美军舰空导弹协同制导技术及其能力

美军舰空导弹协同制导技术及其能力 ２８ （）文章编号：１００６１６３０２０１２０２００２８０３－－－ 　　 上　海　航　天 ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ 第２９卷２０１２年第２期　 美军舰空导弹协同制导技术及其能力分析 王国田１，王航宇２，石章松２ （）海装兵器部，北京１海军大学，湖北武汉４１．００８４１；２．３００３３ 介绍了美军舰空导弹协同制导的发展概况。阐述了６导弹的协同制导作战，分析了舰空导　　摘　要： 弹协同制导技术的能力，以及实现协同制导的关键技术。协同制导为舰空导弹实现超视距拦截创造了条件，可提高系统的作战效能和可靠性。 关键词：舰空导弹；超视距；标准６导弹；协同制导中图分类号：ＴＪ７６５　　文献标志码：Ａ ＡｎａｌｓｉｓｏｆＣｏｏｅｒａｔｉｖｅＧｕｉｄａｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＵＳＮａｖ　　　　　　ｙｐｇｙｙ　 ｔｏｉｒＭｉｓｓｉｌｅａｎｄＩｔｓＣａａｂｉｌｉｔＳｈｉ－－Ａ　　　　ｐｙｐ １２２，ＷＡＮＧ　，ＷＡＮＧＧｕｏｔｉａｎＨａｎｕＳＨＩＺｈａｎｓｏｎ　－－　－ｇｙｇｇ （，；，１．ＤｅａｒｔｍｅｎｔｏｆＮａｖＥｕｉｍｅｎｔＢｅｉｉｎ１００８４１，Ｃｈｉｎａ２．ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　　ｐｙｑｐｊｇｙｇｇ　　　 ，）Ｗｕｈａｎ４３００３３，ＨｕｂｅｉＣｈｉｎａ　 ：ｕｉｄａｎｃｅＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓｕｒｖｅｏｆＵＳｎａｖｓｈｉｔｏａｉｒｍｉｓｓｉｌｅｓｃｏｏｅｒａｔｉｖｅｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓ　　　　－－　　　　　　　ｇｐｙｙｐｐ　　ａｅｒ．ＴｈｅｃｏｏｅｒａｔｉｖｅｕｉｄａｎｃｅｏｅｒａｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆＳＭ－６ｍｉｓｓｉｌｅｗａｓｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｃａａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅ　　　　　　　　　　　ｐｐｐｐｐｇｐｃｏｏｅｒａｔｉｖｅｕｉｄａｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒｓｈｉｔｏａｉｒｍｉｓｓｉｌｅａｎｄｍａｉｎｋｅｔｅｃｈｎｏｌｏｉｅｓｆｏｒｉｔｓｉｍｌｅｍｅｎｔｗｅｒｅａｎａｌｚｅｄ．　　　－－　　　　　　　　　ｐｇｇｙｐｙｇｐｙ　　，Ｔｈｅｃｏｏｅｒａｔｉｖｅｕｉｄａｎｃｅｗｏｕｌｄｃｒｅａｔｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｂｅｏｎｄｖｉｓｕａｌｒａｎｅｉｎｔｅｒｃｅｔｉｏｎｏｆｓｈｉｔｏａｉｒｍｉｓｓｉｌｅ　　　　　　　　－－　　　－－　ｇｐｙｇｐｐｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｉｍｒｏｖｅｔｈｅｃｏｍｂａｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｅｗｅａｏｎｓｓｔｅｍ．　　　　　　　　　　