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電子戰(zhàn)如何削弱宙斯盾艦反導(dǎo)能力?
來源:新聞中心
發(fā)布時間:2021年02月24日 編輯:中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所專家蔣春山、周天衛(wèi)、周園明

電子戰(zhàn)如何削弱宙斯盾艦反導(dǎo)能力?

  

  摘 要:本文從宙斯盾艦BMD系統(tǒng)現(xiàn)狀出發(fā),詳細(xì)闡述宙斯盾艦BMD系統(tǒng)的主要組成以及各組成單元的作用,分析宙斯盾BMD艦的本艦反導(dǎo)、遠(yuǎn)程發(fā)射、遠(yuǎn)程交戰(zhàn)三類反導(dǎo)模式及能力,并提出利用電子戰(zhàn)掩護(hù)彈道導(dǎo)彈突防的設(shè)想;同時,通過特定場景和相應(yīng)導(dǎo)彈模型分析宙斯盾BMD艦反導(dǎo)攔截區(qū)域,并闡述電子戰(zhàn)干擾BMD系統(tǒng)時對宙斯盾BMD艦遠(yuǎn)程發(fā)射/交戰(zhàn)及本艦反導(dǎo)模式的降效途徑和作用,分析了電子戰(zhàn)對雷達(dá)和反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的干擾難點,探討以宙斯盾BMD艦為目標(biāo)的電子戰(zhàn)未來發(fā)展,為聯(lián)合作戰(zhàn)提供借鑒。

  關(guān)鍵詞: 電子戰(zhàn);彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng);反導(dǎo)

  

引 言

  為應(yīng)對不斷增強(qiáng)的彈道導(dǎo)彈打擊能力,美持續(xù)發(fā)展導(dǎo)彈防御體系。裝備有宙斯盾彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(Ballistic Missile Defense System,BMD)的驅(qū)逐艦是美軍導(dǎo)彈防御體系重要組成部分,也是目前美軍海上反導(dǎo)的中堅力量?! ?/p>

  BMD系統(tǒng)是在美海軍宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)上發(fā)展形成的反導(dǎo)系統(tǒng)。目前,宙斯盾作戰(zhàn)系統(tǒng)最新版本基線-9實現(xiàn)了防空能力和彈道導(dǎo)彈防御能力的整合,成為美海軍驅(qū)逐艦防空反導(dǎo)一體化作戰(zhàn)的核心系統(tǒng),BMD系統(tǒng)也發(fā)展到5.1版本,具備了遠(yuǎn)程發(fā)射(LOR)、遠(yuǎn)程交戰(zhàn)(EOR)多種攔截能力[1],極大增加了反導(dǎo)窗口和防御覆蓋范圍,如表1所示。導(dǎo)彈防御局局長喬恩?希爾上將曾表示:“遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式使導(dǎo)彈防御覆蓋面比宙斯盾BMD艦獨立攔截增加了7倍”。

  同時,美導(dǎo)彈防御局為應(yīng)對未來更多的威脅和更大規(guī)模的襲擊,其BMD 6.0已在計劃之內(nèi),并作為“阿利?伯克”級Flght. III型驅(qū)逐艦的標(biāo)配(首艦“杰克.盧卡斯”正在建設(shè)中,2021年交付),未來美軍海上反導(dǎo)能力將更上一個臺階。

  表1 BMD 5.0以上版本狀況

  

  據(jù)報道,2018年末已有38艘宙斯盾艦配備不同版本的BMD系統(tǒng),計劃2021年增加到48艘,并螺旋式升級BMD系統(tǒng)版本。面對越來越強(qiáng)的宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力,本文將基于電子戰(zhàn)的多種攻擊手段,分析對其信息系統(tǒng)和反導(dǎo)能力的降效作用,并探討電子戰(zhàn)未來的發(fā)展,為聯(lián)合作戰(zhàn)提供參考。 

  1 宙斯盾艦BMD系統(tǒng)反導(dǎo)能力

  1.1 BMD系統(tǒng)主要組成

  目前,宙斯盾艦BMD系統(tǒng)主要由宙斯盾雷達(dá)、指揮與決策系統(tǒng)、武器控制系統(tǒng)、垂直發(fā)射系統(tǒng)與攔截彈、通信系統(tǒng)等組成,如圖1所示。

圖1 BMD系統(tǒng)主要組成

  

