美微型空射诱饵武器发展分析与应对策略论文

美微型空射诱饵武器发展分析与应对策略

尹 航1,郭 谡2,温超然1,杨 闯1,毕 鹏1

(1. 上海机电工程研究所,上海 201109;2. 中国人民解放军63611部队,新疆维吾尔自治区 库尔勒 841000)

摘 要: 空射诱饵武器是美军体系对抗打击中的重要组成部分,起着武器效能倍增器的作用。美军依托空射诱饵平台进行载荷模块化设计,其目前的功能已经超越诱饵武器本身,向着诱骗、干扰、侦查、定位以及打击等方向复合发展。首先简述了美军空射诱饵发展历程,分析了其发展路径背后的需求要素;然后分析了空射诱饵威胁性、典型作战场景,总结了其可能的使用作战模式,梳理了研制中涉及的关键技术;最后针对使用特点对应对策略进行初步思考。

关键词: 空射诱饵;作战模式;关键技术;对策;人工智能

0 引 言

进入21世纪之后,以信息技术为核心的新技术对战争模式产生了根本性影响。现代战争中,空袭作战通常是最先发起的作战行动[1]。目前,空袭战逐步向着体系化、信息化和精准化方向发展。通过信息技术构建起来的武器装备体系改变了作战体系内部系统间的组织结构、信息流程,极大提高了武器装备综合使用能力,形成了“1+1>2”的作战效能。

(4)数据存储安全:数据库加密 选择了比较重要的关键数据进行加密存储。利用密码技术对信息进行加密,实现信息隐蔽,从而起到保护信息的安全的作用;文件加密 大量的数据都是以物理文件的形式保存在文件服务器指定的文件夹中,对于这部分数据的加密是可配置的,默认情况下考虑到系统性能问题文件是不加密的,如果需要也可以对这部分文件进行加密存储;附件加密 同样采取加密算法进行加密存储。

但是,信息技术同样具有先天缺点,一旦成功实现对某个信息单元的诱扰,将会导致信息链路局部瘫痪,最终破坏各作战单元之间的协同作战威力,明显削弱整体作战能力。

空射诱饵具有成本低、技术含量高、模块化、空中发射以及可编程等特点,作战用途广泛[2],将在未来战场发挥独特优势,或将改变未来空袭作战模式。微型空射诱饵因具有以下优点而受到美国以及以色列等国军方的重视[3]

1) 空射诱饵导弹尺寸小,具有较小的雷达散射截面积(radar cross section,RCS),使得它难以被地面雷达探测到。

[73] Jeffrey W. Legro, “Which Norms Matter? Revising the ‘Failure’ of Internationalism”, International Organization, Vol. 51 (1997), pp. 31-56, 转引自秦亚青、[美]亚历山大·温特:《建构主义的发展空间》,《世界经济与政治》2005年第1期,第9页。

(4) MALD - TL计划:其目的是节约发射成本,满足在离敌较近距离上使用的需求。美军于2008年1月提出,通过在MALD上增加火箭助推器的方式,实现MALD从地面发射筒发射,形成一种被称为MALD - TL的地面发射式远程飞行诱饵。

中国影视产品走进国际市场的营销途径调研访谈 ……………………………………………… 蒋林峰 王建平 任旭彬(1/57)

美国于20世纪90年代开始开展空射诱饵导弹的相关研究[3]。目前我国在空射诱饵武器领域开展的研究比较少[4]。因此,本文在总结美国空射诱饵弹发展历程的基础上,分析其发展需求及思路,结合我国发展现状提出相应的发展建议和应对策略。

(1) 朗乡花岗岩石林地质公园冰臼群,分布在海拔300~792 m之间的高地上,分布面积大,约2.6 km2,数量100~120个之间,朗乡冰臼群主要为分布于山崖陡壁的洞冰臼。

同时随着攻防对抗技术、网络信息技术和人工智能技术的蓬勃发展[5],美军于2015年提出了智能化分布式协同作战概念,本文对我军发展空射诱饵武器结合分布式协同作战概念进行了展望。

