未来空战对抗环境及作战样式研究

张曼曼，姜 毅，杨昌志，雷 京

（北京理工大学宇航学院，北京 100081）

0 引言

由于高度的技术密集性，空战的未来具有不确定性。现今，电子战、数据链、无人机、新型卫星、精确制导武器等新概念正绘制着新时代空战的蓝图。未来战争将会如何变化不可得知，但空中作战领域将呈现出从过往单一重视武器平台的性能转变到注重整个作战体系效能的趋势。现代制空权已经具有制空地域全局性的基本特征，即便在战争中也是如此。如果超视距导弹在未来空战中被广泛使用，则战场作战样式的优劣将对空战的胜负起决定性的作用。因此，从空战作战样式出发，总结各军事强国空中发展动态，梳理未来空战的对抗环境特点及新概念作战模式，并做出研判和建议，对我国未来空中战力的提升具有积极影响。

1 未来空战对抗环境

现代的局部战争无一例外地证明了空中打击已成为战争中的首要手段，未来空中战场环境将日益严峻，因此夺取和掌握制空权成为目前至关重要的任务［1］。本文基于对高新技术发展水平与美军空中装备及作战理念威胁的认知，分析未来空战对抗环境的发展趋势及特点，为未来空战作战样式研究提供理论参考［2］。

1.1 装备智能化

为了应对未来更多类型的空中威胁，空中作战体系及装备必须实现装备智能化。智能技术的高速发展主要会对未来空战产生以下两点影响：一是辅助制定空战决策，为战斗人员策划更优的作战方案；二是促进无人机自主飞行性能的发展。其中，无人作战飞机的不断升级开发、分布式蜂群作战体系、有人/无人协同作战等新概念的预先研究等均将引起未来空战的变革，也必将引起未来空战中对抗的进一步演进［3-6］。

由美国辛辛那提大学研发的专用空战人工智能电脑阿尔法在一次模拟空战中驾驶三代机F-15，完美击落了由一名具有20 多年飞行经验的美军上校驾驶的四代机F-22，如图1所示。而在技术和装备上，F-22具备全面碾压F-15的能力。由此可以预见，随着人工智能技术的不断发展及其在武器装备上的广泛应用，未来空战对抗将会向智能化发展。

图1 Alpha与飞行员对战Fig.1 Alpha vs pilot

1.2 隐身全频化

在未来空战体系对抗中，如果主战平台的隐身性能得到大大提高，则可以大幅度减弱敌方探测系统的感知能力，获得信息上的优势，这有助于增强飞机作战时的生存能力。战斗机的隐身能力主要体现在两个方面：一是全方位全频段隐身，将隐身波段从针对火控雷达的X、C 频段向其他常用雷达频段拓展，有效对抗预警雷达、低频段反隐身雷达等新型威胁；二是多元化隐身，要求降低飞行器红外辐射特征、光电探测反射特征等目标特征，这种隐身方式用于应对敌方的激光探测、红外探测和可见光探测系统。隐身特性较好的飞机具有先敌发现、先敌攻击的显著能力及超视距攻击、有效突防的性能，将成为未来空战中突袭和偷袭的绝佳武器。

美空军计划在2030年推出穿透制空（penetrating counter air，PCA）隐身战机替代第五战斗机F-22，其概念图如图2所示。PCA 战机是一种新的、强调全频段隐身的作战飞机，将成为美空军专用的空对空战斗机，以确保甚至扩大美军的空中优势。相比传统隐身战机，这种全频段隐身战机一方面可以自主实现360°全向全频段射频信号监视和收集的功能，使得电子战共形天线的数量大幅减少，即降低了电子战天线阵列对于飞机隐身性能的影响，进一步提高战机的渗透和生存能力；另一方面，机身的材料更先进、更轻，刚性更好，吸波能力更强，机身表面隐形涂层质量更好，战机隐身性能大大提高。同时，PCA战机与太空、网络和电子战技术的“系统家族”一起“联网”，使用自主无人机技术完成空防系统保护的空域作战，大大提升了其隐身突防能力。这将极大地延展现有战斗机的作战能力和拓展范围，甚至可以改写未来作战能力及未来空中战场形态，帮助美军夺取未来战场的制空权。

