闫春旭研究员谈复杂电磁环境下海上编队体系

海上编队在实战背景下如何对它的作战能力进行测试,我们有一个初步的方案,包括三方面:一、开展复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试的必要性。二、对复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试的认识。三、复杂电磁环境下海上编队防空体系作战能力试验与测试方案的初步设想。

一、开展复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试的必要性

海上编队信息系统在目前科研做的一些试验,初样或者正样在实验室内进行联调试验,在正样完成以后,要到实际舰艇上进行系泊和航行试验,由于试验条件的限制,或者目前出于对研制组要求的理解或者为了完成*方的研制任务,还都是设计一些典型的试验场景或者试验航路, ,进行设计的定型或者部队的试验,主要考核部队适用性或者有一定多作战背景。但是,目前来讲,还都是仅仅定位在对系统的功能和性能的测试,也考虑了部队使用上的一些需求,目前来讲,对它的功能和性能还都是按照常规的指标体系进行测试,比如说处理能力、指挥能力、传输能力等等。

上述内容实际上距离我们部队实际使用还有很大的差距,特别是能打仗、打胜仗,或者说我们现在更高的要求是设计装备就是设计未来战争,这是习主席的一个要求。所以,目前来讲,特别是从事海上编队作战指挥系统或者海上信息系统研制的抓总单位,我们实际上有一个很重要的思想转变,我们的交付装备要向交付战斗力的转变,比如说我们交付的海上编队的作战指挥系统,交付部队以后,随着部队的使用,会提很多改进的需求,改进的需求实际上也是积累战斗力的过程,美*在采办制度上就是基于能力的采办,同时对系统或者装备有初始作战能力,然后进行战斗力的增长,对我们装备的研制特别是复杂大系统装总工作提出了更高的要求,这也是我们开展复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试最根本的初衷,为了实现能够打胜仗的目标。

我们编队的防空作战能力如果没有干扰的情况下,它可能是比较大的或者说是符合系统设计指标要求的。但是,如果有了敌人电子战飞机的压制,你的防空作战能力可能就会缩小,缩小多少?我们现在不知道,我们要描述特别是要定量的描述在什么样的复杂电磁环境下,我们的海上编队作战能力衰减了多少,这个值是为部队的指挥员或者他的使用提供了一个基础数据,也对我们编队指挥员设计战术提供了技术的基础,我们要开展复杂电磁环境编队的体系作战能力试验与测试的必要性。

二、对复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试的认识

首先,测试对象就是海上编队,有驱逐舰战术编队,再有一个大家耳熟能详的航母编队,以航母为核心的,以它的护航舰艇组成的大型的战术编队,两栖部队,更复杂,除了有输送兵力的,还有陆战兵力等等。海上编队的特点就是种类多、数量大、地域分布广、动态范围大。海上编队信息系统是组成或者将这些作战平台凝结成一个整体的黏结剂,海上信息系统虽然是黏结剂,但是,它也有两面性,如果敌人对你的电子信息系统进行干扰,也是整个战斗力衰减最容易攻破的环节,大家都知道基于信息系统的体系作战能力,信息系统既是战斗力的倍增器,同时,它也是战斗力破坏最薄弱的环节,海上编队测试对象的一些特性也决定了我们对试验和测试特殊的要求。

测试指标是体系作战能力,比如防空体系作战能力,举一个例子,航母编队的防空体系作战能力,是由远程的防御区,包括预警手段有预警机、警戒机或者舰载远程对空警戒雷达或者舰载无人接收机。再有,远程的拦截手段,好比舰载航空兵或者远程的舰空弹。中层区域,进入到区域防空舰覆盖范围,手段主要是区域防空导弹,探测手段基本上也是以舰载雷达为主要。 一层,进程的防御区,包括单舰的舰空弹。对于一个编队来讲,他的防御是分层次、成体系的,这也是我们对试验设计更高的要求,你的指标体系或者测试衡量的要求不是一点、不是一条船的防空能力,不是一架预警机的探测能力也不是一个防空导弹多打击或者拦截能力而不是把诸多因素综合在一起,形成一个体系的作战能力。

