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未来空战将呈现“智能、无人、自主、分布、协同”等新特征,在体系和网络支持下,长时慢速滞空和快速火力打击灵活组合,呈现机弹一体深度融合的趋势,因此现有的打击链路和火力运用将发生重大变革。本文介绍了美国机弹一体技术发展概况,提出机弹一体火力重构概念,并在远程拒止、中距交战、主动防护、制空巡飞等典型场景下,描述机弹一体形态在“观察、判断、决策、行动”(OODA)各环节中衍生出的新型运用方式,最后给出了机弹一体融合发展的展望。
空中优势是夺取未来战争胜利的决定性因素,空中平台和机载武器始终得到高度重视和快速发展。随着信息化技术的发展,未来空战将呈现“智能、无人、自主、分布、协同”的新特征,飞机与机载武器在体系和网络的支持下,任务构型和使用模式更灵活,长时滞空和火力打击相互渗透、重构组合,呈现机弹一体化深度融合的趋势,将大幅提升空中平台的打击效能,变革现有打击链路和火力的运用方式。
本文从“观察、判断、决策、行动”(OODA)环作战理论出发,分析机弹一体火力形态的适用场景和新质能力,提出机弹一体化技术特征、演进方法和运用模式,支撑未来空战打击链路向“扩展适用空域、缩短循环时间”的方向演进。
美军尚未直接提出机弹一体作战概念,但近年来开展的预研项目中,有诸多类似理念的体现。下面介绍近年来美国提出的几个典型项目。
美国国防高级研究计划局(DARPA)于2015年3月公布了“SoSITE”项目(图1)。该项目通过创新的体系架构保持空中优势,体系架构中包括飞机、武器、传感器和任务载荷,空战能力分布于大量的、可互操作的有人和无人平台上[1-3]。大型、昂贵、多功能有人战机的各类功能被分解到大量低成本无人机上,并构建协同作战体系[4-6]。高性能有人机承担关键的指挥控制任务,低成本无人机承担主战任务,以较低成本实现更强的作战能力,形成不对称优势。
在以往的作战模式下,需要派出3架有人机执行任务,每架飞机都具备电子攻击、雷达探测和成像监视能力,同时挂载杀伤性武器,它们均与空中指控系统通信,并受其控制。然而在“SoSITE”作战模式中,仅需一架有人机和数架无人机,空中指控系统指挥有人机,有人机指挥无人机,电子干扰、雷达探测和成像监视等任务及杀伤性武器由无人机平台实现和发射,大幅降低了作战成本[7-12]。
该项目通过将杀伤性武器等任务载荷与无人机进行一体化融合设计,打破传统机弹任务分工,体现机弹一体集成思想,提升传统机载武器效能,显著扩大作战范围,同时强化有人机战场生存能力。
2017年9月,DARPA公布了“飞行导弹挂架”项目,开展可外挂并发射AIM-120导弹的低成本 “飞行导弹挂架”无人机设计技术研究。该项目以可飞行的导弹挂架为设计目标,由F-16、F/A-18等三代机搭载和控制并可发射机载武器。
根据DARPA公布的概念图像(图2),该无人机设计高度简化,外形类似“曲柄风筝”,采用背负式进气道,主机翼可折叠或伸缩,机身下外伸出2个导弹挂架。
“飞行导弹挂架”既可作为普通挂架使用,自身不发射出去,战斗机通过其发射武器弹药,又可作为无人僚机使用,由战斗机发射,执行巡航飞行和空中打击任务。
该无人机可挂载2枚AIM-120空空导弹,并可扩展挂载小直径炸弹或特定载荷吊舱;具备以马赫数为0.9的速度飞行20 min的能力;作为无人僚机时发射后不回收,作为普通挂架则可重复使用;任务系统主要配装小型无线电通信装置,满足Link-16等军用数据链的使用需求。
“飞行导弹挂架”概念主要聚焦制空作战,不仅可以提升美军三代机作战距离,还可作为无人僚机加入近距空战,形成新型协同制空作战模式,重构机弹一体发射打击样式。
2021年2月,美国DARPA启动了“远射”无人机项目的设计工作,聚焦在高风险、高烈度战场上有效打击对手,同时保证己方高价值平台的安全。该项目的目标是开发一型空射无人机,可携带并发射多型空空武器[13]。“飞行导弹挂架”项目公布后并无更多消息,而“远射”项目被认为是由前者演化而来的,区别是“远射”无人机采用隐身设计,并强调内埋中近程导弹。2023年9月,美国通用原子公司获得“远射”项目飞行测试阶段合同,并于2023年12月开启飞行测试。
通用原子公司的“远射”无人机采用小鸭翼、倒V双尾翼布局(图3),使用背负式进气道降低雷达信号特征,动力装置为涡喷发动机;后掠主翼为可弹出设计,可进一步缩小挂载空间;内部可装载两枚空空导弹。
“远射”项目扩展了导弹的作战方式,该武器系统可由战斗机和轰炸机挂载,通过多模式推进显著扩大导弹交战范围,同时能够让导弹在更接近目标处发射,从而压缩对手的反应时间,并可增加导弹的末端能量和杀伤概率[14-15]。
在OODA中的行动环节,该项目在载机与导弹之间引入无人平台,体现了机弹一体的典型形态特征小火箭节点的价格,发射平台打击范围显著扩大,作战效能大幅提高;同时,载机可在防区外发射,能够有效降低战机的受击风险。