1 美军空射诱饵导弹发展历程分析

1.1 美国空射诱饵导弹发展现状

美国小型空射诱饵(miniature air launched decoy,MALD)是一种低成本、模块化的诱饵武器装备,可模拟美国及其盟国飞机的作战飞行剖面和运动特征,携带有源雷达信号增强器,覆盖一系列频率并模拟典型战机雷达反射信号,从而对敌方雷达探测体系进行诱骗。美国国防部高级研究计划局(defense advanced research projects agency,DARPA)在1995年提出该研发项目,2009年MALD正式装备美军。截止2017年,根据官方数据,MALD现阶段的采购已全部完成,总共3 000枚。其中,596枚为MALD基本型(ADM - 160B),2 404枚为MALD - J(ADM - 160C)。MALD系列型号发展如图1所示。

图1 MALD系列型号发展
Fig.1 The development of MALD

1) ADM - 160A(MALD原型)

1996年,美国国防部将小型空射诱饵概念纳入先进概念技术验证(advanced concept technology demonstration,ACTD)项目,要求该武器具有较小尺寸外形,可在“品字形”挂架上挂载3枚,能以典型战术飞机的巡航速度飞行,最大航程超过460 km,可模拟战斗机、轰炸机的雷达及其运动特征。最终,选取诺格公司作为该项目主设计方,装备代号为ADM - 160A(如图2所示)。

图2 ADM-160A
Fig.2 ADM-160A

2) ADM - 160B(MALD基本型)

2002年1月,由于评估认为ADM-160A价格昂贵且航程及续航时间有限,不满足军方需求,美军取消ADM - 160A采购,并在同年进行了该项目改进型招标。2003年5月,美国雷神公司胜出,承担ADM-160B研制工作。

相较诺格公司研制的ADM - 160A型号,ADM - 160B大幅增加了导弹尺寸,重新设计了气动外形,采用大推力涡喷发动机,使得射程和续航时间显著增加,ADM - 160B可以由轰炸机从防区外进行投放。ADM - 160B将美国空军的B - 52H轰炸机和F-16C/D战机作为MALD的设计首装载机,两种载机分别携载不少于16枚和4枚该类型导弹。2009年3月,开始交付第一套基本型MALD(如图3所示)。

(3) MASSM计划:其目的是具备自主搜索与攻击目标的能力。美军在MALD - V的基础上,加装毫米波雷达、红外导引头、智能飞控系统及战斗部,使其具备对敌打击能力。

图3 ADM - 160B
Fig.3 ADM - 160B

3) ADM - 160C(即MALD - J,MALD改进型)

诱饵弹的单一功能逐渐无法满足美军作战需求,为应对具有较为完善防空体系的作战对手,美军在基本维持ADM - 160B外形的基础上,进行了气动外形优化。在ADM - 160C上加装了主动电子干扰设备,使其可以兼具诱饵欺骗和主动干扰功能,大幅提升诱饵弹的实战效能。同时,还改进了动力系统,使其适用空域进一步扩大,续航时间也得到增长。2009年,MALD - J完成了第一次自由飞行试验。2012年,第一批MALD - J顺利交付美国空军(如图4所示)。2017年,美军采用了复合材料弹体,使得成本降低了25%。

表1分别给出了MALD系列典型型号发展特点及主要战术技术指标。

图4 B - 52H挂载MALD
Fig.4 MALD mounted on B - 52H

表1 MALD系列典型型号主要战术技术指标
Tab.1 Tactical and technical specifications of typical models of MALD

4) 平台衍生型号发展情况

图7为空射诱饵与反辐射导弹协同攻击模式示意图。在这种模式下执行中远程精确打击或纵深突袭任务时,空射诱饵导弹可在敌重点防空区域外发射并提前进入危险空域,诱骗敌雷达开机,辅助作战飞机快速定位,引导反辐射导弹打击敌防空系统,开辟突防通道。