ｐｙｐｙ　 ：；；；ＫｅｗｏｒｄｓＳｈｉｔｏａｉｒｍｉｓｓｉｌｅＢｅｏｎｄｖｉｓｕａｌｒａｎｅＳＭ－６ｍｉｓｓｉｌｅＣｏｏｅｒａｔｉｖｅｕｉｄａｎｃｅ－－　　　　ｐｙｇｐｇｙ ０　引言 信息化作战条件下，协同概念是指参加作战的各部分为达到共同目的而一起努力工作的过程，协同过程是一个协作决策达到认知高度一致的过程。根据系统学观点，作战协同目的是协同制导系统达到在空间、时间、功能上的有序状态，其中信息协调 １］ 。美军发展舰空导弹协同是实现协同制导的基础［ 导弹的超视距协同作战的整体效能。本文对美军舰空导弹协同制导技术及其能力进行了综述。 １　舰空导弹协同制导概况 近年来，反舰导弹技术发展迅速，其趋势是低可探测性、高速和超低空。在美海军由海向陆战略背景下，靠近敌方陆地的美军编队面临的空中威胁越来越大。标准２系列舰空导弹系统虽经多次改进，命中概率、抗干扰性能、反应速度和射程均有较大提高，但在拦截掠海目标时，因存在地球曲率，杀伤区 ２］ 。远界难以得到有效提高［ 制导能力，主要是指针对视距外掠海飞行的反舰导弹及高性能作战飞机等目标，通过编队内作战平台的制导交接，实现舰空导弹在多平台间的制导接力、摧毁目标的作战过程。其目的是在共享火控级战场态势数据的基础上，充分利用和发挥网络化信息组最大限度提高舰空网形成的信息共享质量与程度， ；修回日期：２０１００１２１２０１１０３１５　　收稿日期：－－－－ ，王国田（男，高级工程师，主要从事海军战术１９６４—）　　作者简介： 导弹的论证、研制、试验和生产组织管理。 舰载雷达系统受地球曲率的限制，对海平面目标的探测距离有限。即使将雷达安装在宙斯盾舰桅杆的最顶层，也难以有效提高对掠海目标的探测距离。因此，标准２系列舰空导弹的最大射程虽达约但对掠海反舰导弹目标的有效射程仅为十２００ｋｍ， 几千米。随着信息技术的发展，特别是引入协同作 ，战能力（该局限有所突破。ＣＣＥＣ）ＥＣ可不必用发而由射标准导弹的Ａ舰雷达进行目标照射与制导，装有相关信息平台的Ｂ、Ｃ舰甚至是具有导弹制导如此就消除能力的作战飞机完成目标照射与制导， 了地球曲率对雷达探测距离的限制，可充分利用导弹的动力性能提高导弹对掠海目标的拦截距离，扩如图１所示 。展杀伤区远界， 图１　美国海军协同作战能力示意 Ｆｉ．１　ＣＥＣｏｆＵＳｎａｖａｌ　　　ｇ 图２　标准６协同制导作战使用流程 Ｆｉ．２　ＣＥＣｏｅｒａｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆＳｔａｎｄａｒｄＶＩｍｉｓｓｉｌｅ　　　　　　ｇｐ 特别是，随着濒海作战要求提出，低空飞行巡航导弹威胁越来越大，超视距拦截能力显得越来越重要，而包括大型系留浮空器的大量传感器平台的使用令舰载和陆基防空反导系统具备了实现超视距拦截的条件。美海军的标准６导弹在２０１０年实现了将作为未来网络化火控系统的一个节点，初始部署， 接收来自导弹发射本舰或陆海空基探测器提供的目为海军舰船提供更广阔的作战空域，对付超标信息， 视距威胁。标准６导弹的协同制导作战流程如图２ ３］ 。