美国海军舰艇防空反导防御作战系统发展综述

张建民，柴 恒

(中国船舶集团有限公司第八研究院，江苏 扬州 225101)

0 引 言

当前世界各国都在大力推进防空反导技术装备与作战系统的研究发展，以应对日益复杂的敌对空中威胁。在此之中，美国海军无疑走在全球前列。依托远洋航母编队为代表的海军舰艇部队，美国海军将防空反导作战定义为“为夺取制空权而采取的一切防御性作战行动，旨在摧毁大气层内或大气层外的来袭飞机或导弹，压制或者降低敌军的空中攻击效能，在作战环境中取得战场空间优势，保护航母编队和所配属的多军种联合/多国部队的高价值资产，同时实施进攻性作战行动，打击敌军的空中平台和武器”。本文对美国海军防空反导体系涉及的水面作战平台及其构建的防御系统进行研究梳理，旨在明晰美海军在此领域的体系化建设情况和未来发展方向，并为我军在此领域发展提供一定借鉴意义。

1 海上防空反导作战体系

为有效应对潜在竞争对手不断发展提升的拒止/反介入打击能力，美国海军致力于打造一套多层次、立体化的海上防空反导作战体系。基于作战范围，并结合武器装备作战能力，美军的海上防空反导体系(不包括空中进攻及防御力量)为一个3层结构：近程舰艇自防御层、中远程区域防空层以及弹道防御/超远程防御层，并在每一层采取不同的战术武器及防御技术。在超远程防御层，美军可基于“宙斯盾”弹道导弹防御(BMD)舰艇和陆上“宙斯盾”系统集成打造的美军弹道导弹防御系统(BMDS)进行作战半径数百公里级别的弹道防御。区域防御层主要以舰艇为平台，采用舰空导弹承担拦截任务。在舰艇自防御层采用的防御战术主要分为硬杀伤和软杀伤2类。舰艇自防御硬杀伤武器主要包括近程防御导弹和近防武器系统。软杀伤武器主要包括雷达侦察设备、雷达有源干扰设备和光电/红外无源干扰设备等电子战设备。美国海军水面防空反导3层防御体系如图1所示。

图1 美国海军水面防空反导三层防御体系

2 作战系统组成

防空反导作战系统可以描述为“探测-控制-交战”流程，因此作战系统可以分为以下几类：

(1) 探测装备用于发现、跟踪空中和导弹目标；

(2) 控制装备用于识别目标和制定交战策略；

(3) 交战装备用于调度和实施交战，使得目标被破坏或无法达到作战目的。交战手段主要有硬杀伤和软杀伤2种手段。

从滨海战斗舰、驱逐舰到“宙斯盾”巡洋舰、航空母舰，美国海军舰艇种类多样，在排水量吨位、作战半径、作战定位、雷达探测装备以及武器装备能力方面差异显著。这也直接导致不同舰艇防空反导能力和防空反导作战中承担的职责各有不同。美国海军典型的舰艇作战平台如图2所示。

图2 美国海军典型的作战平台

“宙斯盾”驱逐舰和“宙斯盾”巡洋舰是美国海军最强大的防空作战力量，装备有远程、多功能相控阵雷达，以及打击距离、打击方式不同的各类防空导弹、弹道导弹发射系统和电子战武器系统。当前“宙斯盾”系统配置了AN/SPY-1三坐标相控阵雷达，具有对空搜索、跟踪、导弹制导等多种功能，可在方位360°、距离400 km范围内，同时探测和跟踪200个以上的目标。基于雷达传感器获取的探测、侦察、监视数据，“宙斯盾”系统具备一整套完善的情报产品处理机制，可以通过复杂的程序控制对情报信息进行判别，辅助提供交战决策，并控制舰载武器进行火力协同、交战控制。

“宙斯盾”驱逐舰和“宙斯盾”巡洋舰能够在大尺度范围内保护舰队不受弹道导弹攻击。“宙斯盾”陆基版本被部署于欧洲。“宙斯盾”弹道导弹防御舰艇和陆上“宙斯盾”被集成到美军弹道导弹防御系统中，可以同时肩负对敌方飞机和巡航导弹的防御任务。在大气外层飞行的中段采用标准-3导弹，在大气内层飞行的末端采用标准-6导弹。标准-3导弹型谱如图3所示。