所谓的作战能力,美国年参联会手册对作战能力这样定义的:在给定的标准和下,通过能够执行一组任务的方法和手段的集成,达到期望效果的本领。讲的是本领,本身电磁兼容系统级的做好了,我们自己身体就强壮了,我们自己的本领强了,作战能力讲的是我们自身的能力。体系应该是现在比较时髦的一个词,特别是体系工程,大家也在提我们从系统向体系过渡、从系统工程向体系工程转变,给体系提出三个定义,是美国国内对这个定义也有很多阐述,我感觉到在这方面走在最前沿的还是美国,所以,我们从美国*方一些指南也好、指令也好对这个体系的了解或者定义应该相对权威一些,这是年美国国防部的定义,体系是由独立起作用的系统组成的,以实现特定功能的更大规模的系统组合,对Systemofsystems的描述, 个系统是单数,第二个系统是复数,前面的系统是更大的系统,是由下面很多系统组成的。参联会主席指令是这样的定义:体系是相关或相连接的系统或系统的组合,能够提供给定的能力,系统任何一部分的损失都会降低整体的性能和能力。强调的是它们之间互通互联,每个个体之间如果不发生关系,机械的组合在一起,不成为一个体系,必须是有机的结合在一起,比如以人为例,一个人有呼吸系统、循环系统、消化系统,包括骨骼系统, 组成一个人,几个人集合在一起,他们之间形成一个小的团队,团队之间必须要为一个共同目标之间有交流,所以,要互通互联,美国海*的定义早于美国国防部,年的定义,任何一个国家现代化的海*都具有联合作战的特征,有水平舰艇、有潜艇、有航空兵、有陆战队等等。所以,美国海*在体系工程指南里是这样定义的,用来描述互操作性系统的集成力量,从而实现任务能力,典型特征包括高度的合作和协调、灵活的添加或删除系统组件和网络中心构架。首先,节点和节点之间要高度的合作和协调,而且它们之间有动态性,它们之间通过网络中心构架进行组合的,体系中的各自系统能够独立运作,通常还能够独立管理。举个例子,我们组成一个编队,好比以我国海*为例,我们组成任务编队,他可以从驱三支队抽取两条驱逐舰,可以从北海舰队抽取两条预警机,这些节点或者系统都能够独立运行,而且是独立管理的,更加细致的描述了所谓体系的基本特征。

有了对体系的特征,我们对编队防空体系做一个稍微详细一点的介绍,可以抽象出来,分远、中、近、末端,我们分层,我们对它进行抽象,提出物理模型。首先,我们认为有探测节点、指挥节点、对空防御武器节点,虽然它的工作也是分层次的,又有飞机,又有舰艇,但是,我们把它分成情报侦查、预警探测节点、对空指挥节点和对空防御的武器节点,对后面的建模、分析提供基础。

对作战能力和体系有了简单介绍或者认识之后,我们对体系作战能力有这样的描述,谈不上定义,不是泛在的体系,而是仅仅针对一个特种任务,在这里边是防空作战体系,体系完成其使命任务的本领域潜力,是体系的特性和固有属性,它是由装备性能、数量、结构等因素组成,是一个静态的概念。我们跟部队交流时候,有一个混淆或者不同的概念,体系作战效能追求最终的效果,我们在这里边也有一个简单的描述,体系实现特定作战任务目标的有效程度,既在给定威胁、条件、环境和作战方案下,体系完成任务的效果,是一个动态的概念。作战能力表明了我在这样一个编程情况下,好比有一架预警机,有四所区域防空舰,有远程舰空弹,有近程舰空弹,有末端的防御武器系统,像美国CIWS或者中国的近程炮系统,这些只是静态概念,表征一个静态的能力,如果这些静态能力在实际使用过程中外围环境、作战对象瞬间变化的,千差万别的,体现出来的作战效能、效果是不一样的,一个静态概念,一个动态概念。

目前,我们对作战能力的理解还是在过程中,既然作战能力是一个国有的属性,是一个静态的概念,我们最熟悉的是系统的技术能力,是不是能够通过技术能力映射出来系统的作战能力,首先列出来整个技术能力,好比预警探测、情报侦查的能力、指挥控制能力、信息传输能力、对空拦截能力,这些我们都很熟悉,而且我们都有相应的手段、相应的指标可以进行试验、测试。

我介绍一下年标准,对战场、电磁环境这样定义的:复杂电磁环境是在一定的空域、时域、频域和功率域上,多种电磁信号存在,对武器装备运用和作战行动产生一定影响的电磁环境。希望是对武器的运用和作战行动产生了影响,而且在战场上是所有电磁信号的总和,年,英阿马岛之战英国谢菲尔德驱逐舰要跟英国本土进行卫星通信,这时候有很严重的电磁兼容问题,要开警戒雷达,卫星通信通不了,进行卫星通信的时候,把警戒雷达关掉了,这个时候阿根廷海*利用短短的间隙,用法国的飞鱼导弹把英国的谢菲尔德驱逐号打掉了,自己的电磁环境对作战行动造成的影响。还有中国海*一个例子,在一次演习时,我们编队三条舰,用一行队的队形前进,同时,开了三部对空警戒雷达,老的驱逐舰导弹发射架是能够转的,发射导弹的时候要转到和舰手正航的方向,由于受到了干扰,解算的数值, 把导弹发射架又带到了跟舰手方向平行的状态,如果这个时候发射导弹的话,就把我们舰的上层建筑打掉了,非常可怕的情况。好在是演习,没有实弹发射,这种情况对于作战的影响是相当严重的,还没有谈到敌人对我们的电子战的压制。一般在美国舰载机,不管对陆打击也好,还是对舰打击也好,都有电子战飞机作为伴随干扰。所以,复杂的电磁环境对作战行动会产生非常可怕的影响。

