（海軍航空大學 煙臺 264000）

1 引言

隨著導彈技術的不斷發(fā)展，空空導彈作戰(zhàn)半徑不斷增大，空中戰(zhàn)場更加廣闊，在信息化、網(wǎng)絡化空戰(zhàn)環(huán)境下，傳統(tǒng)的單機發(fā)射/制導作戰(zhàn)模式逐漸已經(jīng)發(fā)展成為多個作戰(zhàn)平臺協(xié)作完成空空導彈的發(fā)射與制導?；谶h程目指的多平臺對空作戰(zhàn)打擊是網(wǎng)絡中心戰(zhàn)在空中作戰(zhàn)的重要發(fā)展方向，通過前出平臺提供（前出平臺可以是預警機、地面指揮所、無人機和直升機等）所需目指信息，協(xié)助任務機完成火控解算和導彈中制導，擴展了載機作戰(zhàn)區(qū)域，可實現(xiàn)高速、遠程、精確打擊敵方目標，提升綜合作戰(zhàn)能力[1～4]。

2 單機空空作戰(zhàn)現(xiàn)有火控方式

根據(jù)武器種類、發(fā)射平臺、導彈類型、打擊目標和打擊方式不同，可對火控方式加以分類，就空空導彈而言，可分為單機作戰(zhàn)火控方式、協(xié)同作戰(zhàn)火控方式等，或單目標攻擊火控方式、多目標攻擊火控方式等?？湛諏椌W(wǎng)絡化空戰(zhàn)的應用對象主要為中、遠程空空導彈，為了分析單機空空攔截目標的火控方式，下面先給出空空攔截過程中機載雷達的工作方式以及中制導指令的形成方式[5]。

2.1 雷達和光電雷達協(xié)同工作方式

機載雷達截獲目標是完成火控解算、導彈中制導的前提，目前，第四代戰(zhàn)斗機一般裝有雷達（脈沖多普勒雷達）和光電雷達，雙雷達均可完成對目標的搜索和截獲。為了提高目標發(fā)現(xiàn)概率，在空空攔截過程中，雙雷達協(xié)同工作：以雷達優(yōu)先發(fā)現(xiàn)目標為例，當雷達發(fā)現(xiàn)目標后，會將目標信息發(fā)送光電雷達，光電雷達根據(jù)此信息進行定向搜索，這樣提高了光電雷達發(fā)現(xiàn)目標的概率；當雷達丟失目標后，若光電雷達處于跟蹤狀態(tài)，光電雷達會將目標信息發(fā)送給雷達，實現(xiàn)雷達的定向搜索，提高了雷達再次發(fā)現(xiàn)目標的概率，若光電雷達并未跟蹤目標，雙雷達均進入搜索狀態(tài)。

2.2 空空導彈制導方式

在遠距離攔射目標時，由于導彈射程較遠，為了克服慣性導航帶來的缺陷，提高目標截獲精度，中、遠程空空導彈在中制導段通常采用慣性導航加無線電指修令正復合制導，在末制導段采用主動雷達制導。在中制導階段，載機按照一定的時間間隔，將修正指令（目標運動參數(shù)）發(fā)送給導彈；導彈自身運動數(shù)據(jù)由慣性導航設備得到；彈載計算機根據(jù)導彈和目標的相對運動參數(shù)計算出新的預計飛行軌跡，保證末制導雷達開機后，能夠可靠截獲目標[6]。

2.3 現(xiàn)有火控方式

當載機進入作戰(zhàn)區(qū)域后，機載雷達開機，雷達和光電雷達會根據(jù)遠程目指進行定向搜索，瞄準軸迅速對準指示的目標方位，可增大截獲目標的概率；當雷達進入跟蹤狀態(tài)后，雷達將目標參數(shù)發(fā)送給任務機進行火控解算；當雷達丟失目標，任務機停止火控解算，若此時光電雷達處于跟蹤狀態(tài)，光電雷達將目標方位信息發(fā)送給任務機，雷達從任務機獲取目標方位信息后進行定向搜索；若雷達和光電雷達均未跟蹤目標，雙雷達都進入搜索狀態(tài)。所以一旦雷達脫離跟蹤狀態(tài)，任務機將無法解算。中制導階段，雷達、光電雷達協(xié)同方式和火控解算階段相同，并且只有雷達跟蹤目標時，才能提供無線電修正指令[7]。