(1) MALD - X计划:其目的是满足未来美军网络化作战能力需求。采用模块化武器,对电子战载荷进行改进,拓展低空飞行能力,并增强数据链通信能力。2018年8月20日,美军完成MALD - X的自由飞行测试。

(2) MALD - V计划:其目的是满足美军多样性作战能力需求。美军于2012年7月提出MALD - V方案,可根据不同任务需求携带相应的干扰及侦察设备、战斗部以及导引头等多种任务载荷[6]

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3) 兼有“软硬杀伤”功能,可依据战场瞬时变化的特点,选择欺骗、压制或摧毁等任务模式。

(5) MALD - N计划:其目的是研发适合海军使用的空射诱饵导弹武器系统。美国海军对现有的MALD - J型号进行改进,以满足舰载机发射使用以及配合美海军水面舰艇作战需求。

1.2 美军空射诱饵导弹典型作战场景应用

2) 诱骗/干扰/侦察载荷一体化及应用技术发展

弹或联合防区外弹药摧毁对方防空阵地与雷达,进而使得敌方防空体系失效,为后续的战斗机或巡航导弹开辟出一条攻击通道。美军对地攻击突防体系如图5所示。

图5 美军对地攻击突防体系
Fig.5 Ground attack penetration system of the US Army

1.3 美军空射诱饵发展需求及趋势分析1.3.1 美军空射诱饵发展需求分析

从美国的军事发展历程可以看出,半个世纪以来,美军在非本土作战过程中,推行进攻性的非对称打击能力,尤其是在进入21世纪后,美军更是极度追求打击的高效性。从美军军事需求分析可以看出:空射诱饵最初具有欺骗功能,仅用于迷惑敌人(此时美军实际作战对象为伊拉克、中东地区等地区军事力量);随着作战需求发展,美军提出了对于有较完备与较强防空能力的国家也应具有高效的体系突防打击能力,因此在空射诱饵上增加了干扰等手段,同时依托空射诱饵平台积极拓展其潜在能力。图6给出了美军发展空射诱饵军事需求及能力发展历程。

图6 美军发展空射诱饵军事需求及能力发展历程
Fig.6 Analysis on the military needs and capability of the US army developing MALD

结合美军发展需求分析,总结美军空射诱饵导弹发展特点演变,美军空射诱饵呈现出如下发展趋势:①航时不断增长、航程不断增加;②由简单诱骗逐渐向主动干扰和复杂欺骗发展;③高密度挂装,实现对敌防空体系压制;④逐步实现多平台多军兵种兼容通用;⑤模块化设计,具备发展为多用途导弹的能力;⑥与其它进攻型武器搭配使用,形成“欺骗、侦察、干扰、打击”网络化协同作战体系。

1.3.2 美军空射诱饵导弹关键技术分析

美军空射诱饵导弹从外形结构上进行了多次优化发展,形成了典型的三种形态,从技术途径角度分析其关键技术变化发展如下。

1) 小型长航时、大空域发动机技术发展

从美国MALD几次改型措施来看,动力性能的提升是其重点工作。美军空射诱饵MALD动力系统由哈密尔顿公司供应,属于微小型涡喷发动机,对应地由TJ50(ADM - 160A)、TJ120(ADM - 160B)发展到TJ150(ADM - 160C),三款发动机属于同系列发动机。由于MLAD发动机相关参数公开较少,查阅相关哈密尔顿公司资料,其研发的同系列TJ90发动机推重比达到10以上,推测MALD使用的多款发动机性能出色,都具有推重比高的特点。

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同时,由公开实验视频分析可知,美军MALD发动机采用高空投放点火方式,在大功率发电供电技术等领域水平先进。据最新资料显示,最新型MALD - J换装了涡扇发动机,推测其将具有更高的推力、更低的油耗,因而飞行性能会更强。

