協(xié)作性約束

對(duì)于多彈協(xié)同作戰(zhàn)，各導(dǎo)彈之間的任務(wù)協(xié)調(diào)也是必須考慮的約束，而且應(yīng)當(dāng)是關(guān)鍵約束。例如在導(dǎo)彈齊射攻擊的任務(wù)要求中，需要使得從不同方向發(fā)起攻擊的導(dǎo)彈能夠在相同的時(shí)間內(nèi)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)并且實(shí)施攻擊，在此種形勢(shì)下如何為每一枚導(dǎo)彈生成一條有效的航路并保證其同時(shí)到達(dá)是完成攻擊任務(wù)的關(guān)鍵。

3.2 協(xié)同攻擊技術(shù)

在末制導(dǎo)段，需要引導(dǎo)多枚導(dǎo)彈按照一定頻次從不同方位協(xié)同攻擊目標(biāo)，達(dá)到多彈齊射飽和攻擊的效果。在協(xié)同末制導(dǎo)段，主要需解決如下兩個(gè)問(wèn)題。

1）火力運(yùn)用與目標(biāo)分配

這是指摒棄以往的大火力大毀傷粗放型作戰(zhàn)方法，根據(jù)自身導(dǎo)彈火力配置情況與目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)價(jià)值及抗毀傷特性實(shí)時(shí)確定精細(xì)化的作戰(zhàn)方案，對(duì)編隊(duì)中的導(dǎo)彈分配不同類(lèi)型的目標(biāo)，確保編隊(duì)武器系統(tǒng)的全局火力配置最優(yōu)，而非追求對(duì)單一目標(biāo)的毀滅打擊。

2）協(xié)同制導(dǎo)

在完成火力與目標(biāo)分配的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)多導(dǎo)彈協(xié)同制導(dǎo)將是面臨的主要關(guān)鍵問(wèn)題。將時(shí)間概念引入傳統(tǒng)的比例導(dǎo)引將是一個(gè)有效的解決措施，目前有兩種引導(dǎo)方式：集中式引導(dǎo)與分散式引導(dǎo)。

集中式引導(dǎo)是指，通過(guò)一個(gè)“集中協(xié)調(diào)單元”在獲取充分的全局信息后，計(jì)算尋優(yōu)并逐一輸出各枚導(dǎo)彈所需的制導(dǎo)指令。而分散式引導(dǎo)則是指每枚導(dǎo)彈只依靠自身獲取和鄰近導(dǎo)彈傳遞而來(lái)的局部信息，引導(dǎo)自身飛向目標(biāo)。集中式引導(dǎo)可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)性能最優(yōu)，然而面臨著通信帶寬要求較高、數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求較高、計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性差等難題；分散式引導(dǎo)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、通信帶寬要求較低，且計(jì)算量小、實(shí)時(shí)性好，但是存在著作戰(zhàn)性能非最優(yōu)等缺點(diǎn)。

鑒于分散式引導(dǎo)的諸多優(yōu)點(diǎn)，分散式引導(dǎo)將成為協(xié)同攻擊的主要方案。但是如何處理性能最優(yōu)與計(jì)算要求之間的矛盾，仍是一個(gè)需要攻克的難題。

3.3 多傳感器信息融合技術(shù)

編隊(duì)飛行過(guò)程中，既要保證導(dǎo)彈與指揮控制中心之間的信息和數(shù)據(jù)的傳遞，還要保證編隊(duì)導(dǎo)彈之間信息和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞和處理。協(xié)同系統(tǒng)需要處理的信息包括目標(biāo)信息、環(huán)境信息、狀態(tài)信息等，既來(lái)源于導(dǎo)彈自身的傳感器，也來(lái)源于其他機(jī)載、星載、陸基和?；鶄鞲衅?，是一種空間與地面立體的動(dòng)態(tài)的信息。

需要確保由不同傳感器獲取的信息組合充分而不冗余，在信息傳輸量與通信帶寬之間、在信息處理準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性要求之間存在著矛盾，如何平衡這種矛盾將是影響整個(gè)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵一環(huán)。

4 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)彈編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的概念自20世紀(jì)70年代提出以來(lái)，已成為學(xué)術(shù)界和工程界共同關(guān)注的熱點(diǎn)研究方向，并逐漸走向工程應(yīng)用，如美國(guó)“網(wǎng)火”系統(tǒng)、俄羅斯“舞會(huì)－E”系統(tǒng)等。編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)在提升戰(zhàn)法運(yùn)用空間、增強(qiáng)目標(biāo)打擊能力等方面有比較重要的意義。協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要突破協(xié)同航路規(guī)劃、協(xié)同制導(dǎo)、多傳感器信息融合等關(guān)鍵技術(shù)，其中編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)體系是最核心的技術(shù)問(wèn)題，有賴(lài)于信息處理、數(shù)據(jù)通信、智能決策等各種新興學(xué)科的成果支持?！?/p>

［1］ 胡正東，林濤，張士峰，等.導(dǎo)彈集群協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)概念研究［J］.飛航導(dǎo)彈，2007（10）：13－18.

［2］ 王文亮，張效義.反艦導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)智能化發(fā)展趨勢(shì)［J］.艦船電子工程，2010（10）.

［3］ 劉桐林.“庫(kù)爾斯克”核潛艇與“花崗巖”反艦導(dǎo)彈［J］.飛航導(dǎo)彈，2002（3）.

［4］ 穆曉敏，吳森堂.飛航導(dǎo)彈高動(dòng)態(tài)自主編隊(duì)協(xié)同控制系統(tǒng)的建立與仿真［J］.飛行力學(xué)，2010，28（4）.

［5］ 鄭昌文.飛行器航跡規(guī)劃方法研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2003.