烟幕防空与指挥控制

曾照凯，朱东升

（军事科学院防化研究院，北京 102205）

0 引言

未来防空作战中，实现多种防空力量在多维战场空间的协同作战是大势所趋，而鉴于烟幕在信息化战争中的独特作用，烟幕防空势必在一体化联合作战防空体系中发挥重要作用。然而，现有的发烟装备大多自主作战、不成体系、缺乏协同作业能力，无法有效融入联合防空体系。因此，亟待建立烟幕综合保障系统以增强作战的指挥控制能力，适应现代战场需要。

1 烟幕防空作战装备

烟幕，是一种人工烟雾屏障，通过辐射遮蔽型或衰减遮蔽型干扰方式，可隐蔽己方目标，妨碍敌侦察打击，可对光学电子器材的观测、瞄准等构成无源干扰［1-2］。烟幕作为一种特殊的武器装备可防备空袭之敌的行动，减轻、避免空袭伤害，是防空的重要一环。

1.1 烟幕的防空作用

烟幕可配合伪装、佯动，欺骗、迷惑敌人，可干扰敌光电侦察监视和精确打击，保障重要目标的安全。二战期间，英军大量施放烟幕，大大降低德军对英国城市空袭的有效性；1990年海湾战争，伊拉克军队点燃油井，多国的红外制导导弹命中精度降低；1999年科索沃战争，南联盟军队大量焚烧废旧轮胎，降低了敌激光制导武器的命中效果；在2014年美韩联合军演中，也将烟幕战术演练作为两栖联合登陆的演习科目之一。因此，烟幕发展至今已经成为战场中重要的辅助作战手段。

1.2 烟幕的发展运用

经过多年发展，烟幕实现了可见光、红外、激光、毫米波等“多波段”的有效遮蔽、迷盲和干扰，发烟装备也逐步形成了从单兵到车载，从预设发烟到即时响应的装备体系。

发烟剂通常可分为4类：常规发烟剂，包括WP、HC发烟剂以及雾油（美军SGF-2）等；抗红外发烟剂，包括石墨粉发烟剂、石墨粉雾油（法国NYCOSOL50B先进雾油）、改进型HC发烟剂；干扰毫米波发烟剂，如金属细丝、美军涡轮发烟机M56E1配备的碳纤维及镀金属纤维［3-4］；多频谱干扰发烟剂，可干扰多波段，如美国的以双涂层纤维为主成分的发烟剂［5］。此外，新概念发烟剂的研制也取得些许成果，如单向可见烟幕可在红外波段单向干扰，使敌方的红外探测器材和武器系统失效。

发烟装备应用于陆海空各个领域，分为两类：一是自防型发烟装备，包括装甲车配备的榴弹发射装置和发动机废气排放烟幕系统，飞机配备的烟幕榴弹发射器和机械烟幕撒布器；如韩国K1坦克配备的烟幕弹发射器、美军M60A3主战坦克配备的发射及排气系统、美军AH-1型直升机配有M-243型烟幕榴弹发射器。二是用于保障合同作战的专业发烟装备，即各军配备的各型发烟车、发烟机、发烟罐、发烟弹等，如美军的M-58型发烟车，可产生大面积可见光至红外范围的遮蔽烟幕，提供至少90 min的可见光和30 min的红外烟幕防护。

上述各型发烟装备已成系列且具备了防空作战所需的干扰能力，但多数不具备信息化能力，难以实现有效地指挥协同，无法发挥烟幕在防空中的效能，故亟待建立烟幕综合保障系统实现烟幕防空作战指挥控制。

2 烟幕防空作战指挥控制

烟幕防空是指运用基于一体化联合作战防空体系所构建的，以系列发烟装备为主体、以指挥控制系统为核心的烟幕综合保障系统，形成空地一体、远近协同、遮蔽干扰伪装相结合的体系化烟幕来实现对空防御。其手段主要是通过遮蔽我方目标或遮蔽我方地域重要的地貌特征，干扰敌侦察监视或精确制导武器定位。

