美国海军将建立海军一体化火控—防空体系

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/16 15:22:42


协同作战系统
  协同作战 (CEC) 系统是美国海军在原C3I系统的基础上,为加强海上防空作战能力而研制的作战指挥控制通信系统。
  现代海战中,航母战斗群的防空系统面临巨大的挑战。首先,舰队可能遭受的打击不再只是飞机投掷的炸弹和鱼雷,还有空中、水面、陆地发射的各种导弹和精确制导弹药,防空系统需要在复杂的作战形势下快速做出反应。其次,自然环境的影响,如飓风、电磁暴等,降低了防空系统的有效作战半径和作战能力。再次,在与盟军联合实施的军事行动中,广阔而复杂的战场环境加大了敌、友目标辨别的难度。而且,航母战斗群中各舰艇所具备的侦察能力都存在地域、范围、手段、精度的局限性,独立侦察所获取的情报不能适应复杂环境下的作战需求。如果能够建立一个囊括战场内所有舰艇的信息网络,将它们所获得的侦察情报加以综合,形成精度更高、范围更广、全局一致的战场态势信息,并为全舰队所共享,就能够取代传统的、各自为战的海上防空作战模式,实现真正意义上的协同作战。CEC系统正是为服务于这一目标而构建的作战指挥通信系统。

E-2D“先进鹰眼”预警机飞跃美国诺福克海军基地

  CEC系统实质上是一个利用计算机和通信技术构建的网络,它把航母战斗群中各舰艇的目标探测系统、指挥控制系统和武器系统以及预警机等联系起来,允许各舰以极短的延时共享各种探测器获取的所有数据,从而使整个战斗群能高度协同地作战。该系统的核心设备是协同作战处理器(CEP)和数据分配系统(DDS)。CEP用于处理由系统主舰和网络中各舰提供的数据,通常与武器系统的处理机相连接,以便及时、精确地进行协同作战。CEP具有足够的容量和运算能力,以及与战斗群中所有作战系统相适应的接口。DDS能可靠、近实时地交换分配群体数据,其传输能力比通常的战术数据链高几个数量级。
  CEC系统既能用来辅助战术决策,又能自动地使用硬杀伤或软杀伤方式来对付敌方攻击武器,从而使整个航母战斗群能高度协同地作战,使各种防空设施的一体化达到更高的水平。具体地说,CEC系统的功能包括三个方面:1、复合跟踪与识别。将航母战斗群中各舰载雷达的探测数据进行滤波、加权和集中,经综合处理后得出威胁目标的航迹,各舰可据此进行目标跟踪和识别。如果某舰载雷达在一段时间内未能更新目标诸元,可利用其他舰艇的雷达数据对目标航迹进行更新。2、捕获提示。在CEC系统已形成目标航迹的情况下,如果某舰的雷达未能获得此航迹,CEC系统可自动地启动捕获提示功能,使其雷达能快速捕获到目标,大大增加捕获距离。3、协同作战。协同作战能力从整个作战大队运行区域内水面舰艇和飞机上的传感器提取数据,并在数微秒内向作战大队中每件装备显示火控品质数据,扩大了战场空间保护的规模。这使战斗群中各舰以极短的延时共享其他舰艇获取的目标信息,即时发现空中目标并准确识别,发射并制导导弹对目标进行攻击,协同抗御各威胁目标。被攻击的目标可以是本舰雷达未捕获到的目标,即可以遂行所谓的“超视距攻击”。当目标接近作战大队,对其进行火力控制及跟踪,所有的军舰能够在其最大拦截距离内开火,并且考虑到每种导弹的性能特点。
  协同作战系统是一种有望在较大程度上改变美国海军水面作战的系统。美军官方对该系统状态的描述为:协同作战能力使作战大队的舰艇和飞机能够以前所未有的速度共享传感器数据,提供一种单一的综合空中图像。这种革命性的能力不需要额外的雷达和武器,而是用现有系统共享信息。协同作战能力实现以下几个方面的显著改善:发现空中目标跟踪精度;跟踪连续性;空中目标识别一致性。
