基于UML的舰载预警机协同作战流程建模研究＊

2012-11-23

舰船电子工程 2012年5期

（中国舰船研究设计中心武汉 430064）

1 引言

目前各军事强国都已普遍认识到提高空中预警能力是使军事力量变得强大的有效途径，具有重大的战略和战术意义，预警机由此应运而生。

预警机的发展十分迅速，已经成为各国提高其探测感知和指挥空间范围的重要力量。在和平时期，预警机可用于空中值勤，监视敌方行动，以防突然袭击；在战争时期，预警机执行警戒、指挥和武器引导任务，不仅可以加大预警距离，使截击机的拦截线大大向外延伸，而且还可以把各参战部队紧密地联成一个整体，统一控制战区内所有的作战武器，有效地指挥不同兵种作战。

2 预警机分类

预警机的全称为预警和控制系统飞机（AEWA：Airborne Early Warning Aircraft），是一种装有远距离搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等电子设备，集预警、指挥、控制、通信和情报于一体，用于搜索、监视、跟踪空中和海上目标并指挥、引导己方飞机遂行作战任务的作战支援飞机，起到活动雷达站和空中指挥中心的作用，是现代战争中重要的武器装备［1］。

按预警机使用可将其分为战略预警机、战术预警机；按机种又可分为固定翼预警机和旋翼预警机；按使用条件又可分为舰载预警机和陆基预警机。

战略预警机，一般飞行高度为9000～12000m，速度Ma为0.7～0.95，续航时间为6～12h，为延长空中飞行时间往往备有空中受油装置；容积和载重量大，能容纳一批庞大的设备和众多人员。装有雷达系统、数据处理系统、数据显示和控制系统、敌我识别系统，通讯系统、导航与制导系统及无源探测系统等诸多系统，单架装备费和使用费用高。典型机种有美国的E-3和俄罗斯的A-50，具有战略和战术预警功能，可以担负国土战略防御作战和战役战术作战。

战术预警机与战略预警指挥飞机相反，多用于局部战争和海上编队空中预警、指挥引导防空和空中力量，一般造价低，使用费用少，航程短，控制功能小。典型的机种有美国E-2。预警直升机只能作为战术预警机的一种临时替代品，在预警机中性能最低，多为舰载使用。它的续航时间短、飞行高度低、速度慢、电子设备性能低，相应的造价和使用费用也低。其代表机种有俄罗斯的KA-31，英国的海王Mk·2预警直升机，它们往往是在固定翼预警机研制受阻而采取的临时应急措施。

60多年来，预警机的发展已经历了三代。第一代预警机的典型机种有美国的WF-1（又称E-1B）舰载预警机及英国的“塘鹅”和“手铐”预警机；第二代预警机的典型机种有美国的E-2系列预警机和前苏联的图126预警机；第三代预警机的典型机种有美国的E-3 系列预警机和俄罗斯的A-50预警机等。

3 预警机的任务划分

预警机作战均是利用其对低空目标的探测能力和远视能力，精密通畅的通讯联系能力，机动性长航时、高生存力、抗干扰能力强等特点，完成多种作战任务。空中预警机的出动本身往往就向对方发出了强烈的政策信号，表明政策意图，往往能不战而达到政治目的。预警机的作战任务可分为战略预警任务和战术预警任务。

3.1 战略预警任务［2］

冷战时期，美国、前苏联二个超级大国争夺的重点在欧洲，欧洲具有多山脉、多峡谷、犬牙交错的海岸线和湿润的气候和地形特点，使北约在战时兵力调动和快速部署困难，提前预警具有重要价值。北约在1978年开始建立空中预警和控制系统，使用空中预警机使北约增加30min的空袭警报时间，可将战争首次空战地点向外推移300～500km。同时还可以使用空中预警机探测对大西洋、英吉利海峡及北约运输造成威胁的敌机和战舰，还可监视和跟踪前苏联海面舰艇在波罗地海区域的活动。

此阶段，美国将预警机纳入大型预警网进行研究，以加强美国本土对苏防空问题，美国海军和空军预警机分别在大西洋和太平洋建立了两条空中预警警戒线。为空军的预警机提供大约1h 预警时间、海军提供2.5～3.5h 预警时间、对Ma＝3的洲际巡航导弹获得1h预警时间。

3.2 战术预警任务

1）实施空中引导

越南战争期间，美军派出E-1B 舰载预警机巡逻警戒，掩护为轰炸机护航的四架战斗机，美四架战斗机利用越南山阴处的雷达盲区待命。E-1B很快发现迎战的米格-21飞机，及时通报并引导低空待战战斗机，美战斗机编队长机从90m 低空突然拉起，尾随其中一架米格-21，发射两枚响尾蛇空空导弹，均击中目标，将其击落。

1991年1月17日海湾战争中，美国第125航空母舰舰载E-2C 预警机中队，发现伊拉克西部H3机场两架米格-21起飞，随即命令“萨拉托加”航空母舰的第17 航母舰载机F／A-18起飞，此时F／A-18已经装有执行轰炸任务的武器，接到任务升空作战，先截击并击落了两架米格-21，后又去继续完成轰炸任务。

2）空战指挥

1979年和1981年，在黎巴嫩，以色列为支持小范围空战就采用了早期预警。1982年在黎巴嫩的贝卡谷地，以色列和叙利亚空军发生了大规模的空战，从1982年6月2日起，以色列的4架E-2C就在地中海的安全空域对叙军行动实施监控。6月5日首轮攻击中，以色列空军就摧毁了叙利亚部署在贝卡谷地的大量雷达和地对空导弹，同时还监控叙利亚飞机的起落频率，并用无线电通讯快速引导己方飞机进入伏击位置，进行侧向攻击，叙利亚空军损失惨重，几乎完全溃败。

