美國海軍網絡化精確對艦攻擊武器的新發展

君君醬看世界 發佈 2020-04-28T03:29:59+00:00

進入21世紀以來,美國海軍發現潛在作戰對象區域拒止能力顯著增強,海軍艦艇受到越來越多先進遠射反艦飛彈的威脅,而現役唯一專用反艦飛彈捕鯨叉最大射程僅為130~150km,無法滿足大範圍海域控制和遠程打擊需求,水面艦艇奪控制海權面臨的挑戰日益嚴峻。

進入21世紀以來,美國海軍發現潛在作戰對象區域拒止能力顯著增強,海軍艦艇受到越來越多先進遠射反艦飛彈的威脅,而現役唯一專用反艦飛彈捕鯨叉最大射程僅為130~150km,無法滿足大範圍海域控制和遠程打擊需求,水面艦艇奪控制海權面臨的挑戰日益嚴峻。2015年1月,美國海軍水面部隊司令、大西洋艦隊水面部隊司令、海軍部水面作戰局共同提出分布式殺傷(DL)作戰概念,以構建小型編隊為目標,以強化水面、水下、空中反艦能力建設為重點,最終實現海上力量使用方式由集中(航母編隊)向集中和分散相結合轉變,從而擴大在全球重要海區的存在與控制範圍。由此,提高水面、水下、空中各型平台遠程反艦能力成為當前落實分布式殺傷概念的核心任務。

在分布式殺傷作戰概念的需求牽引下,美國海軍明顯加快了對艦精確打擊武器建設,通過升級捕鯨叉,新研遠程反艦飛彈,引進改造海軍打擊飛彈,改進戰術戰斧Block Ⅳ巡航飛彈、標準-6艦空飛彈和聯合防區外武器(JSOW)等措施,逐步建立起適應多平台發射的對海精確打擊武器體系,形成了從數百千米到上千千米的網絡化反艦火力配系,重新確立了其在反艦作戰的優勢地位。隨著各種新型對艦打擊武器的不斷服役,巡、驅、瀕、機等平台構建的多層次、網絡化對海遠程精確打擊能力將提升到一個新的層次,使我們不得不重新審視新能力背後對我帶來的潛在威脅。

捕鯨叉 Block Ⅱ+(AGM-84N)

捕鯨叉飛彈從1977年首次裝備部隊以來,經過近40年的發展演化和10餘次重大改進,已從早期專用反艦型、對陸攻擊兼顧反艦型向多用途方向發展,其發展脈絡如圖所示。

(1)專用反艦型。Block Ⅰ系列中的Block 1A~Block 1D、Block 1G主要打擊開闊海域水面艦船。其中Block Ⅰ系列中的Block 1C是美、日、台裝備數量較多的型號。

(2)對陸攻擊兼顧反艦型。Block Ⅰ系列中的防區外對陸攻擊飛彈Block 1E、Block 1F由專用反艦型演化而來,以對陸攻擊為主,也可打擊水面艦船。

(3)多用途型。Block Ⅱ不僅可打擊開闊海域機動目標,也可打擊島岸附近機動目標、港內停泊艦船及島岸固定目標;Block Ⅱ+在Block Ⅱ基礎上加裝了武器控制數據鏈,增加了射程,實現了飛行中目標更新(IFTU)能力。

捕鯨叉Block Ⅱ+(AGM-84N)是該飛彈家族中的最新改進型號,作戰能力得到了進一步提升。

1、捕鯨叉Block Ⅱ+基本性能

捕鯨叉Block Ⅱ+採用Block 1C的彈體和推進系統,使用聯合直接攻擊彈藥(JDAM)的慣性測量單元和增強型斯拉姆(SLAM-ER)中的軟體、計算機、GPS/INS組合導航系統、GPS天線/接收機,集成了Link-16網絡數據鏈套件,並對GPS組件進行了抗干擾改進,戰鬥部重量降低至140kg,射程增加到240km,具有8個航路點,基本性能變化如表所示。