  协同作战能力在网络中心战(net-centric warfare, NCW)之前设想,但是其非常紧密地整合到网络中心战框架中。事实上,美国海军中将亚瑟·K·塞布罗夫斯基在构思网络中心战概念时,就设想了协同作战能力。正如他所强调的那样,利用协同作战能力,那些不具备SPY-1雷达或者E-2C预警机的机载雷达单位,仍然获得了完整且高度精确的战术图像,以及进行有效武器攻击所需要的信息。
  一体化火控-防空体系
  由于协同作战系统的重要性,2015年1月28日,美国国防部主管采办、技术和后勤的副部长弗兰克·肯达尔在美国国会众议院武装部队委员会发表有关国防部“转向亚太地区”的证词时,既笼统地提了一体化防空反导能力,又特别提到了扩大美国海军的一体化火控-防空体系。
  美国海军航空部队指挥官大卫·布斯中将宣布,《2014—2025年美国海军航空兵构想》(Naval Aviation Vision, 2014-2025)正式发布。该文件确定了如何在保持支柱能力和完整性的基础上,维持和发展海军航空兵的能力,以满足现在及未来国防的需要。新版《构想》文件代表了美国海军与海军陆战队的一致看法,即海军航空部队应当如何去实现海军作战部长及陆战队司令的要求——“在关键时刻和关键的地点保持强大的前沿存在和适当的戒备”。美海军航空部队致力于在现在和将来保持自身的能力优势,新版《构想》第一部分描述了该部队计划如何去实现这一目标。《构想》列出了一些需要维持和加强的关键技术,例如F-35B/C“闪电”II战斗机和“福特”级航母。海军航空部队还采纳了一些提升集成作战能力的策略。
  海军航空部队今后的任务将更加集成化,无论是在操作层面还是在采办过程的早期阶段。以空战为例,未来空战必将更大程度地与其他海军飞机集成,比如E-2D“先进鹰眼”预警机、EA-18G“咆哮者”电子攻击机以及MQ-4C无人机等情报监视与侦察(ISR)平台。同时,海军作战飞机还将加强与水面舰船等武器平台的协同,最终共同形成海军一体化防空火控(Naval Integrated Fire Control-Counter Air,NIFC-CA)能力。一体化作战对其他海军航空作战任务的完成也十分有帮助,包括反潜作战、反水雷作战、攻击作战、远征作战和信息战等。   海军一体化防空火控系统包括“宙斯盾”雷达、机载传感器和 SM-6 导弹,为此还在E-2“鹰眼”上装了机载传感器,这样可以发现超过一般雷达侦察范围的敌方威胁。海军和洛克希德·马丁公司正在计划利用F-35 战斗机结合其他国防技术提前发现反舰导弹。它可追踪接近并破坏超过雷达探测范围的敌军威胁,像巡航导弹。洛·马公司的主管称,我们有意在F-35战斗机上安装机载遥感器以代替E-2“鹰眼”。这样,海军一体化防空火控系统能够对抗复杂目标,比如说隐身飞机。他还称,除了“宙斯盾”雷达和SM-6 导弹,洛·马公司正在和海军海上系统司令部密切合作,准备在白沙导弹靶场试验该系统。


F-35战斗机上的传感器包括有源电子扫描阵列雷达和分布式孔径系统,以及6个不同的光电传感器。机上还装有帮助识别和精确定位的装置。它既能用于空对空而且可用于空对地,同时还能够结合前视红外设备、红外线搜索和跟踪技术。
  海军一体化防空火控系统改变了攻守时的作战方案,五角大楼称之为区域封锁策略。比方说,一个潜在的敌人寻求使用如反舰巡航导弹之类的远程武器使美军不能控制战略重地,在陆地上发射的巡航导弹使美国海军舰船很难接近特定的海域。在这种情况下,海军一体化防空火控系统能给海军舰艇提供火力,扩大其打击范围。举例来说,SM-6 导弹使用半主动制导技术和主动制导技术,能在较大范围内识别和打击目标,包括飞机,无人操纵的系统、船、车辆和建筑物。然而,就防御来说,海军一体化防空火控系统能识别和打击距离较远的敌军,从而保证美国海军的安全。海军一体化防空火控系统在2015年晚些时候服役,这种巡航导弹防御技术将很快为舰队保驾护航。经过升级的“宙斯盾”弹道导弹防御系统将用于现在正在建造的两艘巡洋舰DDG 113 和 DDG 118。
