美国水面舰艇编队对空杀伤链的发展与分析∗

2022-03-14唐剑驰李宗吉王世哲

舰船电子工程 2022年2期

唐剑驰李宗吉王世哲

（1.海军工程大学兵器工程学院武汉 430033）（2.海军研究院北京 100161）

1 引言

1.1 CEC协同作战能力

CEC（Cooperative Engagement Capability）协同作战能力系统是美军向网络中心战转变的标志。CEC是以通信为媒介，将舰艇编队中各个作战单元的传感器、作战系统与防空导弹集成整合为一个整体。利用通信链路将舰艇编队的作战力量集中，以实现“1+1>2”的防空作战能力。CEC改变了海战中舰艇编队各个舰只各自为战的方式，让舰艇编队在面临敌方反舰导弹打击时，能够充分利用舰艇编队的整体实力来化解危机。CEC极大地缩短了舰艇编队的对敌响应时间，扩大了来袭目标的拦截范围，提升了舰艇编队的防空作战效率［1～4］，开启了美军舰艇编队协同作战的新篇。

CEC系统主要是由协同作战处理系统（CEP）与数据分发系统（DDS）组成。通过将编队整体信息的收集整合传送给协同作战处理系统统一处理，经过其计算与分析来得到编队面临的战场态势、目标航迹以及目标拦截概率等信息。数据分发系统将这些信息直接发送给各个作战舰艇由其执行作战指令［5～6］。通过协同作战处理系统，编队能够实现分布式复合跟踪与识别、协同指令制导。同时减少了决策环节，使得作战效率得到了极大的提升。CEC复合跟踪与系统组成如图1、图2所示。

图1 CEC复合跟踪

图2 CEC系统组成

CEC是美军研究发现单一舰只越来越难以应对日益发展的反舰导弹的情况下提出的。是美军根据战场需求，同时结合信息技术发展的前提下所发展出的协同作战思想。CEC的成功研制是美军从平台中心战向网络中心战转变的一个重要里程碑。同时也引发了世界海军对海上舰艇编队协同防空作战的思考，推动了世界各国对协同作战思想的进一步思考。美军通过CEC的研制，实现了将传感器系统、指挥控制系统以及武器火控系统的互联，掀开了要素级协同作战的新篇章。

1.2 NIFC-CA海军一体化防空火控系统

NIFC-CA（Naval Integrated Fire Control-coun⁃ter Air）海军一体化防空火控系统是美军在CEC系统上进一步构建的杀伤链系统。随着技术的发展，雷达的探测范围变得越来越远，但是却无法克服地球曲率的影响，为克服地球曲率的影响，以及应对各国“区域拒止/反介入”能力的需求［7～9］。美军提出了NIFC-CA作战系统，其是一种以网络为中心，将水面舰艇火控系统、预警机侦察系统以及巡航导弹武器系统这些作战要素整合的要素级联合作战系统。

NIFC-CA在CEC的基础之上，将“宙斯盾”作战系统、E-2D预警机、SM-6导弹、联合对地攻击巡航导弹防御系统等多种作战单元中的防空资源集合为一个整体，形成了 FTS（From the Sea）、FTL（From the Land）、FTA（From the Air）三条杀伤链，三条杀伤链的传感器、数据链、武器系统以及导弹构成如表1所示。NIFC-CA构建了真正意义上的跨域要素级协同打击体系，实现了真正的跨域要素级的作战能力［10～11］。

表1 NIFC-CA杀伤链构成

NIFC-CA在空中预警机平台的加入后，通过预警机在空中的探测优势，获取到突破地球曲率的敌方信息，同时预警机也为舰艇编队提供了超低空来袭目标的信息。预警机的加入，极大地扩大了海军水面舰艇对敌打击范围，同时通过预警机的协同制导，使得编队武器系统中所携带的巡航导弹打击能力得到了充分发挥［12］。预警机所带来的还不止以上两种好处，曾经威胁海上舰艇编队的地形优势也因为预警机的空中优势而荡然无存。甚至因为预警机的高度速度优势，能够使得舰艇编队在敌人发动攻击之前做好准备，甚至提前歼敌。达到“战争还未开始，就已经结束”的效果。其作战概念示意图如图3所示。

