反輻射空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)構(gòu)想及評(píng)估

賀炳源，張 放，張劍波，許藝馨

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng)471009）

1 概述

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，預(yù)警機(jī)承擔(dān)著預(yù)警、指揮、控制、通信等多種任務(wù)[1]，可用于搜索、跟蹤和監(jiān)視敵方空中或海上目標(biāo)，同時(shí)又可指揮、引導(dǎo)己方飛機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，在聯(lián)合作戰(zhàn)[2]、預(yù)警探測(cè)、作戰(zhàn)指揮[3]等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。為了有效對(duì)抗敵方預(yù)警機(jī)，世界各國(guó)均開展了反預(yù)警機(jī)技術(shù)的研究。空空導(dǎo)彈可作為攻擊預(yù)警機(jī)的有效武器系統(tǒng)之一。俄羅斯研制的R-27P/R-27EP、R-77P 和Kh-31 空空型反輻射導(dǎo)彈，以及R-37、KS-172 和RVVBD 空空導(dǎo)彈均具有打擊預(yù)警機(jī)的能力。法國(guó)在其ASMP空對(duì)地核導(dǎo)彈的原型上提出了ASMP-R 常規(guī)遠(yuǎn)程反輻射空空導(dǎo)彈方案[6]。

目前雖然很多國(guó)家都在積極開展反輻射空空導(dǎo)彈的研發(fā)工作，但國(guó)內(nèi)外相關(guān)的可供參考研究資料卻較少。基于此背景，本文對(duì)反輻射空空導(dǎo)彈的性能需求及作戰(zhàn)使用模式等發(fā)展方向展開分析。

2 性能需求分析

現(xiàn)代空戰(zhàn)是以預(yù)警機(jī)+隱身戰(zhàn)斗機(jī)為核心的體系與體系的對(duì)抗，為實(shí)現(xiàn)全空域的控制能力，壓制對(duì)方作戰(zhàn)體系，必須對(duì)敵方作為預(yù)警、信息節(jié)點(diǎn)的預(yù)警機(jī)進(jìn)行點(diǎn)穴式威懾和打擊，使對(duì)手喪失空域活動(dòng)的信息支撐，達(dá)到“擊要破體”的目的。

預(yù)警機(jī)一般工作在己方防區(qū)之內(nèi)，且擁有完善的防御體系。以美國(guó)的E-2C 預(yù)警機(jī)為例，E-2C 往往部署在距母艦100 海里（185km）左右的8000～9000m 高空；多架F/A-18 大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)部署在敵空中威脅可能進(jìn)攻的軸線上，距離預(yù)警機(jī)約60-80 海里（110～148km）處，執(zhí)行空中作戰(zhàn)巡邏[8]。但由于預(yù)警機(jī)本身自衛(wèi)能力弱，只要有效地突破其防御體系，對(duì)其進(jìn)行打擊將成為可能。

根據(jù)預(yù)警機(jī)的行動(dòng)特征，要遂行空域控制任務(wù)，遠(yuǎn)程打擊敵方預(yù)警機(jī)，需要研制遠(yuǎn)程反輻射空空導(dǎo)彈。其主要能力需求為：

（1）射程遠(yuǎn)。導(dǎo)彈最大攻擊距離應(yīng)覆蓋敵預(yù)警機(jī)活動(dòng)范圍。

（2）隱身能力強(qiáng)。由于飛行時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)彈被攔截的可能性增大，因此在突防過(guò)程中須降低自身暴露概率。

（3）末制導(dǎo)探測(cè)距離大。一方面有利于載機(jī)及時(shí)脫離，另一方面有利于提高中末制導(dǎo)交班概率。

（4）抗干擾能力強(qiáng)。預(yù)警機(jī)探測(cè)到來(lái)襲目標(biāo)時(shí)，會(huì)采取干擾手段進(jìn)行防御，如投射箔條彈和紅外火焰彈、啟動(dòng)有源干擾系統(tǒng)等措施[9]。故導(dǎo)彈應(yīng)能夠適應(yīng)類似的強(qiáng)干擾環(huán)境。

（5）網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)。在具備單機(jī)作戰(zhàn)模式的前提下，具備以“它機(jī)制導(dǎo)”為代表的協(xié)同攻擊模式，用以提高打擊成功概率和載機(jī)幸存率。