空袭中,在面对拥有严密防空体系的敌方目标时,按照美军的作战设想,首先会在距离敌方目标300~500 km的空域(远程防空打击圈外),采用空中打击编队模式突防,其主要由1~2架预警机、2架运输机或轰炸机和6~8架三代主战战斗机构成。其中轰炸机或运输机将携带16~32枚MALD - J,其余作战平台则携带联合防区外弹药或反辐射导弹。当空中打击编队距离目标空域200 km时,编队中的轰炸机或运输机将向目标空域发射5~10枚空射诱饵导弹。空射诱饵导弹以典型三代战斗机速度前出打击距离编队60~120 km的空域,并在敌方目标上空进行巡航飞行。同时,弹上电子载荷模拟美国空军现役作战飞机的雷达反射信号,诱使敌防空导弹制导雷达开机锁定目标,并发射防空导弹进行拦截。一旦敌方雷达开机,空射诱饵导弹将截取并处理信号,随后通过数据链将已经暴露的防空导弹阵地与防空雷达位置坐标传递给编队内作战飞机。同时,空射诱饵导弹利用自身的干扰载荷压制并干扰敌方防空导弹与雷达。最后,通过双向数据链引导由作战编队发射的反辐射导

空射诱饵导弹的作战核心是如何实现对敌诱骗、对敌干扰和对敌侦察。受限于弹载载荷的体积和重量,对MALD - J载荷进行了小型化设计。目前载荷发展的主要思路为:进行模块化可快速更换载荷设计研究,可针对特定任务和威胁性质进行载荷定制,并实现快速换装能力。在使用层面上,由于受自身外形和动力性能限制,美军空射诱饵设计过载仅2g ,实际机动能力无法达到作战飞机的机动水平。因此美军前期开展了大量高逼真战机运动特性、雷达特性模拟设计技术研究,通过将弹体自身机动状态和任务载荷模拟的假目标运动特性有机结合,实现协调工作,进而产生具有高逼真运动特性的多个假目标,且每个假目标都能够模拟目标的电磁散射特性及运动特性。

3) 机载高密度发射技术发展

作战时,只有高密度投放高效费比的空射诱饵导弹,才能有效饱和敌方火力单元或对敌形成压制态势。美军机载高密度挂装有两种方式:复合挂架以及运输机箱式装载。美军运输机箱体机载高密度发射装置采用钢制鸟笼状结构,是一种大容量、低发射成本的运用方式;机载高密度外部挂装可以兼容“品字型”复合挂架发射方式,一个挂架可装载8枚空射诱饵。在空射诱饵研制过程中,美军开展了大量基于载机扰流环境下多弹分离气动特性预研,通过机弹分离数值计算与风洞捕获轨迹试验等手段,对载机扰流环境下的导弹气动特性进行计算与分析,掌握了多弹分离过程中导弹运动的轨迹、姿态角等物理量随时间的变化规律。

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1.4 美军空射诱饵导弹威胁性分析

中远程防空武器系统都必须先通过对空探测和制导雷达前期定位锁定目标,随后制导导弹飞向来袭目标,从而完成对来袭飞机和导弹的打击。然而,当来袭目标为空射诱饵导弹时,防空武器系统将无法判断敌方究竟是真飞机还是诱饵,不发射导弹等于防空武器系统无效,发射导弹则可能暴露自身防御位置坐标,引来敌方的反辐射导弹和远程攻击武器打击。同时,即便是发射导弹开火,防空导弹也很可能只是击落了敌方的诱饵。一个防空系统中导弹的储备数量是非常有限的,因此通过空射诱饵导弹能够达到消耗敌方防空导弹的目的。

2 空射诱饵导弹作战模式分析

空射诱饵导弹可模拟战斗机、轰炸机等主战平台及亚声速导弹的雷达回波特性及飞行空域、航迹特征。具体有以下几种作战模式。

2.1 前出诱骗,辅助破击防空体系

在以MALD各型号为平台的基础上,美军也不断尝试进行了改进型的研制工作。主要发展思路为:进行模块化可快速更换载荷设计研究,可针对特定任务和威胁性质进行载荷定制,并实现快速换装能力,较为典型代表如下。

