美軍航母編隊防空指揮信息系統研究

楊建濤,沈世山

(中國電子科技集團公司第二十八研究所,江蘇 南京 210007)

0 引 言

美軍航母編隊具有獨立的作戰體系，有防空、反艦、反潛和對岸攻擊等作戰樣式。航空武器具有速度快、機動性強、打擊范圍廣以及打擊精度高等特點，防空作戰是依托航母編隊裝備的兵力武器對空中來襲目標進行攔截打擊，編隊制空權對于航母編隊在遂行使命任務時對空防御中至為關鍵，關系整個編隊的生存，也是開展好其他作戰任務的基礎。航母編隊防空作戰的焦點是敵方來襲各類戰斗飛機及反艦導彈，編隊必須有效組織防空力量予以殲滅、打擊，阻止敵方突破編隊防御系統，確保航母編隊遂行各類作戰任務時的空中安全。美軍航母編隊作為當前世界最具有作戰攻擊力的綜合體之一,分析了其防空作戰特點、信息系統,對航母編隊防空作戰開展深入研究提供支撐。

1 航母編隊防空作戰特點

(1) 作戰任務明確

美軍航母編隊核心戰斗力量是艦載戰斗機，考慮到航空母艦的安全，航母編隊編配了各種防御力量(包括巡洋艦、驅逐艦、護衛艦、攻擊型核潛艇等)和保障力量(包括綜合補給艦等)。航母編隊防空作戰的目的就是為了確保航空母艦的安全。盡管航空母艦自身具有一定的防空能力，但與所面對的空中威脅相比是遠遠不夠的，需要充分發揮編隊整體的防空能力才能實現。

(2) 威脅目標多元

在行動過程中航母編隊所面臨的空中威脅呈現嚴重化、多元化，主要包括來自于海上、空中、水下、陸上等各種不同作戰平臺各類反艦導彈的威脅。反艦導彈的攻擊方式也更加多樣，除了可能受到低空、超低空彈道飛行的反艦導彈的平面攻擊，還可能受到來自陸上甚至于太空的高空彈道飛行的反艦導彈的垂直攻擊；除了可能受到平面多方向的飽和攻擊，還可能受到立體超音速導彈的多波次、多方向的機動攻擊。

(3) 協同行動復雜

航母編隊一般由航空兵、水面艦艇、潛艇等多兵種組成，在防空作戰中各個兵種都將發揮應有作用。譬如艦載預警機用于監控空中目標，艦載戰斗機和攻擊型核潛艇可用于打擊敵發射平臺源頭，驅護艦用來攔截中近程來襲的反艦導彈等?？梢?，航母編隊防空作戰力量復雜。由于各兵種活動空間各不相同、作戰能力差異性較大、受戰場環境影響程度各異，導致整個防空作戰的協同行動異常復雜。

(4) 作戰對抗性強

航母編隊防空作戰屬于攻防結合、以防為主的防御作戰。航母編隊是一支進攻型力量，與一般的水面艦艇編隊相比，它具有強大的打擊敵方能力。因此，航母編隊在組織防空作戰時，必須充分發揮自身所具備的進攻能力，努力將敵方各類作戰平臺在還未發射導彈前將其打擊消滅。因此，防空作戰整個行動過程具有極強的對抗性。

2 航母編隊兵力部署

2.1 編隊兵力組成

美航母編隊由于使命任務、作戰對象、作戰區域的不同可分為單航母編隊、雙航母編隊、3艘航母編隊或4～6艘航母編隊。單航母編隊兵力通常包括1艘航母、3艘水面艦艇(巡洋艦、導彈驅逐艦、護衛艦)、攻擊型核潛艇及部分后勤補給艦船等艦艇。美航母編隊防空反導作戰兵力按平臺分，主要有飛機和水面艦艇,一般每艘航母配備1個母艦航空兵聯隊,其作戰編成由于作戰任務、敵情及航母類型而異。美國核動力航母編隊的航空兵聯隊編成一般為:1個聯合攻擊戰斗機中隊(10～14架)、4個戰斗攻擊機中隊(40～52架)、預警機(4～5架)、1個電子戰飛機中隊(4～6架)、1個反潛直升機中隊(6～8架)。