图3 标准-3导弹

“宙斯盾”系统能够对区域范围内海面上空的飞机和巡航导弹进行增程攻击。通过集成火力支撑，标准-6导弹具备了超视距攻击能力。在视距范围内，可利用标准-2导弹和改进型海麻雀导弹(ESSM)进行自防御或保护友方单元。其中ESSM属于典型的近程防御导弹，主要用来对付低空突防飞机和反舰导弹，有效作用距离一般为3～20 km，采用被动雷达/红外双模导引方式，具有机动性高、火力强、杀伤效率高和发射后不管等优点。“宙斯盾”也可使用干扰及诱饵的电子战手段进行交战。基于战术数据链Link-16、Link-22，以及武器协同数据链协同作战能力系统(CEC)等，可形成各型作战平台、武器资源之间的无缝铰链，构建一张火力协同杀伤网。CEC系统的组成主要包括2个部分：协同作战处理机和数据分配系统。前者将来自舰载对空搜索雷达的有关空中目标测量信息(非航迹)进行数据处理重组，由后者进行数据加密、协同分发，采用高抗干扰和反侦察的窄定向信号进行定向低时延火控协同。美国最新服役部署武库舰——“朱姆沃尔特”级驱逐舰(DDG 1000)为美国海军带来了独特的火力容量和精确打击能力。“朱姆沃尔特”级驱逐舰拥有先进的火炮系统，具有强大的远程对地攻击能力，并装备有与“宙斯盾”舰相似的垂直导弹发射系统，能够向更远的距离发射制导导弹，标准型导弹和ESSM都在其装备清单之内。其防空和导弹防御能力介于宙斯盾舰队和航空母舰、水陆两栖舰队之间。

航空母舰和两栖登陆舰用于投射进攻力量(海空和陆战队员登陆)。这些舰艇上的防空反导系统一般限于实施自卫，并构成舰艇自防御系统(SSDS)。SSDS组成一般包括电子战系统、近程防空导弹(如ESSM、SeaRAM(海拉姆)等)以及近程武器系统(CIWS)。CIWS由高射速炮搭配搜索跟踪雷达/光电装置组成，能对来袭导弹运动轨迹进行追踪，连续纠正瞄准误差，在反舰导弹来袭方向高速射击形成“弹幕”，直接以硬杀伤方式摧毁来袭反舰导弹。其有效作用距离较短，一般在200 m～3 km之间，是水面舰艇防空反导系统的最后一道防线，典型系统为美军“密集阵”近程武器系统。电子战系统一般包括雷达有源干扰设备和光电/红外无源干扰设备。雷达有源干扰主要对来袭导弹的末段制导雷达实施功率噪声压制和欺骗干扰，对其距离和角度测量形成误导。光电/红外无源干扰则依靠发射箔条、红外热源和干扰烟幕弹产生大量虚假目标或者形成电磁、物理屏蔽以削弱来袭反舰导弹的导引能力，使其难以准确锁定目标。美军典型舰载电子战系统如AN/SLQ-32等。自防御系统通过其自防御指挥系统，对软硬件武器作战运用进行指挥决策、协同调度和精确控制。

3 能力升级发展

近年来，美军不断对舰载防空反导作战系统的能力升级，开展对“宙斯盾”系统和舰艇自防御系统的升级改造。

“宙斯盾”系统当前正在从“基线9”升级至“基线10”，如图4所示。“基线9”状态下，“宙斯盾”舰，如“阿利伯克”级(DDG-51型)驱逐舰及“提康德罗加”级巡洋舰上，防空反导的硬杀伤装备包括AN/SPY-1B/D(mod)/ D(V) 防空雷达系统、Aegis BMD 5.0/5.1弹道导弹防御系统、垂直导弹发射系统VLS(装备SM-2、SM-6、ESSM防空导弹)、CIWS等。软杀伤装备包括AN/SLQ-32(V)3、无源诱饵等，并基于战术数据链Link系列和CEC实现网络通信与控制。在“基线10”升级中，将更加重视火力控制系统的敏捷、增量改进以快速应对敌方威胁。硬杀伤装备替换为美国海军下一代舰载防空反导雷达(AMDR)、AN/SPY-6、Aegis BMD 6，软杀伤装备包括电子战系统AN/SLQ-32(V)7以及升级诱饵系统。