3 攻擊預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)使用模式構(gòu)想

對(duì)預(yù)警機(jī)這樣價(jià)值較高、攻擊窗口較短、抗打擊能力強(qiáng)的大型飛機(jī)，應(yīng)針對(duì)性地制定相應(yīng)的作戰(zhàn)方法。作戰(zhàn)飛機(jī)掛裝反輻射空空導(dǎo)彈攻擊預(yù)警機(jī)的作戰(zhàn)模式可分為單架作戰(zhàn)飛機(jī)攻擊、多架作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同攻擊以及多彈協(xié)同攻擊等模式。

3.1 單架作戰(zhàn)飛機(jī)攻擊模式

3.1.1 機(jī)載雷達(dá)探測(cè)制導(dǎo)方式

該攻擊模式是空空導(dǎo)彈傳統(tǒng)的、最常用的攻擊模式。該模式的突出優(yōu)點(diǎn)是空空導(dǎo)彈制導(dǎo)信息完備、精準(zhǔn)。缺點(diǎn)是載機(jī)將全程處于電磁暴露狀態(tài)，不利于載機(jī)的生存和安全退出。故其最佳的使用場(chǎng)景是預(yù)警機(jī)目標(biāo)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)。

該攻擊模式下，作戰(zhàn)飛機(jī)在各種支援系統(tǒng)引導(dǎo)下飛向預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域；在預(yù)計(jì)敵機(jī)進(jìn)入雷達(dá)探測(cè)范圍之后，機(jī)載雷達(dá)開機(jī)、搜索并截獲目標(biāo)；而后載機(jī)進(jìn)行火控解算，將信息裝訂給導(dǎo)彈[10]；載機(jī)在滿足導(dǎo)彈的發(fā)射距離后，發(fā)射空空導(dǎo)彈，發(fā)射后載機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行中制導(dǎo)；導(dǎo)彈采用捷聯(lián)慣導(dǎo)+數(shù)據(jù)鏈方式進(jìn)行中制導(dǎo)飛行[11]；在目標(biāo)進(jìn)入截獲距離時(shí)，導(dǎo)彈的雷達(dá)導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)，載機(jī)即可脫離，導(dǎo)彈自主制導(dǎo)，直至擊毀目標(biāo)。

圖1 機(jī)載雷達(dá)探測(cè)導(dǎo)引攻擊流程圖

3.1.2 機(jī)載ESM+雷達(dá)猝發(fā)制導(dǎo)方式

ESM（機(jī)載電子支援）具有探測(cè)敵方用于警戒、搜索和目標(biāo)指示的火控雷達(dá)輻射信號(hào)，獲取信號(hào)特征和輻射方位，測(cè)定目標(biāo)輻射源距離的能力[12]。預(yù)警機(jī)工作期間強(qiáng)烈的雷達(dá)輻射信號(hào)為ESM 的探測(cè)提供了可能。該攻擊模式即是通過(guò)單機(jī)ESM 提供初級(jí)精度信息，引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)，導(dǎo)彈飛行期間飛機(jī)通過(guò)雷達(dá)猝發(fā)的方式提供給導(dǎo)彈精確的制導(dǎo)信息。該模式的優(yōu)點(diǎn)是載機(jī)不需全程電磁暴露，其安全性能夠得到一定保證。該模式的缺點(diǎn)是雷達(dá)未猝發(fā)前，導(dǎo)彈制導(dǎo)信息精度低，而雷達(dá)猝發(fā)瞬間載機(jī)處于電磁暴露狀態(tài)。

該模式的典型使用情況是：我方?jīng)]有空域控制權(quán)，并且敵方預(yù)警機(jī)目標(biāo)雷達(dá)處于工作狀態(tài)，載機(jī)為保證自身安全，只能雷達(dá)猝發(fā)。

在該攻擊模式下，作戰(zhàn)飛機(jī)飛向預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域后先通過(guò)ESM 無(wú)源定位方式獲取目標(biāo)的信息。中制導(dǎo)過(guò)程中，載機(jī)雷達(dá)采用猝發(fā)模式探測(cè)目標(biāo)，并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)指令修正。由于敵方預(yù)警機(jī)處于雷達(dá)開機(jī)狀態(tài)，電磁輻射信號(hào)明顯，因此導(dǎo)彈導(dǎo)引頭可以更早截獲目標(biāo)，為載機(jī)的脫離爭(zhēng)取更多時(shí)間。