2.2 防空作戰兵力部署

航母編隊的防空作戰兵力通常分為空中防空作戰兵力、水面防空作戰兵力?？罩蟹揽兆鲬鸨νǔＳ膳炤d預警機、艦載電子戰飛機、艦載戰斗機、艦載反潛機等兵力組成。艦載預警機負責早期偵察預警，在能夠獲取上級情報信息通報的情況下，通?？膳渲迷谥饕{方向、距編隊中心點幾百公里的空域，有多架艦載預警機時，可配置在主要威脅軸方向的兩側空域，偵察空域有所重疊；艦載電子戰飛機的配置類似于艦載預警機，當有多架艦載電子戰飛機時，可以編隊中心點為圓心前后配置，分別負責對敵作戰平臺和來襲反艦導彈實施電子干擾。艦載戰斗機通常在每個威脅方向上保持4架左右的配置，在可獲得岸基空中兵力的有效掩護時，可重點配置在與岸基空中兵力掩護方向相反的方向上，空中威脅嚴重時應增加空中待戰的艦載戰斗機數量。為了提升攔截成功率，艦載戰斗機在空中巡邏時，可在中、遠距離上交替進行，在防空導彈最大射程外巡邏，如需進入防空導彈攔截區，須與擔負防空攔截任務的艦艇緊密協同，避免誤傷；艦載戰斗機主要負責攔截敵方的作戰平臺，情況允許時也可用于攔截來襲的反艦導彈，空中巡邏時常采用“之”字形、長方形或環形飛行方式。

水面防空作戰兵力，通常由航母編隊編成內裝備防空導彈的水面艦艇組成。其中，擔負區域防空任務是裝備中遠程防空導彈的水面艦艇，裝備近程防空導彈的水面艦艇負責自身防御。擔負自身防御任務的水面艦艇同時使用軟抗擊武器實施防御。擔負區域防空任務的水面艦艇根據威脅情況和艦艇數量呈多層配置，最外層配置的防空艦艇負責早期警戒，也被稱為防空哨艦，保持與己方艦載飛機進出防空導彈攔截區時的聯絡，攔截敵方突破攔截區的作戰平臺，攔截來襲的反艦導彈。防空哨艦在執行任務海域的配置比較靈活，根據敵情威脅程度、擔負任務的艦艇防空作戰能力、海區環境條件等因素確定；中間層配置的防空艦艇，最大可能在遠距離發現來襲導彈，盡早向編隊通報來襲的反艦導彈狀況，并重點負責對其實施攔截；近程配置的防空艦艇，也被稱之為前置警戒艦艇，通常是圓形配置，位置不固定，前置警戒艦艇與航空母艦的位置根據威脅情況隨時進行調整，以達到欺騙和迷惑敵人的目的。裝備編組時，必須確保各艦艇能夠有效使用近程防空武器和軟抗擊武器，防空火力必須達成全向協同，使用軟抗擊武器時不會互相干擾。

2.3 防空區域劃分與兵力部署

航母編隊建設有嚴密空中防御體系，通常以航母編隊為中心，按不同距離劃分成近程防御、中程防御和外層防御等3個空中防御層。

近程防空攔截任務由近程防空導彈和艦炮承擔，作為對付來襲目標的最后一道也是最關鍵的防線。航母編隊在該防空區域主要組織導彈、密集陣艦炮防空武器系統、艦載電子對抗欺騙設備等武器進行防御。艦載防御作戰系統響應極快，從發現、識別目標到下達防御作戰命令全程時間約12 s，可有效保障編隊免受襲擊，保護編隊裝備和人員安全。

中程防空攔截區域在距航母編隊約27～100 n mile的區域，攔截任務主要由水面艦艇裝備的艦載防空系統、各類型中遠程防空導彈承擔，航母編隊在該防空區域主要使用“標準”系列防空導彈和“宙斯盾”防空系統。