3 網(wǎng)絡化作戰(zhàn)火控方式研究

在現(xiàn)有火控方式下，遠程指揮平臺將作戰(zhàn)飛機引導至作戰(zhàn)空域后，將不再發(fā)送作戰(zhàn)指令，由作戰(zhàn)飛機單獨執(zhí)行任務[8]，但機載雷達可能無法及時發(fā)現(xiàn)目標：一是作戰(zhàn)飛機機載雷達探測性能的限制，只能感知戰(zhàn)場局部態(tài)勢信息，即使光電雷達遠距離發(fā)現(xiàn)了目標，也只能提供角度信息，不能提供距離信息，無法完成火控解算；二是敵方作戰(zhàn)平臺機動、隱身能力不斷增強；三是作戰(zhàn)空域電磁環(huán)境日益復雜，載機抗干擾性能差[9]。針對上述問題，在現(xiàn)代網(wǎng)絡化空戰(zhàn)環(huán)境下，考慮到一些遠程平臺（如前出無人機、戰(zhàn)斗機、預警機、指揮所）探測能力、抗干擾能力強的特點，作戰(zhàn)飛機可通過數(shù)據(jù)鏈，利用這些平臺提供的目指信息，實現(xiàn)火控方式。

為了便于分析比較，首先作如下假設：一是遠程平臺能穩(wěn)定跟蹤目標；二是遠程目指數(shù)據(jù)滿足任務機解算要求；三是平臺之間擁有高性能的數(shù)據(jù)鏈?；谏鲜黾僭O條件，以預警機為遠程指揮平臺為例，下面給出幾種網(wǎng)絡化作戰(zhàn)條件下對空目標打擊火控方式。

3.1 靜默攻擊火控方式[10]

在空空攔截過程中，當載機處于靜默狀態(tài)時，機載雷達不開機，或者雷達主瓣避免照射目標，以至于敵機難以發(fā)現(xiàn)載機，在這種狀態(tài)下，載機可以先敵攻擊。目標信息由網(wǎng)絡中其他平臺（預警機、無人機或者隱形戰(zhàn)斗機）通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給載機，載機利用遠程目指完成火控解算、導彈發(fā)射和中制導。根據(jù)載機雷達的工作形勢、載機是否作為中繼站以及制導權是否交接，可將火控方式可以分為以下情況。

1）完全靜默火控方式

完全靜默火控方式如圖1所示。狀態(tài)是指在整個作戰(zhàn)過程中，機載雷達是完全關閉的，不向外輻射能量，這樣可以大大提高載機的隱蔽性。載機的火控解算數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡中其他平臺通過數(shù)據(jù)鏈提供，當載機發(fā)送導彈之后，即可脫離戰(zhàn)場，這種作戰(zhàn)方式提高了載機的安全性和作戰(zhàn)效率，在中制導階段，遠程平臺通過數(shù)據(jù)鏈直接將無線電修正指令發(fā)送給導彈，形成新的制導指令控制導彈飛行。這種火控方式對彈載數(shù)據(jù)鏈、遠程平臺雷達探測性能要求較高。

圖1 完全靜默火控方式

2）相對靜默火控方式

相對靜默火控方式如圖2所示。相對靜默是指在整個空空攔截過程中，機載雷達處于輻射狀態(tài)，但應避免雷達主瓣直接照射目標，和完全靜默狀態(tài)火控方式一樣，載機利用遠程平臺提供的目標數(shù)據(jù)完成火控解算，在中制導過程中，遠程平臺仍然通過數(shù)據(jù)鏈將目標數(shù)據(jù)發(fā)送給載機，載機計算出修正指令后，通過雷達旁瓣發(fā)送給導彈。這種火控方式，導致載機隱身性能較差，但是導彈接受的修正指令由載機提供，不要求導彈裝配數(shù)據(jù)鏈。

圖2 相對靜默狀態(tài)火控方式

3）相對靜默交接火控方式

相對靜默狀態(tài)交接制導火控方式如圖3。在導彈發(fā)射前，載機根據(jù)遠程平臺發(fā)送的遠程目指進行火控解算，然后將參數(shù)對導彈進行裝訂，并發(fā)射導彈，在中制導前段，載機利用雷達旁瓣給導彈發(fā)送修正指令，如圖3（a）；當載機因為某種原因需要停止制導時，載機將中制導權交接給遠程平臺，由遠程平臺繼續(xù)完成導彈的中制導，同時載機可執(zhí)行其他任務，如圖3（b）。

