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美国制空作战能力演变对空空导弹发展的启示

2021-09-18栗飞刘琪郭正玉贺晓华

航空兵器 2021年4期
关键词:空空导弹

栗飞 刘琪 郭正玉 贺晓华

摘 要:美国持续加强新技术在战争和武器中的应用, 不断调整作战概念和作战能力建设方向, 目的是为了保持自身的战略威慑和战术优势。 通过分析近30年美国作战概念的演变、 制空作战能力发展和空空导弹的专项技术研究概况, 探寻其项目和技术发展的脉络和规律, 分析其核心关键技术和发展现状, 总结其对于提升我军制空作战能力的启示, 提出了未来空空导弹发展方向和发展建议。

关键词: 制空作战; 空地一体战; 网络中心战; 空海一体战; 分布式作战; 马赛克战; 空空导弹

中图分类号: TJ765.1; V249.1 文献标识码:A 文章编号: 1673-5048(2021)04-0011-05

0 引  言

制空权是制空作战中在一定时间内对一定空间的控制权。 制空作战就是为了夺取制空权, 保障己方空中力量的部署, 以及主要作战行动的空中安全。 在现代战争中, 夺取和保持制空权, 对战争的进程和结局具有决定性的意义。 制空作战首先要具备打击敌方空中目标的能力, 包括高价值目标和高隐身目标等。 空空导弹是打击空中目标的重要武器装备, 在夺取制空权的过程中发挥着极其重要的作用。 空空导弹自问世以来不断发展, 目前已经发展了四代, 其飞行速度、 距离和机动能力等性能不断提高, 对于空中目标的打击能力由最初的仅能尾后近距离打击, 发展到现在的全向超视距打击。 空空导弹经历了70多年的发展历程, 其能力发展和变化一直都是由目标和作战环境的变化而引起的, 目标的飞行速度、 高度、 机动能力的发展, 环境的复杂都牵引着空空导弹性能的不断提高[1-2]。

制空作战是整个作战体系中的一部分, 随着战场中新目标、 新环境和新威胁的不断出现, 目标的飞行速度和高度增大, 干扰的样式和机理增多, 威胁的种类和数量增多, 为作战体系的组成和制空作战能力的转变提供了重要支撑。 战争中的一方会随着对手的改变不断调整自己的作战能力发展方向。 美国凭借自身技术发展的优势, 一直保持着军事领域的领先发展地位, 并不断调整自身的作战概念发展, 构建新的作战能力, 以保持自身军事能力在世界范围内的绝对优势。 自1953年以来, 美国推出了新面貌战略、 第二次抵消战略和第三次抵消战略, 技术路线由战略性、 战术性核武器发展到武器制导传感器、 数据链技术、 大规模集成技术、 无人机技术, 再到航天技术、 水下技术、 防空与导弹防御技术, 成立了DARPA和NASA等众多有代表性的研究机构, 相继提出大规模报复战略、 地区防御战略、 灵活与选择性参与战略、 全球反恐战略等作战战略, 不断发展武器装备和关键技术, 生成新的作战能力。 图1展示了美国作战概念的演变历程。

近30年来, 网络通信和信息技术的发展, 使得制空作战发生了重要的变化, 特别是近10年来, 云计算、 网络化作战、 高超声速、 无人飞行、 人工智能等技术的发展和推动, 加速了整個战争由机械化走向智能化的进程, 作战样式和作战规则也在发生着变化, 制空作战对空空导弹的飞行速度、 高度、 抗干扰、 目标打击等能力的需求也发生着变化。 空空导弹在制空作战中扮演着“致命一击”的重要角色, 如何在作战概念转变和作战能力生成中发挥更重要的作用, 如何适应未来制空作战的新需求, 如何面对未来出现的新目标和新威胁, 是需要思考和研究的重要内容。

1 美国作战概念和能力演变

近30年来, 美国提出了空地一体战、 网络中心战、 空海一体战、 分布式作战等作战概念, 通过武器装备型号、 关键技术演示验证、 关键能力试验等项目和技术投资, 推动着能力生成和概念演变, 其发展和变化是环环相扣、 渐进式提升的, 通过对与制空作战相关内容的分析, 能够得到其隐含的核心发展脉络。