3.2 多架作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同攻擊模式

3.2.1 多機(jī)ESM 協(xié)同制導(dǎo)方式

該攻擊方式下飛機(jī)全程不開啟機(jī)載雷達(dá)，單純采用ESM 獲取敵機(jī)信息。作戰(zhàn)機(jī)群利用多機(jī)ESM 協(xié)同探測(cè)，以信息源數(shù)量彌補(bǔ)ESM 信息精度的不足。該模式的制導(dǎo)效果依賴數(shù)據(jù)鏈路質(zhì)量和慣導(dǎo)精度。其優(yōu)點(diǎn)是作戰(zhàn)飛機(jī)全程電磁靜默，安全可以得到有效保證。缺點(diǎn)是機(jī)載ESM 獲得的目標(biāo)角度指示精度、制導(dǎo)信息精度遠(yuǎn)低于機(jī)載雷達(dá)，對(duì)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭能力要求高。

該攻擊模式適合敵方預(yù)警機(jī)持續(xù)工作狀態(tài)下使用。

在多機(jī)ESM 協(xié)同攻擊模式下，作戰(zhàn)區(qū)域的飛機(jī)采用多機(jī)無(wú)源定位的方式截獲目標(biāo)，并在空空導(dǎo)彈發(fā)射后，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)指令修正。由于敵方預(yù)警機(jī)處于開機(jī)狀態(tài)，故其電磁輻射信號(hào)明顯，為導(dǎo)彈中制導(dǎo)和末制導(dǎo)跟蹤目標(biāo)降低了難度。

圖2 多機(jī)ESM 協(xié)同制導(dǎo)信息流圖

3.2.2 單機(jī)發(fā)射+僚機(jī)探測(cè)制導(dǎo)方式

該模式下導(dǎo)彈載機(jī)只承擔(dān)火控解算和發(fā)射任務(wù)，發(fā)射完成后即可脫離戰(zhàn)場(chǎng)，由僚機(jī)繼續(xù)對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)，以充分分散暴露風(fēng)險(xiǎn)。該模式的優(yōu)點(diǎn)是載機(jī)不會(huì)電磁暴露，并無(wú)需跟蹤制導(dǎo)，其安全性可以得到有效保證。缺點(diǎn)是受限于空中多平臺(tái)協(xié)同的精度，多機(jī)協(xié)同探測(cè)的制導(dǎo)信息精度低于單機(jī)雷達(dá)探測(cè)制導(dǎo)。此外，與多架飛機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈通訊的需求，對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈的收發(fā)覆蓋角度和通訊距離提出了更高的要求。

該模式的典型使用情況是：發(fā)射載機(jī)接近或在敵方火力控制范圍內(nèi)，需要保持雷達(dá)靜默以有效保證自身安全的情況。

該作戰(zhàn)模式下，作戰(zhàn)飛機(jī)編隊(duì)采用協(xié)同探測(cè)的方式獲取目標(biāo)信息，并通過(guò)機(jī)間數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給導(dǎo)彈載機(jī)。發(fā)射載機(jī)發(fā)射遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈后即脫離，多架僚機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行中制導(dǎo)。在進(jìn)入末制導(dǎo)之后，所有僚機(jī)即可脫離。

圖3 單機(jī)發(fā)射+僚機(jī)探測(cè)制導(dǎo)信息流圖

3.2.3 有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)作攻擊方式

有人機(jī)攜帶空空導(dǎo)彈，利用有人機(jī)/無(wú)人機(jī)編隊(duì)內(nèi)多架機(jī)載ESM 系統(tǒng)對(duì)敵方預(yù)警機(jī)進(jìn)行探測(cè)，無(wú)人機(jī)承擔(dān)誘導(dǎo)預(yù)警機(jī)雷達(dá)持續(xù)工作并消耗敵方護(hù)航戰(zhàn)機(jī)火力的作用。該模式的優(yōu)點(diǎn)是載機(jī)可采用靜默攻擊方式，安全可得到保證。缺點(diǎn)是需要無(wú)人機(jī)作為誘餌進(jìn)行引誘，消耗無(wú)人機(jī)資源。同時(shí)也面臨多機(jī)ESM 系統(tǒng)提供的制導(dǎo)信息精度不高的問(wèn)題。

該模式的典型使用情況是：敵方目標(biāo)戰(zhàn)略價(jià)值極大，發(fā)射載機(jī)接近或在敵方火力控制范圍內(nèi)，有很大可能受到敵方護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)攻擊，需要優(yōu)先保證載機(jī)安全的情況。

