美军联合电磁频谱作战研究

许晓剑,秦开兵,张银锋,苏 周,付 莹

(空军预警学院,湖北 武汉 430019)

1 美军联合电磁频谱作战演进发展

美军一直将保持电磁频谱优势作为其“第三次抵消战略”的重要方向,希望通过联合电磁频谱作战概念创新,达到调整电磁频谱领域的发展战略、更新作战条令、整合力量机构的目的,加速联合电磁频谱作战能力生成,为美军全球全域作战提供有力支撑。

1.1 概念创新

911事件后,美国以“反恐”为由,先后对阿富汗、伊拉克等主权国家进行了大规模军事打击。战争中,出现了很多经典的电子战战例,在展现美军强大电子战能力的同时,也一定程度上暴露出美军电子战的不足。对此,美军也针对性地进行了一系列整改和提升,但是,效果一直不太理想。究其原因可以归纳为2点:客观上由于JP3-13《联合信息作战条令》的颁布,“将电子战纳入到信息作战序列中”,使得美军电子战的独立性不复存在[1],发展空间受限;主观上由于长期与不对等对手的“反恐”作战,在电子战方面始终保持着强于对手的压倒性优势,使得美军对自身电子战能力的不足体会不深,主动求变的内生动力不够。鉴于此,2009年美国防部做了2个大的动作:一是战略司令部联合电子战中心发布了一份《基于电子战能力的评估》报告,系统梳理了“美军电子战存在的34项不足并提出了解决方案”[2],试图依托现有体制,从力量构成、作战条令、装备平台等多方面对传统电子战进行改革;二是参联会第43届条令会议抛出了“联合电磁频谱作战”新概念[3],希望以新的作战概念来突破传统电子战发展壁垒。在美军各种新的作战概念创新过程中,美智库一直都扮演着非常重要的作用,2010年老乌鸦协会在《21世纪的电子战》白皮书中明确提出,要在传统电子战基础上增加“电磁频谱控制”,将电子战的内容拓展到侦、攻、防、控4个部分。2015～2021年,布莱恩·克拉克先后发布了《决胜》系列四部曲,先后提出“低至零功率,电磁频谱战取代电子战”“电磁战”“电磁战斗管理,有人/无人系统组网”“以决策为中心的规划方法”等创新观点。这些新的观点,通过智库与美军、政两界的紧耦合关系,在一定程度上左右和影响了上层的政策走向,为联合电磁频谱作战的后续发展奠定了思想基础。图1所示为美国联合电磁频谱作战演进发展标志性事件。

1.2 战略引领

主要体现在美国的政府和国防部2个层面的互动上,先是2012年美国政府问责局向众议院武装部队委员会提交了《国防部应加强电子战管控》报告,指出“国防部的电子战战略不全面,没有建立起国防部范围内的电子战管理框架”,并“要求国会督促国防部加强对电子战的关注”。作为对报告的回应,国防部发布了2013版《电磁频谱战略》。2014年,美国出于“亚太再平衡”的需要,提出“第三次抵消战略”,明确要“依靠新概念、新技术”来“改写游戏规则”。电子战作为“第三次抵消战略”重要方向,在年度的《国防授权法案》中的分量逐年递升。《2017财年国防授权法案》要求“国防部制定新的电子战战略”。作为对《法案》的回应,国防部长阿什顿·卡特签署并发布了2017版《电子战战略》,正式“将电磁频谱确立为与陆、海、空、天、赛博一样的独立作战域”。《2019财年国防授权法案》进一步助推了电子战的转型发展,要求国防部“更新《电子战战略》”,据此国防部于2020年将13版和17版的2个战略进行整合推出《电磁频谱优势战略》,在战略层面完成联合电磁频谱作战相关概念的更替,进一步统一了思想和认识。紧接着,2021年美国防部长奥斯汀签署了《电磁频谱优势战略实施计划》,对电磁频谱作战的能力生成和机构调整给予了政策支持。