1.1 空地一体战航空兵器 2021年第28卷第4期

栗 飞,  等:  美国制空作战能力演变对空空导弹发展的启示

空地一体战(Air-Land Battle)概念由美国陆军提出, 意图在战场上综合利用陆军和空军的各种作战手法和战法, 在战场的全纵深内打击敌人, 强调了主动、 灵敏、 纵深和协调能力。 空地一体战依托空中打击和空中力量辅助地面部队推进, 缩短作战时间、 扩大打击范围、 增大作战纵深, 是一种以空对地、 以强胜弱的快速高效战法, 并在海湾战争中得到了验证。  但是, 虽然联合作战的理念先进, 受通信技术和联合指挥能力的限制, 空地一体战还存在战场信息交流能力不足等缺点, 一旦敌方具有强大的防空力量, 空地联合能力也将会受到影响。

1.2 网络中心战

空地联合作战后, 美国开始逐渐弥补战场中的网络能力不足, 提出了网络中心战(Network-Centric Warfare)。 网络中心战于1997年由美国海军提出, 2001年由美国国防部正式发布, 目的是构建统一、 高效、 可靠的网络, 将地理上分散的各部队、 各种武器联系起来, 实现信息共享, 实时掌握战场动态, 缩短决策时间, 实施快速、 精确、 连续的打击。 以Link-16为代表的战术武器协同数据链, 实现了加密的、 抗干扰的、 无中心节点的战术数字数据链网络, 并在阿富汗战争、 伊拉克战争和诸多军事演习中得以运用, 取得了较好的预期效果, 为夺取制空作战速度、 能量能力优势, 进一步实现和发挥战场互联互通能力, 提供了可靠的网络基础能力[3]。 网络中心战将作战架构分为监视、 跟踪、 计划、 行动等级别, 并为其配备不同的网络结构, 一方面保证信息传输的正确性, 另一方面针对节点被毁时确保有备份的通信路径提供鲁棒性。 空空导弹在打击空中目标时, 需要载机提供高精度的目标信息, 网络中心战所构建的网络基础能力能够为空空导弹制空作战提供信息优势, 用信息优势确保决策优势, 最终夺取空中交战优势。 网络中心战需要高可靠性的信息网络来确保高精度、 高实时的战场指挥控制, 也不是无懈可击的, 一旦网络受到干扰和欺骗, 将会因信息降维或降级而影响其实施效果。

1.3 空海一体战

空海一体战(Air-Sea Battle)于2009年由美国国防部提出, 是美军应对“反进入/区域拒止”挑战的首要概念, 构建并实施高度一体化的联合作战, 是联合作战向网络化和一体化作战深度发展的产物。 美国以Link-16和Link-22数据链等网络中心战的技术成果为基础, 通过协同交战能力(Cooperative Engagement Capability, CEC)项目、 目标瞄准网络技术(Tactical Targeting Network Technology, TTNT)项目和一体化防空火控(Naval Integrated Fire Control-Counter Air, NIFC-CA)项目, 构建更高速、 更宽频高速位网络, 进一步加强多军种多平台之间的互联互通互操作, 通过统一的协议、 标准和接口实现联合指挥和联合控制, 提高制空作战乃至整个战场的态势感知能力、 指挥控制的精确性和效率, 利用体系的优势, 进一步提高空空导弹等武器的作战使用灵活度[4]。 空海一体战重点增强发展全维感知侦察监视、 网络联合指挥控制、 作战力量高效融合等能力, 利用海上力量和海外军事基地, 进一步增强远距离大纵深信息侦察能力, 进一步紧密连接海空作战武器平台, 进一步压制对手预警探测和远程打击能力。

1.4 分布式作战

分布式作战(Distributed Operation)由美国海军于2004年首次提出, 2014年前后伴随着美国第三次抵消战略和DARPA推进的一系列项目引起国内广泛关注。 分布式作战是建立在联合作战和网络作战基础上的又一次作战概念提升, 一方面是美国通过前期技术积累具备了将战场中各节点进一步细化的技术基础, 另一方面也是美国应对武器装备的成本和技术复杂度日趋难以承受的合理解决途径。 分布式作战将空战的能力分散到大量的无人作战平台上, 并通过人工智能技术管理数量增多的空战节点。 为此, 美国开展了大量的以无人、 集群、 高速、 智能等为特点的关键技术研究和演示验证试验。 美国发展的新型XQ-58A无人机, 于2020年12月开展了与F-22和F-35战斗机的协同作战试验, 进一步加快了有人/无人协同分布式空战能力生成。 虽然目前美国还没有出现确定的供无人平台使用的空空导弹武器, 但可以预见的是, 分布式作战需要这样的空空导弹武器装备。

