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未来海上分布式作战装备发展思考*

2022-09-06

舰船电子工程 2022年7期
关键词:编组分布式装备

秦 瑞

(海军装备部驻北京地区第四军事代表室 北京 100094)

1 引言

“分布式作战”最早由美军提出,该新型作战概念由初步提出到牵引装备发展,逐渐成为全球军事领域关注研究热点。美军在作战概念方面创新能力有目共睹,但是为何分布式作战能够在诸多作战概念中脱颖而出,成为美军近年来从各军兵种到联席会等各级各部门未来作战样式共识,这其中是否有未来作战样式的“认知迷雾”?具体到分布式作战海上应用,其涉及的能力谱需求及技术特征与其他各域的需求必然会有明显差异,因此对于装备发展也相应有约束。在全球军事领域都在关注研究热点时,能够着眼未来,从实际装备发展角度进行思考,反之也可以辅助更好地理解分布式作战概念。

2 美军分布式作战发展历程与内涵

美军分布式作战自20世纪90年代至今,先后经历了作战概念起步发展、带动装备应用、体系迅猛发展促进作战能力生成等三个重要阶段,实现由作战概念牵引装备研制应用的发展过程,为推动美军装备转型升级发挥重要作用。

第一阶段,分布式作战概念起步发展阶段。自20世纪90年代起,美军在海湾战争中充分展示和验证了全新的高技术武器装备和先进作战理念,从而引发新一轮军事变革,为全球军事武器装备发展注入新的动力。海湾战争后,美军研判新兴技术发展趋势、总结海湾战争经验教训,深化体系联合作战概念的研究和设计,先后提出“战略瘫痪”等顶层作战概念和“快速决定性作战”、“基于效果的作战”、“内聚式联合”、“网络中心战”等作战构想,形成了以“分布式打击”为核心的多样化作战概念[1]。其中,分布式打击是在整个联合作战空间的非接触作战,着重强调作战力量以分布式形态实施行动,从而形成攻击目标的力量优势。90年代期间,美军为提升联合作战能力生成,先后发布了联合作战纲要及构想,例如1993年发布的《联合作战纲要》、1996年发布的《联合作战构想2010》、1999年发布的《联合作战构想2020》、2001年发布的《联合作战纲要》等一系列文件的颁布,由此促进分布式作战体系初步形成[2]。

第二阶段,从作战概念到装备应用阶段。21世纪初,随着《联合作战顶层概念》、《联合行动概念》、《联合功能概念》和《联合集成概念》等文件的颁布,“联合作战”由概念逐步走向理论,进而推动分布式作战装备研制。美军的《四年防务审查》(2006)进一步说明了联合作战一体化是实现分布式作战的行动纲领,武器装备及其相关信息设施的网络化是实现分布式作战的基础,美军逐年加强相关装备研制,其军费比例逐年攀升。《联合作战介入概念》(2012)、《联合作战顶层概念:联合部队2020》(2012)、《联合进入行动概念》(2014)等文件的推出完善和巩固了美军的分布式作战体系[2~3]。

图1 分布式作战概念发展阶段

表1 近年来美军分布式作战项目研究概况

第三阶段,分布式作战体系迅猛发展,推动作战能力实际生成阶段。特别是近十年来,美军积极推进分布式作战体系能力的提升,2016年6月美国海军提出了“分布式杀伤”作战方式,并于2017年正式写入美国海军水面战战略。分布式杀伤作战方式的核心思想是,部署大量可威胁地方舰船、飞机或海岸设施的海军舰船,为潜在敌人制造难以解决的目标选择问题,整体上达到“空间上分散、效能上集中”的效果。美军意图通过该战略取代航母打击群在某些特定作战任务中的核心位置,意图打造海上进攻之矛。美国空军首先在分布式空战中进行项目研制,其演示验证能力已经取得阶段性成果,后续可在大规模装备中进行应用。

3 海上分布式作战能力谱分析

3.1 作战概念推演能力

分布式作战概念是美军针对现有作战网络中心化、过于依赖关键探测或火力节点导致战术灵活性不强等问题而提出的,其发展过程是逐渐成熟完善的。作战概念推演能力是分布式作战发展顶层牵引能力,从而有助于分布式作战概念由单一兵种向跨兵种应用,从概念需求向装备应用发展,并在整个体系层面为美军从跨域作战向全域作战提供装备应用牵引。在作战概念推演能力牵引下,分布式作战最早在空中作战中进行项目布局。例如分布式空中作战理念核心技术项目中的体系集成技术和试验(SoSITE)、任务最优化动态适应网络(Dy-NAMO)、拒止环境下的协同作战(CODE)、分布式作战管理(DBM)、进攻性蜂群战术(OFFSET)等均是由作战概念推演衍生出来的项目类别[4]。

