基于网络作战的对空目标打击火控新模式研究

谢晓方，何 凡，孙 涛

（海军航空大学，山东 烟台 264000）

0 引言

随着计算机网络技术的发展，现代空战具有信息化、网络化等特点，作战平台能发挥各自优势，可实现快速反应、精确打击，掌握战场主动权，提升综合作战能力［1-4］。在信息化、网络化条件下，可充分利用远程目指信息，完成对空目标打击任务，这样不仅实现了网络化作战，同时避免了载机雷达因探测能力有限，而无法及时发现目标的问题［5-6］。

就目前公开发表的文献而言，关于远程目标指示信息的使用问题，在指挥引导层面，理论研究较为成熟［7-9］，但在火力控制层面，理论成果较少。文献［10-12］研究了利用远程目标指示对水面舰艇超视距攻击的方法，但相比于水面目标，打击空中目标要求用于火控解算的目指信息频率更高，准确性和实时性更好，雷达、数据链通信、数据融合、火力控制等相关技术以及武器系统性能等都需进一步发展。但就现状而言，在对空目标进行打击时，远程目指只能用于指挥引导，而无法用于火控层面。

针对上述问题，为尽快适应网络化空战需求，本文从工程应用实际出发，提出了一种火控新模式。

1 现有火控模式分析

根据武器种类、发射平台、打击目标和打击方式不同，可对火控模式加以区分，就空空导弹而言，可分为近距导弹火控模式、中距导弹火控模式、多目标攻击火控模式等，本文以某作战飞机发射某型中距空空导弹为例进行研究。

图1 火控系统执行任务流程

在中距空空导弹火控模式下，火控系统执行任务流程如图1 所示。指挥平台发送远程指令，引导载机进入目标区，随后载机沿最佳航路接近目标；机载雷达开机，搜索、识别、跟踪目标，测量目标及飞机的运动参数；任务机获取数据进行火控解算，并将射击参数装订到导弹上；待满足导弹发射条件之后，由飞行员发射导弹；在中制导过程中，使用捷联惯导加无线电修正指令引导导弹，直到末制导雷达开机。其中，在导弹发射之前，参数测量、火控解算和参数装订重复循环，在此过程中，系统内信息流如图2 所示。

图2 现有火控模式下系统信息流

2 机载雷达工作模式

在火控系统执行任务过程中，机载雷达截获目标是实现火控计算、打击目标的前提，一般作战飞机上装有雷达和光电雷达，雷达工作状态如图3 所示。雷达开机后，由静默状态进入到搜索状态；若连续多次探测到目标，雷达进入到稳定跟踪状态；在此过程中，如果雷达丢失目标，则重新进入搜索状态。光电雷达工作状态如图4 所示。光电雷达开机后，进入到大区搜索状态，此时会在屏显上形成一个波门；在波门内选定需要跟踪的目标后，进入到小区搜索状态，波门范围减少；再一次选定需要跟踪的目标，进入到跟踪状态；在此过程中，若丢失目标则重新进入大区搜索状态。

图3 雷达工作状态

图4 光电雷达工作状态

为了充分发挥雷达和光电雷达各自优势，通常情况下雷达和光电雷达会协同工作，因双雷达工作模式繁多，本文仅研究某模式下，任务机工作流程，如下页图5 所示。当载机进入作战区域后，机载雷达开机，雷达和光电雷达会根据远程目指信息定向搜索，瞄准轴迅速对准指示的目标方位，可增大截获目标的概率。当雷达进入跟踪状态后，雷达将目标参数发送给任务机进行火控解算。当雷达丢失目标，任务机停止火控解算，若此时光电雷达处于跟踪状态，光电雷达将目标方位信息发送给任务机，雷达从任务机获取目标方位信息后进行定向搜索。若雷达和光电雷达均未跟踪目标，雷达和光电雷达都进入搜索状态。所以一旦雷达脱离跟踪状态，任务机将无法解算。

3 中制导控制指令形成方式

图5 任务机工作流程

在中制导阶段，导弹制导方式采用捷联惯导［13］加无线电指令修正复合制导，可以保证导引头发射机开机后能可靠截获目标，从而有效攻击目标。在导弹准备阶段，载机会检查无线电修正通道是否正常。在中制导阶段，系统信息流如图6 所示。任务机将目标运动参数传送给机载雷达，雷达按一定的时间间隔，将目标运动参数以无线电信号的形式发送给导弹。导弹运动参数由弹上捷联惯导导航系统获得。弹上飞控组件根据导弹和目标的相对运动参数，按照中制导导引规律计算出控制指令，控制导弹接近目标。