图3 NIFC-CA作战概念示意图

NIFC-CA系统构造了一种静态的第三方杀伤链，利用预警机空中平台的优势，进一步整合各作战要素的作战能力，提供了网络化、分布式的远程防御性火力，突破了地球曲率的限制，也具备了对超低空威胁目标的超视距拦截能力［13～14］。NIFC-CA采用了系统之系统（System of System）设计，构建了传感器、武器和链路管理相结合的协同打击体系结构，克服了单个平台或单个系统的局限性，提高了系统的灵活性和可扩展性。使得美军的战场作战能力进一步得到了提升，也为美军后来的分布式杀伤链埋下了伏笔。

1.3 马赛克战

CEC作战系统与NIFC-CA作战系统的研制都耗费了美军大量的物力与财力，其都是通过将高精尖的作战平台与系统整合集成的综合协同作战能力，进一步发展则会耗费美军更多的财力与物力，同时美军考虑到在未来战场中，其中某一要素的损毁都会使得整体作战能力大打折扣，并且损耗巨大。为此，美军提出马赛克战。

马赛克战是美军在自适应杀伤网（ACK）理念上的传承与创新。不同于CEC与NIFC-CA自上而下整合高精尖系统设备形成协同作战能力，马赛克战设想了一种自下而上将低成本设备动态组合形成根据战场需求的协同作战能力，就像是马赛克碎片那样，依据实际需要，自发进行动态组合，形成满足战场需求的作战体系。其设想通过网络为媒介，将各个低成本的传感器、指挥机构、作战武器能够自由组合，满足实际战场当时所需要的要求。当其中某一个“小碎片”被摧毁时，并不会影响整体杀伤网的杀伤效能［15～19］。马赛克战的理念是美军由杀伤链向杀伤网转变的重要标志。其作战概念如图4所示。

图4 马赛克战概念示意图

可以说，美国通过“马赛克战争”编织一张大网（美国人称之为“组合效果网”，该网以“马赛克碎片”的作战效能为中心，达成最优化作战效果），从而实现各种资源实时共享，各方各取所需，解决系统集成、平台协同、指挥控制、作战管理、互操作等一系列问题［20～22］，大大提升美军自主式作战能力，支撑美军协同打击能力从NIFC-CA、SoSITE等固定的协同打击链向根据战场态势和任务动态可重构的跨域协同打击体系演进，如图5所示。

图5 美军协同打击链能力演进

2 美军对空杀伤链构建分析

美军作为世界头号军事强国，其军事实力是世界公认的。自二战之后，美海军防空作战能力始终保持在世界顶级，不单单是因为其先进的防空武器装备硬实力，其不断发展演化的作战理念软实力也是其能够保持世界顶尖军事实力的重要因素。同时美军即使在苏联解体之后也会设置假想敌，来不断督促自己军事力量的发展。这一做法让美军始终保持着紧绷的神经以不断地创新作战思想与作战理念，从而推动武器装备的发展，使得自身军事实力始终保持世界顶尖。

2.1 美海军对空杀伤链构建需求

科索沃与海湾战争中，美军采用精确制导武器进行空袭，其作战方式与作战效率震惊了全世界，也让世界各国反应过来，如今战争也进入了全新的信息时代。美军现代杀伤链构建也从这次战争开始。

海洋作为自然资源的大宝库，海上主权与资源的争夺逐步受到了世界各国的重视。海上军事斗争也越来越激烈。世界各国发展海军的同时，也不断更新发展海岸线防御系统，避免他国从海上入侵。相较于发展海军装备，海岸防御系统更加具有性价比。反舰导弹也在世界各国的需求下迅速发展，超低空、高音速的反舰导弹具备强大的突防能力，单一舰船无法独自解决反舰导弹的打击威胁。而发展更加先进的舰船则在技术和经济两方面都受到桎梏，为提高舰艇战场生存能力。运用联合作战的思想，美海军开始构建体协同作战系统。