2.1 外军烟幕作战指挥控制

美军早在20世纪末就构建了情报综合分析、发烟方案辅助生成、发烟装备优化配置等辅助决策模型，并基于此开发了“自动化烟幕战场综合管理系统”［6］。该系统结合机动控制系统，可通过信息指令实现战场指挥控制；可自动收集、分析、处理作战信息并制定发烟计划；可监测发烟任务执行及烟幕遮蔽效果并反馈信息调整发烟方案；还可分析烟幕作战弱点及评估烟幕作战能力，现已成为美军实施烟幕作战的重要装备。俄军则开发了CДy-Д型固定式烟幕施放指挥系统和遥控气溶胶施放系统。该系统具有依据地形、气象条件科学生成发烟方案的能力，还可依据空情威胁适时解算发烟时机并遥控指挥发烟行动，把气溶胶形成的时间缩短到了2s～5s。

发展至今，其他国家在烟幕作战指挥控制方面也有建树。如德国莱茵金属Waffe弹药公司研制的“高效遮蔽系统”和“MASS多种弹药软杀伤系统”［7］。高效遮蔽系统，从地面向空中发射红磷弹，使保障目标在几秒内完全隐没于人造多频谱烟云之中，使飞机不能瞄准目标；MASS多种弹药软杀伤系统加载发烟弹等多种弹药，配有计算机指挥控制，为舰艇对抗精确打击武器提供了有利保障，该系统的创新性在于程序化的全波段弹药，已验证了其对紫外、光电、红外和微波等的有效干扰能力。

2.2 T军烟幕作战指挥控制

T军方为即时有效地干扰精确制导武器及反空降，研制了自己的烟幕作业电子参谋系统。该系统的核心是“烟幕扩散模式”，将瞬间扩散和连续扩散两种烟幕扩散方式、影响遮蔽效果的大气参数以及烟幕种类纳入了其计算模式，可根据实时气象条件，智能解算烟幕粒子扩散模型获得发烟参数，并结合GPS定位系统解算适当的发烟位置，根据电子地图部署发烟装备，加之新式涡轮发烟机强大、快速的发烟能量，大大缩短了发烟反应时间，增强了遮蔽效果。同时，该系统还装有标准统一接口，可与多种信息化发烟装备联通，增强了系统指挥作业的灵活性。

同时，T军也着手开发烟幕作业模拟系统［8］用于烟幕扩散模拟，该系统应用了3D建模与引擎技术、决策支持系统技术、GPS卫星定位技术等，如下页图1所示。首先，烟幕扩散模拟器根据气象资料、烟幕资料（发烟剂种类、粒子大小等）、GPS定位资料等参数，利用高斯模式和随机游走模式来模拟烟幕浓度，相似理论模式、连续发烟源布里格斯模式来模拟烟幕面密度，并计算遮蔽区域空间大小；然后，利用3D动画引擎、粒子系统及3D渲染器输出3D烟幕扩散动画；最后，将初始参数及模拟产生的资料存储在烟幕作业数据库中，以备决策分析和烟幕作业模型的修正。该系统还具备多个辅助功能，如架设了小区域微型气象仪，实时采集局部气象信息，实时修正模型。

烟幕扩散模拟系统若与烟幕作业电子参谋系统相辅相成，在决策结果未转化为作战行动前，通过扩散模拟考察位温梯度、烟幕粒子等多种因素对遮蔽效果的影响，进而科学合理地修正并优化方案，势必提升发烟的科学性与准确性。可见，该系统在决策支持、烟幕扩散模拟等方面具有先进性，可为我军的烟幕综合保障系统构建提供宝贵经验。

2.3 未来烟幕防空作战体系设计

根据外军的烟幕作战指挥控制系统及我军烟幕作战演练，设计了未来烟幕防空作战体系，如图2。烟幕防空由烟幕综合保障系统实施，其配属并加强到一体化联合作战防空体系内执行具体保障任务，任务由上级按一体化联合作战防空指挥控制中心的要求部署下达。

烟幕综合保障系统是烟幕保障的实施者，由指挥控制系统和多型烟幕施放单元组成。

烟幕指挥控制系统担负获取战场信息、实施防御决策、指挥协同作业等任务，由对上一体化信息系统、对下自组织网络系统、决策支持系统和多路控制系统组成。其中，决策支持系统（DDS）［8］是系统核心，在设计DDS时，可参考朱安国［9］给出的从来袭目标预测到建立空间遮障再到火力分配等一系列射击指挥控制模型，构建并优化辅助决策关键模型以实现决策支持。总之，决策支持系统可实时采集、获取并处理气象等战场信息运用于相关模型的解算中，快速获得指挥控制诸元并进行诸元修正，提升了系统的快速反应能力，可应对随机出现、状态多变、跟踪定位难、可打击时间短的时间敏感目标（TST）［10］。