图6 中制导段系统信息流

4 基于远程目指信息的理想火控模式

在现有火控模式下，远程指挥平台将作战飞机引导至作战空域后，将不再发送作战指令，由作战飞机单独执行任务［14］，但机载雷达可能无法及时发现目标：一是作战飞机机载雷达探测性能的限制，只能感知战场局部态势信息，即使光电雷达远距离发现了目标，也只能提供角度信息，不能提供距离信息，无法完成火控解算；二是敌方作战平台机动、隐身能力不断增强；三是机载雷达探测空域电磁环境日益复杂，抗干扰性能差［15］。针对上述问题，在现代信息化、网络化空战环境下，考虑到一些远程平台（如前出无人机、战斗机、预警机、指挥所）探测能力、抗干扰能力强的特点，作战飞机可通过数据链，利用这些平台提供的目指信息，实现火力控制。

为了便于分析比较，首先作如下假设：一是远程平台能稳定跟踪目标；二是远程目指数据满足火控解算要求；三是作战飞机机载雷达始终处于静默状态；四是远程平台与导弹建立稳定的无线电修正通道［16］。基于上述假设条件，下面给出一种理想的对空目标打击火控模式，其任务执行流程与现有火控模式基本一致。载机进入到作战区域后，通过战术数据链，获取远程平台提供的目指信息，传送给任务机实现火控解算，并将射击参数装订到导弹上。待满足导弹发射条件之后，由飞行员发射导弹。在中制导过程中，远程平台通过无线电修正通道，将目标运动参数直接发送给导弹，完成无线电指令修正制导，直至末制导雷达开机。在此过程中，作战飞机、导弹和远程平台之间信息流如图7 所示。

图7 理想火控模式下平台间信息流

理想火控模式和现有火控模式主要区别在于：一是用于火控解算的目指信息由远程平台提供，而不是机载雷达；二是导弹中制导过程中，无线电修正指令（目标运动参数）由远程平台发送给导弹。这种模式不仅解决了载机雷达无法及时发现目标的问题，而且通过雷达静默增强了载机的隐蔽性，并且可真正实现作战飞机“发射后不管”。这种模式理论上可行，但在工程实际中难以应用，原因有以下几点：

1）远程目指无法满足各方面需求。一是精度不够，目指信息是相对于远程平台本身测得的，数据本身存在较大误差，而且需要转换到相应坐标系下才能完成火控解算和中制导，误差会进一步放大；二是实时性难以保证，通过数据链传输数据时，会存在延时；三是数据率不够，远程平台提供的目指信息无法满足火控解算需求。

2）武器装备改动大。一是要改动作战飞机机载雷达，机载雷达开机、搜索并锁定目标是火控解算、导弹发射的必要条件，而且在中制导过程中，无线电修正指令由机载雷达以直波信号的形式发送给导弹，这都与假设的雷达静默条件不符；二是要改动远程平台雷达，远程目指的数据率往往无法满足火控解算的需求，并且无法保证发送的无线电修正指令有足够高的能量，让弹上天线识别、接收；三是要建立远程平台与导弹之间的无线电修正通道，保证信道匹配，用于实现中制导。

3）作战职能改动大。远程平台不仅需要实现预警探测和指挥决策，还需要完成火控解算以及导弹制导，繁重的作战任务增大了平台上设备以及工作人员负担。

5 基于远程目指信息的火控新模式

在理想火控模式中，由于对武器装备构成和作战职能改动较大，在短时间内难以有效解决，下文基于现有武器装备，从软件设计层面出发，给出一种火控新模式的实现途径，以尽快适应现代信息化、网络化空战需求。针对新模式中可能存在的远程目指数据精度问题，鉴于篇幅限制，将另撰文讨论。

在火控新模式下，任务机工作过程如图8 所示。机载雷达开机后，任务机获取远程目指，并将目指信息传送给雷达和光电雷达，双雷达进行定向搜索。当雷达进入跟踪状态后，雷达将目标参数发送给任务机进行火控解算，若雷达没有跟踪目标，任务机利用远程目指进行火控解算。在雷达丢失目标的过程中，若光电雷达处于跟踪状态，光电雷达将目标方位信息发送给任务机，雷达从任务机获取目标方位信息后进行定向搜索，若光电雷达均未跟踪目标，任务机将远程目指发送给双雷达，双雷达进入定向搜索。在火控新模式下，无论雷达是否跟踪目标，任务机一直处于解算状态。

火控新模式既不同于现有火控模式，也不同于理想火控模式，与现有火控模式主要区别在于：当机载雷达未截获目标时，任务机可利用远程目指进行火控解算，并且雷达可根据远程目指进行定向搜索。新模式与理想火控模式区别在于：一是在作战过程中，机载雷达开机；二是中制导指令由载机发送给导弹，这两点均与现有火控模式一致。由于这种模式仅需在软件层面改动即可实现，所以，可以尽快适应网络化空战。

图8 火控新模式下任务机工作过程

6 结论

本文设计了一种基于远程目指的对空目标打击火控新模式。该模式在保证远程目指信息满足任务机火控解算需求的前提下，对现有武器装备在任务机软件层面进行逻辑修改，即可实现网络化作战。火控新模式的提出，为我军武器装备快速实现现代化、网络化空战提供了理论支撑。