2.2 美海军杀伤链优势

CEC协同作战能力是美军构建舰艇编队防空杀伤链的第一步，其通过将各个作战平台数据汇总统一，交由编队指挥决策节点分析处理，得到编队整体战场态势，各协同舰船传感器数据融合，实现目标的复合跟踪航迹，利用编队整体的武器装备对来袭目标进行协同打击拦截。其特点是将各个作战平台作战力量集中整合为一个综合的编队作战力量，减少了决策节点，由一个统一的指挥决策机构对全编队进行作战指挥，大大提升了作战效率。使得美军海上舰艇编队的战场作战能力与生存能力得到了空间的提高，也为进一步的要素级协同作战提供了基础与经验。

随着反舰导弹与巡航导弹打击范围的不断扩大，雷达的探测能力受到了地球曲率的限制，同时由于海岸山地地形的阻挡，都会使得美军作战反应时间增加，对舰艇编队带来威胁。在这样的背景之下，美海军在CEC协同作战能力基础上提出构建NIFC-CA海军一体化防空火控系统。NIFC-CA不同于CEC将作战平台互联，其是以网络为中心，对传感器、防空导弹、巡航导弹以及通信链路这些作战要素形成协同作战体系。加入了E-2D预警机。利用预警机的速度与空中优势，突破地球曲率与山地地形的影响。使得舰艇编队的探测范围进一步扩大，并进一步缩短了作战反应时间。在预警机探测信息的帮助下，甚至能够让舰艇编队发现潜在的威胁目标，舰艇编队便可提前对威胁目标进行打击，提前解除威胁。NIFC-CA在实现了真正意义上的要素级协同作战。构建了三条静态杀伤链，具备了对超低空威胁目标的超视距拦截能力，真正构建了系统之系统的架构。NIFC-CA让美军的对敌打击能力以及临敌防御能力都得到了极大的提高。

由于导弹作战能力的飞速发展，美军调查发现研制新一代的武器系统将耗费更多的财力与物力，时间周期也比以往高出太多。在这样的限制下，美军提出了马赛克战的作战思想理念。

马赛克战是美军在自适应杀伤网、系统之系统、多域作战以及分布式作战的思想理念下综合作战思想理念。不同于以往美军构建静态杀伤链自上而下的设计理念，马赛克战强调构建自下而上的动态杀伤网。人工智能技术的不断发展，催生了美军希望通过将各种廉价的传感器与指挥决策系统以及武器直接互联，根据战场需求而动态组合形成满足战场当下所需要的动态杀伤网［23～28］。其动态杀伤网均由低成本的装备所构建，每一部分都像是马赛克拼图碎片，即使其中某一“碎片”在战场上被摧毁，也不会影响整体的作战效能，并且作战效费比极高。

2.3 CEC、NIFC-CA、马赛克的不足之处

CEC、NIFC-CA、马赛克战均为美海军协同防空能力的提升立下了汗马功劳。但是相对于各自的出现年代，各自也有自己的不足之处。

CEC的不足之处在于其协同处理器（CEP）与数据分发器（DDS）体积与重量太大，无法在适配飞机，致使其整体的防空能力的协同存在于水面舰艇层面。同时由于其集中指挥的特点，若战时指挥机构出现问题，编队协同防空能力则会丧失。存在鲁棒性差的缺点。

NIFC-CA通过网络打破了要素级作战单元之间的障碍，使得不同层面的作战要素能够协同作战，弥补了CEC的不足之处，但是同样的，由于其指挥决策机构传承于CEC作战系统，其也有战时指挥机构失效后，协同防空作战能力丧失的风险，同时也存在网络受干扰的情况下丧失协同作战能力的可能性。

