浅议多目标攻击
2009-01-06张德跃周靓王国栋
张德跃 周 靓 王国栋
多目标攻击通常是指单架载机携带多枚中、远距空空导弹,在超视距空战中,一次进入瞄准过程,就可以同时跟踪任务空域中多个分散目标,接连发射并同时制导多枚导弹攻击多个目标;或者多架载机,通过数据链等信息网络相互交换战术等信息,进行分工合作,协同跟踪和攻击空中多个目标。现阶段,多目标攻击系统主要是由多目标雷达、多目标火控、空空导弹三个关键部分以及载机平台组成。
随着航空技术、微电子技术、通讯导航技术、火控技术和精确制导等技术的迅速发展,飞机的作战效能大大提高,空战由一对一的单任务空战模式向多对多或一对多的多目标攻击方向发展。多目标攻击通常是指单架载机携带多枚中、远距空空导弹,在超视距空战中,一次进入瞄准过程,就可以同时跟踪任务空域中多个分散目标,接连发射并同时制导多枚导弹攻击多个目标;或者多架载机,通过数据链等信息网络相互交换战术等信息,进行分工合作,协同跟踪和攻击空中多个目标。现阶段,多目标攻击系统主要是由多目标雷达、多目标火控、空空导弹三个关键部分以及载机平台组成。美国的F-14“雄猫”战斗机是具有多目标攻击能力的鼻祖,其配备的AN/AWG-9雷达和AIM-54“不死鸟”远程空空导弹使其在空战中可同时对6个目标实施打击。此后,多目标攻击能力逐渐成为衡量现代战斗机作战效能的主要指标之一,像F/A-18、“苏-35”等三代机和F-22、F-35等四代战机都具有多目标攻击能力。多目标攻击虽然具有作战能力强,战场威慑力大等特点,但时至今日仍然存在一些弱点和不足。本文结合自己的认识,简单谈谈多目标攻击及目前存在的弱点,并就如何克服这些弱点提出几项措施。
多目标攻击的基本程序
飞机进行多目标攻击的基本程序通常包括:起飞引导、空中搜索、目标跟踪、攻击准备、实施攻击和退出攻击六个阶段。
起飞引导和空中搜索
起飞引导和空中搜索与飞机进行单目标攻击基本相同,只是在引导过程中,为了使机载雷达能同时探测到空中多个目标,而将飞机尽可能引导至多个目标的中心区域,便于雷达搜索探测。
多目标跟踪
此时,机载雷达工作方式转为边扫描边跟踪状态,火控系统对截获到的目标首先进行敌我识别并判断目标的危险程度,然后对所要攻击的目标进行攻击排序及导弹分配等工作。武器系统也开始对导弹进行通电、加温和自检。
攻击准备
火控系统开始计算雷达的扫描中心和最佳引导指令,解算出多个目标的导弹允许发射区,同时导弹的弹上设备开始进行发射攻击准备(如惯导对准、导弹飞行任务计算和装定等)。
实施攻击
飞行员操作雷达,使其保持对多个目标的跟踪:对进入导弹发射区的目标发射导弹;监视空中态势变化,必要时可以改变攻击计划;对已经发射的导弹进行指令制导,使其精确命中目标:完成对后继导弹的瞄准和发射等多项工作。
退出攻击
当最后一枚导弹导引头自主截获目标并进入末端制导阶段后,火控系统发出允许飞机脱离的指令。整个多目标攻击过程结束。
多目标攻击存在的弱点
对多个目标实施跟踪和攻击,这就相当于增加了己方参战飞机数量,可以提高杀伤效率、减少己方战机的损失。但进行多目标攻击与只对单个目标进行攻击相比要复杂,实现难度要大。像F-14唯一一次六弹齐射是在美国的试验场上进行的。在完全没有干扰的情况下,6架RQ-34无人靶机以200米的水平间隔,50米的垂直间隔列队进入F-14的有效射程,即使目标以这样密集的队形进入,还是很容易飞出F-14火控雷达扫描范围。飞行员在小心翼翼地确定了射击诸元后,6枚“不死鸟”也只取得了这样的尴尬战果1枚脱靶,1枚机械故障,4枚命中目标。由此可以看出,多目标攻击现阶段还是存在不少弱点。
实现对多个目标的稳定跟踪条件十分苛刻
飞机在进行多目标攻击时,火控系统工作在边扫描边跟踪边瞄准边发射边制导的状态下,火控计算机不仅需要对目标的威胁等级进行判断,对要攻击的目标进行排序、计算雷达扫描中心等,还要针对空中不同目标解算各空空导弹的发射条件和导弹的飞行任务数据;对已经发射的多枚导弹发射无线电修正指令,引导导弹飞向各自攻击的目标;计算能够同时攻击多个目标的飞机飞行航线及操作指令,同时,还要监视空情,即在最后一枚导弹发射前,检查空域中是否存在更危险的目标。这都要求目标机与攻击机间的相对运动态势变化应缓慢,且变化尽可能呈稳定的线性变化。一旦目标机相对攻击机的运动态势变化超出了机载雷达的稳定跟踪能力或火控计算机的计算条件,则多目标攻击将难以实现。
现有体制雷达在一定程度上制约了多目标攻击的效能
