美军航母编队防空指挥信息系统研究

杨建涛,沈世山

(中国电子科技集团公司第二十八研究所,江苏 南京 210007)

0 引 言

美军航母编队具有独立的作战体系，有防空、反舰、反潜和对岸攻击等作战样式。航空武器具有速度快、机动性强、打击范围广以及打击精度高等特点，防空作战是依托航母编队装备的兵力武器对空中来袭目标进行拦截打击，编队制空权对于航母编队在遂行使命任务时对空防御中至为关键，关系整个编队的生存，也是开展好其他作战任务的基础。航母编队防空作战的焦点是敌方来袭各类战斗飞机及反舰导弹，编队必须有效组织防空力量予以歼灭、打击，阻止敌方突破编队防御系统，确保航母编队遂行各类作战任务时的空中安全。美军航母编队作为当前世界最具有作战攻击力的综合体之一,分析了其防空作战特点、信息系统,对航母编队防空作战开展深入研究提供支撑。

1 航母编队防空作战特点

(1) 作战任务明确

美军航母编队核心战斗力量是舰载战斗机，考虑到航空母舰的安全，航母编队编配了各种防御力量(包括巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、攻击型核潜艇等)和保障力量(包括综合补给舰等)。航母编队防空作战的目的就是为了确保航空母舰的安全。尽管航空母舰自身具有一定的防空能力，但与所面对的空中威胁相比是远远不够的，需要充分发挥编队整体的防空能力才能实现。

(2) 威胁目标多元

在行动过程中航母编队所面临的空中威胁呈现严重化、多元化，主要包括来自于海上、空中、水下、陆上等各种不同作战平台各类反舰导弹的威胁。反舰导弹的攻击方式也更加多样，除了可能受到低空、超低空弹道飞行的反舰导弹的平面攻击，还可能受到来自陆上甚至于太空的高空弹道飞行的反舰导弹的垂直攻击；除了可能受到平面多方向的饱和攻击，还可能受到立体超音速导弹的多波次、多方向的机动攻击。

(3) 协同行动复杂

航母编队一般由航空兵、水面舰艇、潜艇等多兵种组成，在防空作战中各个兵种都将发挥应有作用。譬如舰载预警机用于监控空中目标，舰载战斗机和攻击型核潜艇可用于打击敌发射平台源头，驱护舰用来拦截中近程来袭的反舰导弹等。可见，航母编队防空作战力量复杂。由于各兵种活动空间各不相同、作战能力差异性较大、受战场环境影响程度各异，导致整个防空作战的协同行动异常复杂。

(4) 作战对抗性强

航母编队防空作战属于攻防结合、以防为主的防御作战。航母编队是一支进攻型力量，与一般的水面舰艇编队相比，它具有强大的打击敌方能力。因此，航母编队在组织防空作战时，必须充分发挥自身所具备的进攻能力，努力将敌方各类作战平台在还未发射导弹前将其打击消灭。因此，防空作战整个行动过程具有极强的对抗性。

2 航母编队兵力部署

2.1 编队兵力组成

美航母编队由于使命任务、作战对象、作战区域的不同可分为单航母编队、双航母编队、3艘航母编队或4～6艘航母编队。单航母编队兵力通常包括1艘航母、3艘水面舰艇(巡洋舰、导弹驱逐舰、护卫舰)、攻击型核潜艇及部分后勤补给舰船等舰艇。美航母编队防空反导作战兵力按平台分，主要有飞机和水面舰艇,一般每艘航母配备1个母舰航空兵联队,其作战编成由于作战任务、敌情及航母类型而异。美国核动力航母编队的航空兵联队编成一般为:1个联合攻击战斗机中队(10～14架)、4个战斗攻击机中队(40～52架)、预警机(4～5架)、1个电子战飞机中队(4～6架)、1个反潜直升机中队(6～8架)。

2.2 防空作战兵力部署

航母编队的防空作战兵力通常分为空中防空作战兵力、水面防空作战兵力。空中防空作战兵力通常由舰载预警机、舰载电子战飞机、舰载战斗机、舰载反潜机等兵力组成。舰载预警机负责早期侦察预警，在能够获取上级情报信息通报的情况下，通常可配置在主要威胁方向、距编队中心点几百公里的空域，有多架舰载预警机时，可配置在主要威胁轴方向的两侧空域，侦察空域有所重叠；舰载电子战飞机的配置类似于舰载预警机，当有多架舰载电子战飞机时，可以编队中心点为圆心前后配置，分别负责对敌作战平台和来袭反舰导弹实施电子干扰。舰载战斗机通常在每个威胁方向上保持4架左右的配置，在可获得岸基空中兵力的有效掩护时，可重点配置在与岸基空中兵力掩护方向相反的方向上，空中威胁严重时应增加空中待战的舰载战斗机数量。为了提升拦截成功率，舰载战斗机在空中巡逻时，可在中、远距离上交替进行，在防空导弹最大射程外巡逻，如需进入防空导弹拦截区，须与担负防空拦截任务的舰艇紧密协同，避免误伤；舰载战斗机主要负责拦截敌方的作战平台，情况允许时也可用于拦截来袭的反舰导弹，空中巡逻时常采用“之”字形、长方形或环形飞行方式。