相较于分布式空中作战,海上分布式作战更加强调围绕海战场形成分布式的作战能力,从海上分布式作战概念推演能力出发,可以扩展出海上分布式作战装备发展的需求,也为技术布局与装备研制提供科学合理的输入。

3.2 作战舰艇自适应编配能力

海上分布式作战下,航母部署方式将发生重要变化,更多采用海上小型编队作战应用样式,通过前出部署或海上游猎等方式以达成作战意图。例如美军在海上分布式作战小型化编组中主要考虑运用“阿利伯克级”驱逐舰、“朱姆沃尔特级”驱逐舰以及滨海战斗舰组成分布式战斗编组。该分布式小型编队拥有防空、反舰、对陆和反潜作战能力,其在海上作战优势明显。

作战舰艇小型化编组,并非只是简单的编队组成方式的改变,而是通过多种具有能力互补的平台组合形成具有综合均衡的作战优势。作战舰艇小型化编组能力契合《孙子兵法》“战势不过奇正,奇正之变,不可胜穷也”,通过广域分布和分散作战降低发现概率,大规模的小编队也能够在瞬时万变的海战场捕获战机,从而对敌实施致命打击。

3.3 超视距攻防作战能力

武器打击与平台防御能力是海上分布式作战关键环节。按照海上分布式作战构想,要实现整个作战体系分散、分布或分开,其核心能力需求是要能够实现超视距防御,从而提升单个作战单元或者小型化编队的区域防空能力,以便能够进一步增强战场生存能力,同时与其他分布式编组形成体系性作战合力。在具有防御能力时,还要考虑打击能力方面提升,即能够在发现攻击目标后整个作战区域内的攻击单元支持在同一时刻对其发起攻击。

表2 美军装备改装能力变化

按照分布式作战“凡船皆可战”核心理念,超视距反舰与防御能力同样要考虑非战斗舰艇,为其配套相应的作战武器装备,从而保证海战场作战体系内各类作战平台、保障平台、辅船等各类作战单位能够为体系闭环提供资源响应的能力。

3.4 远海综合补给能力

分布式作战往往采取长时间部署应用方式,从而对作战力量编组或平台实施补给的能力成为显著指标。对于海上分散的多个作战平台,如果按照惯常的方式以补给舰来回穿梭进行补给,则显然会成为敌方攻击的对象,并且影响分布式作战部署周期与作战能力。分布式作战下,执行特定高负荷任务时,作战资源消耗过快会导致后期不能发挥应有的作战职能,从后勤补给角度分析,这是分布式作战是否可持续的关键所在。美军发布了2030年造舰计划,其中显示,至2030年增加了多艘补给舰的数量,由此可以分析美军要在后勤补给方式加大投入,以弥补其在分布式作战上的短板能力。

远海后勤补给能力也可以采取创新方式弥补短板,例如美军通过发展补给预置的能力,从而实现补给保障,而不是通过军港码头逐一远送,从而有助于提升补给的响应周期,缩短兵力补给的时长。

4 海上分布式作战装备发展趋势与路径分析

从应对未来海上分布式作战策略视角,本部分重点探讨应在体系架构轻量化、指挥信息扁平化、跨域编组小型化、平台能力智能化等方面构建海上装备部发展路径,从而有助于加速在海上分布式作战占据装备优势。

4.1 体系架构轻量化

武器装备尤其是信息系统装备,在考虑大规模装备集成时,应从装备体系架构角度入手进行分析。海上分布式作战不是从零到一的过程,而是要考虑现有装备体系架构,并采取一种既考虑已有架构的兼容适配,同时也为未来发展提供一种全新的架构设计。体系架构是在多重目标约束下的权衡设计,为了能够兼容已有装备体系架构,同时快速地对新质装备进行集成应用,一种轻量化的体系架构是较为理想的选择。