图4 “宙斯盾”系统从“基线9”到“基线10”能力升级

AN/SPY-6防空和导弹防御系统雷达将提供同时多任务能力，支持远程、大气层外探测、跟踪和弹道导弹识别，同时可以完成对空中和地面威胁的区域防空和自卫防御。为了提高弹道导弹防御能力，需要提高当前雷达系统的雷达灵敏度和带宽，以探测、跟踪和支持对先进弹道导弹威胁。对于区域防空和自卫防御，需要提高灵敏度和抗杂波能力，以应对陆地、海洋和雨杂波存在时的威胁。“宙斯盾”系统“基线10”利用AMDR提供丰富数据的功能升级，弹道导弹防御(BMD 6)就利用AN/SPY-6的高灵敏度和大带宽与来袭弹道导弹进行交战。“基线10”部署的AN/SLQ32(V)7(水面舰艇改进计划Block3)能够提供舷内电子攻击能力。AN/SLQ32命令与控制子系统软杀伤协同功能能够协同舷内电子攻击和新改进的舷外诱饵进行电子战。

美海军航空母舰和两栖战舰上的舰艇自防御作战系统依赖于一套较久的传感器系统(部分于20世纪60年代设计)，目前正在进行周期性现代化升级改造。AN/SPS-48G、AN/SPS-49A和AN/SPQ-9B提供雷达监视和目标跟踪功能。Mk9火力控制系统提供额外的监视、跟踪及半主动导弹制导所需的照射功能。SPN-43提供舰载机起降控制功能。在“基线10”改造中，将会对上述复杂异构系统进行简约化集成。在“福特”级航空母舰上，上述功能由双波段雷达(DBR)提供，如图5所示。这种为福特级航母(CVN78)开发的双波段雷达是X波段AN/SPY-3和S波段AN/SPY-4雷达的结合。后续的航空母舰CVN79和CVN80也在考虑其他的雷达设计方案。多功能雷达将能够更好地控制ESSM飞行轨迹，并更精确地移交给ESSM导引头，提高ESSM对抗反舰巡航导弹的能力。而软杀伤系统将升级后的AN/SLQ32(V)6(如图6所示)来替代原有的AN/SLQ-32(V)3系统。

图5 舰艇自防御作战系统从基线9到基线10能力升级

图6 AN/SLQ32(V)6电子战系统实装图

基线升级之外，美国海军亦在持续探索现有系统基础上新能力的快速部署技术，诸如“宙斯盾”系统和舰艇自防御作战系统的响应速度提升和火力控制环路改进项目。防空反导作战是一个涉及装备应用和计算机程序协同运行的复杂过程。舰载通用作战系统如图7所示。舰上主要的传感设备是舰载雷达。多种用途不同的雷达基于情报信息的协同综合处理，相互辅助完成探测、扫描、监视任务。并且舰船可以获取离舷传感器装备的回传数据，离舷传感器可部署于其他舰艇、作战飞机、陆上站点或侦察卫星等多域平台。为满足整体防御需求，传感器系统的资源将实现统一控制和调度。单传感器获取的传感数据会汇集于传感器网络中进行信息关联甚至信息融合，最终生成跟踪信息，实现跟踪信息与物理实体目标之间的一一对应关系。跟踪信息包含战斗系统对目标的全部知识，包括目标的动力学特征(矢量位置和速度)、物体的分类(飞机、巡航导弹、弹道导弹、杂波或碎片等)、目标类型(如果目标是巡航导弹，则该导弹的型号)、目标的身份(敌我)。

