导弹编队协同作战的概念及其关键技术

肖志斌，何 冉，赵 超

（1.海军驻南京地区航天机电系统军事代表室，江苏南京210006；2.北京机电工程总体设计部，北京100854）

0 引言

未来战争将是体系与体系的对抗［1］，尤其是以精确制导武器为主的攻击体系与以地／空、舰／空导弹为主的防御体系之间的对抗。面对现代防御系统的威胁，多枚导弹进行编队协同作战是一种提高突防能力的有效措施，同时它作为一种新的集群化作战策略，在实现“侦察－打击”一体化作战、饱和攻击等战术应用中有着独特优势。

本文研究了导弹编队协同作战的基本概念及其关键技术，从导弹编队协同作战的概念入手，分别就导弹编队协同作战系统的作战方式、导弹编队协同作战系统的功能体系以及系统实现所面临的关键技术进行分析阐述。

1 导弹编队协同作战的概念

防御系统全方位多层次情报搜集能力、战场拦截能力和主动干扰能力的提高［2］，对精确制导武器的作战方式提出了新的要求，导弹编队协同作战的概念应运而生。导弹编队协同作战是指由同类型或不同类型的多枚导弹组成编队，在任务规划系统的引导下，根据战术要求进行时间上、空间上、功能上的协同以完成战术任务的作战方式。具体而言，一般可采用以下几种作战方式：

1）编队突防

相较于单枚导弹的突防效果，导弹编队可以依靠时间和空间上的协同实现高密度、同时突防，增加敌方防御系统拦截的难度，使得编队的突防效果达到最佳。例如被俄罗斯称为“水面舰艇克星”的“舞会－E”系统的显著特点就是可以实施编队协同作战，其导弹采用TF／TA2技术，实现了自动地形跟踪／地形回避／威胁规避能力，可在高度20m以下海面和50～150m地面上空编队飞行，大大降低了被现代防空系统拦截和杀伤的概率。

2）饱和攻击

饱和攻击最典型的方式便是在一次进攻中，采用不同制导体制、不同飞行高度的导弹在不同方向上进行多发协同攻击，使敌方防御系统处于饱和状态。由于受到武器系统的作战反应时间、射击能力以及射击观察时间等因素的影响，敌方对多枚导弹同时攻击的反应能力必然下降，从而大大提高了进攻导弹突破敌方防御系统的能力。

3）“侦察－打击”一体化协同作战

在导弹编队中，不同角色承担者还可以实现任务协作，例如承担侦察任务的导弹通过弹间数据链传递信息至精确制导导弹，使得后者可以实现隐身“静默攻击”，从而完成“侦察－打击”一体化作战。有“航母克星”之称的俄罗斯∏－700“花岗岩”导弹具有目标选择与分配能力，并具有独特的自主编队攻击模式，能以高、低两种弹道攻击目标［3］。

在齐射攻击的导弹中，弹群低空突防进入末制导区域后，有一枚导弹被预编在较高弹道飞行、承担领弹任务，它可以最早发现目标信息，通过数据链将数据传输给低弹道飞行的导弹，并实时更新数据和目标分配，其它导弹各自锁定目标后实施攻击。如果领弹被中途拦截，则备份弹能够依次递补承担领弹任务，实现“侦察－打击”协同作战。

2 导弹编队协同作战的功能体系

正由于协同作战系统的复杂性，需要将各项单一任务高度集成到一个信息化系统中，牵涉数据通信、信息融合、智能决策等多种学科的交叉综合，因此协同作战系统的体系设计已成为协同作战系统的核心问题。多弹协同作战系统的功能结构如图1所示。

与单枚导弹的武器系统相比，导弹编队协同作战系统需要具备更加复杂的信息处理能力，主要包括：

图1 协同作战系统功能结构图

1）目标搜索与定位

协同作战系统通过侦察系统搜索战场空间并对重要目标进行定位跟踪，为任务规划系统提供输入。

2）编队管理

可根据战场态势及实时状况，离线或在线对导弹编队进行管理，包含火力配置与目标分配、协同航路规划、队形设计与保持、协同攻击等功能模块。

3）作战效能评估

在一轮导弹攻击之后，需要及时对作战效果进行效能评估，反馈至任务规划系统进行作战方案重新规划。

4）协同任务规划

任务规划是协同作战体系的决策中枢，需要根据战场态势离线或在线地规划作战任务，维持整个武器系统的运行［4］。

3 导弹编队协同作战的关键技术

除顶层设计外，导弹编队协同作战系统包含如下关键技术，如协同航路规划、协同制导、多传感器信息融合等。

3.1 协同航路规划技术

导弹作为一种高速的精确打击武器，其航路规划的目的是要找到一条能够保证导弹安全飞行的航路，使导弹可以顺利地突破防线，避过障碍，从而顺利实现战术任务［5］。导弹编队协同攻击的作战需求将会给航路规划带来新的要求与约束。协同航路规划技术即多弹协同情况下的航路规划，需要满足以下约束：