遠程防空攔截任務由航母艦載戰斗機承擔，活動陣位在航母編隊行駛前方或威脅軸方向100～216 n mile處上空，可控制航母周圍約500海里空域，主要攔截來襲飛機和巡航導彈，在敵機發射反艦導彈前將其擊落[1]。航母編隊防空區域如圖1所示。

圖1 航母編隊防空區域

3 編隊防空體系

3.1 編隊偵察預警體系

編隊偵察預警是編隊防空作戰過程的重要一環，編隊偵察預警體系主要由偵察衛星、空中偵察預警體系、海上水面和水下偵察預警體系構成。本文重點討論空中偵察預警體系和海上水面偵察預警體系，按與航母不同距離可劃分為近程預警、中程預警、遠程預警等3層預警區域。

近程預警一般由艦載近距離對空、對海搜索雷達和目標探測雷達組成，用于探測低空來襲的反艦導彈。艦載對空雷達探測約幾十海里范圍內的警戒區域，反應速度快，能夠有效探測高速低空目標。中程預警主要由航母及其屬艦上的遠程對空搜索雷達完成，可探測發現約100～400 km內的空中目標。遠程預警主要由艦載預警機和前哨防空警戒艦載雷達執行。其責任區域主要在航母編隊執行任務時前進或重點關注區域，對空監視距離任務是早期發現敵方目標.

3.2 編隊防空攔截體系

航空母艦編隊的防空攔截體系通常由艦載戰斗機、艦載防空導彈和防空火炮構成,按不同作戰距離可劃分成近程、中程、遠程等3層攔截。

近程攔截通常設在距航空母艦50 km扇形區域內，防空兵力包括中、近程防空導彈和近程武器系統以及電子戰武器，包括標準中程艦空導彈、海麻雀艦空導彈、拉姆近程艦空導彈和密集陣近程防御系統，以及各艦配置的電子戰武器。中程攔截區通常設在距航空母艦50～185 km扇形區域內,該防區主要兵力是戰斗機和“宙斯盾”艦配備的遠程防空導彈，以空中待戰或甲板待戰方式隨時準備攔截突破外防區的敵機，甚至是反艦巡航導彈。遠程攔截區一般規劃在距航母185～400 km扇形區域內，該防區內的兵力為主力戰斗機，飛機攜載空空導彈及近程自衛格斗系列導彈。

3.3 編隊防空電子戰體系

美航母編隊電子對抗系統主要包括電子干擾和電子欺騙等2類系統，航母編隊通常使用導彈等硬殺傷武器進行防御攔截，隨著信息技術的快速發展，各種電子對抗手段已被用來阻止來襲的敵方飛機或導彈的攻擊。航母編隊的防空電子戰體系通常由預警機、艦載戰斗機電子設備、警戒艦電子設備組成,按不同距離可劃分為近程、中程、遠程等3層配置樣式。

(1) 近程防空電子戰

近程防空電子戰區域一般距離航母0～50 km,該區域內各艦載有源和無源電子戰系統與密集陣近距防空武器系統構成航母的最后一道反導防空防線，對敵突防而來的目標進行電子干擾和末端攔截[2]。

(2) 中程防空電子戰

中程防空電子戰區域一般距離航母50～180 km,該區域內航母編隊電子偵察裝備需密切搜索敵反艦導彈平臺,并引導編隊內兵力摧毀敵方平臺，對空哨戒艦用于干擾壓制敵方電子戰系統；電子戰飛機主要用于對未及時發現或突防的敵方導彈實施電子干擾，使敵方電子攻擊失靈。

(3) 遠程防空電子戰

遠程防空電子戰區域一般距離航母編隊中心180～400 km環形區域,在此區域內航母編隊電子偵察裝備及時搜索和發現敵平臺，電子戰飛機掛帶干擾吊艙對敵方搜索雷達進行壓制干擾,發射假目標,對敵預警機雷達進行干擾。