具体流程如下。所示［ 戒舰、空中飞机等，由其他平台的雷达截获标准６导弹，并发送修正指令。最终，导弹从指令修正制导阶实现对远程目标的超视距段过渡到主动雷达制导， 拦截。这样，导弹射程可不受发射舰雷达探测视距的限制。由于标准６导弹采用以主动雷达导引头为主的制导方式，降低了导弹对舰上照射雷达的需求，大幅提高了导弹适应第三方制导的能力，意味着美军可形成弹道导弹中段拦截、大气层内弹道导弹末段拦截、超地平线防空与反巡航导弹、中近程防空的 ４］ 。完整体系［ 首先，编队中的远程探测平台（预警机、无人机、直升机或前方的防空警戒舰）发现、探测到目标，并将信息通过Ｃ使其ＥＣ传输至编队内所有相关节点，提前做好战斗准备。如果多个探测平台均发现了目标，还可将获得的该目标瞬间航迹信息通过网络相互传送，共同解算出目标的精确航迹。每艘舰艇的威胁判断和武器分配中心计算机根据目标航迹决定对目标实施有效拦截的舰艇和武器。当确定使用标准６导弹后，发射舰装订初始目标数据。随后，导弹导弹发射并迅速加速，相控阵雷达截获导助推点火， 弹，并向导弹发送修正指令，导弹接收。当目标在发射舰照射雷达作用范围内时，导弹可使用原半主动雷达导引头，在照射雷达的作用下飞向目标；当目标在发射舰照射雷达作用范围外时，武器系统利用ＣＥＣ将目标数据和导弹数据传输至前方的防空 警 ２　舰空导弹协同制导能力 美军舰艇编队及空中中继平台，通过协同防空信息系统，实现平台间的协同制导，可有效提高水面舰艇编队的防空反导特别是超视距反导能力，具体如下。 ）扩大了舰空导弹的低空杀伤远界ａ 受地球曲率限制，舰载雷达系统对低空反舰导弹目标的探测距离有限，其雷达对目标的发现距离（。此处：视距）Ｄ＝４１２０×＋Ｈ为舰载雷达　的海平面高度；设ｈ为目标飞行高度。如图３所示，将雷达安装在宙斯盾舰艇桅杆的最顶端，取Ｈ＝ 目标飞行高度ｈ＝２则可算得理论Ｄ＝２５ｍ，５ｍ，远小于雷达本身的作用距离。实际作战４１．２０ｋｍ，中，受各种因素的影响，实际探测距离较理论值更小。 身目标针对舰空导弹发射点隐身能力最强。因此，面对复杂的电子对抗环境，制导雷达与发射平台固定匹配的作战模式不利于对隐身目标的探测，也不 图３　舰载雷达视距探测距离 Ｆｉ．３　Ｄｅｔｅｃｔｉｎｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｈｉｂｏｒｎｅｒａｄａｒｉｎｖｉｅｗ　　－　　　ｇｇｐ　 利于对抗反辐射导弹。舰空导弹协同制导系统可通利用多个平台间的制导信息过多个火力单元组网， 转移，形成无固定制导中心模式的作战样式，能显著提高抗干扰和对抗反辐射导弹规避的能力。 因此，即使舰空导弹本身具备远程抗击掠海飞行目标性能，也会因舰载雷达视距的限制而不能发通过中继挥其作战效能。采用多平台协同制导后，平台可实现超视距制导，扩大跟踪、制导距离，扩大其杀伤远界，特别是超低空杀伤远界。 ）实现了对巡航段反舰导弹的超视距拦截ｂ 由现代超高速反舰导弹攻击样式和飞行弹道特点可知：反舰导弹的弹道一般分为初始自控段、巡航段和末端机动段。由于探测、跟踪设备探测距离有限，反导武器系统在拦截反舰导弹时，反舰导弹已进反舰导弹一般采取抗干扰、航入末端机动段。此时， 路规划等先进技术和高达３Ｍａ速度实施机动突防。　