美军舰艇海上防空抗导能力深度剖析

2017-03-06 19:09:14 航空世界 2017年1期

张赛

也门胡塞武装自使用伊朗制“努尔”反舰导弹击沉阿联酋美制科幻运输舰后,士气大振,频频使用“努尔”反舰导弹攻击红海上的多国联军战舰。结果是多枚导弹要么坠海,要么被联军特别是美国海军的“梅森”号驱逐舰所拦截。“努尔”导弹失准,和美国海军舰艇海上防空抗导能力的提升直接相关。

美国海军目前正在对现役提康德罗加级巡洋舰和伯克级驱逐舰进行升级改造,使其具备对弹道导弹、反舰导弹、巡航导弹的防御能力,以提高海上编队防空抗导能力水平。

美国海军的防空抗导系统

海军一体化防空抗导系统 “海军一体化防空抗导系统”(Naval Integrated Fire Control Counter Air, 缩写为NIFC-CA),是美国海军在协同交战能力系统(CEC)的基础上,将其装备“先进鹰眼”机载雷达和控制系统的E-2D预警机、“标准”-6导弹联合而发展起来的分布式、网络化编队防空作战体系。该体系将美国海军的网络化防空能力扩展到“标准”-6导弹的最大射程,能够超视距抗击敌方巡航导弹和飞机。随着NIFC-CA系统的发展,该系统又逐渐引入了隐身作战飞机及其他军兵种力量。

在结构上,NIFC-CA系统综合运用高速率、大容量、兼容性强的陆军战术数据链(即ATDL数据链,以TTNT数据链为代表)、多用途先进数据链(MADL)、CEC系统,以及现有Link-16数据链、战斗部队战术网络(BFTN)、大容量骨干网络(HCB)等电子系统,构建数据共享网络,实现航母编队内部的数据无缝交换和信息实时交互,以求最大限度发挥E-2D预警机、EA-18G电子战机(“咆哮者”)、F/A-18和F-35战斗机、X-47B无人作战飞机等舰载机以及装有弹载数据链的“标准”-6导弹武器系统等各武器系统的侦察监视与火力打击能力,使各作战平台(未来可能包括空军作战平台)实现统一态势感知和协同防空作战。与传统手段相比,NIFC-CA系统的主要特点体现在“更高、更快、更远、更强”等4个方面,即:战场态势和目标航迹数据精度更高,决策生成和指挥控制速度更快,实时侦察监视和火力拦截距离更远,作战体系整体稳定性和抗损性更强。

近年来,美国海军组织了一系列NIFC-CA系统相关测试。2013年8月,首次成功进行了“标准”-6导弹拦截海上超视距目标试验,击落两架模拟来袭巡航导弹的BQM-74靶机。2015年6月,美国海军成功利用该系统的机载传感器回传数据,使用“标准”-6导弹对超声速靶机实施了中远程拦截。2016年3月,“保罗·琼斯”号导弹驱逐舰成功发射了5枚“标准”-6导弹并命中目标。

“宙斯盾”系统 “宙斯盾”系统将舰艇的对空、对海、对陆、反潜等作战能力中的探测、跟踪、威胁判断与决断、武器分配与协调、对空导弹的火控等要素有机综合起来,形成一个快速反应的能抗击空中饱和攻击的综合作战系统。“宙斯盾”系统主要由AN/SPY-1多功能相控阵雷达分系统、MK-1指挥与决策分系统、MK-1武器控制分系统、MK-99火控分系统、MK-41导弹等武器发射系统和MK-1战备状态测试分系统等7个分系统组成。在火力通道性能上,装备“宙斯盾”作战系统的伯克级驱逐舰可以同时进行16~24枚舰空导弹的1秒间隔快速发射,并同时为3~4 枚“标准”或“海麻雀”舰空导弹进行中继指令制导。舰上3部SPG-62照射雷达可同时对3个不同方向的来袭导弹进行末段照射,能够同时使用9~12枚舰空导弹对5个不同方向来袭目标进行拦截。

“宙斯盾”作战系统具有以下特点:一是综合作战能力强,可综合使用舰载防空、反舰、反潜等各型武器,同時应对来自空中、水面和水下多种威胁,具备抗饱和攻击能力。二是反应速度快,雷达从搜索方式转为跟踪方式仅需50微秒,可有效引导多枚舰空导弹对付高、中低空和超低空目标,包括掠海飞行或大角度俯冲的反舰导弹。三是抗干扰性能好,系统有较强的适应能力,在气象杂波、海浪杂波及电子干扰环境下,能正常可靠地工作。四是信息共享程度高,“宙斯盾”系统通过数据链及“协同作战能力”系统,实现与其他兵力间的信息交换,扩大了信息来源。