在該作戰(zhàn)模式下，無(wú)人機(jī)率先飛向預(yù)警機(jī)目標(biāo)，引誘敵方預(yù)警機(jī)持續(xù)工作，同時(shí)引誘其護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)攔截。有人飛機(jī)利用編隊(duì)內(nèi)多機(jī)ESM 協(xié)同方式獲取目標(biāo)信息，并發(fā)射空空導(dǎo)彈。在整個(gè)攻擊過(guò)程中，無(wú)人機(jī)誘使目標(biāo)處于開機(jī)狀態(tài)，可提高飛機(jī)和導(dǎo)彈對(duì)敵方預(yù)警機(jī)的截獲概率。

3.3 多彈協(xié)同攻擊模式

多彈通過(guò)協(xié)同組網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)彼此環(huán)境信息、目標(biāo)和威脅信息的共享，有效提高導(dǎo)彈群的探測(cè)、跟蹤和攻擊能力，提高導(dǎo)彈的整體作戰(zhàn)效能[13]。根據(jù)發(fā)射平臺(tái)的數(shù)量，多彈協(xié)同作戰(zhàn)打擊預(yù)警機(jī)可以分為單機(jī)多彈和多機(jī)多彈協(xié)同作戰(zhàn)方式。根據(jù)導(dǎo)彈的作戰(zhàn)方式，可以分為多彈齊射和長(zhǎng)/僚彈組合兩種方式。該攻擊模式的優(yōu)點(diǎn)是：協(xié)同情況下，導(dǎo)彈的突防能力強(qiáng)、電子對(duì)抗能力強(qiáng)、綜合作戰(zhàn)效能高[14]。而且載機(jī)采用靜默方式，安全能得到有效保證。該模式的缺點(diǎn)是：需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)高速動(dòng)平臺(tái)的信息共享傳輸，對(duì)數(shù)據(jù)鏈提出了更高的要求。

該模式的典型使用情況是：敵方預(yù)警機(jī)戰(zhàn)略價(jià)值重大，目標(biāo)持續(xù)電磁輻射，己方作戰(zhàn)飛機(jī)需要保持雷達(dá)靜默，并有效突破護(hù)航飛機(jī)攔截以及預(yù)警機(jī)電子干擾措施。

該作戰(zhàn)模式下，作戰(zhàn)飛機(jī)編隊(duì)通過(guò)多機(jī)ESM 協(xié)同探測(cè)的方式獲取目標(biāo)信息并發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈發(fā)射后載機(jī)即可脫離[15]。中制導(dǎo)和末制導(dǎo)過(guò)程中，導(dǎo)彈充分利用目標(biāo)預(yù)警機(jī)的電磁輻射信號(hào)探測(cè)目標(biāo)方位。多彈之間通過(guò)協(xié)同組網(wǎng)，共享探測(cè)信息，以彌補(bǔ)制導(dǎo)信息質(zhì)量的不足。

4 作戰(zhàn)使用模式評(píng)估

對(duì)于前述三類攻擊模式，參考空空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，從導(dǎo)彈制導(dǎo)精度、載機(jī)安全性、攻擊成本、導(dǎo)彈生存率（突防概率）以及系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間五個(gè)指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行評(píng)估。先通過(guò)層次分析法（AHP 方法）獲得各個(gè)指標(biāo)在整個(gè)攻擊行動(dòng)中的重要性權(quán)重；再針對(duì)每一種作戰(zhàn)使用模式給出其在各個(gè)指標(biāo)上的得分?jǐn)?shù)據(jù)；最后根據(jù)各個(gè)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算每一種作戰(zhàn)使用模式的綜合得分。

4.1 指標(biāo)權(quán)重確定

圖4 有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)作攻擊示意圖

圖5 多彈協(xié)同攻擊示意圖

指標(biāo)權(quán)重的確定使用AHP 構(gòu)權(quán)法，其將復(fù)雜的決策問(wèn)題表示為一個(gè)有序的遞階層次結(jié)構(gòu)[16]，再逐步做出總體決策。

在該方法中，設(shè)有n個(gè)指標(biāo)A（1），A（2），…，A（n）。對(duì)各因素相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較[17]，可得比較矩陣：

矩陣中的相對(duì)權(quán)重參考值見表1。

表1 層次分析法中的相對(duì)權(quán)重參考值

求出比較矩陣A 的最大特征根λmax以及對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量β。記β={β1，β2，…，βn，}T，則βi表示第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)整個(gè)攻擊行動(dòng)的作用權(quán)重。