4 編隊防空信息系統

美軍航母編隊在執行防空作戰中需要應用到機載、艦載各類指揮信息系統，本節重點介紹主要涉及的C4I系統和作戰系統，分析其組成、功能、應用。

4.1 海上全球指揮控制系統

海上全球指揮控制系統(GCCS-M)是全球指揮控制系統的海軍版，也是美海軍部隊網C4ISR戰略的重要組成部分。系統具備提供近實時的共用態勢圖(COP)，開展計劃、引導和控制部隊的戰術行動，提升海上作戰部隊海戰作戰指揮能力。系統可為海軍作戰部長、艦隊總司令、各編隊艦隊司令、戰術司令部或合成作戰指揮官、艦種司令、海戰全權負責司令、特遣部隊司令、兩棲特遣部隊司令、登陸部隊司令、艦艇指揮官/戰術行動官、聯合特遣部隊指揮官以及其他業務指揮官等各級各類指揮官提供作戰指揮服務[3]。GCCS-M實現聯合特遣部隊融入海軍海上聯合作戰體系，集成了岸基和?；脚_上的各類指控系統、專用指控系統、武器系統和作戰引導系統，實現信息互聯互通，為各級指揮官及時獲得所需信息提供支撐。系統支撐各級指揮官的指揮決策，具有多源信息管理、顯示、分發、多源信息融合、分析決策工具和部隊協同等功能。系統近實時運行，可執行海上作戰行動、兵力投送、戰略威懾等任務，同時不斷更新編隊綜合態勢，為岸基和海上編隊指揮系統提供共用態勢圖。

4.2 協同交戰能力

協同交戰能力(CEC)系統作為航母編隊防御作戰的中樞神經，可以實現航母編隊防空協同作戰，通過將航母編隊中分布于各類平臺的預警探測系統、武器控制系統通過網絡生成一個“邏輯”整體，將各傳感器網絡獲取的信號和實時信息融合處理，合成并提供統一的綜合空中圖像(SIAP)，實現作戰區域內的信息共享和武器系統的協同共用。

CEC系統作為網絡中心戰理論的落地實踐，它將航母編隊各作戰單元提供的目標探測、指揮控制、武器系統等作戰資源進行統一管理，實現目標跟蹤、航跡綜合、信息共享、協同探測等功能。CEC系統屏蔽了各平臺裝備的傳感器之間在探測距離、范圍和精度等方面的性能差異，充分運用各平臺傳感器優勢，匯集編隊內各傳感器資源組成傳感器系統網絡，突破航母編隊作戰單平臺作戰能力限制，充分發揮了各作戰要素的效能，全面提升協同作戰能力。CEC系統由多個協同單元(CU)網絡節點組成，CU主要由協同交戰能力處理機(CEP)和數據分發系統組成。CEP與武器分系統處理機協同配合，處理整個CEC網絡中其它艦艇的數據。

4.3 艦艇自防御系統

艦艇自防御系統(SSDS)具備為大型水面艦艇提供全天候、快速反應的自防御作戰能力。SSDS不是通過改造提升現有各傳感器和武器系統的性能，而是將傳感器進行有效組織與整合，形成綜合探測能力，運用融合算法進行有效融合,形成統一態勢，系統對敵方目標進行目標威脅計算和排序，再由人工選擇打擊目標及運用武器。艦艇自防御系統基本集成了先進作戰指揮系統的功能，成為大型水面艦艇本艦作戰系統的核心，將艦艇平臺上的所有硬殺傷和軟殺傷武器系統、雷達等傳感器集成在一起，實現了對反艦巡航導彈的分層防御能力。

美軍航母自防御系統具備實現高度智能分層防御，從近程、中程到遠程通過使用艦炮、防空導彈及電子干擾等武器實現高度信息化的分層防御，有效提升航母的防御能力。艦艇自防御系統發展到現在共有MK1、MK2、MK3等型號。