美国海军海上防空抗导平台

提康德罗加级导弹巡洋舰 提康德罗加级导弹巡洋舰满载排水量达到9590吨,舰上战情指控中心、弹舱、主机舱等重要部位均施以“凯夫拉”复合装甲保护。为此,提康德罗加级前5艘分别在首尾B.X炮位安装了两座Mk 26 Mod 5舰空导弹发射系统,该系统由基德级驱逐舰装备的Mk 26 Mod 1 /4系统进一步发展而来,主要是为适应“宙斯盾”系统进行了相应的改进,使用两部双臂回旋式发射架,可发射“标准”系列舰空导弹,全舰备弹数量可达88枚,而排水量过万吨的弗吉尼亚级核动力巡洋舰也不过只有68枚。“提康德罗加”级导弹巡洋舰区域防空、抗饱和攻击能力强,常作为海上编队的防空指挥舰,或在主要空中威胁方向前出编队,担任防空哨戒舰,组织指挥舰艇编队的整体对空防御。

伯克级导弹驱逐舰 伯克级导弹驱逐舰是世界上第一艘装备“宙斯盾”系统并全面采用隐身设计的驱逐舰,具有对陆、对海、对空和反潜的全面作战能力。目前,最新型的伯克级导弹驱逐舰,增加了垂直发射系统的导弹发射单元,由90个增加到96个;增装了改进型“海麻雀”防空导弹,改进后的“海麻雀”导弹具有更大的推力、更高的射速和更大的机动性,由上述新增加的6个发射单元进行发射,每个发射单元可装4枚。装备更先进的AN/ SPY-1D型相控阵雷达,加强了舰艇对付沿海区背景杂波的能力;升级后的电子战系统具备拦截和干扰双重功能。

航母编队 装备NIFC-CA系统的航母编队,是美国海军网络中心战理念和体系对抗思想的具体体现,其能够通过将航母编队所辖平台传感器组网,实时进行协同探测与信息分发;能够通过分布式数据融合、复合跟踪与识别,生成统一、精准的空情态势;能够基于一致的协同防空态势和武器交战决策,进行传感器协同控制、武器协同共用,完成协同作战的武器通道组织;能够基于先进数据链系统达成快速、自动的动态网络重组。因此,美国的航母编队形成了应对空中威胁、海上威胁和陆地威胁的三条杀伤链。与传统作战系统不同,该三条杀伤链有机融为一体,使航母编队形成了超视距目标探测能力,将编队防空火力圈拓展到作战平台防空导弹所能达到的最远界,并通过对编队全部防空火力的综合控制,实现分布式协同作战,最大限度发挥防空火力效能。

战术运用

根据美海军防空作战“由远及近、分层设防”的战术思想,在高威胁情况下,担负编队防空任务的舰艇通常按照多层配置来构建导弹拦截区:第一层外防御区,是以指挥舰为中心,半径185千米至400千米的防御圈。在这一区域配置的兵力主要用于编队预警,为编队提供20分钟至 40分钟的预警时间。由预警机和少量战斗机编组配合,在一个面向来袭目标攻击轴线的扇面,距指挥舰约300海里(1海里=1.852千米)的距离巡航,构成航空母舰编队远程制空力量,拦截敌飞机和导弹;第二层中防御区,是以指挥舰为中心,半径为50千米至185千米的防御圈。其防御任务主要由为航空母舰护航的水面舰艇承担,在这一区域配置的兵力主要用于防御性防空、对海攻击、区域防潜和电子战;第三层内防御区,又可称为点防御区。这一防御区是以指挥舰为中心,半径为50千米的防御圈。这个区域配置的兵力主要進行自卫性防空,即依靠各舰艇平台上的防空导弹、近程防御舰炮武器和电子战装备抗击突破外防御区和中防御区的敌机和反舰导弹。