2018年1月22日,AGM-84N飛行測試驗證了Block Ⅱ+與經過軟體升級的F/A-18E/F通過Link-16數據鏈進行雙向通信的能力。該型飛彈2018年以套件加裝(捕鯨叉Block 1C改裝)形式加入美國海軍服役,首批採購48枚Block Ⅱ+套件和6枚測試彈。

2、捕鯨叉Block Ⅱ+性能特點

(1)精確導航飛行能力

飛彈在GPS/INS組合導航狀態下,導航誤差不超過10m,且導航誤差不隨飛行航程累積,具有精確導航飛行、精確進入末端攻擊航路能力。與只有慣導導航的反艦飛彈相比,在同等飛行航程下,可以獲得更高的目標捕捉和目標選擇機率。

(2)打擊島岸附近、港內停泊艦船及淺近縱深陸上固定目標能力

基於飛彈的精確導航飛行能力,在地理信息系統的輔助下,通過射前精細規劃飛行航路、雷達搜索圖和末端攻擊方向,射後飛行中控制雷達導引頭搜索角度和搜索距離範圍,達到規避島礁、抑制島岸回波和剔除島礁虛假目標的目的,使飛彈可以打擊島礁區和近岸機動艦船。打擊港內停泊及淺近縱深陸上固定目標時,無需啟用雷達導引頭,其通過INS/GPS組合導航,具有較高的制導精度,再配以航路規劃,按坐標攻擊方式打擊港內停泊艦船及島岸固定目標。

(3)打擊小目標能力

傳統「慣導+主動雷達」的反艦飛彈打擊小快目標面臨2個問題:一是末制導雷達搜索識別小目標困難,打擊距離近;二是小目標干舷較低,水線攻擊模式難以有效命中。Block Ⅱ+通過高性能雷達導引頭、GPS中制導和飛行中重新瞄準技術有效解決了遠距離高速機動小目標的捕獲問題,可以做到有效射程不隨目標反射截面積大小變化;通過提高末段制導精度,增強了自導命中能力,提高了對小目標的打擊精度,如圖所示。

(4)二次攻擊能力

Block Ⅱ+飛彈在跟蹤、攻擊目標過程中在以下3種情況可能進入到二次搜捕與攻擊流程:一是在連續跟蹤過程中丟失目標;二是在高度或方向上脫靶;三是穿越目標(如箔條雲、疑似艦船的能量質心等)後,飛彈沒有受到機械碰撞而引爆。以上三種情況,如果Block Ⅱ+飛彈運動姿態可控、動力航程足夠,將按「苜蓿葉」進行二次搜捕與攻擊,如圖所示。二次攻擊能力增加了對手反導防禦的複雜度,提高了飛彈動力航程的利用效率和綜合作戰效益。

(5)飛行中重新瞄準能力

可先發射、後瞄準,使作戰使用人員可以更加靈活應對複雜戰場打擊需求。一是可瞄準目標概略散布區提前發射飛彈,飛彈在飛行途中接收瞄準位置信息實施攻擊,縮短作戰反應時間。二是動態更改打擊目標,通過雙向數據鏈可打擊新發現的臨時目標、重新指定攻擊目標或取消攻擊。三是提高預定目標打擊能力,飛彈通過飛行中接收目標位置信息、目標態勢信息和目標選擇策略信息,可縮小目標機動散布誤差和彈目相對態勢誤差,再加上先進的雷達搜索圖規劃技術,可顯著提高對預定目標的捕選能力。

(6)網絡信息交互能力

基於雙向數據鏈,一是可以接收多種平台發送的目標指示信息和打擊命令信息;二是可以向指控中心回傳飛彈運動參數、健康狀態及探測到的目標信息等。隨著技術發展,彈間「動中通」組網也將實現並運用。

遠程反艦飛彈LRASM-A(AGM-158C)

儘管捕鯨叉反艦飛彈經過多次改進性能有所提升,但在射程、打擊威力、垂髮系統兼容等方面已不能滿足日益惡劣的對抗環境作戰所需,美軍急需一種高性能反艦飛彈以彌補遠程反艦火力缺口。新一代遠程反艦飛彈(LRASM)是一種遠射程、亞音速、隱身化、網絡化、智能化反艦飛彈,能夠在惡劣的反介入/區域拒止環境下突破敵綜合防禦系統,摧毀敵大中型海上目標。