  (1)宙斯盾雷達(dá)宙斯盾雷達(dá)主要實現(xiàn)對來襲彈道導(dǎo)彈的快速搜索、跟蹤以及對標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制。美軍驅(qū)逐艦?zāi)壳爸饕b備有 AN/SPY-1B、AN/SPY-1D兩型用于彈道導(dǎo)彈防御,而最新型的AN/SPY-6雷達(dá)將裝備在最新的阿利伯克級驅(qū)逐艦上,雷達(dá)靈敏度提高了約30倍、精度提高1倍,于2023年生成能力。AN/SPY-1B/D雷達(dá)可通過控制脈沖和工作模式獲取最優(yōu)的探測跟蹤能力[2],對彈道導(dǎo)彈助推器(RCS=1.0 m2)可達(dá)740 km,對彈頭(RCS=0.03 m2)可達(dá)310 km,同時可通過相控陣?yán)走_(dá)向攔截導(dǎo)彈發(fā)送軌跡修正指令,進(jìn)而調(diào)整攔截軌跡[3]。

  (2)指揮與決策系統(tǒng)指揮和決策系統(tǒng)(C&D)由AN/UYK計算處理系統(tǒng)和AN/UYA顯示控制系統(tǒng)等組成,是全艦的指揮和控制中心,在反導(dǎo)作戰(zhàn)時C&D建立反導(dǎo)戰(zhàn)術(shù),顯示并處理宙斯盾雷達(dá)探測跟蹤信息和外部跟蹤數(shù)據(jù),對來襲彈道導(dǎo)彈進(jìn)行威脅判斷,指定防御目標(biāo)優(yōu)先順序和火力分配,協(xié)調(diào)和控制整個作戰(zhàn)系統(tǒng)的運行。

  (3)武器控制系統(tǒng)武器控制系統(tǒng)(WCS)主要用于規(guī)劃目標(biāo)、發(fā)出點火指令以及控制發(fā)射的導(dǎo)彈[4],主要控制艦上垂直發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射攔截導(dǎo)彈。武器控制系統(tǒng)按照指揮和決策系統(tǒng)(C&D的作戰(zhàn)指令,根據(jù)目標(biāo)識別和跟蹤信息,對武器系統(tǒng)實施目標(biāo)分配、攔截計算、指令發(fā)射和導(dǎo)彈引導(dǎo)等功能,在反導(dǎo)作戰(zhàn)時,控制垂直發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。

  (4)垂直發(fā)射系統(tǒng)與攔截彈MK41是驅(qū)逐艦發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈的主要垂直發(fā)射系統(tǒng),能夠以每秒1發(fā)的速率發(fā)射裝填的攔截導(dǎo)彈,是應(yīng)對飽和打擊的有力發(fā)射系統(tǒng)。同時,MK41垂直發(fā)射系統(tǒng)兼容各種類型導(dǎo)彈,包括標(biāo)準(zhǔn)系列反導(dǎo)攔截彈SM-2 Block IV、SM-3 Block I/IA/1B/IIA. SM-6 Dual I/II等,其中SM-3系列導(dǎo)彈用于高空大氣層外中段攔截,SM-2、SM-6系列導(dǎo)彈用于大氣層內(nèi)末段攔截。

  (5)通信系統(tǒng)宙斯盾艦通信系統(tǒng)較多,根據(jù)文獻(xiàn)[5-6],構(gòu)成反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的主要有兩類通信系統(tǒng)—衛(wèi)星和數(shù)據(jù)鏈。其中衛(wèi)星通信是宙斯盾BMD艦與美國彈道導(dǎo)彈防御中樞指揮控制管理和通信系統(tǒng)(C2BMC)的主要通信手段,可用于獲取指揮控制命令和跟蹤數(shù)據(jù),如AEHF衛(wèi)星能夠提供戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御服務(wù)[7];同時,外部探測跟蹤平臺可通過數(shù)據(jù)鏈將導(dǎo)彈跟蹤數(shù)據(jù)直接傳遞或中繼至宙斯盾BMD艦,宙斯盾BMD艦可利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行火控解算并發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈攔截,如CEC系統(tǒng)可進(jìn)行雷達(dá)接收數(shù)據(jù)的直接傳輸[8]。

1.2 反導(dǎo)模式與能力

  宙斯盾艦BMD系統(tǒng)主要具備三種反導(dǎo)模式,分別為本艦反導(dǎo)模式、遠(yuǎn)程發(fā)射模式(LOR)、遠(yuǎn)程攔截模式(EOR),如圖2所示。