图2 美军下一代PCA战机概念图Fig.2 Concept map of next generation PCA fighter of the US Army

1.3 频域战场化

为应对未来信息战场中未知威胁带来的挑战，电磁频谱资源的国际竞争态势逐渐形成，成为美俄等在未来空战中谋求导弹攻防、网络电磁和多域空间等军事优势的重要战争形态。美国等均已开展频谱战的研究，目的在于使空军获得在雷达、无线通信、全球定位系统卫星导航、光电传感器、计算机与数据网格等领域自由作战并击败敌方的优势能力，夺取“制电磁权”［7-8］。

2017年1月，美国新任国防部部长签署首部《电子战战略》文件，正式确定电磁频谱独立作战域并阐述如何实施作战。2018年1月，美国空军“电子战/电磁频谱优势体系能力协同小组”发布了信息征询书，制定了美国空军电子战/电磁频谱优势能力发展的长期规划。美军计划通过对通信、网络、全谱电子战、空间电子战、电磁战斗管理和赛博电子战等新概念技术的研究来提升其未来电子战的能力。

2 未来空战作战样式

随着高新技术与武器装备的融合程度日益提高，新空战呈现出越来越显著的“智能、自主、无人、分布、协同”特征，并正以前所未有的广度与深度影响着空战的各个领域，战争形态和面貌正悄悄地发生着改变。根据未来空战对抗环境发展趋势特点，分析未来空战作战样式，为我国新型机载武器装备研究需求提供参考。

2.1 蜂群作战

无人机蜂群作战是指具备部分自主能力的无人机通过有人和无人操作装置的辅助，实现无人机间的实时数据共享、多机组网、协同配合功能，同时可以在操作员的引导下，完成区域搜索与攻击、侦察与压制、心理战等作战任务的过程［9］，如图3所示。无人机蜂群的作战优势主要有以下三方面：一是“蜂群”中无人机数目多、布局面积较广，可以四处分散以达到干扰敌防空火力的目的；二是无人机的成本远低于防空导弹等武器装备，使用无人机对敌防空系统进行干扰会使敌防空成本大大增加；三是无人机的灵活度较高，可以与各型的有人和无人机协同作战，增加作战系统的战斗能力和生存能力。因此，无人机蜂群作战将成为未来空中作战的重要样式，将进一步促使空中作战从隐身单平台或小编队作战模式转变为分布式、网络化、体系化的多平台联合作战方式。与此同时，无人机蜂群将配合高性能的有人和无人战机，形成更丰富、更灵活的空中作战样式［10-11］。

图3 无人机蜂群作战模式及流程Fig.3 UAVs swarm operation mode and process

美国在蜂群作战方向进行了诸多布局：在《2016～2036年小型无人机系统飞行规划》中，美空军提出了多种蜂群作战构想，即计划在2035年具备无人机蜂群作战能力；美陆军新版《机器人及自主系统战略》提出：在2030年实现无人机系统蜂群作战。2015年6月，在阿拉斯加举行的北方利刃军演中，美军使用F-16 战机并利用曳光弹投放器进行了72 次投放大量山鹑小型无人机的试验，证实了该小型无人机空中部署的能力。

2.2 有人-无人协同作战

由于作战环境的高度动态化、不确定性以及飞行任务的复杂性，各种基于程序化的自动控制策略已经不能满足未来先进多功能无人机对于复杂作战环境下的多任务需求，具有自主能力的无人机系统将成为新的发展趋势。美空军研究实验室在2015年正式开启了“忠诚僚机”的概念研究，并发布了其需求公告。该公告要求：应开发自主技术以有效增强美空军在未来空战对抗和拒止环境下的作战能力；此外，还应将有人驾驶战斗机与具备自主作战能力的无人机实现有效集成，完成协同作战，提高作战效能，即通过有人-无人编队协同作战，有效摧毁空中目标和地面目标［12-13］。