1、基本性能

LRASM-A空射型反艦飛彈AGM-158C發射質量約1135kg,長4.267m,寬0.55m,翼展2.70m;半穿甲爆破戰鬥部WDU-42/B重454kg;採取複合剖面飛行,巡航段位中高空飛行、攻擊段降至超低空飛行,並可根據需求設定巡航飛行高度或自主改變飛行高度,巡航飛行速度0.85Ma;命中精度為CEP 2.4m;預計射程達926km,目前飛行測試已達700km;制導方式為「高精度慣導+抗干擾GPS衛星導航+主動雷達+被動射頻與威脅告警接收機+紅外成像傳感器+雙向武器數據鏈」。

2、最新進展

2017年12月,B-1B轟炸機完成了2枚生產型LRASM-A打擊2個目標的全狀態投送試驗,標誌該彈型初具實戰能力。LRASM-A計劃於2019、2020年分別進入美國空軍(首裝B-1B)、海軍(首裝F/A-18E/F)服役,後續進一步裝備「伯克」級驅逐艦。首批23枚飛彈將於2019年9月交付;到2020財年美軍共計劃採購135枚LRASM-A,其中海軍採購85枚,空軍採購50枚。

3、性能特點

LRASM-A主要用於打擊大型驅逐艦、兩棲作戰艦艇、航空母艦等大中型海上目標,是「分布式殺傷」重要威懾武器,具有遠程防區外打擊能力、先進綜合突防能力、組網協同作戰能力、自主智能作戰能力、高毀傷威力等能力特點,在數據鏈和GPS衛星導航信號阻斷情況下仍具一定的作戰能力。

其他精確對艦攻擊武器的新發展與性能特點

儘管捕鯨叉Block Ⅱ+、LRASM-A性能比較優異,但其無法滿足F-35C內置彈倉掛載需求,導致F-35C無專用反艦飛彈可用。此外,瀕海戰鬥艦尚無高性能中遠程反艦飛彈;美國海軍主力艦艇伯克級ⅡA型已拆除捕鯨叉飛彈發射裝置,對海打擊手段明顯不足。為此,針對F-35C、F/A-18E/F、瀕海戰鬥艦和伯克級驅逐艦等作戰平台分布式打擊作戰需求,美國海軍並行發展了NSM、JSM、JSOW C1、戰術戰斧Block Ⅳ、標準-6的對艦攻擊能力,有效提高了分布式打擊的穩健性與靈活性。

1、多用途飛彈(NSM/JSM)對艦攻擊型的新發展與性能特點

海軍打擊飛彈

據美國雷錫恩公司消息,該公司將為挪威康斯伯格公司製造的海軍打擊飛彈(NSM)配套生產發射架。該型發射架及飛彈,將裝備美國海軍的瀕海戰鬥艦, 計劃2018年四季度完成測試聯調工作。

NSM飛彈為隱身亞音速多用途飛彈,可攻擊海面及陸地目標。飛彈全長3.96m,發射質量407kg,戰鬥部重125kg,巡航飛行速度0.85Ma,最大射程185km,以4聯裝形式裝備在瀕海戰鬥艦上。主要性能特點為:

(1)體積小、重量輕、推重比高、機動性性能好,飛彈在末段能以0.95Ma傾斜大過載機動;隱身外形設計,雷達反射截面積小;巡航段採用一台Micro turbo TRI-40微型渦噴發動機,紅外信號特徵微弱,普通紅外探測器極難探測到。

(2)採用「慣導+GPS+雷射雷達高度表+先進雙波段(3~5μm和8~12μm)紅外成像導引頭」制導方式,具有精確導航和全程靜默攻擊能力;雙波段紅外成像導引頭抗干擾能力強,並採用自動目標識別(ATR)技術,結合可編程引信,針對不同目標,採用不同的戰鬥部引爆方式,提高打擊效果。