  为了实现这一构想,美军进行了一些试验。
  据英国《简式防务周刊》报道,在未公开的海上测试中,美国海军和安防承包商合作的“标准”6型导弹(SM-6)成功进行了海上拦截实验。为了完成该导弹的远程任务,美国海军借助海军一体化防空火控(NIFC-CA)系统,如海军E-2D“先进鹰眼”,来实现超视距目标定位,以收集“非宙斯盾”系统(non-Aegis)设备的数据。雷声公司SM-6导弹高级项目总监迈克坎皮西称自己无权透露具体的拦截范围。但该公司在一份报告中称,对抗BQM-74巡航导弹时,“标准”6型导弹拦截范围接近导弹的最大射程。根据简式海军武器系统数据,该导弹的射程大约是370千米。“标准”6导弹已经具备初期作战能力,正在装备战舰。该导弹的功能是防空和对海基末端大气层内的反弹道导弹的防御。它将要代替“标准”2型Block 4导弹,成为海军海基末端的拦截弹。
  美海军一体化防空火控(NIFC-CA) 系统首次在“西奥罗·罗斯福”号航母打击群(CSG)上部署。届时,美海军将在航母上测试该系统,最终航母打击群将会支援美海军第五、六、七舰队。装备NIFC-CA系统的美国海军航母打击群于2015年3月11号开始依次前往欧洲、中东和亚太地区。这一系统可使航母打击群进行超视距作战,尤其是在反介入/区域封锁环境下,通过扩展航空网络作战。该打击群由航母领航,还包括“提康德罗加”级导弹巡洋舰“诺曼底”号(CG 60)、“阿利·伯克”级导弹驱逐舰“温斯顿·丘吉尔”(DDG 81)号、“弗雷斯特·谢尔曼”(DDG 98)号、“法特格特”(DDG 90)号。航母打击群配有第一舰载机联队,包括9个飞行中队:VFA-11战斗机中队、VFA-136战斗机中队、VFA-211战斗机中队、VMFA-251战斗机中队、VAQ-137电子攻击机中队、VAW-125舰载空中预警机中队、VRC-40舰队后勤支援中队、HSM-46直升机海上攻击中队、HS-11海上直升机作战中队。“西奥罗·罗斯福”号航母打击群从弗吉尼亚州的诺福克海军基地起航,将首先前往地中海支援美军第六舰队,并执行海上安全和联合反恐行动。然后继续前往海湾地区,支援第五舰队,最后到达太平洋与第七舰队汇合。最终将停靠在加利福利亚的圣迭戈,并以此基地为母港。在太平洋基地的航母舰队调整中,该航母打击群将替代“罗纳德·里根”(CVN 76)号。
  虽然未来“宙斯盾”系统的现代化改造将采用更大射程的“标准”6型导弹和海军一体化火控防空系统,以加大对航母战斗群的保护;但美国海军似乎缺乏对大部分舰队进行升级的经费。尽管面临预算不足以及持续戒备要求的压力,但海军仍将努力维持海军航空部队的完整性。《构想》第二节描述了如何使海军航空兵保持完整性和可支付性。该军种将实施“必要成本”战略,提高效能降低总体成本。通过综合后勤辅助管理系统(ILSMS),该部队将在不影响戒备能力的基础上继续推进降低成本。大卫·布斯承认,预算的压力会影响海军航空兵的飞行小时数,但海军的能力优化工作组正在开发新的分析方法和工具,以便在预算下降的基础上维持足够的戒备能力。
  《2014—2015年海军航空兵构想》最后还简要介绍了海军航空兵当前和未来可能的作战能力,以及升级未来能力的路线图。目前,几乎每一种飞机都在向新的、能力更强的平台升级。美国海军希望,到2025年升级能基本完成,F-35B/C战斗机、E-2D预警机以及MQ-4C无人机等将陆续装备部队,形成完全作战能力。
  美国海军领导层越来越清楚,在可预见的未来主要需求将是在濒海地区,面向地区或当地威胁的诸军种联合和诸兵种联合作战。大规模的协同威胁不可能出现,大规模空中发射威胁尤其如此。美国海军的防空系统将需要防御近岸军舰,而不是防御远洋军舰,以在濒海地区消除对岸边美国部队和盟军部队的空中威胁,同时提供战区反导防御。美国海军一体化火控-防空体系已经成功地适应这些新的要求。

