舰载定向能武器信息系统发展需求研究∗

邱千钧 李 梁 颜燕华 周怀平 郭 亮

（1.海军驻北京地区军事代表局 北京 100854）（2.海军研究院 北京 100161）

（3.中国人民解放军91049部队 青岛 266102）

1 引言

近年来，隐身材料、制导体制、无人控制等技术的快速发展，使得第五代战斗机等空中威胁平台的隐蔽能力、攻击能力和防御能力显著增强；与此同时，反舰导弹等传统空中威胁目标的打击距离、抗干扰能力、隐身性和机动能力等性能不断提高，蜂群无人机、弹群协同和智能弹药等新威胁和新作战样式不断涌现，使得水面舰船面临的空中威胁更加严峻。现有舰载对空防御武器主要有中远程/中程/近程舰空导弹、近程反导舰炮和电子战武器，通过综合集成，基本上形成了软硬协同、梯次抗击的对空防御作战能力。但在复杂环境下抗干扰能力、多目标打击能力、超高音速目标快速拦截能力等方面仍存在不足。特别的，缺乏面防御和目标群同时作战以及光速交战能力，同时受到弹药数量、武器反应时间等因素限制，存在一定的能力短板［1～2］。

在此环境下，以高能激光武器、高功率微波武器为代表的舰载定向能武器应用而生，其抗干扰能力强、光速交战能力强、打击距离远、发射成本低、目标普适性好和可以同时应对多目标作战的优势，与现有防空武器协同形成多层次点与面结合的交战能力，是提升水面舰艇对空作战能力的重要途径［3～5］。

但是，相比于传统软硬武器，舰载定向能武器对目标的毁伤机理有所不同，上舰集成后的作战使用方式、约束条件、综合决策方法和兼容管控方法等需要进行充分研究。

高能激光武器采用高能激光束汇聚目标靶面实施软硬毁伤，具有光速交战、精确打击、持续作战、软硬杀伤兼备、抗电子干扰能力强等特点，在目标全航路抗击过程中，可以由远及近对目标实现干扰、致盲、击穿、引爆等多层次防御作战［6～8］。高功率微波武器通过发射强微波脉冲干扰、破坏甚至损伤敌方电子元器件。其中，窄谱高功率微波武器能量集中、峰值功率大、辐射距离远，可以对敌方飞机和导弹目标等进行点攻击或防御作战，宽谱高功率微波武器能量分布宽，具备区域作战能力，可以对近距离蜂群无人机等群目标进行有效的面防御作战［9～10］。

为了充分发挥上述作战优势，明确定向能武器的作战适用条件，实现定向能武器与舰载其他防御武器的协同使用，需要舰载信息系统的有效保障，从信息系统顶层出发，突破定向能武器参与下的目标指示、火力控制与决策、毁伤评估、时空频兼容等关键技术。

2 国外舰载定向能武器装备研制进展

2.1 高能激光武器装备研制进展

在激光武器的研制方面［11～12］，美国一直处于世界领先地位，已进行过多次射击试验，其典型代表如图1所示。

图1 美国典型舰载激光武器系统

2010年9月，波音公司完成了100kW自由电子激光武器系统试验，同时，美国海军还与雷神公司合作研发“激光近距离武器系统”，该系统可发射功率为50kW的激光束，既可安装在军舰内部，又可车载使用。2013年，美国海军展示了用舰载战术激光武器击落敌方无人机的能力。2014年8月，美国海军在“庞塞”号两栖船坞运输舰上率先安装了第一部激光武器试验样机，主要进行舰载激光武器作战验证，2014年11月，已经成功完成用激光武器拦截无人小艇的作战试验，2017年7月，进行了激光武器对抗无人机的防空作战试验。2019年，美国海军公布了计划于2020年完成高能激光及集成光学眩目监视系统样机制造的方案，该样机体积小，便于舰上安装，其输出功率设计为500kW。