区域内多型烟幕施放单元包含防化各型专业发烟装备。如爆炸成烟型发烟装备，反应迅速、成烟高效，但成烟范围有限、遮蔽时间较短；喷洒成烟型发烟装备，成烟范围大且持续时间长，但难以快速响应；燃烧成烟型发烟装备，可配置于复杂地形实现分区域发烟，但实施大范围区域布设存在困难。各型发烟装备都存在自身的性能优势，要实现烟幕遮蔽的最大效能，就要基于发烟装备间的高效协同，实现“1+1＞2”的效果，产生更多的涌现行为与特性［11］，即发挥各自的性能优势，基于时间协同与空间协同，扬长避短，合理配置各发烟装备的作业时机、作业范围及比例等，实现烟幕防空的高效性与经济性。

烟幕综合保障系统在纳入一体化联合作战防空体系后不再是独立地存在，需要考虑与友邻配系的密切协作，即实现电磁、火力协同，以提升联合防空总体能力。一方面，友邻配系包括了高炮群、导弹部队、电子对抗分队等，鉴于烟幕的作用机理，其运用空间、时间的失当必然对友邻的作战部署构成电磁干扰；另一方面，烟幕、导弹、高炮等防空力量都有自身的空间、时间或任务优势，若不考虑彼此间的火力协同，任其独立作战，不仅难以实现“1+1＞2”的效果，甚至有可能相互构成威胁。因此，必须通过联合防空指挥中心指挥协调烟幕与友邻配系的作战空间、任务与时间，实现发烟作业的科学有效。譬如，计划烟幕、导弹、高炮等防空力量的空间行动范围，充分发挥各自在优势空间的力量，构建梯次配置、混合衔接的防空网络［12］。

3 烟幕防空亟待解决的主要问题

3.1 提高烟幕干扰性能

高新技术于战争中的应用对发烟剂的干扰能力、成烟效率等提出更高的要求；同时，现有发烟剂与自然、电磁环境的污染对发烟剂的环境适应性、平台兼容性等也提出更高的标准。因此，烟幕干扰性能势必朝两个方向发展：研发成烟效率更高、持续时间更长、干扰性能更强、一剂多波段的发烟材料，如具有较大内部空间而壁厚在纳米尺度的纳米空壳材料［13-15］；研发环境适应性广、绿色环保的新型材料并加强军用烟幕消除技术研究，如环保型硼碳基多功能发烟剂（B4C/KNO3/KCl/硬脂酸钙）［16-17］、环保型醇类液体发烟剂。

3.2 提升烟幕施放效能

提升烟幕施放效能一般通过提高成烟量、烟幕有效利用率、持续干扰时间，缩短装备展开时间、成烟反应时间等得以实现，而改善装备自身的性能对提升发烟装备的烟幕施放效能起到重要作用。例如，加强成烟机理研究，改进发烟车、发烟罐的发烟原理或结构，提高适用性，如添加硬脂酸钙来调节成烟反应时间与持续时间［17］；改进烟幕弹的爆炸抛洒结构，如采用多级战斗部结构设计［18］，在各级添加不同发烟剂，提高烟幕弹有效作用时间、有效作用波段及有效遮蔽区域。

3.3 增强指挥控制能力

发烟装备已成系列，但没有构成完整的保障体系实现发烟的有效指挥控制，难以满足大纵深区域的对空防御。因此，为增强指挥控制能力，一要升级烟幕指挥控制系统，构建包含多型烟幕施放单元的自组织柔性网络拓扑结构［19］，实现“即插即用，柔性重组”，可随时随地的插入、裁剪或重组各型发烟装备；二要对各烟幕施放单元进行信息系统和气象采集系统加装，并进行控制系统改造，以保证有效地接入烟幕综合保障系统；三是完善辅助决策系统，在各型发烟装备的使用时机、使用规模、使用地点、持续时间上实现科学决策，并引入3D建模与引擎技术实现扩散模拟，从而构建是以信息系统为核心、以信息网络为支持、融入各型发烟装备的多点协同、实时信息共享、效能评估与指挥控制相结合的烟幕综合保障系统。

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