协同作战系统
  协同作战 (CEC) 系统是美国海军在原C3I系统的基础上,为加强海上防空作战能力而研制的作战指挥控制通信系统。
  现代海战中,航母战斗群的防空系统面临巨大的挑战。首先,舰队可能遭受的打击不再只是飞机投掷的炸弹和鱼雷,还有空中、水面、陆地发射的各种导弹和精确制导弹药,防空系统需要在复杂的作战形势下快速做出反应。其次,自然环境的影响,如飓风、电磁暴等,降低了防空系统的有效作战半径和作战能力。再次,在与盟军联合实施的军事行动中,广阔而复杂的战场环境加大了敌、友目标辨别的难度。而且,航母战斗群中各舰艇所具备的侦察能力都存在地域、范围、手段、精度的局限性,独立侦察所获取的情报不能适应复杂环境下的作战需求。如果能够建立一个囊括战场内所有舰艇的信息网络,将它们所获得的侦察情报加以综合,形成精度更高、范围更广、全局一致的战场态势信息,并为全舰队所共享,就能够取代传统的、各自为战的海上防空作战模式,实现真正意义上的协同作战。CEC系统正是为服务于这一目标而构建的作战指挥通信系统。

E-2D“先进鹰眼”预警机飞跃美国诺福克海军基地

  CEC系统实质上是一个利用计算机和通信技术构建的网络,它把航母战斗群中各舰艇的目标探测系统、指挥控制系统和武器系统以及预警机等联系起来,允许各舰以极短的延时共享各种探测器获取的所有数据,从而使整个战斗群能高度协同地作战。该系统的核心设备是协同作战处理器(CEP)和数据分配系统(DDS)。CEP用于处理由系统主舰和网络中各舰提供的数据,通常与武器系统的处理机相连接,以便及时、精确地进行协同作战。CEP具有足够的容量和运算能力,以及与战斗群中所有作战系统相适应的接口。DDS能可靠、近实时地交换分配群体数据,其传输能力比通常的战术数据链高几个数量级。
  CEC系统既能用来辅助战术决策,又能自动地使用硬杀伤或软杀伤方式来对付敌方攻击武器,从而使整个航母战斗群能高度协同地作战,使各种防空设施的一体化达到更高的水平。具体地说,CEC系统的功能包括三个方面:1、复合跟踪与识别。将航母战斗群中各舰载雷达的探测数据进行滤波、加权和集中,经综合处理后得出威胁目标的航迹,各舰可据此进行目标跟踪和识别。如果某舰载雷达在一段时间内未能更新目标诸元,可利用其他舰艇的雷达数据对目标航迹进行更新。2、捕获提示。在CEC系统已形成目标航迹的情况下,如果某舰的雷达未能获得此航迹,CEC系统可自动地启动捕获提示功能,使其雷达能快速捕获到目标,大大增加捕获距离。3、协同作战。协同作战能力从整个作战大队运行区域内水面舰艇和飞机上的传感器提取数据,并在数微秒内向作战大队中每件装备显示火控品质数据,扩大了战场空间保护的规模。这使战斗群中各舰以极短的延时共享其他舰艇获取的目标信息,即时发现空中目标并准确识别,发射并制导导弹对目标进行攻击,协同抗御各威胁目标。被攻击的目标可以是本舰雷达未捕获到的目标,即可以遂行所谓的“超视距攻击”。当目标接近作战大队,对其进行火力控制及跟踪,所有的军舰能够在其最大拦截距离内开火,并且考虑到每种导弹的性能特点。
  协同作战系统是一种有望在较大程度上改变美国海军水面作战的系统。美军官方对该系统状态的描述为:协同作战能力使作战大队的舰艇和飞机能够以前所未有的速度共享传感器数据,提供一种单一的综合空中图像。这种革命性的能力不需要额外的雷达和武器,而是用现有系统共享信息。协同作战能力实现以下几个方面的显著改善:发现空中目标跟踪精度;跟踪连续性;空中目标识别一致性。
  协同作战能力在网络中心战(net-centric warfare, NCW)之前设想,但是其非常紧密地整合到网络中心战框架中。事实上,美国海军中将亚瑟·K·塞布罗夫斯基在构思网络中心战概念时,就设想了协同作战能力。正如他所强调的那样,利用协同作战能力,那些不具备SPY-1雷达或者E-2C预警机的机载雷达单位,仍然获得了完整且高度精确的战术图像,以及进行有效武器攻击所需要的信息。
