中近程舰对空综合防御系统及其关键技术

马溢清，燕永敦，王东辉

（1.海军装备研究院，北京 100161；2.上海机电工程研究所，上海 201109）

0 引言

随着信息化技术水平的发展和高新技术的融入，反舰导弹的远距离攻击、超低空掠海飞行、隐蔽突防等特性对水面舰艇的生存安全造成了极大威胁，战斗舰艇面临的空中威胁态势正变得愈来愈严峻。同时，现代战争形式也已由单纯的火力打击向精确火力打击＋信息攻击转变，防御一方不仅面临空海一体的精确化火力打击的威胁，而且面对高强度电子压制、网络攻击和各种新概念武器打击的威胁。舰空导弹作为水面舰艇对空防御的主要武器，其武器系统发展备受关注。随着舰艇安全威胁的不断发展变化，特别是反舰导弹的技术进步使单一型舰空导弹武器系统已不能完全适应保障舰艇生命力的需求，舰载防空反导系统的发展趋向于体系化方向变革。舰空导弹武器装备的作战使命从以防空为重点逐步发展为拦截精确制导武器为主，这是体系对抗的要求［1］。在现有舰空导弹武器系统的基础上，完善信息流程和控制措施，将不同层次、不同方位的防御武器融为一体，形成具有自身特色的多层次的整体防御作战能力，最终构建舰艇一体化综合防御系统，提升舰艇防空反导能力已成为防空反导系统发展的方向。

综合防御系统以舰艇一体化综合防御需求为牵引，以能力提升为目标，以集成优化的要求为设计准则，基于现有舰艇防空反导武器系统，充分利用已有成熟技术，进行功能扩展，以提升整体效能和提高系统持续作战水平为目标，实现多武器资源共享和协同作战，为舰艇提供全面有效的综合防御能力，有效提高舰艇作战能力和生存概率。本文对以中、近程舰空导弹武器系统为基础构建一体化的舰载对空综合防御武器系统进行了研究。

1 综合防御集成需求

1.1 中程舰空导弹武器系统特点

该系统类似俄罗斯的施基利导弹武器系统，担负舰艇编队中程区域防空和自卫反导作战任务［2］。具有以下特点。

a）武器系统的弹道设计、制导控制、制导照射、无线电引信、战斗部、雷达等采用了多项先进技术，能拦截高掠海反舰导弹，对掠海反舰导弹的杀伤纵深大、杀伤能力强。

b）采用了垂直发射和半主动制导体制，4～6座照射器工作范围全空域覆盖，确保武器能对360°范围内的威胁目标实施拦截，可同时制导十多发导弹拦截多批目标。

c）导弹在整个制导飞行过程中无需系统提供目标距离信息，仅要求照射系统角度跟踪目标；导引头采用多项先进技术，具抗噪声压制干扰（并能跟踪噪声干扰源）、欺骗干扰、泊条干扰和背景干扰等电子干扰的能力。

d）作战空域覆盖大，对超声速、亚声速超低空反舰导弹拦截距离达到近、中杀伤区远界。

1.2 近程舰空导弹武器系统特点

该系统类似美拉姆导弹武器系统，担负水面舰艇末端对空防御任务，主要用于拦截来袭反舰导弹［2］。具有以下特点。

a）可应用全自动作战方式和高密度反导技术，提高系统反导效率，有效拦截多方向多批次攻击的反舰导弹。

b）能抑制海天线、海面闪烁、云团和烟雾等自然环境和战场环境干扰，连续发射导弹时具抑制前发导弹发动机尾焰影响的能力。

c）导弹采用倾斜发射和被动微波／红外复合寻的复合制导或纯红外寻的制导体制，可发射后不管。

d）对超声速、亚声速超低空反舰导弹的杀伤区覆盖近程、末端全域和中程大部分空域。

1.3 综合集成解决的主要问题

在同一型舰上同时装载中、近程两型防空导弹武器系统，增强了载舰的防空反导作战能力。若两型武器系统独立安装，则会面临两型武器的兼容控制、梯次拦截优化、作战流程优化等问题。仅靠指控系统管控和两型武器系统协调，很难充分发挥两型武器系统的作战效能。

1.3.1 兼容控制

由于两型导弹的制导体制的差异、设备位置安装间的影响、发射瞬间的相互干扰等因素，导致两型导弹在拦截目标过程中存在兼容性问题，主要有

a）中程舰空导弹尾焰进入近程舰空导弹红外视场，对导弹红外制导产生影响；

b）中程舰空导弹武器系统照射频段与反舰导弹制导雷达频段同频时，对近程舰空导弹微波制导产生影响；

c）中程舰空导弹发射时烟雾对近程舰空导弹纯红外制导方式下架上红外截获的影响。

虽然本舰作战系统通过时分管控能避免出现上述兼容性问题，但是因这些控制方式基本是在冲突产生时才进行控制，控制时间也无法精确处理，常通过加长控制时间的方法实现兼容，会导致贻误战机、作战效能下降。解决方式是结合梯次拦截优化和作战流程优化，合理调度两型武器资源，预测和避免冲突，实现真正意义上的兼容。