水面防空作战兵力，通常由航母编队编成内装备防空导弹的水面舰艇组成。其中，担负区域防空任务是装备中远程防空导弹的水面舰艇，装备近程防空导弹的水面舰艇负责自身防御。担负自身防御任务的水面舰艇同时使用软抗击武器实施防御。担负区域防空任务的水面舰艇根据威胁情况和舰艇数量呈多层配置，最外层配置的防空舰艇负责早期警戒，也被称为防空哨舰，保持与己方舰载飞机进出防空导弹拦截区时的联络，拦截敌方突破拦截区的作战平台，拦截来袭的反舰导弹。防空哨舰在执行任务海域的配置比较灵活，根据敌情威胁程度、担负任务的舰艇防空作战能力、海区环境条件等因素确定；中间层配置的防空舰艇，最大可能在远距离发现来袭导弹，尽早向编队通报来袭的反舰导弹状况，并重点负责对其实施拦截；近程配置的防空舰艇，也被称之为前置警戒舰艇，通常是圆形配置，位置不固定，前置警戒舰艇与航空母舰的位置根据威胁情况随时进行调整，以达到欺骗和迷惑敌人的目的。装备编组时，必须确保各舰艇能够有效使用近程防空武器和软抗击武器，防空火力必须达成全向协同，使用软抗击武器时不会互相干扰。

2.3 防空区域划分与兵力部署

航母编队建设有严密空中防御体系，通常以航母编队为中心，按不同距离划分成近程防御、中程防御和外层防御等3个空中防御层。

近程防空拦截任务由近程防空导弹和舰炮承担，作为对付来袭目标的最后一道也是最关键的防线。航母编队在该防空区域主要组织导弹、密集阵舰炮防空武器系统、舰载电子对抗欺骗设备等武器进行防御。舰载防御作战系统响应极快，从发现、识别目标到下达防御作战命令全程时间约12 s，可有效保障编队免受袭击，保护编队装备和人员安全。

中程防空拦截区域在距航母编队约27～100 n mile的区域，拦截任务主要由水面舰艇装备的舰载防空系统、各类型中远程防空导弹承担，航母编队在该防空区域主要使用“标准”系列防空导弹和“宙斯盾”防空系统。

远程防空拦截任务由航母舰载战斗机承担，活动阵位在航母编队行驶前方或威胁轴方向100～216 n mile处上空，可控制航母周围约500海里空域，主要拦截来袭飞机和巡航导弹，在敌机发射反舰导弹前将其击落[1]。航母编队防空区域如图1所示。

图1 航母编队防空区域

3 编队防空体系

3.1 编队侦察预警体系

编队侦察预警是编队防空作战过程的重要一环，编队侦察预警体系主要由侦察卫星、空中侦察预警体系、海上水面和水下侦察预警体系构成。本文重点讨论空中侦察预警体系和海上水面侦察预警体系，按与航母不同距离可划分为近程预警、中程预警、远程预警等3层预警区域。

近程预警一般由舰载近距离对空、对海搜索雷达和目标探测雷达组成，用于探测低空来袭的反舰导弹。舰载对空雷达探测约几十海里范围内的警戒区域，反应速度快，能够有效探测高速低空目标。中程预警主要由航母及其属舰上的远程对空搜索雷达完成，可探测发现约100～400 km内的空中目标。远程预警主要由舰载预警机和前哨防空警戒舰载雷达执行。其责任区域主要在航母编队执行任务时前进或重点关注区域，对空监视距离任务是早期发现敌方目标.