2003年伊拉克战争中，美军一架E3 预警指挥控制飞机，在伊拉克上空执行战场监视与侦察任务，在获得“出击”信号后将任务有关信息和坐标数据中继给了正在附近巡航的一架B-1B 轰炸机，该机驾驶员键控输入这些数据，经20m 证明目标是真实之后，立即启动一个非常短暂的作战程序，即刻完成了对地轰炸任务。

3）统一指挥战区的各参战单位

预警机可以把预警和指挥功能集于一身，在一个战区，把陆、海、空各参战单位紧密地联合成一个作战整体，加速情报的传递，协同作战。在1991年海湾战争的“沙漠盾牌”、“沙漠风暴”和“沙漠军刀”行动中，E-3主宰着整个战场，机载指挥部门，自动调用各方力量，完成战场管理。

4）预警机对海军舰队提供保障作用

主要是向舰队提供入侵兵器的综合数据和威胁方向，便于舰队对空中和海上采取攻击对策，可使敌方在发射反舰导弹前遭到截击；提供通讯保障，战争的通信量非常的大，光靠传统手段或者军用通讯卫星保障，能力不足，所以需要用预警机进行通讯保障。美国航空母舰编队都载有E-2c舰载预警机，在主要威胁方向200kin处巡航，这样可以发现距舰队500kin处以外的敌方飞机并组织拦截，保证航空母舰编队的安全。

5）对紧急事件及时做出反应

利用预警机下视和远视能力，加上机动灵活和畅通的通讯能力，预警机具有多种用途。可以在紧急事件发生时，迅速飞往出事点，应对紧急事件，提供空中监视能力，借以表明政治态度和军事意图。现代战争证明预警机已经在战争中发挥着无可替代的作用。

4 预警机的基本功能

经过分析，预警机的主要的基本功能可以归纳为实现目标探测、数据处理、目标识别、导航引导、通信指挥。在这些基本的功能的基础上进行不同的配置使用就可以形成不同的作战预警模式，从而满足不同的作战任务的需求。

图1 预警机基本功能图

预警机的使用为不同作战兵种和作战部队间的相互协同作战提供了很好的平台，针对预警机应用的研究也越来越多，而且其意义也非常的重大，特别是利用预警机完成对协同防空作战和协同反潜作战的流程研究成为目前海军编队舰载预警机亟待解决的研究课题。

5 预警机对空协同作战［3～7］

5.1 预警机对空协同作战任务划分

预警机对空协同作战任务可主要细分为战术编队、威胁评估、目标分配、飞机引导。战术编队是进行目标威胁评估、目标分配和飞机导引的基础，目标威胁评估是对空作战决策的核心，目标分配和飞机的指挥与导引是预警机对空协同作战的重要部分。

图2 预警机对空协同作战任务划分图

·战术编队：指当为我方截击机分配攻击任务时，把所有的目标航迹具有相似或相差不大态势属性按照一定的规则进行划分所得的综合体，主要判断：通过对航迹特性和敌我属性的判断进行战术编队，其后进行战术编队的更新。

·威胁评估：主要判断目标机组的数量、飞机类型、战术重要性、目标机群中飞机的杀伤概率等。

·目标分配：在目标威胁评估的基础上，由预警机根据当前的作战态势将我方的机群兵力合理的分配给各个目标机组，使分配给每个目标机组的我方机组的作战效能最好。

·飞机引导：通过数据链将目标组的位置、航向、速度、与截击机的相对距离、方向、速度差和高度差提供给截击机飞行员，并还提供战斗机应采用的飞行参数指令（航速、航向），使目标机组进入阶级机组武器系统的供给范围内。

在实际的作战过程中，预警机利用探测设备进行目标的搜索、跟踪，结合实际情况不断的进行战术编队、威胁评估、目标分配和飞机引导，组织多个波次的攻击和防御，直到敌方目标全被击落（引导返回）或者我方全部失利。

5.2 预警机对空协同作战流程

对预警机使用距离的限制条件基本上和航空兵保持一致，在飞机安全飞离甲板之前，其控制权限被限制，当到达其可使用的安全距离范围后，编队系统可以对其进行授权，由其完成远程的目标探测和对空作战的指挥和控制。

1）当预警机距水面舰艇编队指挥舰的距离≤（舰载作战飞机正常按起飞安全作战飞行距离）时，预警机接受编队指挥，进行目标探测预警，并准备接管起飞的作战飞机；

2）当预警机距水面舰艇编队指挥舰的距离＞（舰载作战飞机正常起飞安全作战飞行距离）时，编队可将指挥权交给预警机，预警机作为空中指挥所，指挥战场的作战，可以全面接管起飞的飞机，并进行目标探测，组织作战飞机进行对空作战，同时还可以利用舰载武器协助完成对空攻击。

5.2.1 编队指挥（水面舰艇）

编队系统向预警机发送协同作战命令，预警机开始进行预警，探测目标（特别是低空目标），根据编队指令向其发送实时目标航迹。编队利用舰载武器进行对空打击。

5.2.2 空中指挥（预警机）

当预警机距水面舰艇编队指挥舰的距离≤（舰载对空武器的作用距离）时，不仅要实现对作战飞机的引导指挥，还要利用舰载武器进行对空打击。预警机进行空中目标的探测及路径生成，对己方作战飞机进行编队，后对目标进行威胁判断，对飞机编队进行目标分配，下达作战指令；在此过程中可以选择时机，向编队发送目标航迹利用舰载武器对敌目标进行打击。