(3)綜合採用超低空掠海飛行彈道、雷達隱身外形、降低紅外信號特徵、雙波段被動紅外探測、自適應地形跟蹤、GPS和三維地圖輔助慣導、多達200個航路點的航路規劃、末段隨機三維迂迴機動等措施提高飛彈突防能力。

目前,海軍打擊飛彈只是作為瀕海戰鬥艦前續艦的過渡版本,未來空射型聯合打擊飛彈將以6聯裝形式配備到「獨立」級瀕海戰鬥艦。

聯合打擊飛彈

聯合打擊飛彈(JSM)由艦載型海軍打擊飛彈改進而來,是F-35C唯一能夠使用的反艦飛彈,也可對地攻擊。F-35C兩側的內置彈艙各可掛載1枚JSM;在犧牲隱身性時,F-35C還能在2、3、9、10號外部掛架上加掛4枚JSM。

JSM保留了NSM的基本能力,但有所提高:一是射程提高至280km,加之F-35C的隱身能力,使得F-35C具有很強的隱身遠程打擊能力;二是將原先的背負式進氣口改為彈體兩側進氣口,以適應內置彈艙需要;三是增加了雙向數據鏈,改進了自動目標識別算法,適應複雜戰場環境和打擊快速機動目標能力進一步增強。

2、戰術戰斧Block Ⅳ巡航飛彈對艦攻擊型的新發展與性能特點

戰術戰斧Block Ⅳ巡航飛彈是美軍著眼解決前幾代巡航飛彈面臨的任務規劃時間較長、惡劣環境實戰效能不佳、打擊效果不能實時評估等問題而發展的新一代智能化、網絡化巡航飛彈。2011年首次在空襲利比亞中使用;2018年4月14日美國空襲敘利亞中共使用66枚,維吉尼亞級潛艇約翰·沃納(SSN785)、伯克級驅逐艦希金斯(DDG-76)、伯克級驅逐艦拉布恩(DDG-58)分別位地中海東部、阿拉伯海北部和紅海發射6枚、23枚、7枚攻擊了大馬士革巴扎赫技術研究中心,飛彈巡洋艦蒙特雷(CG-61)於紅海共發射30枚,其中21枚攻擊大馬士革巴扎赫技術研究中心、9枚攻擊霍姆斯西部欣沙爾化武儲存中心。

該型飛彈射程1111~1667km,巡航速度0.72Ma,制導方式為慣導+抗干擾GPS+改進型數字景象匹配+紅外成像+雙向數據鏈,戰鬥部重454kg。2016年1月,雷錫恩公司為戰術戰斧Block Ⅳ巡航飛彈加裝了主被動毫米波雷達導引頭,使其可以打擊海上移動艦船和陸上移動目標。最近,美國海軍伯克級驅逐艦(DDG 100)發射了一枚戰術戰斧Block Ⅳ巡航飛彈,這枚飛彈從偵察飛機接收到新的目標信息後變更了攻擊方向,成功命中了海上移動靶船,標誌該型飛彈初具反艦能力,如圖所示。

戰術戰斧Block Ⅳ對艦攻擊型的作戰能力繼承原有飛彈的基本能力,包括:發射平台任務快速規劃能力、自主選擇飛行路線能力、自動油門調節同時到達能力、巡邏待機攻擊能力、攻擊機動目標(時敏目標)能力、飛行中重新瞄準能力、自動目標識別和瞄準點選擇能力、智能抗干擾和主動電子對抗能力、打擊效果評估能力及飛行狀態報告等。此外,該型飛彈為應對遠距離大散布區海上移動目標,使用了圖形化搜索方式,如圖所示。

相比LRASM-A,戰術戰斧Block Ⅳ對艦攻擊型的優勢是射程遠、成本低、發射平台兼容性好、作戰使用經驗成熟,但也存在速度低、隱身性能不佳、橫向轉彎機動能力差等不足。