1.3 条令迭代

美军非常强调用法规“实化”军事理论创新成果[4],按照惯例,一旦某一作战概念写入了作战条令,就意味着该概念正式被美军承认和接受,进入实质性操作阶段。2012年,美参联会先后颁布了JP3-13.1《联合电子战条令》和JP6-01《联合电磁频谱管理行动》,标志着联合电磁频谱作战被正式写入条令。2020年7月,美参联会发布了JP-85《联合电磁频谱作战条令》,同时废止了JP3-13.1和JP6-01,标志着美军由电子战全面转向联合电磁频谱作战,具有重要的里程碑意义。此外,除了在国防部层面,其他各军种也相继发布了自己的电磁频谱作战的相关条令,积极推动联合条令在本级的落地和具化,例如陆军先后发布了FM3-38《网络电磁行动》野战条令、ATP6-02.70《电磁频谱管理作战行动技能》、FM3-12《网络与电子战作战条令》、FM3-12《网络空间行动与电磁战作战条令》,更新了AR525-15《网络电磁行动软件重编程》规定等。

1.4 机构重塑

与概念、战略和条令更新迭代相配套的,是职能机构的改革重塑。美军最早提出“电磁频谱作战”的意图,是将电子战与电磁频谱管理进行整合,这就需要一个统一的机构,所以在战略司令部下面设立联合电磁频谱控制中心,实现电子战和电磁频谱管理整合。2012年,政府问责局发布了关于电子战管控的报告,作为对报告的回应,美国防部责成国防科学委员会进行专项研究,梳理形成了《21世纪复杂电磁环境下的军事行动》报告,建议“在国防部层面成立电子战执行委员会”。据此,2015年3月国防部电子战执行委员会成立,负责电子战的政策制定、资源统筹、机构改革。为了评估和督促国防部推进电子战能力建设的成效,《2019财年国防授权法案》中,要求“在国防部层面成立电磁频谱作战跨职能小组”,监督电磁频谱战略的实施,这进一步促进了美军电磁频谱作战能力的建设和跃升。2020年12月,美政府问责局在《电磁频谱作战:国防部需要采取行动以确保优势》报告中指出,“国防部制定的13版和17版《战略》没有全面落地”,对于20版《战略》的推动“具体由哪位国防部官员负责,在现有的法律体系框架内也没有明确授权”,要求“国防部指派一名有适当权限的高级官员监督长期战略的实施”,2021年7月国防部在《电磁频谱优势战略实施计划》中明确“参联会副主席作为指定官员负责20版《战略》的实施”。《2021财年国防授权法案》中要求“国防部在两年内将与电磁频谱作战相关职能从战略司令部移出,转交到国防部其他合适部门”,建议“国防部组建独立的电磁频谱作战新机构”,业内普遍猜测,后面很可能成立第12个一级司令部电磁频谱作战司令部。

2 美军联合电磁频谱作战典型装备能力特征的逻辑关系及问题分析

从2014年克里米亚危机时黑海海域的空海电子博弈,到2015年俄罗斯介入叙利亚,再到2022年俄乌冲突,美俄之间已在多个时间节点、多个场合直接或间接地进行了多场电磁频谱领域的交锋。结果表明,美军及其代理人在美式装备的加持下并不具备明显的跨代优势。俄军的电磁频谱作战能力,使得美军在电磁频谱域的机动自由受到了极大挑战。因此,美军为了巩固和强化电磁频谱优势地位,推出了《电磁频谱优势战略》和《电磁频谱优势战略实施计划》,持续加大技术上的研发创新,发展了一批具有网络化、灵巧化、多功能、小型化和自适应等特征[5]的电磁频谱作战创新技术和武器平台。

通过追踪、分析这些技术和平台,可以发现美军是有具体指向的。2022年10月12日拜登政府发布新版《国家安全战略》,明确指出“中国是美国的唯一挑战”,在面对拥有“本土优势”和“反介入/区域拒止”能力的相当对手时,美军存在以下3个问题:

一是大型装备的临战部署,机动调整问题。这一点我们从俄乌冲突的相关报道中就可以发现,在早期的全面突击阶段,由于远离俄乌边界,俄军先进的电子战装备发挥的效能非常有限,电子战的报道也不多;到了现在重点防御阶段,俄军将战线收缩到赫尔松、哈尔科夫等靠近俄乌边界处,这些电子战装备得到了有效部署,其作战效能也得到了充分发挥,后续的相关报道也多了起来。未来“大国冲突”,美军要在远离本土上万公里外展开兵力,大型装备的临战部署、机动调整问题更为突出。