预警探测 在大型海上编队,尤其是航母编队中,美国海军的海上防空抗导系统将依托E-2D“先进鹰眼”预警机、F/A-18 E/F飞机、AMRAAM和Link-16数据链,不断增强打击有人驾驶飞机和低空来袭巡航导弹的致命性和生存能力。E-2D“先进鹰眼”预警机装备了AESA新型固态电子甚高频波段雷达,适合探测更小的目标,对水面目标的跟踪能力和在杂波环境中的陆地和近岸跟踪性能大幅提升。在跟踪目标数量上,E-2D“先进鹰眼”预警机在一个区域内能够同时跟踪的目标数量是原来E-2 C预警机的3倍;在探测距离上,7000米的飞行高度,E-2D“先进鹰眼”预警机能够看到320千米甚至更远,而水面舰艇的探测距离受视距限制,对飞行高度5 米的巡航导弹的探测距离只有32千米。E-2D预警机支持区域导弹防御交战,能够从自身和其他侦察监视系统的传感器提取威胁数据,形成统一作战态势图,指挥不同系统的火力打击空中和导弹威胁。通过建立交战优先权,匹配最合理的武器给目标,E-2D预警机还能够定位隐身目标,提供火控数据给防空抗导武器平台,这些平台可能是飞机、舰艇,甚至是潜艇。“宙斯盾”舰对空警戒探测的主要装备是AN/SPY-1型相控阵雷达,对空最大作用距离达370千米;提康德罗加级导弹巡洋舰还装备有AN/SPY-49型远程三坐标对空搜索雷达,最大作用距离达475千米。AN/SPY-1型相控阵雷达对以本舰为中心的半球空域进行连续扫描。如其中有一个波束发现目标,雷达计算机便分配更多的波速照射该目标并自动转入跟踪。雷达也通过数据链接收由预警机发现的空中来袭目标数据,使雷达波束提前对准空中目标的来袭方向,在该范围内发射雷达波束,照射目标并自动转入跟踪。远程防空抗导在远程防空抗导方面,美国海军海上编队主要依托“标准”-6导弹。“标准”-6导弹具有防空和抗导双任务能力,主要用于拦截巡航导弹和近程弹道导弹,还可对付有人和无人作战飞机。美国海军首先发展了基本型“标准”-6导弹,使其具有超视距拦截能力,对付远程巡航导弹。之后,美国海军又对导弹进行了改进,使其既可拦截巡航导弹,又可拦截弹道导弹,具有双任务能力。2013年12月,改进后的“标准”-6导弹开始部署。2014年10月,“标准”-6导弹在综合试验中成功进行了远程拦截巡航导弹试验,验证了超视距拦截能力。由于较好解决了雷达下视时海杂波背景抑制等技术难题,“标准”-6导弹在拦截远程来袭目标时可采用高抛弹道、接敌后俯冲攻击方式,这既能满足多源目指信息收发的数据链通信需求,又可有效避免低弹道飞行导致动力航程缩减的问题,达成火力杀伤区与400千米最大射程的匹配,实现超视距作战。依托NIFCCA系统,美国海军的航母编队仅需设置1层装备“标准”-6导弹的舰艇防御部署,即可满足现有的防空作战需求;加之执行中远程战斗巡逻任务的作战飞机,将极大拓展编队对空防御纵深,编队兵力可进一步灵活配置,统筹兼顾对空、对海、对陆和反潜作战等任务。基于系统自动生成的作战决策,网络控制单元可对指定平台下达协同作战指令,防空导弹发射后,中段制导可由能够与导弹弹载数据链组网的其他作战平台协同实施,实现对超视距目标的有效拦截。此外,F-35隐身战斗机作战半径达1000千米至1300千米,其前向雷达反射面积仅约0.1米2,且具备空中受油能力,巡航马赫数可达1.6。F-35战机在前出作战中不仅可以利用自身传感器获取远程目标信息,经由E-2D预警机与航母编队共享后扩大战场实时监视范围,而且可以发挥自身电子战和火力打击能力,或引导航母编队实施远程打击,削弱和破坏敌方作战体系,为其后续作战行动扫除障碍。F-35战机为美国海军提供了一种全新的作战模式,使得美国海军航母编队“信火一体”的作战特点更加明显,防空抗导体系作战效能将获得质的飞跃。

中程防空抗导 美国海军中程防空抗导的主要装备是改进型“海麻雀”舰空导弹,担负单舰对空点防御作战任务,导弹射程50千米的拦截导弹的能力。“海麻雀”舰空导弹命中率高,一般认为不低于0.8,可靠性好、射程远、速度快,最大射程50千米,飞行马赫数达到2.0,可以中距离抗击来袭目标,并可对同一批目标进行多次抗击,具备较强的抗导抗击能力。改进型“海麻雀”弹翼尺寸很小,能够安装到边长0.27米的弹箱内,每个标准的MK41发射箱空间可安装4枚改进型“海麻雀”,从尺寸上可以看出,改进型“海麻雀”设计时考虑到了MK41发射箱的尺寸问题。改进型“海麻雀”的最大射程达到50千米,已经具备了初步的区域防空能力,同时仍然如轻型舰空导弹那样,具有极佳的低空性能和灵活性,完全可以拦截当今最先迸的超声速掠海反舰导弹。