  一体化火控-防空体系
  由于协同作战系统的重要性,2015年1月28日,美国国防部主管采办、技术和后勤的副部长弗兰克·肯达尔在美国国会众议院武装部队委员会发表有关国防部“转向亚太地区”的证词时,既笼统地提了一体化防空反导能力,又特别提到了扩大美国海军的一体化火控-防空体系。
  美国海军航空部队指挥官大卫·布斯中将宣布,《2014—2025年美国海军航空兵构想》(Naval Aviation Vision, 2014-2025)正式发布。该文件确定了如何在保持支柱能力和完整性的基础上,维持和发展海军航空兵的能力,以满足现在及未来国防的需要。新版《构想》文件代表了美国海军与海军陆战队的一致看法,即海军航空部队应当如何去实现海军作战部长及陆战队司令的要求——“在关键时刻和关键的地点保持强大的前沿存在和适当的戒备”。美海军航空部队致力于在现在和将来保持自身的能力优势,新版《构想》第一部分描述了该部队计划如何去实现这一目标。《构想》列出了一些需要维持和加强的关键技术,例如F-35B/C“闪电”II战斗机和“福特”级航母。海军航空部队还采纳了一些提升集成作战能力的策略。
  海军航空部队今后的任务将更加集成化,无论是在操作层面还是在采办过程的早期阶段。以空战为例,未来空战必将更大程度地与其他海军飞机集成,比如E-2D“先进鹰眼”预警机、EA-18G“咆哮者”电子攻击机以及MQ-4C无人机等情报监视与侦察(ISR)平台。同时,海军作战飞机还将加强与水面舰船等武器平台的协同,最终共同形成海军一体化防空火控(Naval Integrated Fire Control-Counter Air,NIFC-CA)能力。一体化作战对其他海军航空作战任务的完成也十分有帮助,包括反潜作战、反水雷作战、攻击作战、远征作战和信息战等。   海军一体化防空火控系统包括“宙斯盾”雷达、机载传感器和 SM-6 导弹,为此还在E-2“鹰眼”上装了机载传感器,这样可以发现超过一般雷达侦察范围的敌方威胁。海军和洛克希德·马丁公司正在计划利用F-35 战斗机结合其他国防技术提前发现反舰导弹。它可追踪接近并破坏超过雷达探测范围的敌军威胁,像巡航导弹。洛·马公司的主管称,我们有意在F-35战斗机上安装机载遥感器以代替E-2“鹰眼”。这样,海军一体化防空火控系统能够对抗复杂目标,比如说隐身飞机。他还称,除了“宙斯盾”雷达和SM-6 导弹,洛·马公司正在和海军海上系统司令部密切合作,准备在白沙导弹靶场试验该系统。


F-35战斗机上的传感器包括有源电子扫描阵列雷达和分布式孔径系统,以及6个不同的光电传感器。机上还装有帮助识别和精确定位的装置。它既能用于空对空而且可用于空对地,同时还能够结合前视红外设备、红外线搜索和跟踪技术。
  海军一体化防空火控系统改变了攻守时的作战方案,五角大楼称之为区域封锁策略。比方说,一个潜在的敌人寻求使用如反舰巡航导弹之类的远程武器使美军不能控制战略重地,在陆地上发射的巡航导弹使美国海军舰船很难接近特定的海域。在这种情况下,海军一体化防空火控系统能给海军舰艇提供火力,扩大其打击范围。举例来说,SM-6 导弹使用半主动制导技术和主动制导技术,能在较大范围内识别和打击目标,包括飞机,无人操纵的系统、船、车辆和建筑物。然而,就防御来说,海军一体化防空火控系统能识别和打击距离较远的敌军,从而保证美国海军的安全。海军一体化防空火控系统在2015年晚些时候服役,这种巡航导弹防御技术将很快为舰队保驾护航。经过升级的“宙斯盾”弹道导弹防御系统将用于现在正在建造的两艘巡洋舰DDG 113 和 DDG 118。
  为了实现这一构想,美军进行了一些试验。