1）隐蔽性

现代战争中，隐蔽即意味着安全。设计一条隐蔽的飞行航迹十分关键，通常的做法是：规划航路远离威胁源或者降低飞行高度，利用地形遮挡作用或者地面反射的杂波来降低被雷达探测到的概率。

2）飞行性能的限制

高速飞行以及舵面操纵能力的限制使得导弹的机动性受到很大的限制。因此航路规划要使得导弹可以确实完成，一般导弹航路需要满足如下的飞行能力约束：①最大转弯角，它限制了生成的航迹只能在小于等于预先规定的最大转弯角度范围内转弯。②最大爬升／俯冲角，由导弹的机动能力限制的航路在垂直平面内上升和下滑的最大角度。③最小航路段长度，高速飞行下导弹只有在经历一段直飞长度后才可以进行姿态变化。④最低飞行高度，结合飞行性能升力大小所确定的飞行高度下限。⑤航程和时间限制，攻击或巡航任务的要求以及续航能力的限制使得所规划的航路必须满足航程和时间上的约束。

3）协作性约束

对于多弹协同作战，各导弹之间的任务协调也是必须考虑的约束，而且应当是关键约束。例如在导弹齐射攻击的任务要求中，需要使得从不同方向发起攻击的导弹能够在相同的时间内到达目标点并且实施攻击，在此种形势下如何为每一枚导弹生成一条有效的航路并保证其同时到达是完成攻击任务的关键。

3.2 协同攻击技术

在末制导段，需要引导多枚导弹按照一定频次从不同方位协同攻击目标，达到多弹齐射饱和攻击的效果。在协同末制导段，主要需解决如下两个问题。

1）火力运用与目标分配

这是指摒弃以往的大火力大毁伤粗放型作战方法，根据自身导弹火力配置情况与目标战术价值及抗毁伤特性实时确定精细化的作战方案，对编队中的导弹分配不同类型的目标，确保编队武器系统的全局火力配置最优，而非追求对单一目标的毁灭打击。

2）协同制导

在完成火力与目标分配的基础之上，实现多导弹协同制导将是面临的主要关键问题。将时间概念引入传统的比例导引将是一个有效的解决措施，目前有两种引导方式：集中式引导与分散式引导。

集中式引导是指，通过一个“集中协调单元”在获取充分的全局信息后，计算寻优并逐一输出各枚导弹所需的制导指令。而分散式引导则是指每枚导弹只依靠自身获取和邻近导弹传递而来的局部信息，引导自身飞向目标。集中式引导可实现作战性能最优，然而面临着通信带宽要求较高、数据传输可靠性要求较高、计算量大、实时性差等难题；分散式引导对数据传输、通信带宽要求较低，且计算量小、实时性好，但是存在着作战性能非最优等缺点。

鉴于分散式引导的诸多优点，分散式引导将成为协同攻击的主要方案。但是如何处理性能最优与计算要求之间的矛盾，仍是一个需要攻克的难题。

3.3 多传感器信息融合技术

编队飞行过程中，既要保证导弹与指挥控制中心之间的信息和数据的传递，还要保证编队导弹之间信息和数据的实时传递和处理。协同系统需要处理的信息包括目标信息、环境信息、状态信息等，既来源于导弹自身的传感器，也来源于其他机载、星载、陆基和海基传感器，是一种空间与地面立体的动态的信息。

需要确保由不同传感器获取的信息组合充分而不冗余，在信息传输量与通信带宽之间、在信息处理准确性与实时性要求之间存在着矛盾，如何平衡这种矛盾将是影响整个系统作战效能的关键一环。

4 结束语

导弹编队协同作战系统的概念自20世纪70年代提出以来，已成为学术界和工程界共同关注的热点研究方向，并逐渐走向工程应用，如美国“网火”系统、俄罗斯“舞会－E”系统等。编队协同作战系统在提升战法运用空间、增强目标打击能力等方面有比较重要的意义。协同作战系统的实现需要突破协同航路规划、协同制导、多传感器信息融合等关键技术，其中编队协同作战体系是最核心的技术问题，有赖于信息处理、数据通信、智能决策等各种新兴学科的成果支持。■

［1］ 胡正东，林涛，张士峰，等.导弹集群协同作战系统概念研究［J］.飞航导弹，2007（10）：13－18.

［2］ 王文亮，张效义.反舰导弹协同作战智能化发展趋势［J］.舰船电子工程，2010（10）.

［3］ 刘桐林.“库尔斯克”核潜艇与“花岗岩”反舰导弹［J］.飞航导弹，2002（3）.

［4］ 穆晓敏，吴森堂.飞航导弹高动态自主编队协同控制系统的建立与仿真［J］.飞行力学，2010，28（4）.

［5］ 郑昌文.飞行器航迹规划方法研究［D］.武汉：华中科技大学，2003.