實(shí)際工程問(wèn)題中可采用規(guī)范列平均法（CAM）計(jì)算比較矩陣的特征根及特征向量[18]，其計(jì)算步驟如下：

（1）將矩陣A 的各列向量歸一化，得

（2）對(duì)Wij按行求和，得

（4）計(jì)算最大特征根的近似值

現(xiàn)通過(guò)專家打分，分別給出導(dǎo)彈制導(dǎo)精度、載機(jī)安全性、攻擊成本、導(dǎo)彈生存率（突防概率）以及系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間共計(jì)5個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性，構(gòu)造比較矩陣：

采用CAM 方法計(jì)算比較矩陣的近似最大特征根λmax=5.27；對(duì)應(yīng)特征向量β 各分量表征各個(gè)指標(biāo)的重要性程度，見圖6。

圖6 指標(biāo)重要性

4.2 比較矩陣的一致性判斷

根據(jù)比較矩陣的定義可知，在使用單準(zhǔn)則AHP 構(gòu)權(quán)法的過(guò)程中，若對(duì)各指標(biāo)的判斷準(zhǔn)則是完全一致的，則應(yīng)該有以下條件成立：

若對(duì)任意的i、j、k，上式均成立，則稱判斷矩陣A 是滿足一致性的，否則稱為不一致。專家判斷受限于人的主觀判斷能力，故不一致現(xiàn)象往往不可避免。引入一致性比率[18]對(duì)矩陣A 的一致性作評(píng)估：

定義：為一致性指標(biāo)。同樣階數(shù)下，CI 的值表征矩陣不一致程度。CI=0 時(shí)，A 為一致性矩陣。

引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 以考核比較矩陣的一致性。其值見表2。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)

對(duì)n≥3 的比較矩陣A，將其一致性指標(biāo)CI 與同階的隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 之比稱為一致性比率CR，若

則可認(rèn)為A 的不一致程度在容許范圍之內(nèi)[17]。

本問(wèn)題中5 階比較矩陣A 的特征值λmax=5.271，計(jì)算其一致性指標(biāo)CR=0.0605，在容許范圍內(nèi)。故特征向量β的各分量可以作為空空導(dǎo)彈攻擊預(yù)警機(jī)問(wèn)題中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

圖7 各作戰(zhàn)使用模式在分項(xiàng)指標(biāo)上的得分?jǐn)?shù)據(jù)

4.3 作戰(zhàn)使用模式的綜合評(píng)分

分析空空導(dǎo)彈攻擊預(yù)警機(jī)的作戰(zhàn)場(chǎng)景，通過(guò)專家打分，給出前述每一種作戰(zhàn)使用模式在各個(gè)指標(biāo)上的得分?jǐn)?shù)據(jù)。

利用式

計(jì)算各個(gè)作戰(zhàn)使用模式的綜合得分score，式中pi是一種模式在每個(gè)指標(biāo)上的得分。計(jì)算結(jié)果見圖8，圖中數(shù)據(jù)已歸一化。

圖8 作戰(zhàn)使用模式綜合得分情況

5 結(jié)論

針對(duì)預(yù)警機(jī)的空空導(dǎo)彈攻擊，需要規(guī)劃多種作戰(zhàn)使用模式，如單架作戰(zhàn)飛機(jī)攻擊模式、多架作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同攻擊模式和多彈協(xié)同攻擊模式等。對(duì)于一系列作戰(zhàn)使用模式，可從導(dǎo)彈制導(dǎo)精度、載機(jī)安全性、攻擊成本、導(dǎo)彈生存率以及系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間五個(gè)指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示多機(jī)ESM 協(xié)同制導(dǎo)攻擊方式綜合作戰(zhàn)效能最好，可作為空空導(dǎo)彈攻擊預(yù)警機(jī)的首選作戰(zhàn)方式。

隨著高性能探測(cè)技術(shù)的發(fā)展成熟，諸如天波超視距雷達(dá)、多基地分布式雷達(dá)、衛(wèi)星探測(cè)等更先進(jìn)的探測(cè)手段，為反輻射空空導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)提供了新思路。另一方面，從提高攻擊成功率的角度出發(fā)，在攻擊行動(dòng)中進(jìn)一步引入通訊和決策機(jī)制，將極大提高一輪攻擊的成功率，此類作戰(zhàn)使用模式可成為未來(lái)反輻射空空導(dǎo)彈的發(fā)展新方向。