  据英国《简式防务周刊》报道,在未公开的海上测试中,美国海军和安防承包商合作的“标准”6型导弹(SM-6)成功进行了海上拦截实验。为了完成该导弹的远程任务,美国海军借助海军一体化防空火控(NIFC-CA)系统,如海军E-2D“先进鹰眼”,来实现超视距目标定位,以收集“非宙斯盾”系统(non-Aegis)设备的数据。雷声公司SM-6导弹高级项目总监迈克坎皮西称自己无权透露具体的拦截范围。但该公司在一份报告中称,对抗BQM-74巡航导弹时,“标准”6型导弹拦截范围接近导弹的最大射程。根据简式海军武器系统数据,该导弹的射程大约是370千米。“标准”6导弹已经具备初期作战能力,正在装备战舰。该导弹的功能是防空和对海基末端大气层内的反弹道导弹的防御。它将要代替“标准”2型Block 4导弹,成为海军海基末端的拦截弹。
  美海军一体化防空火控(NIFC-CA) 系统首次在“西奥罗·罗斯福”号航母打击群(CSG)上部署。届时,美海军将在航母上测试该系统,最终航母打击群将会支援美海军第五、六、七舰队。装备NIFC-CA系统的美国海军航母打击群于2015年3月11号开始依次前往欧洲、中东和亚太地区。这一系统可使航母打击群进行超视距作战,尤其是在反介入/区域封锁环境下,通过扩展航空网络作战。该打击群由航母领航,还包括“提康德罗加”级导弹巡洋舰“诺曼底”号(CG 60)、“阿利·伯克”级导弹驱逐舰“温斯顿·丘吉尔”(DDG 81)号、“弗雷斯特·谢尔曼”(DDG 98)号、“法特格特”(DDG 90)号。航母打击群配有第一舰载机联队,包括9个飞行中队:VFA-11战斗机中队、VFA-136战斗机中队、VFA-211战斗机中队、VMFA-251战斗机中队、VAQ-137电子攻击机中队、VAW-125舰载空中预警机中队、VRC-40舰队后勤支援中队、HSM-46直升机海上攻击中队、HS-11海上直升机作战中队。“西奥罗·罗斯福”号航母打击群从弗吉尼亚州的诺福克海军基地起航,将首先前往地中海支援美军第六舰队,并执行海上安全和联合反恐行动。然后继续前往海湾地区,支援第五舰队,最后到达太平洋与第七舰队汇合。最终将停靠在加利福利亚的圣迭戈,并以此基地为母港。在太平洋基地的航母舰队调整中,该航母打击群将替代“罗纳德·里根”(CVN 76)号。
  虽然未来“宙斯盾”系统的现代化改造将采用更大射程的“标准”6型导弹和海军一体化火控防空系统,以加大对航母战斗群的保护;但美国海军似乎缺乏对大部分舰队进行升级的经费。尽管面临预算不足以及持续戒备要求的压力,但海军仍将努力维持海军航空部队的完整性。《构想》第二节描述了如何使海军航空兵保持完整性和可支付性。该军种将实施“必要成本”战略,提高效能降低总体成本。通过综合后勤辅助管理系统(ILSMS),该部队将在不影响戒备能力的基础上继续推进降低成本。大卫·布斯承认,预算的压力会影响海军航空兵的飞行小时数,但海军的能力优化工作组正在开发新的分析方法和工具,以便在预算下降的基础上维持足够的戒备能力。
  《2014—2015年海军航空兵构想》最后还简要介绍了海军航空兵当前和未来可能的作战能力,以及升级未来能力的路线图。目前,几乎每一种飞机都在向新的、能力更强的平台升级。美国海军希望,到2025年升级能基本完成,F-35B/C战斗机、E-2D预警机以及MQ-4C无人机等将陆续装备部队,形成完全作战能力。
  美国海军领导层越来越清楚,在可预见的未来主要需求将是在濒海地区,面向地区或当地威胁的诸军种联合和诸兵种联合作战。大规模的协同威胁不可能出现,大规模空中发射威胁尤其如此。美国海军的防空系统将需要防御近岸军舰,而不是防御远洋军舰,以在濒海地区消除对岸边美国部队和盟军部队的空中威胁,同时提供战区反导防御。美国海军一体化火控-防空体系已经成功地适应这些新的要求。