1.5 马赛克战

马赛克战(Mosaic Warfare)是美国DARPA和米切尔航空航天研究所提出的新作战概念, 其具体的能力构建内容和关键技术还不够明晰。 马赛克战强调将战场进一步碎片化, 将能力进一步分散到各种有人/无人平台和节点, 力图提升作战的灵活性、 指挥控制的精确性、 打击链路的鲁棒性, 在制空作战领域能够提高OODA循环的速率和各个环節的执行精准度, 特别是“D-决策”环节的效能, 并由此拓展了“决策中心战”的说法[5]。 马赛克战与分布式作战的不同之处, 在于马赛克战需要更高速率、 更高带宽、 更加稳定的战场网络支持其大规模节点和通信实时稳定性, 这些需求与美国太空探索技术公司正在构建的“星链”(Star-Link)计划的能力不谋而合。

1.6 能力演变与空空导弹作战

从历史的发展来看, 美国近30年来不断升级作战概念, 强化作战能力的获取和作战优势的保持。 空地一体战的能力由最初空地一体联合作战的初尝试, 到网络中心战的网络通信能力加强, 到空海一体战的再联合再应用, 再到分布式作战的大规模分散化, 最后到马赛克战的精细化高效率, 作战概念环环相扣、 逐步升级, 并随着所面对的对手、 威胁和目标的不断调整, 核心脉络明显, 整个发展过程值得借鉴。

但是, 美国所极力构建的以网络、 信息、 节点和智能为基础的作战概念并不完美, 反而面临着多重困境。 首先, 将多个作战域的节点网络协同, 节点的增多将使指挥决策和战术规划上面临着数量级增多的大量请求和批准; 其次, 多域联合增加了作战人员对专业知识的要求, 必须了解所有作战域内的行动及其现象, 才能进行适当的战术战法选择; 最后, 整个作战都将增大对于通信和网络的依赖, 一旦网络受限或者被干扰后降级, 将会迅速并深刻影响作战行动。

从空空导弹作战来看, 其诞生之日起, 要想完成任务, 就必须得到载机、 体系或自身探测到的目标信息, 信息维度越多、 信息精度越高, 导弹完成作战任务的概率就越高。 美国作战概念的演变过程中, 一直将战场中的信息作为核心, 提高作战体系对于目标体系的信息获取能力。 在分布式作战之前, 作战概念围绕着信息获取、 信息传输、 信息链路和信息抗干扰等能力, 布局相关技术, 发展相关装备。 在分布式作战之后, 导弹能力发展更加注重导弹本身, 扩大导弹装备数量、 降低导弹装备成本、 增强无人作战能力成为发展的重点, 但是网络信息传输和目标信息获取仍然是导弹武器装备进一步提高作战效能而不可或缺的部分, 需不断加强。

2 美国空空导弹的新发展

近30年来, 虽然美国的作战概念不断发展, 但是其主要研制、 改进和使用的是第四代空空导弹AIM-120和AIM-9X系列。 经过几十年的研制和服役, 两个系列持续通过改进改型以提高性能。 具体而言, 美国空空导弹通过软件升级适应打击目标飞行和机动能力的变化, 通过动力系统升级提高导弹飞行距离, 通过通信系统升级提高对于网络化打击的适应能力。  美国空空导弹虽然型号代号并未更新, 但随着作战概念和作战能力的演变, 也在不断地通过软件和硬件的“小修小补”持续提高作战能力。 美国目前尚未公布其下一代空空导弹的型号和计划, 但通过开展预研、 演示验证和关键技术的研究来强化技术储备的步伐却从未停止。

2.1 美国AIM-120和AIM-9X后的相关项目

继第四代空空导弹AIM-120和AIM-9X以后, 美国海军、 空军、 国防部、 DARPA等机构和组织在近30年内先后实施了双射程导弹(AADRM)、 联合双用途空中优势导弹(JDRADM)、 下一代空空导弹(NGM)、 三类目标终结者导弹(T3)、 远程交战武器(LREW)、 扩展射程武器(ERWn)、 小型先进能力导弹(SACM)、 小型自卫拦截弹药(MSDM)和CUDA导弹等项目[6]。 这些项目有以下几个特点:

(1) 项目研究导弹产品和总体设计概念技术, 大多注重的能力是一弹多能、 一弹多用, 这与其一体化作战的能力构建不无关系, 美军希望其空空导弹能够适应于海、 陆和空中多类目标, 一方面能够搭载更多的平台完成更多的任务, 另一方面能够快速将技术和组件移植到其他弹种。

(2) 項目针对近、 中、 远不同目标和作战任务开展, 与历史上美军空空导弹的基本型、 系列化和近、 中、 远距四代发展的过程一脉相承。 不同作战目标和作战区域的不同导弹计划, 其针对性和关键技术发展目标也与美国作战概念的发展和作战能力的构建遥相呼应。