3、聯合防區外武器(JSOW AGM-154)對艦攻擊型的新發展與性能特點

美國JSOW是一種低成本、高精度的空射滑翔制導炸彈家族。自1992年開始研製,共有3種型號:(1)基本型AGM-154A,裝有145個BLU-97綜合效應子彈藥,用於摧毀軟目標和面目標,也可破壞防空設施;(2)反裝甲型AGM-154B,裝有6個反坦克BLU-108子彈藥;(3)裝有BROACH多級戰鬥部的AGM-154C,攻擊硬目標。目前,最新改進型是AGM-154C-1,如圖所示。

JSOW AGM-154C-1是在AGM-154C基礎上針對打擊移動目標需求而改進設計的,炸彈長4.05m、彈徑330mm、翼展2.7m,發射質量483~497kg,制導方式為慣導/GPS+紅外成像導引頭+Link-16雙向數據鏈,命中精度為CEP 3m。主要能力特點為:

(1)無動力滑翔,紅外特徵微弱;隱身外形設計,雷達反射截面積小。152m低空發射,射程達22km;4267m高空發射,射程達130km(70nm),與捕鯨叉Block 1C射程基本相當。JSOW C1是唯一能夠適應F-35C內置彈艙的防區外炸彈,左右彈艙可各掛1枚,武器的隱身性和發射平台的隱身性結合在一起,將大大增強JSOW C1防區外「無聲殺手」能力。

(2)加裝有紅外成像導引頭和Link-16雙向數據鏈,通過射前目標指示和射後目標更新,具備打擊大型移動艦船的能力;能夠在飛行中接收新的目標信息,從而實現在投放後重新瞄準或更改打擊目標,並可利用自主式導引頭精確命中移動艦船的特定瞄準點;通過雙向數據鏈能夠向空中平台回傳飛行路徑和攻擊點指示狀態參數,具有實時打擊效果評估能力。

(3)發射平台多,美海空軍F/A-18C/D/E/F、F-35C、F-16C/D、F-15E、B-1B、B-2A、B-52G/H均可掛載;打擊目標多樣,可全天時打擊海陸的固定、移動目標;成本低,單價28萬美元,可大量裝備,對艦攻擊將採取多枚集群攻擊方式,對於只有中近程防空飛彈的水面艦艇而言,防禦難度極大。

2016年6月,JSOW C1形成初始作戰能力;2017年10月,海軍部宣布其達到全面作戰能力,標誌著「分布式殺傷」作戰概念又多了一種打擊手段。

4、艦空飛彈(標準-6)對艦攻擊型的新發展與性能特點

2016年1月,美國海軍驅逐艦發射的標準-6艦空飛彈在測試中成功擊中了5個目標,展示了標準-6在防空、彈道飛彈防禦、反水面戰三個領域的作戰性能。作為美國海軍分布式殺傷作戰概念測試的一部分,佩里級飛彈護衛艦被標準-6飛彈在370km射擊距離上擊沉,凸顯了美國海軍在對海打擊方面的多樣化需求。

標準-6 RIM-174的主彈體源於標準-2增程型,飛彈全長6.55m,直徑533mm,發射質量1500kg,飛行速度3.5Ma,採用兩級火箭推進,制導方式為慣導+中段指令修正+末段主動雷達/半主動雷達尋的,射程370km,最大作戰高度為33km,戰鬥部為115kg的MK-125高爆破片殺傷彈。標準-6在測試中成功擊沉了370km外的佩里級護衛艦,具有超越捕鯨叉Block Ⅱ+反艦飛彈的對海打擊能力。

(1)作戰響應迅捷,目標搜捕能力強

標準-6艦空飛彈飛行速度3.5Ma,飛彈有效射程內飛行時間不超過400s,打擊快速突然。由於飛彈飛行時間短,使得目標有效機動距離短,較亞音速飛彈可顯著減小自控終點散布及目標機動散布,加之飛彈末制導雷達具有較大的作用距離,目標搜捕能力強。以標準-6艦空飛彈打擊大中型水面艦艇為例,遠程目指系統對目標的定位均方差2km(1σ),目標航速30kn、雷達反射截面積3000m2,飛彈主動導引頭對1m2的空中目標穩定跟蹤距離10km、射擊距離300km、作戰反應時間10s。經計算,目標散布圓半徑為11km,而飛彈主動導引頭對目標的穩定跟蹤距離可達60km,雷達導引頭設定±13°可就完全覆蓋目標散布區。可見,在相同捕獲機率的條件下,艦空飛彈反艦攻擊對目指信息老化時間、目標指示精度等作戰保障條件比亞音速飛彈的需求要低得多。因此,標準-6艦空飛彈在惡劣目指信息情況下,仍然具備對大中型水面艦艇的遠程打擊潛能。