图7 空射诱饵与反辐射导弹协同攻击
Fig.7 Coordinated attack of MALD and anti-radiation missile

2.2 应急投放,保护载机安全脱离

图8为空射诱饵应急投放伴飞模式示意图。当载机在威胁区域执行任务并被敌方隐蔽的火控或制导雷达锁定时,可迅速发射空射诱饵弹,模拟我方飞机特性,欺骗来袭导弹。同时机载无源干扰手段并用,掩护战机机动脱离或采取反制手段。

图8 空射诱饵应急投放伴飞
Fig.8 Emergency launch companion of MALD

2.3 密集投放,协同掩护导弹突防

图9为抵近支援式干扰模式示意图。空射诱饵导弹的速度和射程与大部分现役空地巡航导弹的速度、射程相近,在打击重点设防目标时,可模拟巡航导弹、空地导弹等目标,真假混杂,迷惑敌防空系统,消耗防空火力,有效提高战场交换比。

2) 采用空对地投放方式,具备比有人驾驶飞机或较大无人机更容易接近目标而不被雷达发现的优势。

图9 抵近支援式干扰
Fig.9 Proximity support interference of MALD

2.4 战区巡逻,维持突防通道安全

图10为模拟假目标群协同突防模式示意图。空射诱饵导弹具备较长时间巡逻飞行的能力,可通过搭载的欺骗干扰任务载荷间歇性工作,在突防通道上空形成大量无序飞行的假目标,迷惑和压制敌防空力量,掩护我后续多波次作战飞机突防。

图10 模拟假目标群协同突防
Fig.10 Simulating false target group collaborative penetration of MALD

2.5 协同定位,引导体系武器打击

图11为协同定位引导突防打击模式示意图。一方面,空射诱饵具备巡航与测向能力,能够实现单站测向交叉定位功能;另一方面,空射诱饵飞行速度较快,且续航时间较长,可采用到达时延变化率测量等单通道定位技术,通过长时间积累、滤波等实现辐射源定位。进一步结合目前研究的分布式作战概念,实现空射诱饵武器信息共享、集体决策、飞行协同规划、自主编队控制,可对敌方目标高精度跟踪与识别。通过对我方打击类武器进行制导,将大大提高我方打击武器效能并保护我方载机安全。

图11 协同定位引导突防打击
Fig.11 Coordirated locating and guiding the penetration attack of MALD

3 应对美军空射诱饵策略的初步思考

MALD空射诱饵导弹能够诱骗、干扰和饱和敌防空系统,考虑到作战交换比等因素,仅仅依靠提升防空导弹武器单元数量、增加导弹射程等指标很难从本质上实现对其有效对抗,应分析MALD技术弱点并探索多种识别和反干扰方案。

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3.1 探索多种识别和反干扰空射诱饵能力

首先,天线尺寸与波长相关,根据MALD - J导弹主尺寸和弹体表面结构,其欺骗和干扰的覆盖波长不能达到米波量级,而是集中在分米波及更高频带,因此采用米波预警雷达进行先期探测和识别将是一种有效的应对方式。其次,从对抗诱骗技术方面分析,可以通过时域、频域和空间等多角度实现对诱饵的有效识别,可采用多体制与多波段雷达技术,构建多平台分布式协同探测系统实现对诱饵弹的有效识别。最后,抗干扰技术和干扰技术一直都处于此消彼长的发展过程,通过提升防空系统在复杂电磁环境下的综合抗干扰能力来增强对空射诱饵导弹的反制能力,也将是未来各国主要努力方向之一。

3.2 发展低成本有效打击空射诱饵能力

美军空射诱饵飞行高度通常在10 km以上,单兵防空系统由于射高不够无法实施有效拦截,若采用传统雷达体制近程防空系统,则将面临我方雷达阵地遭暴露的威胁。同时,从效费比而言,单发防空导弹价格高于空射诱饵,因此打击成本过高。应发展低成本高密度小型红外体制导弹,利用无人机等空中平台战时对美军MALD空射诱饵导弹进行拦截打击,如图12所示。