马赛克战是在分布式杀伤与自适应杀伤网的基础上提出，不同于CEC与NIFC，马赛克战的战场鲁棒性极好，其同时具备高效费比的优点。但是从目前的现实状况考虑，马赛克战也存在着不足之处。首先是其实际的作战理念还处于探索阶段，所谓自适应动态组网蜂群攻击，实际的攻击方法是自杀式爆炸还是发射弹药，如果是前者，则其实质就相当于多了一个智能化的杀伤武器，如果是后者，那么蜂群情况下如何避免自身被误伤则是一个很大的技术难题。马赛克战提出的根据战场需求，各作战要素动态组网。那么所有的低成本装备都得更新智能化装置，其依旧会耗费巨大的财力与物力。更现实的问题是目前人工智能的发展还没有达到马赛克战所需要的那个程度。所以就目前来说，马赛克战的实现是未来近几年无法实现的。只能够存在于理论研究阶段的杀伤链构建理念。

3 美海军对空杀伤链特点及启示

CEC的成功研制，让美军在体制上采用了现货供应部分的开放式架构；技术上实现了分布式复合跟踪与识别、高速数据分发与一直态势生成。NIFC-CA则采用了先进的系统至系统设计技术，构建了传感器、武器和链路管理相结合的协同打击体系结构，克服了单个平台或单个系统的局限，提高了系统的灵活性和可扩展性，为其实现超视距协同交战奠定基础。技术上，突破了战前作战资源筹划、多平台协同探测、分布式作战决策、多链集成应用技术、主动导引头等关键技术，支撑超视距协同作战能力的形成。

马赛克战在体制上发展了一种动态自主可重构的体系架构，使得系统更加简单灵活，具备快速响应战场的能力。在技术上则需要高度智能化的力量控制，实现要素级的解聚与高速重组技术，其作战能力才能够有效保证。

美军每一次杀伤链的构建都具备一个共同的特点，那就是根据战场实际需求创新发展作战理念，作战理念推动武器装备技术的发展。同时美军创新理念与武器发展也是不断追随社会热点技术的发展，CEC在半导体技术与计算机技术的大发展的背景下、NIFC-CA在网络技术大发展的背景下、马赛克战则在人工智能技术大发展技术下。美军杀伤链构建理念都是站在了技术发展的基础之上，其不仅考虑了战场需求，更是在第一时间就将作战理念与武器装备跟上了时代与技术的发展。

4 协同防空杀伤链体系构建的思考和展望

凡是作战能力的发展构建都应当以战场需求作为牵引，在需求牵引下进行作战体系与理念的创新，同时结合先进技术的创新应用。协同防空杀伤链体系构建也应当如此。美海军CEC、NIFC-CA、马赛克战等作战体系与理念正是在战场需求牵引之下而提出，并结合当时先进技术应用发展的。所以今后的协同防空杀伤链体系构建也需要继续以未来战场需求为牵引，打赢为目标而进行体系构建与理念创新发展。那么未来的海军协同防空杀伤链体系的战场需求是什么呢？

人工智能是当今技术发展的大趋势，智能化也会在充斥在未来战场上。那么未来海战场的需求，本文认为主要有如下三方面。

1）无人作战舰艇。无人机、无人艇、无人机器人的出现极大地降低了重大危急情况下的人员伤亡率，因此无人作战是目前大部分国家的发展趋势，人工智能的发展更是会进一步推动无人作战。无人作战舰艇将会成为未来海战场的主要作战力量。

2）作战武器小型化。由于无人作战舰艇的加入，以及人工智能的加持。那么未来精确化的“手术刀”式打击会成为主旋律，这时候武器就可以向小型化发展，毁伤能力只需要达到毁伤关键部位即可。

3）网络域的防护与对抗。无人作战与人工智能的实现，都是建立在网络强大的联接之下，那么的战场就不可能是单纯物理域的对抗，网络域的对抗也必定成为未来的主战场之一。建设强大的网络防护与攻击能力也是未来战场的必然需求。