2.2 高功率微波武器装备研制进展

美国和俄罗斯均已把高功率微波技术列入国家重要发展计划［10，13］。

美国方面，高功率微波技术发展计划分为三个阶段：80年代主要开展高功率微波源和作用效应研究，90年代开展应用研究，21世纪逐渐向军用平台和进攻型武器的方向发展。2008年完成了反便携式防空系统的“警鹰”高功率微波武器的测试，该系统发射强微波能量波束，干扰电子系统以达到作战目标，有效作用距离为1.6km～3.2km。2012年，反电子系统高功率微波先进导弹计划（CHAMP）试验了先进电磁脉冲巡航导弹，对计算机网络、监视系统等产生了黑屏、死机等扰乱效应，作用距离达百米量级，一次任务可以对7处目标进行多个脉冲攻击。2014年，美国公布了高功率微波武器发展规划如图2所示。

图2 美国微波武器系统发展规划

图3 俄罗斯Krasukha-4武器系统

俄罗斯方面，20世纪90年代也制定了高功率微波武器应用研究计划，并研制了一系列高功率微波发射系统。其中，俄罗斯在2001年利马海事与航空展上，展出了“Ranets-E”微波射束系统模型，宣称可以对10km范围内使敌方的高精度制导武器失效。2015年，研制出了Krasukha系列车载型高功率微波干扰系统，可在上百千米外对预警机进行干扰，如图3所示。

3 舰载定向能武器信息系统的关键技术群需求分析

3.1 舰载定向能武器系统目标指示技术

定向能武器因其作用方式、毁伤机理和使用方法的特殊性，其对目标信息的精度、稳定性等有极高的要求，传统的仅向舰载武器发送目标航迹的目标指示方式不适用于定向能武器作战使用，目标指示的信息精度不能满足武器解算要求，严重制约了定向能武器最佳作战效能的发挥。

3.2 舰载定向能武器的火力控制技术

相比于传统对空软硬武器，定向能武器因其毁伤机理不同，在火力控制使用方面存在特殊性。以高能激光武器为例，其采用高能激光束汇聚目标靶面实施软硬毁伤，在作战使用中需要控制激光束对目标某点进行长时间精确照射。此外，定向能武器的另一显著特点是光速交战，与传统的舰炮火力控制等不同，其射击时不再需要计算弹丸空中飞行时间，需要研究“指哪打哪”的火力控制技术。

3.3 面向群目标的定向能武器决策技术

基于定向能武器毁伤机制和发射能量的控制方式，需有针对性的研究定向能武器对抗群目标跟踪、群目标表示、群目标抗击策略及群目标指示数据生成等；研究基于目标图像传感器信息的目标指示数据生成技术，研究目标图像传感器信息的三坐标补维、目标指示数据表示等关键技术，以保障定向能武器抗击群目标的作战使用。

3.4 面向群目标的定向能武器毁伤评估技术

高能激光武器采用高能激光束汇聚目标靶面实施软硬毁伤；高功率微波武器通过发射高功率微波脉冲干扰、破坏损伤电子器件，对目标形成干扰、扰乱、降级或损伤等不同程度的毁伤。基于定向能武器对群目标毁伤机理，需研究定向能武器对单目标和群目标的干扰效果评估方法，以支撑相应的火力分配和目标指示调整策略，控制武器开、转、停。

3.5 舰载定向能武器的时空频兼容技术

相比于传统舰载武器，定向能武器在资源消耗、控制使用和毁伤机理等方面存在特殊性，在作战过程中，可能在时域、空域、频域等产生使用冲突，需要研究定向能武器参与下的多武器冲突判断和消解策略（含电磁兼容和火力兼容等），提出基于多武器协同作战的定向能武器通道组织与信息流程优化方法。

4 结语

舰载定向能武器在未来海战防空反导方面具有良好的应用前景，兼具对抗单目标和群目标的使命任务。如何在定向能武器自身瓶颈技术突破的基础上（如激光光束质量和输出功率答复提高等），充分发挥其作战能力是舰载防空武器领域需要解决的突出问题，结合高能激光、高功率微波等定向能武器自身的特点，从舰载信息系统顶层出发，开展舰载高精度目标指示、火力控制与决策、毁伤评估、时空频兼容等关键技术是今后该领域的重难点。