二是航母、大型水面舰船、预警机、电子战飞机等大型高价值目标的战场生存问题。它们特别容易遭受对手多平台立体侦察定位、电磁攻击、火力杀伤等。特别是航母,从近几场局部战争来看,美军除了依靠海外基地,其航母发挥了关键作用。未来“大国冲突”,为了确保航母的安全,其部署地点必然是远离冲突地域的后方,造成其舰载武器前推距离过远,突防突击风险增大。

三是能力与成本的平衡问题。俄乌冲突发展到现在,表现的不是一面倒的摧枯拉朽,而是势均力敌的消耗拉扯。未来“大国冲突”,在美全面介入的情况下,发展到最后很可能也是这样的持久战、消耗战,那么此时像B21、F22、F35这样的性能优越、价格昂贵的武器平台固然重要,但是网购软件上廉价易得的民用可消耗平台其实也很重要,所以在当前全球经济低迷的情况下,需要综合考量消耗、能力与成本的平衡问题。

鉴于此,大力发展低成本的小型无人智能化装备是大势所趋,比较典型的有DARPA的小精灵项目,通过大型运输机投放,实现敏捷部署,可执行侦察、干扰和攻击等任务。如图2所示,同等技术条件下,装备平台小型化、硬件设备量的减少必然造成作战能力上受限,可表现为:

图2 典型装备能力特征的逻辑关系

一是航程小,机动性差,留空时间不够,这就需要通过大型运输机或其他机动平台来接力投送。

二是功能单一,这就需要网络化,将一次性投放的侦察、干扰、打击、评估等不同功能的无人机组成蜂群协同工作,实现能力集成。

三是侦察距离不够,受限于载荷和外形尺寸,天线的口径不大,可采用共形天线技术和空间合成技术,以蜂群的方式将小孔径天线在空间合成大孔径天线,增加天线的增益,从而提高侦察距离。

四是数据的处理能力不足,可采用2种方式:一种是小前台、大后台方式,依靠后方大型智能化系统的强算力支撑,但对远距离通信要求比较高;另一种是依靠蜂群内部低截获通信,构建分布式处理体系,合理优化蜂群内部的算力资源,处理优化后的精简数据再回传给后台进行进一步处理。

五是干扰功率不足,在抵近的同时,可依靠合成的大孔径天线,将每个小平台的干扰能量进行空间波束合成,聚能形成较大功率的干扰信号施放出去。

六是干扰策略不好,可利用构建好的基于认知的智能化处理系统对干扰对像的信号进行分析、识别,自适应生成最佳干扰波形和干扰策略,这种方法时效性要求高,需要前后台的算力支持和完备的频谱数据库。

七是弹药载荷不大,毁伤效果不够,需依托蜂群内部光电传感器,对毁伤效果进行评估,制定最佳攻击方式和参战平台数量,剩下的无人机可动态重组。

通过分析可以发现,美军在进行联合电磁频谱作战技术研发上是有内在逻辑的,其技术的先进性、超前性不言而喻,但是技术的缺陷也很明显,可具体归纳为以下3点:

一是对无线通信的高度依赖问题。一方面,现阶段人工智能的智力还不够,小型化、完全自主的无人装备还没有,需要人在回路进行控制;另一方面,战争权的归属问题,不管无人装备的智能化水平发展到什么阶段,决定打还是不打的最终决策者应该是人。所以,分布式的无人装备,不管是系统内部,还是前后台之间,都需要依靠无线接入的方式进行指令和大带宽数据的交互。在战时,其面对具有“本土优势”的同等对手,易遭受强干扰压制或精准火力毁伤。

二是接力投送问题。在后方的航母或基地到前方的作战地域之间,需要水面或空中大型平台进行接力投送,比如说运输机、加油机等,这些接力的平台极易遭受对手立体火力的打击。

三是小型平台防护能力不足问题。小型化设备的硬件量有限,外形结构与大型装备相比较为脆弱,在信号的侦收通道和数据处理模块,采用大量的软件无线电技术来压缩电子硬件,整个系统抗饱和过载能力不足,在战时,面对具有“本土优势”的同等对手,易遭受激光或定向能武器的烧穿或压制。

3 结束语

未来战争,敌我双方在战场上将投入大量电磁频谱作战装备,电磁频谱优势与战争胜利紧密耦合。美军作为联合电磁频谱作战的践行者,在推动作战概念创新向作战能力生成乃至实战运用上,付诸了大量的努力。研究美军“联合电磁频谱作战”的概念演进、典型技术装备发展,对我军电磁频谱装备发展和作战能力提升具有重要意义。