 圖2 宙斯盾BMD艦反導(dǎo)模式

 ?。?)本艦反導(dǎo)模式本艦反導(dǎo)模式是宙斯盾艦BMD系統(tǒng)依靠自身艦載雷達(dá)探測、跟蹤目標(biāo),同時根據(jù)攔截條件和優(yōu)先級,發(fā)射SM-3和SM-2/6導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。該模式的攔截能力主要取決于自身雷達(dá)探測跟蹤能力、所處位置以及抗飽和打擊能力。因宙斯盾雷達(dá)探測距離有限,當(dāng)面對中、遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈的高彈道、高速度威脅時,本艦反導(dǎo)模式存在很大的探測盲區(qū),待探測跟蹤上導(dǎo)彈后,所剩時間短,又難以形成攔截窗口,本艦反導(dǎo)模式很難有所作為。

 ?。?)遠(yuǎn)程發(fā)射模式美軍早在BMD系統(tǒng)3.6.1版本上發(fā)射SM-2 Block IV攔截彈進(jìn)行了遠(yuǎn)程發(fā)射模式攔截試驗[9], 在BMD系統(tǒng)4.0.1 版本又改善了遠(yuǎn)程發(fā)射的能力。該模式下,通過反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)獲取外部傳感器提供的來襲導(dǎo)彈跟蹤數(shù)據(jù),判斷來襲導(dǎo)彈在一定時間內(nèi)將進(jìn)入本艦雷達(dá)探測范圍內(nèi)時,允許宙斯盾艦在自身雷達(dá)不接觸目標(biāo)的情況下,依次閉合火控環(huán)路,提前直接發(fā)射SM-3導(dǎo)彈,當(dāng)本艦雷達(dá)捕獲跟蹤上來襲導(dǎo)彈后,通過制導(dǎo)鏈路為SM-3提供實時引導(dǎo)直到交戰(zhàn)結(jié)束。遠(yuǎn)程發(fā)射模式一定程度上擺脫了宙斯盾雷達(dá)探測能力對彈道導(dǎo)彈攔截距離的限制,可以推測,該模式的反導(dǎo)能力主要取決于外部跟蹤數(shù)據(jù)的精確性以及本艦雷達(dá)的探測能力,未來宙斯盾艦裝備AN/SPY-6雷達(dá)后,將形成更強(qiáng)的反導(dǎo)能力。

 ?。?)遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式美軍BMD系統(tǒng)5.1版本為宙斯盾艦提供遠(yuǎn)程交戰(zhàn)能力,通過反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),將陸海空天基傳感器、宙斯盾艦和C2BMC指控系統(tǒng)相聯(lián)接,形成有機(jī)超視距攔截整體。該模式是一種可完全利用外部傳感器獲取的目標(biāo)數(shù)據(jù),對攔截目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤、火控制導(dǎo)的作戰(zhàn)模式,允許宙斯盾艦通過反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)獲得其他傳感器跟蹤數(shù)據(jù),使閉合火控環(huán)路直接發(fā)射SM-3,并引導(dǎo)與目標(biāo)交戰(zhàn)。與遠(yuǎn)程發(fā)射模式不同的是,使用遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式的宙斯盾BMD艦,自身雷達(dá)從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到交戰(zhàn)結(jié)束都可以不接觸目標(biāo)。遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式完全擺脫了宙斯盾雷達(dá)探測能力對彈道導(dǎo)彈攔截距離的限制,充分發(fā)揮SM-3 Bock IIA 2500km的攔截能力??梢酝茰y,該模式需要外部傳感器能夠進(jìn)行中末段制導(dǎo),其反導(dǎo)能力取決于外部跟蹤數(shù)據(jù)的精確性、持續(xù)性和實時性。

  通過上述分析,遠(yuǎn)程發(fā)射和遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式大幅提升了宙斯盾艦BMD系統(tǒng)反導(dǎo)能力,其共同點在于都需要高質(zhì)量的外部跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行火控解算來發(fā)射SM-3,甚至中、末端制導(dǎo),高效、準(zhǔn)確的目標(biāo)信息傳輸是宙斯盾艦BMD系統(tǒng)大范圍反導(dǎo)能力形成的關(guān)鍵,也是其薄弱環(huán)節(jié)。 