2019年3月，美国克拉托斯公司研制的XQ-58A无人驾驶验证机“女武神”在亚利桑那州的尤马试验场成功完成首飞。XQ-58A 的定位是作为F-22 或F-35的“忠诚僚机”，可与其形成有人-无人编队并进行协同作战。以F-35 为例，在F-35 执行渗透敌空域任务时，XQ-58A 可以凭借其超远航程和隐身特性，发挥突前探测、对敌干扰和吸引敌方火力等作用，以达到掩护有人机的目的。当F-35 确立空中优势后，XQ-58A 可以为有人机提供目标信息，发挥助手作用；同时，XQ-58A 还可以携带一定数量的空空导弹或空地导弹，对有人机指定的目标或自身寻找的目标进行攻击。

2.3 分布式空战

分布式作战是美军着眼未来强对抗环境而提出的新型作战理念，其核心思想是将大型的、昂贵的、多功能的有人战机上的各类功能分解到大量低成本无人机上，构建由少量高性能低成本的有人机与大量无人机共同组成的协同作战体系，达到以较低成本实现更高的作战能力并再次对敌形成不对称优势的目的。这种新型作战方式将各种军事互补能力有机结合，形成一个能够在动态作战空域分散执行不同任务的联合武器系统。

美国长期致力于研究空战领域中基础技术的发展，多个项目的研究结果表明，分布式空战体系代表了未来空中作战样式的一个全新发展方向。2015年，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）设计了未来基于体系集成技术及试验（System of Systems Integration Technology&Experimentation，SoSTIE）的典型体系化作战模式，如图4所示。这种体系化作战适应性高、战法多变，需要防御方能够及时、准确地辨别威胁类型，将己方最具价值的防空能力消耗在威胁最大的目标之上。

图4 SoSITE项目分布式空战概念图Fig.4 Distributed air combat concept map of the SoSITE

2.4 穿透制空

2016年5月，美“空中优势2030”事业能力协作小组（Enterprise Capability Collaboration Team，ECCT）发布《2030年空中优势飞行规划》（以下简称《规划》），首次提出“穿透型制空”概念。《规划》内容指出，“穿透型制空”概念通过将穿透高对抗环境和从防区外施加影响的能力进行组合，可实现一种对抗“反介入/区域拒止”的制衡方法。穿透型制空目的在于在载荷、航程、杀伤力、生存力、经济可承受性和保障性等各因素之间建立最佳平衡，并将其作为网络节点（传感器），向防区内/外的武器装备提供目标指示信息。

2017年7月，美国空军协会米切尔研究所David Deptula中将称，“穿透型制空”是可以建立未来空中优势的作战体系方式。“穿透型制空”战机将作为整个作战体系的“触角”，伸展到空中战场的最前端，探测敌方信息，为己方的后方武器及后续作战决策提供情报支撑；同时，也可作为网络化作战的“传感器”，将获得的敌方信息及时、高效、不间断地传递给己方的其他作战平台。

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2.5 马赛克战

马赛克战是一种并行、大区域、机器速度（AI 速度）的组合式作战方式，即通过大量低成本系统（感知单元、决策单元、行动单元）的灵活、动态、多样化、自适应组合，按需形成预期效能，在多个域内实现对敌人的同时压制，最终克敌制胜。这种系统可根据冲突的各阶段需求，实现低成本系统的按需组合，不同系统的效能可通过“织网”实现多样化及灵活应用。

根据“马赛克战”的理论，美军整体的空中、海洋、陆地、网络和太空领域将聚合在更加综合完备的框架内运行。DARPA 下属的战略技术办公室（Strategic Technology Office，STO）主任和副主任认为“马赛克战”将成为美国传统体系作战的替代品。根据美军对“马赛克战”的设想和期望，若其能够实现，一定会对未来作战样式产生颠覆性的变革。“马赛克战”利用新技术和新概念对现有装备、系统、平台进行“1+1>2”的整合，其高适应性、战法多变的作战概念，将对我军现役的传统防御手段产生巨大威胁与挑战。