(2)高拋彈道突防優勢明顯

現役超聲速反艦飛彈,如俄羅斯的寶石、俄印合作的布拉莫斯,為增大射程,均設置有中高空巡航飛行模式。飛彈在中高空超音速巡航階段,飛行平穩,目標特徵明顯,很容易遭受中遠程艦空飛彈的攔截。與之相比,標準-6艦空飛彈採用高拋彈道飛行,飛彈發射後,先向上爬升至彈道制高點,增加飛彈的勢能,然後改變姿態向下俯衝,飛彈速度會越來越快,極大地增加了末端機動能力和對方防禦難度。水面艦艇攔截標準-6艦空飛彈,相當於攔截再入段的戰術彈道飛彈,只有少數裝備區域防空飛彈的艦艇具備一定末端攔截能力 。由此可見,採用高拋彈道的中遠程艦空飛彈具有顯著的高空、高速、大角度俯衝和複雜彈道突防優勢,用於打擊水面目標十分有效。

(3)攻防一體性能大幅提升

現有水面艦艇攜帶反艦飛彈的數量多為8枚,只有少數水面艦艇能夠攜帶16枚。艦艇海上部署時間較長,面對海上多元化威脅目標,反艦火力使用受到極大限制。具備垂直發射能力的水面艦艇,擁有較多發射單元,可以發射多型艦空飛彈,具有發展對艦火力的巨大空間。標準-6艦空飛彈打擊目標由空中向水面拓展,將推動艦空飛彈由單純防禦向攻防一體轉變,可大大增強水面艦艇的攻防作戰能力,使得艦艇可以長期分散配置,有效增強海域、空域的控制範圍,實現分布式打擊。

分布式殺傷依託天基、空基、海基一體化信息系統將反艦火力延伸至殺傷兵器飛行航程最遠處,極大增強了反艦武器的遠程精確打擊能力,使水面艦艇可分布式小群部署,實現兵力分散、火力集中,有效增強海空控制能力,對我未來海上安全構成嚴重威脅。縱觀以分布式殺傷為作戰需求牽引的各型對艦精確打擊武器的發展之路,可以得出以下結論:

(1)基於複雜戰場目標捕捉、目標選擇、協同作戰及彈載探測信息回傳指控中心進行二次利用需求,反艦飛彈首要解決高精度導航飛行問題。現階段慣導+衛星導航是一種技術成熟、成本較低的解決方案,但衛星導航信號易受到干擾、阻斷。因此,從長遠看,不依賴衛星輔助導航的高精度導航技術將廣泛應用於先進反艦飛彈,如LARAM-A應用了高精度慣導技術。

(2)加裝雙向數據鏈、實現網絡化是提升反艦飛彈遠程打擊、作戰管理控制和彈群協同作戰、體系對抗突防等能力需重點解決的關鍵問題,將成為新一代反艦飛彈的通行做法。

(3)人工智慧技術已初步應用於反艦飛彈,使反艦飛彈作戰能力得到明顯提升,如飛行中自主在線航路規劃技術、智能瞄準點選擇技術、智能抗干擾技術、智能引信技術等。從長遠看,建立在自主精確導航和網絡化兩大物質基礎之上的群體智能技術將才是推動彈群體系作戰能力質變的核心技術。

(4)先進中遠程、遠程艦空飛彈實現反艦功能,不僅可在海上近距交戰中充分發揮快速精確打擊優勢,而且還可實現超視距、超音速、超機動、超敏捷打擊,能夠與專用反艦飛彈實現優勢互補,在主動性、反制性、應急性、補充性、警告性反艦作戰方面具有良好的應用前景。

作者:侯學隆 謝宇鵬

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