2 電子戰(zhàn)降效作用分析與探討

  2.1 電子戰(zhàn)降效作用

  美軍在實施反導(dǎo)的過程中,一般采取“盡早攔截”的策略,也就是越早攔截效果越好。假設(shè)宙斯盾BMD艦面臨1500km級別的彈道導(dǎo)彈襲擊,其實施攔截時,如果預(yù)警衛(wèi)星或前置傳感器已對該來襲彈道導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤,并通過反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)傳遞給宙斯盾BMD艦,那么其首先可采取EOR遠(yuǎn)程交戰(zhàn)模式發(fā)射SM-3 Block IIA進(jìn)行超視距反導(dǎo)。若其因誘餌、末端制導(dǎo)等因素使第一次反導(dǎo)失敗,則第二次可采取IOR遠(yuǎn)程發(fā)射模式發(fā)射SM-3 Block IA導(dǎo)彈,隨后本艦宙斯盾雷達(dá)再根據(jù)外部跟蹤數(shù)據(jù)快速完成跟蹤和制導(dǎo),直至末端攔截打擊;若再次失敗,宙斯盾BMD艦僅能發(fā)射SM-2/6實施末端反導(dǎo)攔截?! ?/p>

  所以,本文根據(jù)文獻(xiàn)[10]的模型分析計算三次碰撞點,如圖3所示。其中,攔截點1和2分別為遠(yuǎn)程交戰(zhàn)和遠(yuǎn)程發(fā)射模式攔截點,依賴外部力量的持續(xù)跟蹤和反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸;攔截點3為本艦?zāi)┒螖r截,依賴宙斯盾雷達(dá)的自身跟蹤和反應(yīng)能力。

圖3 宙斯盾BMD艦攔截1 500 km彈道導(dǎo)彈

  因此,電子戰(zhàn)可對宙斯盾BMD艦所依賴的關(guān)鍵信息系統(tǒng)實施干擾,壓縮跟蹤區(qū)域、縮小攔截窗口,迫使其反導(dǎo)能力失效,途徑及效果如下:

  (1)干擾外部傳感器和反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),限制宙斯盾BMD艦EOR/IOR模式宙斯盾BMD艦根據(jù)外部跟蹤信息可實施EOR或IOR模式進(jìn)行反導(dǎo)。在彈道導(dǎo)彈助推段,電子戰(zhàn)力量攻擊高軌預(yù)警衛(wèi)星等預(yù)警傳感器,可使美軍難以快速獲取彈道導(dǎo)彈軌跡,拖延宙斯盾BMD艦的攔截準(zhǔn)備;在彈道導(dǎo)彈自由飛行段,電子戰(zhàn)力量可攻擊前置傳感器,使傳感器難以有效跟蹤彈道導(dǎo)彈,同時可干擾反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),致使跟蹤信息難以傳遞至宙斯盾BMD艦,多手段聯(lián)合破壞宙斯盾BMD艦的遠(yuǎn)程交換EOR/遠(yuǎn)程發(fā)射IOR反導(dǎo)模式,僅能依靠自身攔截,如圖4所示。

圖4 電子戰(zhàn)多手段干擾下宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力

  (2)干擾宙斯盾雷達(dá),限制本艦跟蹤能力,使其反導(dǎo)時間不夠由于彈道導(dǎo)彈在進(jìn)入宙斯盾艦探測范圍內(nèi)時,宙斯盾艦的本艦反導(dǎo)模式僅具備1次中段攔截和1次末段攔截能力,攔截窗口僅有1~2 min,所以可采用噪聲與欺騙式相結(jié)合的方式干擾宙斯盾雷達(dá)[11],僅需壓制一定的探測距離即可使其失去中段攔截窗口,若能進(jìn)一步達(dá)成“以假亂真”的擾亂干擾,宙斯盾艦同時將失去末段攔截能力,如圖5所示。對宙斯盾雷達(dá)的干擾效果在2014年的俄羅斯Su-24戰(zhàn)機(jī)攜帶“希比內(nèi)”電子戰(zhàn)設(shè)備對美“唐納德庫克”號宙斯盾驅(qū)逐艦的雷達(dá)進(jìn)行攻擊中已經(jīng)得到驗證,宙斯盾在電子戰(zhàn)攻擊情況下出現(xiàn)雷達(dá)黑屏、導(dǎo)彈得不到目標(biāo)指示等“癥狀”,且宙斯盾系統(tǒng)失靈且長時間無法恢復(fù),整個事件長達(dá)90min。

圖5 攻擊雷達(dá)時宙斯盾BMD艦失去攔截窗口

  

  2.2 電子戰(zhàn)降效難點

  雖然電子戰(zhàn)具備對宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力的降效作用,但仍存在一定難度:

  (1)對傳感器干擾難點支撐宙斯盾BMD實施遠(yuǎn)程發(fā)射/交戰(zhàn)反導(dǎo)的傳感器包括低軌預(yù)警衛(wèi)星、AN/TPY-2、LRDR、AN/SPY-1/6等,探測跟蹤模式多樣,并且隨著彈道導(dǎo)彈飛行,傳感器跟蹤角度隨時變化,所以對于傳感器的干擾需要在副瓣進(jìn)行干擾,難度較大;同時彈道導(dǎo)彈打擊距離較遠(yuǎn)時,傳感器部署距離也可能較遠(yuǎn),電子戰(zhàn)力量受到視距限制,需要前突,更加加大了干擾難度。

  (2)對反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)干擾難點宙斯盾BMD艦反導(dǎo)時指揮控制、跟蹤數(shù)據(jù)等信息交互主要以衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈為主,所構(gòu)成的反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,干擾時可能無法快速判斷所利用的反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),存在干擾效果不確定的問題;同時,衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)均具備一定的抗干擾性[7-8],如CEC的DDS數(shù)據(jù)鏈定向性強(qiáng)、等效輻射功率高,干擾難度大;AEHF衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)波束指向性好,并采用自動調(diào)零、高速跳頻等技術(shù),同樣存在干擾難度大的問題。

  2.3 電子戰(zhàn)發(fā)展探討

  通過電子戰(zhàn)對宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力的降效作用和難點分析,電子戰(zhàn)力量可進(jìn)一步向體系作戰(zhàn)、欺騙干擾、滲透攻擊發(fā)展,通過多手段聯(lián)合運用,解決干擾難點,多管齊下降低BMD艦反導(dǎo)效能?! ?/p>

  (1)向體系作戰(zhàn)方向發(fā)展宙斯盾BMD艦EOR/IOR反導(dǎo)模式依托美軍反導(dǎo)體系的外部跟蹤數(shù)據(jù)實現(xiàn),所以在掩護(hù)彈道導(dǎo)彈打擊過程中,電子戰(zhàn)不僅需要對宙斯盾BMD艦的宙斯盾雷達(dá)進(jìn)行干擾,也需要對其他傳感器和反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行干擾,體系化作戰(zhàn)實現(xiàn)對宙斯盾BMD艦EOR/IOR模式的破壞。未來可采取螺旋式發(fā)展策略,實現(xiàn)多平臺多手段的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

 ?。?)向欺騙干擾方向發(fā)展欺騙干擾是電子戰(zhàn)發(fā)展歷程中逐步形成的重要手段[11-12],在降效宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力過程中,能夠使宙斯盾BMD艦獲取虛假航跡、錯誤指控等信息,一方面使火控解算不準(zhǔn),逐步加大標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈制導(dǎo)誤差,另一方面使作戰(zhàn)指揮人員受到假命令,延遲作戰(zhàn)反應(yīng)。電子戰(zhàn)的欺騙干擾能夠極大削弱宙斯盾BMD艦的反導(dǎo)能力。

 ?。?)向滲透攻擊方向發(fā)展電子戰(zhàn)力量因受視距限制,無法在第一時間對超遠(yuǎn)距離的宙斯盾BMD艦發(fā)起攻擊,難以掩護(hù)遠(yuǎn)程/洲際彈道導(dǎo)彈的中末段突防。滲透攻擊,即信息戰(zhàn)[12],如果未來能夠通過反導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的無線入口將病毒代碼注入至宙斯盾BMD艦內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),延遲、破壞甚至控制艦上指揮系統(tǒng)、火控系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng),實現(xiàn)電子戰(zhàn)效能的無線延伸,能夠有力掩護(hù)彈道導(dǎo)彈遠(yuǎn)程突防。 

結(jié) 語

  美宙斯盾BMD艦通過持續(xù)的反導(dǎo)能力升級,具備完善的遠(yuǎn)程發(fā)射和遠(yuǎn)程交戰(zhàn)反導(dǎo)攔截能力。電子戰(zhàn)是降效宙斯盾BMD艦反導(dǎo)能力的有效手段,大力發(fā)展電子戰(zhàn)體系作戰(zhàn)、欺騙干擾、滲透攻擊能力,綜合運用多種電子戰(zhàn)手段,能夠為彈道導(dǎo)彈突防開辟窗口,提高突防成功率,是戰(zhàn)斗力實質(zhì)性提升的高效途徑。

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