图12 无人机载红外导引导弹作战
Fig.12 Attack of infrared guided missiles mounted on the UAV

3.3 发展对美军空射诱饵组合导航制导系统干扰能力

美军空射诱饵接收导航卫星的GPS信号,因此,可用无人机或者浮空气球等携带 GPS强干扰设备,对美军空射诱饵实施GPS干扰。这种相对近距离的干扰信号相比卫星的GPS信号有距离上的优势,一旦干扰信号进入美军空射诱饵的GPS卫星接收机,即可使之无法按照设置航线进行逼真欺骗,从而使其失去作用。

由于美军空射诱饵采用的是卫星/惯性导航组合制导方式,在实施干扰时,不能单纯考虑GPS干扰,必须有效分析组合制导系统的特点和工作原理,方可保证干扰效果。组合制导系统是把惯性导航和GPS卫星导航进行有机组合,综合了惯性制导和GPS卫星导航两种制导方式的优点。在组合制导系统中,惯性导航本身不易被干扰,而卫星导航则由于其固有的脆弱性而极易被干扰。

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4 结束语

从总体作战效能来说,对于进攻性的战略空军,MALD具有较高的性价比,美国MALD系列化型号的发展,将给我国带来严峻的威胁。目前要防御和破解MALD这样的武器,难度非常大。但对于我国来说,除了研究如何破解这一武器带来的性能压制以外,参照MALD的思路开发类似的武器是极具价值的。我军可利用空射诱饵导弹,以武器性能切实弥补目前信息体系作战能力的不足,实现对敌信息网络的有效攻击,从而实施非对称作战。因此,发展空射诱饵导弹是十分有必要的,它将使我空军具备一型空面作战的“破门锥”武器,真正实现“破敌于瞬息之间”。

同时随着人工智能技术的高速发展,基于高度人工智能化的空射诱饵武器也是我军值得关注的研究方向。在设计武器之初融合最新的智能分布式作战概念,这将大大地提高我军体系作战的成熟度与武器发展的可行性。

观察组机械通气总时间、有创通气时间、入住ICU时间明显短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

参 考 文 献

[1] 李学锋, 朱峰, 冯言志. 微型空射诱饵对防空作战的挑战及对策[J]. 飞航导弹, 2011(9): 54-56.

[2] 于天超, 赵杨. 微型空射诱饵作战使用研究[J]. 飞航导弹, 2017(6): 42-44.

[3] 杨会林, 邹敏怀, 王少锋. 空射诱饵发展分析[J]. 教练机, 2012(1): 48-51.

[4] 张涛, 周中良, 于雷, 等. 战斗机使用空射诱饵弹协同规避策略[J]. 系统工程与电子技术, 2017, 39(12): 2738-2744.

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[6] KNOWLES J. MALD-J passes design milestone[J]. The Journal of Electronic Defense, 2010, 33(2): 16-18.

Analysis of Development of US MALD and Coping Strategies

YIN Hang1 , GUO Su2 , WEN Chaoran1 , YANG Chuang1 , BI Peng1

(1. Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute, Shanghai 201109, China; 2. Unit 63611 of CPLA, Kurla 841000, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China )

Abstract : The miniature air launched decoy (MALD) is an important component of the systemic confrontation of US army. It can increase the effectiveness of weapons. The US army conducts the load modularization design based on the MALD platform, and the function of MALD is more than a weapon but a composite of decoying, interfering, scouting, locating and attacking. This paper introduces the development and needs of US MALD, makes an analysis of its threat, typical operational scenario and possible combat modes of MALD, and sums up the key technologies involved. Finally, some coping strategies are presented.

Keywords : air launched decoy; combat mode; key technologies; strategies; artifical intelligence

收稿日期: 2018-09-12;修订日期: 2019- 05- 10

作者简介: 尹航(1993—),男,硕士,工程师,主要研究方向为武器系统总体设计。E-mail:yinhangmbys@163.com

中图分类号: E927

文献标志码: A

文章编号: 2096- 4641( 2019) 03- 0084- 07

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美微型空射诱饵武器发展分析与应对策略论文
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