复杂电磁环境下,哪些因素会对我们的电子信息系统产生影响?刚才也提到了所谓的技术难度,比如预警探测范围,雷达如果没干扰的情况下,可能看公里。有干扰了,有很多杂波,肉眼都识别不出来回波,计算机自动建航也建不了,探测范围降低了,探测精度降低了,探测的反应时间增加了。指挥控制能力,由于没有目标,或者说目标有很多虚假的,决策能力就下降了,指挥能力也下降了,我都不知道目标在哪儿,我就没法指挥。再有,目标指示,由于精度降低了,目标指示能力也下降了,为整个战场环境都不清楚,作战效果的评估能力也下降了.信息传输能力,网络传输能力受到干扰以后中断了,误码增加了等等。拦截能力,由于前面因素的影响,拦截范围降低了,虽然导弹射程还是打这么远,由于探测的距离近了,发现的目标近了,射程、拦截范围也短了,拦截的精度也降低了,拦截的反映时间增加了,毁伤能力也降低了,好比对仪器造成了干扰,还没到达目标的时候,已经被干扰掉了。对于复杂电磁环境下,很多因素会导致技术能力受到影响。复杂环境下,海上编队技术能力实际上是有衰减的,衰减系数要通过试验测量出来。

三、复杂电磁环境下海上编队防空体系作战能力试验与测试方案

总体思路,首先,进行虚拟试验,我们要对评估方法进行研究,我们工业部门比较擅长的是对系统或者对体系的技术能力,以这个为基础,我们定义了它的作战能力,包括发现目标的能力,包括探测、跟踪。指挥控制能力,包括决策能力、指挥能力、打击拦截的能力。都是在体系和体系对抗的过程中,你的预警机被打掉了,你的防空远程舰控弹被打掉了,体系作战能力急剧下降,所以,有保障生存的能力,包括传输能力、抗毁等等。

刚才也提到了,我们试图找出来作战能力和技术能力之间的映射关系,有的一个作战指标可能对应一个技术能力或者对应几个技术能力,有些作战能力可能对应若干个。简单的有这样一个设想,通过作战能力到技术能力之间的映射,又考虑复杂电磁环境对技术能力的衰减,如果能够找到映射关系的话,找到所谓的转换系数,这样就能够评估我们编队的体系作战能力。

为了要做实兵试验,我们想先做虚拟试验,用仿真办法,构建编队内的电磁环境,自己的雷达、通信等等,我们设定一个场景,好比美国的EA18G对我们编队进行压力干扰,以这个场景产生外部干扰信号模型,相当于有自然环境、有敌人有意的干扰和我不想得到或者不想被干扰的信号, 通过基于数值仿真的复杂电磁环境下体系作战能力的测试评估得出这样一个结果,以这个结果再去设计我们实兵试验的参数,比如对刚才提到的编队内一些模型,通信设备的、雷达设备的、电子对抗设备的,飞机平台特性等等,我们要用虚拟试验仿真出来。

有了这些基础以后,在实兵下验证虚拟试验的结果,首先有一个实际的海洋编队,再有,有一个实际的目标。同时,要构建一个复杂的电磁环境,复杂电磁环境对海编队施加干扰或者施加影响,我们把各种试验数据包括电磁环境的数据进行采集、进行处理, 进行评估。

对实兵试验初步设想,我们可以模拟敌方电子战飞机,也可以用无人机搭载一些干扰的载荷,模拟等效的电磁环境。构造了这样一个比较逼真的复杂电磁环境场景。场景一定定量,没有定量的话,不能够向部队回答在什么样的情况下你的作战能力是什么样的。还可以用无人艇或者船舶搭载一些干扰源,这种方式在部队演习中已经有所应用,尽量逼真的模拟敌人对我们的干扰或者我们编队自己对自己的干扰,这也是一种方式。以后想把机载或者舰载模拟的干扰源综合起来使用。我们要构造复杂的电磁环境,就要有定量的,要定量测试,分布式的,不可能集中在一点,编队特性就是分布广,我们要进行分布式测量,能够得到战场空间里真实的、不同的空间、不同的时间、不同的功率真实的电磁环境特征。

我们认为开展复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验与测试研究,将填补复杂电磁环境下海上编队体系作战能力试验测试评估技术手段的空白,为海上编队信息系统和武器系统研制建设提供复杂电磁环境下的技术基础数据,满足研制建设海上编队作战体系的急需,为部队在复杂电磁环境下组织运用海上编队作战体系提供作战能力基础数据,满足部队提高海上编队体系作战效能的急需。

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