3.2 编队防空拦截体系

航空母舰编队的防空拦截体系通常由舰载战斗机、舰载防空导弹和防空火炮构成,按不同作战距离可划分成近程、中程、远程等3层拦截。

近程拦截通常设在距航空母舰50 km扇形区域内，防空兵力包括中、近程防空导弹和近程武器系统以及电子战武器，包括标准中程舰空导弹、海麻雀舰空导弹、拉姆近程舰空导弹和密集阵近程防御系统，以及各舰配置的电子战武器。中程拦截区通常设在距航空母舰50～185 km扇形区域内,该防区主要兵力是战斗机和“宙斯盾”舰配备的远程防空导弹，以空中待战或甲板待战方式随时准备拦截突破外防区的敌机，甚至是反舰巡航导弹。远程拦截区一般规划在距航母185～400 km扇形区域内，该防区内的兵力为主力战斗机，飞机携载空空导弹及近程自卫格斗系列导弹。

3.3 编队防空电子战体系

美航母编队电子对抗系统主要包括电子干扰和电子欺骗等2类系统，航母编队通常使用导弹等硬杀伤武器进行防御拦截，随着信息技术的快速发展，各种电子对抗手段已被用来阻止来袭的敌方飞机或导弹的攻击。航母编队的防空电子战体系通常由预警机、舰载战斗机电子设备、警戒舰电子设备组成,按不同距离可划分为近程、中程、远程等3层配置样式。

(1) 近程防空电子战

近程防空电子战区域一般距离航母0～50 km,该区域内各舰载有源和无源电子战系统与密集阵近距防空武器系统构成航母的最后一道反导防空防线，对敌突防而来的目标进行电子干扰和末端拦截[2]。

(2) 中程防空电子战

中程防空电子战区域一般距离航母50～180 km,该区域内航母编队电子侦察装备需密切搜索敌反舰导弹平台,并引导编队内兵力摧毁敌方平台，对空哨戒舰用于干扰压制敌方电子战系统；电子战飞机主要用于对未及时发现或突防的敌方导弹实施电子干扰，使敌方电子攻击失灵。

(3) 远程防空电子战

远程防空电子战区域一般距离航母编队中心180～400 km环形区域,在此区域内航母编队电子侦察装备及时搜索和发现敌平台，电子战飞机挂带干扰吊舱对敌方搜索雷达进行压制干扰,发射假目标,对敌预警机雷达进行干扰。

4 编队防空信息系统

美军航母编队在执行防空作战中需要应用到机载、舰载各类指挥信息系统，本节重点介绍主要涉及的C4I系统和作战系统，分析其组成、功能、应用。

4.1 海上全球指挥控制系统

海上全球指挥控制系统(GCCS-M)是全球指挥控制系统的海军版，也是美海军部队网C4ISR战略的重要组成部分。系统具备提供近实时的共用态势图(COP)，开展计划、引导和控制部队的战术行动，提升海上作战部队海战作战指挥能力。系统可为海军作战部长、舰队总司令、各编队舰队司令、战术司令部或合成作战指挥官、舰种司令、海战全权负责司令、特遣部队司令、两栖特遣部队司令、登陆部队司令、舰艇指挥官/战术行动官、联合特遣部队指挥官以及其他业务指挥官等各级各类指挥官提供作战指挥服务[3]。GCCS-M实现联合特遣部队融入海军海上联合作战体系，集成了岸基和海基平台上的各类指控系统、专用指控系统、武器系统和作战引导系统，实现信息互联互通，为各级指挥官及时获得所需信息提供支撑。系统支撑各级指挥官的指挥决策，具有多源信息管理、显示、分发、多源信息融合、分析决策工具和部队协同等功能。系统近实时运行，可执行海上作战行动、兵力投送、战略威慑等任务，同时不断更新编队综合态势，为岸基和海上编队指挥系统提供共用态势图。

4.2 协同交战能力

协同交战能力(CEC)系统作为航母编队防御作战的中枢神经，可以实现航母编队防空协同作战，通过将航母编队中分布于各类平台的预警探测系统、武器控制系统通过网络生成一个“逻辑”整体，将各传感器网络获取的信号和实时信息融合处理，合成并提供统一的综合空中图像(SIAP)，实现作战区域内的信息共享和武器系统的协同共用。

CEC系统作为网络中心战理论的落地实践，它将航母编队各作战单元提供的目标探测、指挥控制、武器系统等作战资源进行统一管理，实现目标跟踪、航迹综合、信息共享、协同探测等功能。CEC系统屏蔽了各平台装备的传感器之间在探测距离、范围和精度等方面的性能差异，充分运用各平台传感器优势，汇集编队内各传感器资源组成传感器系统网络，突破航母编队作战单平台作战能力限制，充分发挥了各作战要素的效能，全面提升协同作战能力。CEC系统由多个协同单元(CU)网络节点组成，CU主要由协同交战能力处理机(CEP)和数据分发系统组成。CEP与武器分系统处理机协同配合，处理整个CEC网络中其它舰艇的数据。