4.4 “宙斯盾”作戰系統

“宙斯盾”作戰系統是空中預警與地面系統協同配合系統，具備全天候、全空域等特點，主要用于保衛航母編隊免遭敵方攻擊?！爸嫠苟堋弊鲬鹣到y具備執行防空、反潛、海上防御、對陸打擊、海上火力支援、彈道導彈防御及發射巡航導彈等打擊目標任務的能力，反導型“宙斯盾”作戰系統可以執行反巡航導彈、反彈道導彈及反衛星等作戰任務。

“宙斯盾”作戰系統由指揮決策系統、多功能相控陣雷達分系統、顯示系統、導彈發射分系統等多個分系統組成。指揮與決策系統是系統核心，通過數據鏈接收并處理來自艦上和外艦的傳感器信息，以及來自電子戰系統的數據，進行目標識別與分類、威脅評估，確定目標優先順序及火力分配，然后指揮武器控制系統遂行作戰指揮，同時還負責控制與協調整個作戰系統的正常運行。系統具備對空、對海、對潛和反導作戰指揮，并能與友艦開展指揮協同作戰。顯示系統采用開放式技術架構，正逐步用具備強大運算能力的商用圖形工作站，為“宙斯盾”作戰系統邁向全分布式結構進行技術準備。

經過多年發展更新，已發展8種基線型號，基線7型是目前重點發展的型號[4]，“宙斯盾”作戰系統升級還包括首次引入完整的商用貨架成品高級處理計算體系結構。該商用計算環境的引入提高了系統信號處理能力，同時將使新計算技術的引入和未來升級更加容易。

4.5 海軍一體化火控防空系統

海軍一體化火控防空(NIFC-CA)系統是采用網絡化、分布式、遠程空中火力打擊的防御控制系統、是美一體化火控概念最復雜的形式。協同探測、協同指揮、協同制導是NIFC-CA最顯著的特點。為了充分發揮新型艦空導彈的射程優勢，需借助多平臺的協同探測、識別、跟蹤，本艦可實現對視距外目標的信息獲取以及滿足武器精度要求的其他艦艇目標指示信息，完成在視距外發射導彈，同時運用接力制導、遠程交戰等多平臺協同制導，實現超視距打擊、攔截。NIFC-CA超視距作戰示意圖如圖2所示。

圖2 NIFC-CA超視距作戰示意圖

NIFC-CA由E-2D預警機、聯合對地攻擊巡航導彈防御用網絡傳感器系統、CEC系統、“宙斯盾”作戰系統和“標準-6”導彈等系統和裝備組成。NIFC-CA系統契合了現代作戰體系化、智能化、協同化的趨勢。由預警機突前偵察，及時發現威脅，密切跟蹤，通過傳感器組網技術將火控精度數據發送編隊各作戰平臺，經多平臺數據融合形成統一態勢，動態分配交戰方案，為航母編隊提供了?？諈f同作戰信息化支撐。它依托數據網絡連接航母、主力戰艦、艦載機等重要作戰單元，構筑起網絡化的“偵察-火力-打擊”體系。綜合運用偵察預警、火力攔截、電子對抗等各種作戰力量，提升了航母編隊的超視距態勢感知和防空打擊能力，是構建智能、協同作戰能力的重要系統，也是美國海軍分布式作戰概念的一種探索。通過構建由各種傳感器和打擊體系組成的殺傷網絡，在未來可擴展海軍探測、分析、攔截目標的范圍，將會大大提升導彈的智能化和協同化作戰能力，極大地豐富作戰樣式，提升打擊效果[5-6]。

5 結束語

航母編隊通過構建完善、強大的作戰指揮體系

形成了強大的綜合防護能力，尤其是防空作戰能力，具備了高速反應的戰役機動能力。本文著重闡述航母編隊防空作戰特點、防空兵力部署、防空體系及其主要信息系統。通過深入分析研究可幫助我們深刻理解和認識航母編隊防空作戰的各種樣式和作戰特點,準確把握信息化條件下編隊防空作戰特征。大數據、云計算、人工智能在軍事領域的廣泛運用，也為航母編隊防空作戰信息系統的升級提供了有益支撐。