1.3.2 梯次拦截优化

两种导弹的作战空域存在重合部分，合并后作战空域得到了扩充，可增加目标的拦截次数，提高对目标的杀伤概率。独立控制的两型武器也能完成对目标的梯次拦截，但目标拦截控制权交接过程中的时间延误（包括交接前的等待和交接后的拦截准备等）会导致总拦截次数下降，而过度强调解决交接过程中的时间延误问题，又会提前占用武器通道，对两型武器拦截其他目标造成影响，从而影响两型武器的综合作战效能。

同时，一体化综合防御系统还可使用两型武器对单个目标进行混合拦截（即1次发射两型导弹），以提高对只有1次拦截机会目标的杀伤率。因两型导弹的兼容限制条件，需严格控制两型武器的发射次序和时机，这是独立控制两型武器无法完成的。

两型武器制导体制不同，故采用两型武器进行梯次拦截和混合拦截，能提高武器的抗干扰能力，提高两型武器在复杂作战环境中的作战效能。

1.3.3 作战流程优化

中、近程舰空导弹分别采用半主动和被动制导体制，形成了两者各有特点的作战流程。

a）中程舰空导弹射击通道从分配后要占用至弹目遭遇，导弹发射后需随时补射，在射击效果评估未命中后可及时发射导弹进行二次拦截；

b）近程舰空导弹发射后就可释放射击通道资源，用于其他目标的拦截，但作出二次拦截决策后，还需完成导弹加电等准备工作后才能发射导弹进行拦截。

由上述流程可知：在使用中程舰空导弹射击通道拦截目标，若还有需该通道拦截目标，则只能等待其拦截完当前目标后才能进行；近程舰空导弹拦截的目标未命中时，二次拦截需额外增加导弹准备的时间。在使用一体化综合防御系统后，通过优化作战流程，统筹调度两型武器，能减轻上述问题造成的系统效能下降。

2 综合防御武器系统集成构想及关键技术

综合防御系统采用两型武器原发射控制设备和发射装置，重新研制武控系统（综合武控系统）。综合武控系统对两型武器原武控系统功能进行集成设计，采用综合功能机柜统一舰上各设备信息接口并接收舰指控系统的统一指挥，使用功能和技术状态完全一致的多个武控台进行并行处理解算与控制，对已突破远程防空武器拦截的多种空袭目标进行优化拦截。

综合防御系统集成技术突破的重点方向是最大限度地发挥原有系统的作战效能，有效提高拦截反舰导弹的能力。

武控台集成了原武控台、中心台和通道台的功能，用于接收目标信息，进行数据处理、威判排序、射击诸元解算、武器通道组织、导弹预装参数装订、导弹发射控制和射击效果评估等。

综合功能机柜集成了原综合功能机柜和武控接口机柜的功能，增加视频信息录取及回放功能，用于武器系统内外信息交互、接口转换、作战态势仿真，以及雷达、电视跟踪仪、红外警戒设备的视频信息记录与回放等。

2.1 目标驱动的分布式自同步技术

与原两型武器的专用武控系统相比，综合防御系统对综合武控系统的要求更高，特别是对武控台的要求更高。一方面要求综合武控系统武控台数减少条件下，主要功能性能不下降，另一方面还要求提高射击效果评估准确性，并增加人工逐点建航功能，以提高单目标拦截效费比和目标拦截数量，加强复杂作战环境中的目标建航能力。

面对新需求，原中心台管分配、通道台管武器控制的方式已不适用，应采用目标驱动的分布式同步技术，即每个武控台具备完成原3种显控台（中心台、通道台和武控台）各项功能的能力，完成功能的方式不再以通道为对象，而是以目标为对象，各武控台间根据互相传递的信息进行自同步。

2.1.1 目标驱动

目标驱动是通过目标驱动各项工作。武控台各项任务均以目标为对象，打破原显控台与武器通道绑定的模式，一切以目标为中心。武控台根据当前作战态势，选择拦截对象，一旦选定目标，则该目标的整个拦截过程都由该武控台控制。

操作手可通过武控台显示各项数据信息和决策提示选择任意一个或多个（混合拦截）可用的武器通道拦截目标，采用自动分配方式时武控台也可自行分配。导弹发射后，武控台显示已跟踪目标的电视跟踪仪的视频，雷达、红外警戒设备目标位置的视频以及目标航迹质量变化、目标航向、速度变化等辅助操作手评估击效果。在首次拦截失败后，可继续使用当前武器通道进行拦截，也能选择其他可用的武器通道继续拦截。

2.1.2 分布式自同步

每个武控台都能实现单目标从目标分配、目标拦截、射击效果判断、目标再次拦截的所有过程，但拦截指定目标的武控台，以及完成目标拦截任务能使用的武器通道的确定，都需要各武控台间进行协调确定。综合武控系统采用分布式自同步技术实现各武控台间的协调。