体系架构轻量化主要从框架层级设计、信息交互协议、嵌入适配要求、依赖硬件环境等方面进行了综合考虑。海上分布式作战体系框架层级设计上应重点考虑一种“小而美”的设计,不是颠覆已有体系架构的“大而全”,而是突出能力生成的快速性与适装性。信息交互协议上应在现有基础上做适应性裁剪,尤其考虑分布式弱通信连接下的协议交互应用场景,通过简约的交互协议就可以实现作战重要信息的通联。嵌入适配要求是从软件操作系统等底层软件角度考虑,应该具有适配性,避免装备要求过高带来的推广应用难。硬件升级动作往往较大,应通过软件升级来适配新架构运用,或者采用通用硬件环境来适配新架构,避免多种平台硬件多样,而加大了软硬件集成难度。体系架构轻量化为了在规模应用基础上,为后续迭代更新留有充裕的时间窗口,而不是将规模应用的成本推至高点,又拉长了整个装备研制周期。

4.2 指挥控制扁平化

未来海上分布式作战指挥模式将发生重要转变,不再是传统的指挥模式的延续,而是采取分布式指挥新样式,这就引起未来海上分布式作战指挥信息扁平化。指挥控制扁平化是指整个作战环路流程进一步缩短,从威胁到执行再到评估整个链条将在较短的时间内完成。

指挥控制扁平化是指海上分布式作战带来自上而下的层级发生的重要变化,但并不意味着涉及指挥关系中的装备数量有明显减少,反之数量会因为纳入无人集群等装备,而有明显增多。指挥控制扁平化对指挥员决策的要求有进一步提高,因为分布式作战广泛分布的作战特征,指挥员难以通过与整个体系协同决策形成一致性理解,而要基于周边战场态势进行自适应决策。指挥员需要基于已有作战经验并结合指挥控制系统智能化功能进行综合研判,并形成作战意图决心与行动命令。

4.3 跨域编组小型化

为了降低海上高价值目标的受威胁程度,以及通过分布式来实现迷惑敌人判断决策的认知能力,未来海上作战跨域编组小型化成为一种趋势。跨域编组小型化具有从防御到反击的综合作战能力,也可以通过链路灵活构建,根据战场态势实现多样化的编组,而不仅仅是单一的编组兵力构成。

跨域编组小型化可通过有人无人兵力编组进行实现,可执行跨域多能作战任务,内部具有较为完备的自适应决策机制。当整个战场出现多个跨域编组时,对未来的防御能力提出了重要挑战。跨域编组对通信网络、智能决策、信息感知等要求进一步加强,自身信息保障有时难以满足现场需要,需要通过基于卫星等远程保障手段来进行支援。

4.4 平台能力智能化

随着智能化技术发展,对于平台能力提升有明显的增效。未来海上分布式作战平台能力智能化是明显趋势。海上分布式作战涉及资源的重组应用与链路寻优选择,这一系列作战要求都是建立在平台能力智能化基础之上的,平台能力智能化为最优的方案选择与资源匹配提供了基本保障。

在平台能力智能化基础上可以形成整个海上分布式作战体系的智能化,尤其是无人装备纳入有人作战体系后,有人无人平台之间的互操作互理解,成为装备应用的新模式。平台能力智能化不仅是信息系统作战,还涉及到整个船平台总体以及各类保障系统的智能化,智能化往往是以数字化为基础的,平台能力的智能化与数字化,也为建立海上分布式战场孪生提供了前提。

5 未来海上分布式作战装备发展政策建议与展望

装备发展的关键是从管理模式与机制设计等方面,为新技术融入装备提供科学合理的制度保障。为了应对海上分布式作战变革趋势,装备发展应重点从新老装备兼容、有无人装备协同、虚实装备一体等方面进行装备发展思路变革。新老装备兼容是从装备增量与装备存量关系角度考虑,着力构建海上分布式作战能力涌现新模式;有无人装备协同是从装备传统形态与新兴形态关系角度考虑,应统筹规划形成海上分布式作战装备建设与管理机制;虚实装备一体,是从装备设计与验证关系角度考虑,应建设形成海上分布式作战体系设计与体系能力验证新手段。

5.1 新老装备兼容:构建海上分布式作战能力涌现新模式

未来海上分布式作战装备发展既要考虑新式装备研制,也要将现有装备能力纳入进新作战概念中,形成新老装备兼容的能力涌现模式。例如美军在构建分布式作战能力时,于2019年提出LRASM-A与P-8A反潜巡逻机进行整合,以实现P-8A战术开放任务系统(TOMS)软硬件系统升级改造,从而提升P-8A作战的灵活度。美军提出的基于FACE的机载环境技术规范,实际上为分布式作战装备新老设备兼容,形成一体化的作战体系提供了一种实现参考途径。FACE规范定义了通用操作环境,能够以模块化构件的形式开发基于软件的能力,从而实现功能模块在不同平台间的移植插入和重用。