圖3 相對靜默狀態(tài)交接制導火控方式

3.2 非靜默狀態(tài)下交接火控方式

對于非靜默狀態(tài)下的交接火控方式是指，在整個作戰(zhàn)過程中，雷達主瓣持續(xù)跟蹤目標，當雷達丟失目標或需要完成其他任務，無法繼續(xù)完成火控解算或者導彈中繼制導，需要利用遠程平臺提供的數(shù)據(jù)完成后續(xù)作戰(zhàn)任務。下文以中繼制導過程為例，當載機不能供無線電修正指令，要脫離導彈中制導，通過移交中制導權，由遠程平臺對導彈實施導引。交接火控方式可以分為以下幾種方式，這些方式的火控方式過程與相對靜默狀態(tài)交接制導火控方式類似。

1）載機作為中繼站的交接火控方式

在非靜默狀態(tài)下，載機作為中繼站的交接火控方式如圖4所示。當導彈從載機發(fā)射后，進入中制導階段，機載雷達波束主瓣持續(xù)照射目標，探測目標信息，并形成修正指令通過雷達波束旁瓣發(fā)送給導彈，如圖4（a）；當機載雷達丟失目標，中制導權進行交接時，遠程平臺先將遠程目指發(fā)送給載機，然后載機將修正指令通過雷達旁瓣發(fā)送給導彈，如圖4（b）。

圖4 非靜默狀態(tài)中繼站交接制導火控方式

2）載機不作為中繼站的交接火控方式

在非靜默狀態(tài)下，載機不作為中繼站的交接火控方式如圖5所示。導彈發(fā)射之后，進入中制導階段，機載雷達持續(xù)對目標進行照射、跟蹤，并通過無線電修正通道將修正指令發(fā)送給導彈，如圖5（a）；當載機雷達丟失目標，中制導權進行交接時，預警機通過數(shù)據(jù)鏈，直接將無線電修正指令發(fā)送給導彈，完成導彈中制導如圖5（b）。

圖5 無中繼站交接制導火控方式

4 關鍵技術分析

對于空空導彈網(wǎng)絡化作戰(zhàn)火控方式而言，無論是靜默攻擊火控方式，還是非靜默攻擊火控方式，網(wǎng)絡信息都需要在遠程平臺、載機和導彈之間轉換，另外對于交接火控方式而言，在火控解算階段，需要完成解算權的交接，在中制導階段，存在著制導權交接的問題。為了提高數(shù)據(jù)精度，網(wǎng)絡化作戰(zhàn)火控方式應具有以下幾點關鍵技術[11]：一是時間對準和慣導對準；二是傳輸延時補償；三是基準坐標系的建立；四是信息坐標轉換；五是彈載數(shù)據(jù)鏈；六是彈載衛(wèi)星定位制導。

1）時間對準和慣導對準

由于網(wǎng)絡作戰(zhàn)涉及到遠程平臺、載機和導彈三個實體，信息在三者之間傳輸時，為提高數(shù)據(jù)精度，應該保證在相同的時間基準，從而提高火控解算精度和導彈中制導精度。一般載機和遠程平臺之間的時間對準通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成或者通過數(shù)據(jù)鏈完成，而載機和導彈之間的時間對準是在導彈準備過程中，通過數(shù)據(jù)總線完成。

在中制導過程中，導彈需要利用無線電修正指令和載機慣導系統(tǒng)測量的導彈運動參數(shù)計算出新的導彈制導指令，但是遠程平臺提供的目標數(shù)據(jù)精度往往比較低，會降低目標截獲概率，所以可以提高導彈的定位精度，來降低遠程目指對目標截獲概率的影響，在載機發(fā)射導彈之前，完成導彈預熱的同時，應該實現(xiàn)導彈和載機之間的慣導對準，特別是對于遠距離攔截目標時，為了進一步提高慣性導航系統(tǒng)精度，應該完成導彈和載機平臺之間的慣導精對準，慣導精對準需要較長時間。

2）傳輸延時補償

無論是遠程平臺和載機之間通過數(shù)據(jù)鏈傳輸目標信息，還是載機和導彈之間通過雷達旁瓣傳輸無線電修正指令，都存在著時間延時，尤其是和遠程平臺之間的信息交互，所以為了提高數(shù)據(jù)精度，需要采用延時補償技術。