(3) 项目大都经历2~3年时间的研究就宣布取消或不再公开, 研究内容和关键技术针对性强, 结合美军空空导弹发展的特点来看, 取消的原因很可能是此项关键技术已经得到充分验证和技术突破。 这个特点也反映出其制空作战概念不断调整对于空空导弹发展的影响, 空空导弹能力的提升与制空作战概念息息相关。

2019年, 美国突然宣布其联合先进战术导弹(AIM-260 JATM)和“游隼”(Peregrine)导弹项目, 其中联合先进战术导弹目的是发展一款射程远远超过AIM-120导弹的空空导弹; “游隼”导弹项目则是发展一款中近距小型空空导弹, 提高载机的挂弹量。

2.2 AIM-260 JATM项目

2019年6月20日, 美国空军武器项目执行官安东尼·吉纳特波在俄亥俄州代顿市的赖特·帕特森空军基地生命周期行业日活动的间隙, 向美国《航空空间日报》和《空军杂志》透露了新型空空导弹AIM-260 JATM的研发情况。 AIM-260研发工作始于2017年, 美国洛克希德·马丁公司经过激烈的竞争, 于2017年获得了空军、 海军联合项目办公室的研发合同。 2019年6月, AIM-260导弹正式由美国空军、 陆军、 海军和洛克希德·马丁公司合作研发, 计划于2021年开始飞行测试, 于2022年实现初始作战能力并开始部署。 AIM-260具有和AIM-120导弹接近的外形, 以便适用于现有战斗机的内置弹舱包络, 并从现有战斗机的挂点发射。 AIM-260有可能将搭载先进的双向数据链, 并允许攻击过程中通过体系其他平台和节点信息更新目标的数据, 甚至目标再分配, 使其具备融入美国一体化信息网络以实现远程协同空中打击能力。

AIM-260试验计划在美国格林空军基地试验和训练靶场进行, 从美国空军作战要求图中画出的导弹测试区范围看, AIM-260的试验区域明显增加, 由此预测其射程大约是AIM-120的2倍。 此外, 2019年3月发布的美国空军军事建设项目2020财年预算中提到了美国空军将要在犹他州希尔军事基地(Hill Air Force Base)建设一个专用于存放AIM-260的混凝土导弹存储库。 项目预计于2019年12月1日完成设计, 2020年6月开始建设, 2022年3月建设完毕, 建筑面积1 115 m2, 预算650万美元。 美国各相关部门披露出的AIM-260导弹的相关时间节点均指向2022年[7-8]。

美国已经开展过AADRM, JDRADM, T3等项目研究, 并曾经于2017年开展LREW和ERWn项目研究, 重点发展远程导弹的动力关键技术, AIM-260可能利用了上述项目技术成果, 以确保在7年内完成研发。 美军拥有强大的制空作战体系和平台探测能力, 如果再发展一型远程空空导弹, 将会大大提高其制空作战能力。 目前, 美国军方和媒体披露的关于AIM-260项目的详细信息非常有限, 甚至没有导弹的图片和尺寸, 其项目的真实性和具体能力及计划还有待进一步跟踪分析研究。

2.3 “游隼”导弹项目

2019年9月16日, 美国雷神公司在美国空军年会上公布了正在研究中的“游隼”导弹计划。 雷神公司并没有透露太多关于“游隼”导弹的细节, 研究进度、 测试时间、 生产日程均是未知数, 只是声称这是“轻量级、 速度快、 尺寸小、 造价低”且研究进展迅速的一枚导弹, 研发目的是为了增强现有战斗机的装载容量, 与传统的中程空空导弹相比, “游隼”导弹速度更快且更为灵活, 并且能使现有战斗平台的武器装载能力翻一倍。 “游隼”导弹的小型高性能制导系统可以在任何时间、 任何天气条件下探测和追踪目标。 早在2018年8月14日, 雷神公司就已经注册了“PeregrineTM”商标, 图2为美国雷神公司官网上披露的“游隼”导弹概念图。 从概念图片显示的导弹头部外形和官网对于其文字的描述可以推断, 该型导弹很可能采用了雷达导引头[9-10]。

“游隼”导弹的一大特征是小型化, 其长度约1.8 m, 质量约68 kg。 图3为美国网友根据F-22战斗弹舱和“游隼”导弹尺寸所设想的导弹挂装图。

雷神公司曾于2016年获得了美国国防部导弹项目的研究合同, 合同中显示雷神公司将获得不超过1 400万美元来研究下一代空射战术导弹技术, 包括SACM和MSDM两个项目, 该合同计划于2021年1月19日完成。 从时间节点、 装备定位和研制产商上看, “游隼”导弹有可能就是美国相关小型导弹项目的延续和具体的型号。