图7 舰载通用作战系统

在任务时间区域内对于作战目标指挥席位具有先验信息。这些先验信息将对“谁是最可能的敌人”，“战场上存在什么样的威胁”，“一般情况下，敌人将如何实施攻击”等作战核心问题进行定义。现有的作战系统中，这些信息被称为交战规则，是用于定义如何响应传感器信息的规则集合。例如，当前的识别系统规则定义给定先验信息，通过传感器提供的数据信息最终识别目标。情报、监视、侦察(ISR)系统能够提供攻击即将到来的迹象，这些早期预警可以提供作战系统目标的存在，通常可以识别出目标，但是不能够提供精确的位置信息且时延较长。当前，美国海军尚未实现先验信息、ISR数据及传感器数据的定量整合，因而上述数据的定量集成将是作战系统继续发展的主要挑战之一。

4 今后发展趋势

综合分析美军近年来在海上防空反导作战的发展趋势，从以下几个方面进行总结：

(1) 雷达传感器装备

美军将在现有装备基础上，研制新型X波段脉冲多普勒相控阵雷达，以增强对超低空、超音速飞行的飞机/导弹目标的探测能力；并对现役繁杂的雷达装备型号进行体系化集成升级，基于大功率、宽频段有源相控阵体制研制多功能雷达(MFR)和大容量搜索雷达(VSR)。

(2) 硬杀伤装备

弹道导弹防御方面，2019年美军发布了下一代杀伤武器的需求征集草案，要求新型杀伤武器需具备应对近50种威胁场景的能力。与此同时，美军导弹防御局正在对“SM-3”Block 2A 导弹进行技术改进，使其具备洲际弹道导弹拦截能力。区域防空导弹方面，美军多型防空导弹系统试验取得阶段性进展，其中增程型“先进中程空空导弹”可实现50%以上射程和70%以上高程的能力增量；同时，发展舰空导弹的反舰攻击能力，对防御型武器进行攻击属性升级改造，支撑为美海军分布式杀伤作战概念。近程自防御系统方面，美海军正在研制新型“密集阵”武器系统(BLOCK 1B)，增加热成像系统和自协搜索视频跟踪器，对该系统跟踪精度、拦截距离以及火炮命中概率等战术性能进行升级。

(3) 电子战系统

美军对防空反导电子战系统的发展方向可以概括为：装备阵列化、系统集成化。装备阵列化主要通过大范围、高精度、动态灵活的微波波束进行高效地空间覆盖，提高系统对来袭目标的截获能力和对抗能力。有源相控阵技术将大规模装备于目前美海军在研在装的电子战系统中。系统集成化主要基于“软件定义无线电”的理念，对异构电子战装备基于同一标准化平台进行软件化加载，实现作战资源的高效集成，从而实现作战效能提升，以及系统装备的模块化、小型化。

(4) 指挥控制系统

美军大力推动“指挥控制与作战管理通信”系统现代化升级，意在有效支撑“宙斯盾”系统远程交战能力，预计于2023年形成初始战力。随着联合全域作战指挥控制理念的提出，美国海军正在加快 “海上一体化防空火控系统”(NIFC-CA)的实战化装备，集成协同交战能力系统(CEC)、空中探测平台、“宙斯盾”系统和SM-6型防空导弹等现役和在研技术与装备，构成分布式、网络化防空作战体系，实现传感器端、指控端、武器终端的无缝铰链。此外，当前“宙斯盾”原型系统发展日趋完善，美军正在推动“虚拟宙斯盾”系统的研制以及实弹拦截试验。“虚拟宙斯盾”基于当前发展火热的数字孪生技术，通过搭建“宙斯盾”训练系统环境，从而大幅降低美海军作战人员培训成本、提高训练效果。

5 结束语

通过对美国海军防空反导作战体系构成、作战系统组成、能力升级情况进行梳理总结，窥见美军在海上防空反导作战领域的作战理念、装备体系和发展趋势，可为我军海上防空反导作战研究、武器装备体系研制，以及拒止/反介入战略体系建设提供参考和借鉴。