、、由于距离近（速度快（弹道复杂１０～１５ｋｍ）３Ｍａ）　（，蛇形、跃升、俯冲）致使反导武器系统的反导反应，难以采用有效的拦截动作完成高时间仅有约１０ｓ效反导任务。 基于Ｃ利用其他平台或中继跟踪和制ＥＣ系统，导平台提供的目标跟踪信息，采用中继平台协同跟可对处于巡航段的反舰导弹实施拦截。踪和制导， 此时，导弹弹道一般为直航，且速度较低，易于拦截，如图４所示 。 ３　舰空导弹协同制导关键技术 标准６导弹弥补了美海军未大量采购标准２增程型Ｂｌｏｃｋ４导弹以及Ｂｌｏｃｋ４Ａ导弹取消后造成的　　编队远程防空能力空缺。依托ＣＥＣ提供的制导信息网络，导弹具有适应第三方制导能力，美军由此形成了超地平线防空与反巡航导弹能力。其中主要的关键技术如下。 ）协同制导信息处理与分发ａ 协同制导信息处理与分发涉及制导信息网设计、时空一致性处理，以及通信数据率提高。制导信息网向各发射单元提供的目标信息数据率不能低于导弹中制导段向导弹发射目标位置指令修正的数据率，而导弹修正目标位置所需的数据率取决于对导弹中制导的精度要求。 ）协同制导任务规划与控制ｂ 复杂电磁环境中，参与协同制导平台，以及参与接力制导时间与交接等决策问题的确定是限制协同制导效能发挥的重要环节。 ）具有高截获能力的抗多路径与海杂波干扰的ｃ导引头 超视距拦截时，由于导弹从上向下攻击，导引头将受到强烈的海杂波和多路径传播干扰，影响舰空导弹的低空杀伤区远界，不仅来自制导信息网的目标信息有延迟，而且制导雷达（或其他制导设备）跟踪超低空目标本身的精度也不高，因此导引头应具有大交班误差条件下可靠截获目标的能力。这就要且有较大的作用距求导弹必须有一定的搜索能力，离和较大的目标角度搜索范围。 ）抗海杂波干扰的引信ｄ 保证引信及时启动，但不因海杂波干扰而误启动，在超低空作战时有较高的引战配合效率。 ）发动机的多次点火ｅ 由于在低空，空中目标具有较大的机动能力。为有效杀伤高机动目标，导弹应具大的使用过载。　　　　 （下转第４１页） 图４　在巡航段对反舰导弹实施拦截示意Ｆｉ．４　Ｉｎｔｅｒｃｅｔｉｎａｎｔｉｓｈｉｍｉｓｓｉｌｅｉｎｃｒｕｉｓｅｓｅｃｔｉｏｎ－　　　ｇｐｇｐ　　 ）增强了作战系统的抗干扰能力ｃ 由于反辐射导弹打击的目标是搜索和制导雷舰空导弹发射平台与制导雷达固定匹配作战，一达， 旦制导雷达被毁伤，发射平台即失去作战能力，反辐射导弹甚至还会毁伤发射架和待发导弹等，而且隐 特性，对雷达无源诱饵用等离子体参数进行了选择，结果表明：当等离子体厚度为５ｃ温度为３ｍ、０００Ｋ　时，电子密度存在锐边界分布时功率反射系数达到分析了电磁波入射角度对无源诱饵应最大。另外， 用的影响，发现较小的入射角对无源诱饵的应用影响较小。综合分析可知，新型雷达／红外无源复合诱饵可以实现。 参考文献 ［１］Ｍ］．北京：国防工业出　王　星．航空电子对抗原理［ 版社，２００８． ［２］　郭宇翔，李晓霞．提高机载雷达／红外复合诱饵干扰 ］增性能方法探讨［Ｊ．红外与激光工程，２００６，３５（：刊）２１６２２０．－ ［３］　郭宇翔，李晓霞．基于等离子体反射特性的雷达诱饵 ］（）：技术研究［Ｊ．光电技术应用，２００６，２１６１８２１．－ ［４］Ｏ　李晓霞．复合诱饵用Ｋ２Ｃ３热分解和高温电离特性 ［］（）：Ｊ．火工品，２００８３１９２２．－ ［５］ｓＮＯ　李晓霞，郭宇翔．复合诱饵用Ｃ３添加剂的热分 ］（）：解动力学研究［Ｊ．火工品，２００８１２９３１．－ ［６］　袁忠才，时家明，汪家春．