综合武控系统采用目前通用的准秒脉冲和时码报文结合的方式实现各设备间的时间同步。因网络传输过程中交换机收到报文后转发到各端口的时间不能保持一致，故不能保证各武控台收到的目标信息的时间一致性，这样，按周期处理的各武控台软件虽然能保证各周期的起始时间基本一致，但不能保证在同一个周期内收到相同的报文。因此，即使各武控台采用同一版本的软件，也不能保证输出相同的结果。这就需要采用分布式自同步机制同步不同的输出结果，即发生冲突的双方在确定对方已收到各自的输出结果，按预定的优先级顺序，确定某一方的输出结果为最终结果，并按此执行。

2.2 梯次拦截优化技术

针对两型武器不同的制导方式、杀伤空域、杀伤概率等，综合武控需根据梯次拦截优化策略，优化两型导弹的发射控制和火力兼容控制流程，缩短火力交接时间，实现对攻击目标的优化梯次拦截，最大化对同一目标的拦截次数，同时在保证两型武器拦截目标数和多目标流服务能力不降低的条件下，实现两型导弹对不同威胁目标的优化配对，提高对目标的综合杀伤概率，提升两型武器的综合作战效能。

从两型武器的性能来看，中程舰空导弹武器系统具全方位作战、多通道同时拦截目标数多、目标杀伤区远界远、抗干扰能力强、能及时对未命中目标进行补射等优点，近程舰空导弹武器系统具多目标拦截能力强、系统反应时间短、目标杀伤区近界近、杀伤概率大等优点。为此，综合防御系统在将继承原中程舰空导弹武器系统的通道使用数量最大化原则和分配的目标威胁程度总和最大化原则的基础上，结合近程舰空导弹武器系统单个目标服务时间短、杀伤概率高的特点，形成特有的符合两型武器特点的拦截原则：

a）对目标实施尽远拦截。只要发现目标，并有完好、空闲的可用通道和导弹，就应尽早实施拦截，以尽可能获得多次拦截的机会。

b）因近程舰空导弹的杀伤概率高、拦截服务时间短，故对两型武器都能拦截的目标，优先选择其进行拦截，以提高系统的多目标拦截能力，同时延长系统全方位覆盖的时间。

c）在两型武器通道都可用时，对目标实施两种导弹混合拦截或梯次拦截，在提高对目标的杀伤概率的同时，利用两型武器的不同制导方式，提高综合防御系统的抗干扰能力。

d）利用近程舰空导弹武器系统反应时间短、单目标拦截时间短的特点，对其通道实施动态时间片分配方法，充分发挥两型武器一体化综合防御的优势，根据实时计算结果，动态优化通道分配。

2.3 兼容控制两型导弹技术

根据两型导弹兼容性仿真研究结果，将两型导弹兼容控制要求通过可拦性判断、分配预案生成、分配方案选择、分配方案动态调整、发射时机提示和发射条件控制等方面实现，明确两型武器同时使用时的限制条件，并在作战流程中进行兼容控制，既满足两型导弹的兼容控制要求，又提高了综合防御系统作战效能。

2.4 多信息源射击效果评估技术

原系统主要用两种方式评估射击效果。首先通过判断在弹目遭遇后规定时间内，雷达的目标航迹质量是否下降到阈值以给出射击效果提示，操作手以射击效果提示为参考，主要通过观察电视跟踪仪视频信息、雷达视频信息评估射击效果。由于电视跟踪成功率低、视场小，而雷达的回波图像也较模糊，雷达目标航迹质量在短时间内很难准确判断。

综合武控系统从三方面提高射击效果评估效果：

a）增加红外警戒视频源，改善原电视跟踪视频显示质量。

b）增加多部雷达、电子侦察设备、红外警戒设备等目标信息源，直观显示航迹质量图和目标水平或垂直航迹图，提高操作手的射击效果评估效率。

c）综合多信息源的目标航迹质量、目标消失标记、速度、航向、高度等状态信息的变化计算各类命中值，并按各类信息的权重进行加权处理后显示，提高操作手射击效果评估的准确性。

3 结束语

本文以中、近程舰空导弹武器系统为基础构建一体化的舰载对空综合防御武器系统。该一体化综合防御系统在某中程和某近程舰空导弹武器控制系统基础上进行集成设计，综合了两型武器武控系统的成熟技术，在充分发挥单一武器系统特点和优势的基础上，优化两型导弹的发射控制和火力兼容控制流程，缩短火力交接时间，实现对攻击目标的优化梯次拦截，使对同一目标的拦截次数最大化，同时在保证两型武器拦截目标数和多目标流服务能力不降低的条件下，实现两型导弹对不同威胁目标的优化配对，提高对目标的综合杀伤概率，提升两型武器的综合作战效能。

［1］ 焦金安.美国海军舰载“标准”系列导弹的发展与应用研究［M］.北京：航空工业出版社，2010：125-130.

［2］ 魏毅寅.世界导弹大全（第三版）［M］.北京：军事科学出版社，2011：533-535.