3）坐標轉換

遠程平臺、載機和導彈之間信息交互如圖6所示，存在著以下幾種情況：一是在中制導權交接時，載機需要將初始信息發(fā)送給遠程平臺；二是遠程平臺向載機提供遠程目指，用于火控解算，或者是將載機作為中繼站，先將無線電修正指令傳送給載機；三是遠程平臺通過數(shù)據(jù)鏈將修正指令發(fā)送給導彈；四是載機通過雷達旁瓣將修正指令發(fā)送給導彈。上述幾種情況，都需要將信息轉換到相應的坐標系下，才能完成相應的任務。

圖6 平臺間信息交互

4）基準坐標系的建立

在火控解算階段或者在中制導階段，遠程平臺、載機和導彈進行信息交互之前，需要通過數(shù)據(jù)鏈或者總線建立統(tǒng)一的基準坐標系，這樣可以減少因坐標轉換過多帶來較多誤差。

5）彈載數(shù)據(jù)鏈[12]

高性能彈載數(shù)據(jù)鏈技術可實現(xiàn)導彈和網(wǎng)絡中其他平臺信息共享，可以有效提高導彈接收到的無線電修正指令精度，減少數(shù)據(jù)傳輸延時，擴大導彈攻擊范圍，提高載機安全性。

6）彈載衛(wèi)星定位制導

彈載衛(wèi)星定位制導技術配合慣性導航系統(tǒng)制導時，可消除慣性系統(tǒng)因為時間累積帶來的誤差，也可以改善衛(wèi)星定位自身無法實時獲取信息的問題，二者相互配合，可提高導彈定位精度。

5 可行性分析

不同的網(wǎng)絡化作戰(zhàn)火控方式和現(xiàn)有火控方式的區(qū)別有所差異，存在以下幾種情況：一是用于火控解算的目指信息可能由遠程平臺提供，而不是機載雷達；二是導彈中制導過程中，無線電修正指令（目標運動參數(shù)）可能由遠程平臺發(fā)送給導彈；三是機載雷達處于靜默狀態(tài)。網(wǎng)絡化作戰(zhàn)火控方式目前還存在以下不足：

1）武器裝備改動大。一是要改動作戰(zhàn)飛機機載雷達，機載雷達開機、搜索并鎖定目標是火控解算、導彈發(fā)射的必要條件，而且在中制導過程中，無線電修正指令由機載雷達以直波信號的形式發(fā)送給導彈，這都與假設的雷達靜默條件不符；二是要改動遠程平臺雷達，遠程目指的數(shù)據(jù)率往往無法滿足火控解算的需求，并且無法保證發(fā)送的無線電修正指令有足夠高的能量，讓彈上天線識別、接收；三是要建立遠程平臺與導彈之間的數(shù)據(jù)鏈通道，并且保證信道匹配，用于實現(xiàn)中制導。

2）作戰(zhàn)職能改動大。若載機不作為中繼站，遠程平臺不僅需要實現(xiàn)預警探測和指揮決策，還需要完成火控解算以及導彈制導，繁重的作戰(zhàn)任務增大了平臺上設備以及工作人員負擔。

3）中繼制導權交接對數(shù)據(jù)鏈要求過高。對于存在制導權交接的火控方式，導彈發(fā)射之后，導彈、載機和目標都處于高速運動中，在制導權交接時，載機應將先關初始信息（導彈位置、慣性坐標系等信息）發(fā)送給遠程平臺，同時遠程平臺應立即和導彈建立數(shù)據(jù)鏈通信，并且用于遠程平臺和導彈之間通訊的數(shù)據(jù)鏈必須能夠適應復雜的電磁環(huán)境。

4）遠程目指無法滿足各方面需求。一是精度不夠，目指信息是相對于遠程平臺本身測得的，數(shù)據(jù)本身存在較大誤差，而且需要轉換到相應坐標系下，才能完成火控解算和中制導，誤差會進一步放大；二是實時性難以保證，遠程目指的傳輸存在時間延時；三是數(shù)據(jù)率不夠，遠程平臺提供的目指信息無法滿足火控解算需求。

6 結語

空空導彈網(wǎng)絡化作戰(zhàn)的火控模式不僅解決了載機雷達無法及時發(fā)現(xiàn)目標的問題，而且通過使雷達處于靜默狀態(tài)，增強了載機的隱蔽性，并且可實現(xiàn)作戰(zhàn)飛機“發(fā)射后不管”，雖然理想的火控方式目前在短時間內無法實現(xiàn)，但是隨著武器裝備技術的不斷發(fā)展，本文的研究成果可以應用于未來的作戰(zhàn)體系中。