大气中固体燃烧等离子体 ］与微波相互作用的实验研究［Ｊ．强激光与粒子束，（）：２００５，１７５７０７７１０．－ ［７］Ｏ－ＦＤＴＤ算　杨宏伟，陈如山，张　云．等离子体的Ｓ ］法和对电磁波反射系数的计算分析［Ｊ．物理学报，（）：２００６，５５７３４６４３４６９．－ ［８］ＬＲＣ－　夏新仁，黄　冶，尹成友．磁化等离子体的Ｐ ］（）：ＦＤＴＤ算法［Ｊ．上海航天，２００９，２６１１０１４．－ ［，，９］ＲＥＧＯＩＲＥＤＪＳＡＮＴＯＲＵＪＳＣＨＵＭＡＣＨＥＲＲ　Ｇ　　　　 Ｗ．Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃｒｏａａｔｉｏｎｗａｖｅｉｎｕｎｍａｎｅ　　　　－ｇｐｐｇｇ［，ｌａｓｍａｓｔｉｚｅｄＲ］．ＡＤ－Ａ２５０７１０１９９２．　ｐ ［］１０　夏新仁，尹成友，金贤龙，等．任意入射到非均匀等 ］：离子体的ＷＫＢ法［Ｊ．上海航天，２００９，２６（３）１８－２０． ［］１１　苏纬仪，杨　涓，魏　昆，等．金属平板前等离子体 ］的电磁波功率反射系数计算分析［Ｊ．物理学报，（）：２００３，５２１２３１０２３１０６．－ ［］，ＷＥ１２ＢＪＩＧ，ＬＡＩＳＬ．ＳＭＭａｎａｌｓｉｓｏｆｒｅｆｌｅｃ　ＨＵ　　　　　　　　－ｙ ，，ｔｉｏｎａｂｓｏｒｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ　　　ｐ［］ｍａｎｅｔｉｚｅｄｓｌａｂＪ．ＩＥＥＥ，１９９９：１１３１１１３５．ｌａｓｍａ　　－ｇｐ ［］１３　王华东，鄢　扬，郭　军．电磁波在等离子体层中衰 ］减的数值分析［Ｊ．电子科技大学学报，２００４，３３（）：４３５７３６０．－ ［］１４　庄钊文，袁乃昌，刘少斌，等．等离子体隐身技术 ［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５． ［］１５Ｍ］．北京：电子工业出版社，　毕德显．电磁场理论［ １９８５． ［］１６Ｌ．电磁波在等离子体中的传播［Ｍ］．钱　金兹堡Ｖ　 译）善（．北京：科学出版社，１９７８． ［］１７　袁忠才，时家明，许波．用于目标隐身的等离子体 ］：参数的选择［Ｊ．电子对抗技术，２００４，１９（２）３９－４２． ［］１８Ｍ］．杨顺仁　列布霍夫斯基赫．分层介质中的波［ （译）．北京：科学出版社，１９６０． ［］１９Ｗ　Ｃ．非均匀介质中的场与波［Ｍ］．北京：电　ＣＨＥＷ　 子工业出版社，１９９２． 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿（上接第３作战效能，又能提高系统的可靠性，特别是为防空导０页）为保证导弹在连续机动，且处于大气高密度层内稳定飞行，应防止或减小导弹因阻力增大，飞行速度下降过快而影响低空作战能力。因此，导弹发动机应能多次点火，特别是在弹道末段还可再进行一次加速。 参考文献 ［］１Ｍ］．北京：解放军　侯见明．美国海军武器装备手册［ 出版社，２０００． ［］标准”系列导弹的发展与应用２　焦金安．美国海军舰载“ 研究［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２０１０． 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