4.3 舰艇自防御系统

舰艇自防御系统(SSDS)具备为大型水面舰艇提供全天候、快速反应的自防御作战能力。SSDS不是通过改造提升现有各传感器和武器系统的性能，而是将传感器进行有效组织与整合，形成综合探测能力，运用融合算法进行有效融合,形成统一态势，系统对敌方目标进行目标威胁计算和排序，再由人工选择打击目标及运用武器。舰艇自防御系统基本集成了先进作战指挥系统的功能，成为大型水面舰艇本舰作战系统的核心，将舰艇平台上的所有硬杀伤和软杀伤武器系统、雷达等传感器集成在一起，实现了对反舰巡航导弹的分层防御能力。

美军航母自防御系统具备实现高度智能分层防御，从近程、中程到远程通过使用舰炮、防空导弹及电子干扰等武器实现高度信息化的分层防御，有效提升航母的防御能力。舰艇自防御系统发展到现在共有MK1、MK2、MK3等型号。

4.4 “宙斯盾”作战系统

“宙斯盾”作战系统是空中预警与地面系统协同配合系统，具备全天候、全空域等特点，主要用于保卫航母编队免遭敌方攻击。“宙斯盾”作战系统具备执行防空、反潜、海上防御、对陆打击、海上火力支援、弹道导弹防御及发射巡航导弹等打击目标任务的能力，反导型“宙斯盾”作战系统可以执行反巡航导弹、反弹道导弹及反卫星等作战任务。

“宙斯盾”作战系统由指挥决策系统、多功能相控阵雷达分系统、显示系统、导弹发射分系统等多个分系统组成。指挥与决策系统是系统核心，通过数据链接收并处理来自舰上和外舰的传感器信息，以及来自电子战系统的数据，进行目标识别与分类、威胁评估，确定目标优先顺序及火力分配，然后指挥武器控制系统遂行作战指挥，同时还负责控制与协调整个作战系统的正常运行。系统具备对空、对海、对潜和反导作战指挥，并能与友舰开展指挥协同作战。显示系统采用开放式技术架构，正逐步用具备强大运算能力的商用图形工作站，为“宙斯盾”作战系统迈向全分布式结构进行技术准备。

经过多年发展更新，已发展8种基线型号，基线7型是目前重点发展的型号[4]，“宙斯盾”作战系统升级还包括首次引入完整的商用货架成品高级处理计算体系结构。该商用计算环境的引入提高了系统信号处理能力，同时将使新计算技术的引入和未来升级更加容易。

4.5 海军一体化火控防空系统

海军一体化火控防空(NIFC-CA)系统是采用网络化、分布式、远程空中火力打击的防御控制系统、是美一体化火控概念最复杂的形式。协同探测、协同指挥、协同制导是NIFC-CA最显著的特点。为了充分发挥新型舰空导弹的射程优势，需借助多平台的协同探测、识别、跟踪，本舰可实现对视距外目标的信息获取以及满足武器精度要求的其他舰艇目标指示信息，完成在视距外发射导弹，同时运用接力制导、远程交战等多平台协同制导，实现超视距打击、拦截。NIFC-CA超视距作战示意图如图2所示。

图2 NIFC-CA超视距作战示意图

NIFC-CA由E-2D预警机、联合对地攻击巡航导弹防御用网络传感器系统、CEC系统、“宙斯盾”作战系统和“标准-6”导弹等系统和装备组成。NIFC-CA系统契合了现代作战体系化、智能化、协同化的趋势。由预警机突前侦察，及时发现威胁，密切跟踪，通过传感器组网技术将火控精度数据发送编队各作战平台，经多平台数据融合形成统一态势，动态分配交战方案，为航母编队提供了海空协同作战信息化支撑。它依托数据网络连接航母、主力战舰、舰载机等重要作战单元，构筑起网络化的“侦察-火力-打击”体系。综合运用侦察预警、火力拦截、电子对抗等各种作战力量，提升了航母编队的超视距态势感知和防空打击能力，是构建智能、协同作战能力的重要系统，也是美国海军分布式作战概念的一种探索。通过构建由各种传感器和打击体系组成的杀伤网络，在未来可扩展海军探测、分析、拦截目标的范围，将会大大提升导弹的智能化和协同化作战能力，极大地丰富作战样式，提升打击效果[5-6]。

5 结束语

航母编队通过构建完善、强大的作战指挥体系

形成了强大的综合防护能力，尤其是防空作战能力，具备了高速反应的战役机动能力。本文着重阐述航母编队防空作战特点、防空兵力部署、防空体系及其主要信息系统。通过深入分析研究可帮助我们深刻理解和认识航母编队防空作战的各种样式和作战特点,准确把握信息化条件下编队防空作战特征。大数据、云计算、人工智能在军事领域的广泛运用，也为航母编队防空作战信息系统的升级提供了有益支撑。