3 启示与建议

纵观美国近30以来的作战概念发展和演变过程, 其持续不断地加强作战能力建设, 目的是为了夺取全面的作战优势, 在制空作战方面包括构建强大的态势感知能力、 高速飞行能力、 火力打击能力、 网络作战能力、 太空作战能力、 有人/无人协同能力等, 发展网络、 协同、 智能等关键技术, 强化战场中各个节点的指挥控制协同自主、 力量编组空间分布、 组织运用规模互联。 在空空导弹方面, 虽然没有明确的下一代空空导弹型号, 但是美国一直没有停止对于导弹能力的提升项目和技术探索, 一方面持续改进AIM-120和AIM-9X系列导弹, 通过软件和硬件的升级不断完善和提高性能; 另一方面随着一个又一个导弹计划项目的实施和停止, 背后或许是技术的突破或者转移, 甚至是转入型号秘密研究[12]。

通过分析美国作战概念, 制空作战能力演变和空空导弹发展, 得到启示如下:

(1) 加强空战场网络建设。 目标信息的获取是导弹能够精确打击的关键因素。 未来空战将从以能量流为特征的时代发展到以信息流为能力的新时代, 网络是信息化空战向智能化空战发展的重要基础, 高速率、 大带宽、 强鲁棒的空中网络是进一步提高空战能力的关键技术。 深入研究适用于空战场的网络拓扑、 通信协议等内容对于空战场网络建设有着重要意义, 能够为空空导弹精确打击提供更多维、 更精确的目标信息, 提高导弹的打击能力和打击范围。

(2) 研究架构设计和协同技术。 架构和协同是随着战场节点增多后出现的新课题, 未来战场中将出现以有人/无人结合为样式的群目标, 需要空空導弹具备群目标打击能力。 架构是体系内不同节点协同工作、 体系稳定性及对抗有效性的重要结构基础。 根据具体的作战场景, 是选择稳定性好的无中心式、 结构形式简单的有中心式, 还是效率更高的混合式, 影响着整个作战效能的提升。 协同技术是节点与节点共同完成任务的技术基础, 需要解决信息融合、 时空匹配、 目标分辨、 自主决策等基础性技术。 架构设计和协同技术能够使空空导弹具备多弹协同打击群目标的能力, 进一步提高未来空空导弹制空作战效能。

(3) 发展小型化和无人作战空空导弹。 载机平台高速飞行、 高载弹量和高隐身等性能的需求对空空导弹的要求越来越严苛, 空空导弹要在确保性能不下降的同时, 尽量减小体积和重量, 需要利用先进复合材料和增材智能制造工艺等, 提高导弹总体设计水平。 空战场中无人节点不断增多, 其可以不受人类极限任意飞行, 因此不但需要发展打击新型无人机的空空导弹, 更需要发展适合于无人机挂装和作战使用的无人机载空空导弹, 适应未来有人/无人空战时代。

空空导弹能力和关键技术随着整个作战能力的演变而发生变化, 智能技术的发展将会使空空导弹越来越“聪明”, 不变的是未来的智能空空导弹依旧是智能化制空作战的重要武器装备, 需要不断跟踪制空战场中的新目标、 新环境和新威胁的发展变化, 不断发展创新性和颠覆性新技术, 提高空空导弹制空作战能力, 为制衡强敌夺取制空作战的胜利提供重要的武器装备。

参考文献:

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Implications of Evolution of US Air Combat Capability for

Development of Air-to-Air Missile

Li Fei1,  Liu Qi2, Guo Zhengyu3, 4*,  He Xiaohua3, 4

(1. Navy Representative Office, Luoyang 471009, China;

2.Programme Centre of Air Force

Equipment Department, Beijing 100843, China;

3. China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China;

4.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Airborne Guided Weapon, Luoyang 471009, China)

Abstract: The United States is constantly applying new technologies to wars and weapons,  and constantly adjusting the combat concept and the direction of combat capability construction,  in order to maintain its strategic deterrence and tactical advantages. By analyzing the evolution of operation concept,  the air combat capability development and general situation of the special technology research of  air-to-air missile in nearly 30 years,  this paper explores the rules of  project and technology development,  and analyzes key technologies and core development situation. It summarizes the enlightenment to improve our army air combat capabilities,  and puts forward the future development direction and development suggestions for  air-to-air missile.

Key words: air control operation; air-land battle; network-centric warfare; air-sea battle; distributed operation; mosaic warfare; air-to-air missile

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