从美军相关项目的信息来看,美军基本是在现有技术的基础上为应对未来的作战需求开展研究,如“SoSITE”项目着重研究分布式作战能力;“飞行导弹挂架”项目着重研究基于现有武器的低成本作战无人机设计技术;“远射”项目从目前的信息来看,可能会颠覆现有的空战模式,通过多模式推进技术大幅提高导弹的作战范围和击杀概率。
“SoSITE”“飞行导弹挂架”及“远射”等项目均以增强OODA各环节能力为目标,充分发挥机弹一体、智能融合的技术优势,使空战火力系统的鲁棒性、多任务能力及低成本等特征得到极大增强。可以预见,机弹一体深度融合将推动空战模式向体系化、信息化、精确化和智能化方向发展。
目前,空战样式正由“以平台为中心”向“以网络为中心”演进(图4)。从火力使用的角度看,随着多域传感、作战云、分布式协同等技术的发展,未来空战将是以信息网络为中心的体系化火力运用。机械化战争“以平台为中心”,强调单体能力的强大集成,火力打击独立、自成一体;信息化战争“以网络为中心”,打击链各环节分工明确,传递信息的网络成为火力发挥的重要元素[16];未来还将朝向“以决策为中心”的模式演进(美军提出“马赛克战”和“决策中心战”等作战概念),进一步降低传统火力对发射平台本身的束缚和依赖,机弹一体将是体系化作战下实现火力重构的重要途径。
机弹一体是在OODA环和打击全链路上,打破载机、导弹传统分工局面,充分发挥机弹融合能力优势,通过载机平台(感知、决策能力)与导弹火力(感知、射程等打击能力)之间联合优化设计和多样化组合运用,实现更广的任务包线载机与导弹组合OODA环
Fig.5The OODA loop of aircraft-missile combination
机弹一体的典型特征之一是全空域速度可变,例如,将现有空空导弹主动段的“短时快速”与巡飞器的“长时慢速”特点相结合。使用时,以巡飞构型作为助推投送平台长时滞空搜索目标,在探测器发现并截获目标后,巡飞器发射空空导弹直接进入末制导模式,敌方无法通过我方载机火控雷达的锁定及照射进行规避判断,极大提高了对敌方的威胁程度;同时在转入末制导前也可持续处于目标搜索及空空导弹待发状态,大幅延长了对敌机的威胁时间。巡飞器可在发射后长时间处于高亚声速巡航状态,并充分利用第三方提供的态势信息慢速巡飞搜索并压制敌机,可有效降低甚至脱离对载机高精度制导信息的依赖;还可通过集成多枚不同探测制导体制的空空导弹,同时对目标进行搜索探测,尽可能提高探测距离;另外,多枚异构制导体制的空空导弹协同攻击,可提高截获及杀伤概率,有效降低目标干扰和诱骗。
在决策环节,构建典型作战任务与作战模式下机弹协同决策机制,通过协同作战中机弹功能优化分配,可以最大限度地发挥导弹的决策能力,提高整个系统指挥决策的快速性、实时性及精准度。例如,针对远程拒止作战,美军认为我军可能通过预警机或歼-20进行探测制导实现链路闭合,但在强对抗环境下,更可能需要充分发挥导弹的决策能力,通过多弹协同自主决策的攻击方式实现链路闭合。
行动环节中,通过机弹协同制导、协同机动、协同抗干扰等途径,创新作战样式,提升机载武器系统战术使用的灵活性,提高机载武器攻击精准度与抗干扰能力;通过载机平台深度参与行动环节,简化部分弹上分系统,降低导弹研制生产和使用成本。如美军利用F-16战斗机发射AGR-20A制导火箭弹拦截巡航导弹(图8),将亚声速巡航导弹拦截成本降低到10万元量级(AGR-20A 单价2.5万美元)。
Fig.8U.S. F-16 launches AGR-20A to intercept a cruise missile target
Fig.10The OODA loop of “Medium-to-long range air combat”
Fig.14The OODA loop of collaborative maneuver
Fig.15The OODA loop of “aircraft-missile integration air patrol”
机弹一体在多个任务中都能显著拓展任务包线,提高作战效能。当前,空战平台、导弹武器正迈入信息化、智能化时代,仅仅依靠单体能力的强大,往往成本代价会更高,同时也不利于发挥体系化的效能。而机弹一体是在体系化作战的要求下,从射前到射后高度融合的一体化火力控制单元,在多个任务中都能显著拓展任务包线,提高作战效能。为实现机弹一体的设计、研制和作战运用,主要从技术维度对机弹一体发展做几点展望。
在机弹编队协同作战环境下,为应对各种频谱战的威胁,要充分利用导弹导引头探测精度高、空天平台探测范围广的优点,通过标准化接口、协议和服务创建空天一体机弹互联网,使载机、导弹与多源信息平台实现互联互通、协同探测,提高位置分辨率,进而提高战场透明度,需开展机弹组网信息共享融合、分布式协同探测、多源信息融合等关键技术研究。
应联合论证与设计机、弹两大平台在未来复杂空战场的协同作战模式,创建机弹联合作战仿真平台,在联合仿真方面相互匹配、开放,打破机、弹间的鸿沟,以联合对抗为指导,大力构建基于多传感器、多平台、多任务的作战体系模型,融合机、弹两大平台的各自优势,进一步提高作战效能。应采取先进载机平台-新型导弹联合论证、火控系统联合设计等措施,打破传统设计方式,实现机、弹两大复杂系统的良性迭代与相互促进,创新实践新型机载武器系统论证与设计方法。