3 未来空战概念研判及建议

新型空战概念基于能力需求，牵引技术发展，以技术群赋能新型空战概念的作战效能。蜂群以大规模协同网络、多智能体集群控制支撑密集攻击的需求；有人/无人协同作战以智能感知、自主控制支撑有人/无人作战的需求；分布式作战以分布式协同网络、人工智能支撑“形散而神不散”的需求；“穿透型制空”以新概念隐身、弹药小型化支撑破击体系优势的需求；马赛克战以动态自适应网络、分布式作战管理、复杂适应性系统设计支撑弹性作战体系与模糊化指控决策的需求。根据以上空战环境及作战样式分析，现对未来空战概念做出研判及建议，为我国新型机载武器装备的研制奠定理论基础。

3.1 未来空战制胜机理

1）作战编组“去中心化”。己方作战重心或中心是对方的首要打击目标。因此，“去中心化”成为未来空中作战的主导思想，准确而言是“弱中心化”，弱化和分散预警机、加油机等节点的核心角色，通过建立非中心节点、平台功能转移等优势，大幅增强抗打击能力。

2）作战单元自重构。根据实时的战场态势，有序重组，即使损失部分作战单元，也能实现快速补充，迅速恢复战斗力，保证任务完成的可靠性。

3）作战网络动态自适应。未来空中作战中，以任务为目的，以能力为输出，体系中的作战单元不再承担固定的作战任务，而是根据实时的战场态势，通过与现有武器平台动态组合形成多重杀伤链。通过体系优势替代由主战武器独立完成的作战模式，增强了作战网络的弹性。

3.2 研判与建议

在第6代武器装备尚未依靠颠覆性技术构成跨代优势的情况下，美军采取了横向集成创新模式提升作战优势。该模式以网络为基础，以无人协同、智能等为核心技术，采取数量换质量、距离换能量、智能换速度等系列新思路，发展跨代空战对抗技术、概念和模式。在发展过程中，美军采用了迭代式发展思路，先后提出了网络中心站、分布式作战、忠诚僚机、马赛克战等系列概念，这些作战概念核心思想不变，组织形态上逐渐成熟，作战技术上稳步发展。这些概念的核心均是“以网络为基础的分布式作战”，试图通过战场组织新样式改变现有的战场作战模型，以其灵活性、鲁棒性、可重构性实现体系作战的战斗力涌现。

未来空中作战系统将形成多平台协同、无中心节点、动态弹性等打击优势，这对我军装备作战能力和打击原则均形成了巨大挑战。为了有效应对美军分布式作战，我军在相应对策上要做一定的调整，即作战体系没有作战中心，这是兵力在地理上分散部署的结果，但同样拥有作战重心-作战网络，这也是支撑作战体系能力的关键所在。破击体系需要针对其重心下手，破击分布式作战体系则需要重点瘫痪分布式作战网络，主要包括：

一是由“体系对抗”转为“网络对抗”，重点发展网络攻防技术；

二是由“打击平台”转为“打击体系”，研究打击柔性体系的方法；

三是由“平台制胜”转为“系统制胜”，建立分布式空战系统作战规则；

四是由“平台对平台”转为“分布式对分布式”，发展分布式对抗技术；

五是由“主战武器发展”转为“平台与分布式融合发展”，解决两条线融合发展问题。

4 结束语

综上分析，未来空战对抗环境中，作战装备将呈现智能化、隐身全频化等特征，作战空间将朝着频域化、高远化等方向发展，作战样式将随着蜂群、有人-无人、分布式、穿透制空等先进空战概念的开发逐步实现体系劣势抵消并达到与对手技术势均的目的。在此基础上，进一步分析研判未来空战制胜机理，基于军事与能力需求，研究应对强敌行之有效的攻/防战术，从而确保未来空中作战空间能够更高效地释放作战能力，增强我国在夺取制空权任务中与强敌相抗衡的能力，为我国发展新型武器装备以满足未来空战需求奠定基础。