现代战斗机的火控雷达通常应用的是多普勒原理,这就意味着这种雷达只能发现径向目标,如果目标的运动方向与机载雷达波束垂直,则雷达往往就把目标当作杂波给滤掉。因此,只要目标飞机探测到有敌方飞机雷达信号并能确定其扫描方向,及时将航向转到与攻击机机载雷达波束垂直的方向,就可以摆脱攻击机的雷达锁定;或者目标飞机采用“蛇行机动”战术,即往复地进行侧转就可以摆脱雷达的锁定。另外,目前主战飞机装备雷达的扫描方式大多数是机械式的,此种雷达在进行多目标攻击时存在一些不足一是雷达通常只能以两行扫描的方式,导致雷达的扫描周期变长,造成目标信息数据更新时间变长和精度降低。二是当雷达扫描中心确定后,机载雷达进行多目标跟踪的实际范围就局限在相对较窄的空间范围内,比如水平扫描范围不大于±30°,俯仰扫描范围在6°~7°之间。当多个目标脱离这一雷达的扫描范围,则多目标攻击将无法实施。
实施多目标攻击后,攻击机实际的脱离距离较近,被击落的可能性增大
虽然现代空空导弹射程通常在50千米以上,机载火控雷达的作用范围可以覆盖导弹的最大射程。但是在导弹发射之后,目标是不会等待着被击落的,也就是说当目标得知有来袭导弹后,会立即进行机动、摆脱攻击(一般飞行员的可承受的过载约9g左右)。如果在最大射程上攻击目标,目标完全可以利用时间差向导弹的射程外脱离。因此,为了保证攻击的有效性,飞行员应该在距离目标适度的位置对其进行攻击。当对多个目标进行连续攻击时,攻击机对发射后的导弹后还无法做到“发射后不管”,只有等到最后一枚空空导弹完成末制导转换,火控系统才会发出允许脱离的信号,攻击机才能机动脱离。此时,飞机与目标飞机之间的距离已经很近,极易遭到目标飞机的攻击。
攻击机面临的电磁环境复杂,准确打击目标难度增大
随着电子对抗技术的发展,飞机的电子对抗技术越来越成熟,干扰方式和
干扰手段不断丰富,干扰时机和干扰地点日益精确。所以,在进行多目标攻击时,攻击机在相对有限的时空范围内,可能要面对来自多个不同方向、不同干扰方式、具有“功率叠加”效应的电子干扰。使得攻击机的机载雷达难以进行有效的反干扰。可以说,与单目标攻击相比,多目标攻击时,飞机面临的电磁对抗环境将更加复杂,更难以实施准确的空中打击。
此外,目前第三代战斗机在实施多目标攻击过程中,机载雷达必须工作在边扫描边跟踪状态下,这与单目标跟踪相比,雷达辐射能量分散,数据更新率低。所以,机载雷达的跟踪稳定性以及抗干扰能力会有所下降。这些都对多目标攻击能力和效果造成很大影响。
克服当前弱点可采取的措施
措施之一:加速研制下一代战斗机,尽快实现现役战斗机的更新
新一代战斗机的低可探测性(隐身特性)、高机动性(具有推力矢量)、敏捷性、超声速巡航(快攻快跑)能力,配装相控阵雷达的超视距攻击能力(先敌发现、先敌攻击)、超大的载弹量和足够远的航程都将使得多目标攻击易如反掌。
措施之二:采用先进的相控阵雷达
F-22战斗装备的AN/APG-77相控阵雷达可在220千米以外发现多个目标,具有高可靠性和在强杂波条件下进行全方位探测的能力,还可探测低可见度目标,另外还具备搜索、干扰与抗干扰及通信能力;相控阵是一种由多个辐射单元组成的天线系统,能够形成波束扫描,而有源电子扫描阵通常具备多模态工作方式,不仅扫描范围大,而且能够有效地在进行空域搜索的同时实施多目标跟踪,使载机在同一时间内发射和制导多枚导弹对多个目标实施攻击的能力大幅提高。
措施之三:深入研究和提升多目标火控的关键技术
如进一步改进多目标信息平滑、滤波,预测和长期外推技术;智能化多目标威胁判断、攻击排序和火力分配技术,组合优化载机飞行轨迹及飞机操纵指令计算技术。
措施之四:大力研发先进的中,远距空空导弹
目前,世界各国拥有的中、远距导弹在远距全方向、全高度、全天候拦射等方面都得到了很大发展,如美国的“不死鸟”AIM-54C,“鹰”AIM-120、“响尾蛇”AIM-9L,俄罗斯的R-27(AA-10)中远距空空导弹等。但进一步增强中、远距拦射导弹对目标的分辨能力、提高导引精度和抗干扰能力以及主动雷达寻的和自动引导的能力仍然势在必行。
措施之五:发展一体化网络信息条件下单机或多机协同攻击多目标技术
其中,一体化网络信息支援能力的建设尤为重要。一体化网络信息支援能力,即通过数字化、网络化、自动化、智能化的信息系统,以通信网络为纽带,以信息处理为核心,将遍布陆一海-空一天的战场态势感知系统、指挥自动化系统、目标属性识别系统以及机载攻击武器系统等作战体系各要素联结成为一个有机的整体,实现全维信息感知、实时信息传输、信息融合和信息处理,能够迅速完成单机或多机对敌方多目标的攻击排序、火力分配和武器制导等,为单机或多机协同快速准确地实施多目标攻击提供强有力的一体化信息支持,可以说发展前景十分广阔。