新老装备兼容需要通过标准规范、兼容组件、信息适配、硬件升级等方式才可以达到装备新老装备兼容,形成能力谱系覆盖与提升。标准规范为新老装备兼容提供了标准化、可操作的顶层制度输入,即使新老装备承研企业、服役部队等有差异,但是可以在同一套标准要求下,以同步异地等方式进行升级改造。兼容组件是采取软件中间件方式,在不大规模改造老装备的前提下,就可以实现新老装备兼容应用,从而极大地缩短了装备改装的时间周期。信息适配是综合考虑技术体制与信息集合的实际,采取信息字段理解转换方式,以实现不同时期装备信息层面的互理解与互操作。硬件升级是采用通用硬件更换方式,基于统一硬件平台,可加载多种系统软件,从而实现新老装备硬件水平填平补齐。

5.2 有无人装备协同:统筹规划海上分布式作战装备建设与管理机制

未来海上分布式作战装备趋势已经逐渐明朗,以有人无人协同为主实施分布式作战成为一种主要作战应用模式。在发展装备方面,应从装备发展顶层设计层面考虑有无人装备协同。美军2020年开展的“项目融合”军事演习中突显出有人无人分布式协同的作战特点,其中作战任务多能、集群指控自适应性要求高、互操作性协同等装备性能突出。这就是从分布式作战能力构建方面,为有无人装备协同发展提出了一种参考思路。

首先,有无人装备协同发展要考虑将有人装备与无人装备纳入同一作战概念与作战能力生成需求的总体框架下进行研制建设,这样有助于从技术体制、任务定位、指挥通信等多个方面形成体系建设优势,避免了建设“烟囱”林立,但是总体建设效果欠佳的困局。

另外,单就无人平台发展需要进一步加强体系化建设,研究认识无人平台系统特点以及跨军种有人无人装备发展能力需求,科学统筹规划有人无人平台协同系统的建设和发展,从研制、部署、维修、保障、人员编配等多个方面统筹协调相关资源,并重点开展对有人无人装备协同分布式作战理论、体制机制、部队训练、指挥管理、政策制定等方面的研究。

5.3 虚实装备一体:形成海上分布式作战体系设计与体系能力验证新手段

随着人工智能、数字孪生等新技术,未来海上作战已不再局限于过去双方军兵种、部队、装备、武器系统之间的单一对抗,越来越偏向于海战场作战体系之间的整体对抗,作战模式已由传统单兵种、单平台等单一对抗模式向跨兵种、跨平台的体系性对抗模式转变[5]。体系性对抗模式对于装备体系设计与装备体系能力验证就提出了更高的要求,在体系对抗模式发展演变趋势下,虚实装备一体化发展成为关注热点,通过虚实结合方式,可为体系设计与体系能力验证提供一种可行性解决方式。例如美国Red6与Episci公司开发了一种虚拟头盔,该头盔通过植入歼-20的模型、数据和战术战法,与一名F-22战斗机飞行员开展了“空战”。虚实技术的实战技术为美国空军大幅降低训练成本[5]。

虚实装备一体化发展可重点考虑应用在体系正向设计阶段和体系能力验证两个阶段。一是注重定性与定量、动态对抗和静态数学分析相结合的全新研究,突出体系对抗仿真,从而捕获装备体系贡献度需求,进而从体系能力分解为系统能力和装备能力,为体系正向设计提供手段和方法。二是体系能力验证方面,通过虚实装备一体化建设,为装备从信息感知、指挥控制到武器能力形成全流程、可靠的验证环路,为海上分布式作战训练体系创新提供一种全新思路。传统的体系能力验证或训练模式成本较高,而且效果评估与数据积累也存在一定短板,采用虚实装备一体方式,既可以满足作战场景的实战化与高逼真的要求,同时也为分布式场景多样化验证提供可能。

6 结语

海上分布式作战成为未来海战场作战典型样式,研究海上分布式作战发展现状以及研判装备发展趋势,有助于推动海上装备体系变革,以便更好适应未来海上作战要求,能够变被动为主动,从而助力海上分布式作战能力加速形成。后续将在本文研究基础上,重点从装备趋势及技术能力,以及各种类型的装备差异角度提出更为详细的研究成果。

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