近程防空抗导 “密集阵”正式服役,成为美国海军水面舰艇拦截反舰导弹的最后一道硬杀伤防线。“密集阵”近防系统是美国海军第一种广泛投入使用的近程抗导防御系统,具有体积小、重量轻、结构紧凑的特点。“密集阵”集搜索跟踪发射评估为一体,功能完整独立,射击精度高。“密集阵”使用的次口径脱壳穿甲弹,具有穿透能力强、毁伤效果好等特点。“密集阵”近防武器系统可拦截已突破外层和中层防御的空中来袭目标,系统最大有效射程为1000米,最小有效射程约460米,是一种独立的套件。它通过侦察、探测、威胁评估、跟踪、打击以及击杀评估等一系列系统来自动执行一系列功能。

最新升级的“密集阵”Block 1B是面防御模式配置,通过增加一个前视红外传感器以及优化系统配置的炮管,“密集阵”Block 1B具备了成熟的防空作战能力,能够用于对付沿岸的威胁。“密集阵”近战武器系统先进的3D搜索雷达采用数字移动目标识别处理系统,能够从高杂波环境中发现缓慢移动的目标。雷达屏幕上的显示使操作员能够同时使用红外线和無线电频率跟踪并迅速定位目标,这意味着该系统可以发现其他雷达探测不到的小船。“密集阵”Block 1B拥有卓越的传感器组件,可增强系统的昼夜形状检测功能,以及火控和其他舰载火炮和导弹系统传感器的功能及可操作性。

末端软防空抗导 末端软防空抗导是指综合利用舰载电子战系统各种有源或无源干扰,以诱使来袭的反舰导弹偏离本舰,达到防御目的。美国海军用于末端软防空抗导的电子防御设备包括一套AN/ SLQ32 (V)3/SLY-2综合电子战系统、Mk 53 mod 5诱饵发射装置。AN/SLQ-32(V)3电子战系统,对每个信号均能精测频测向。并且其指挥系统自动化程度很高,根据交战程度可按全自动、自动、半自动与人工操作4种模式进行操作。全自动模式时系统完全不须人工介入,自动根据目标类型,调动装备拦截任何进入警戒区以内的目标。Mk 53 mod 5诱饵发射装置是Mk 36型发射器的最新版本,可发射“纳尔卡”主动式消耗性诱饵。它在发射之后,可利用火箭发动机在空中盘旋,沿着预先设定的速度移动,使用其无线电频率转发器发射模拟母舰的信号,诱使反舰导弹等偏离目标。与传统的箔条干扰方式相比,其不会随风四处飘散,还可根据需要调节射程,最大可达4千米。美国所有航母及大中型水面舰只均装备有此系统,将其作为抗导防线的一个重要组成部分。

存在问题及缺陷

经过多年改进,美国海军海上防空抗导能力有了极大的提升,但依然存在一定的问题和缺陷,具体如下:

对低空高速目标的探测能力有限 一方面,美国海军舰艇安装的相控阵雷达在探测低空或超低空目标时受地球曲率的影响,其探测距离只能在雷达视距以内;另一方面,相控阵雷达在探测超低空目标时不可能完全消除海面杂波或“多路径效应”的影响,探测距离还会进一步减小。对于低空高速目标尤其是超低空高速目标,“宙斯盾”系统提供的预警时间有限。“宙斯盾”系统虽能同时处理近200批空中目标,但只能根据其信号特征和运动要素对目标性质做出大致判断,并不能准确识别。由于空中目标识别能力受限,虚假目标可消耗其防空导弹或分散其抗击能力,美国海军的海上防空抗导系统存在被突防的概率。

抗攻击可靠性有待提高 “标准”-6导弹的末制导雷达需要照射雷达对来袭目标进行照射,防空舰照射雷达可同时抗击12~16枚导弹,如果同时来袭目标超过这个数目,“宙斯盾”防空系统会顾此失彼。伯克级驱逐舰的3部照射雷达在配置上是一部在前、两部在后,在某些特定的扇面上(如舰舷左右600)能起作用的照射雷达可能只有一部或两部,在这一扇面内同时来袭目标超过4个或8个,“宙斯盾”系统就会显得力不从心。为解决这一问题,美国海军研制了一系列防空抗导导弹,但首次实战检验表现都不出色。靶场和战场毕竟还是两回事。

尚不具抗击高速、隐身反舰导弹的能力 反舰导弹与防空抗导系统的“矛”与“盾”的发展平衡,随着新型反舰导弹的出现已逐渐被打破。如俄制SS-N-22以及更先进的X-22反舰导弹都具备了高速、隐身、超低空和高机动等特征,成为美国海军舰艇的潜在威胁。由于受雷达性能和“标准”导弹机动能力的限制,“宙斯盾”系统尚难以抗击这类导弹的攻击。美军研制的的SM-2和ESSM导弹,以及Nulka系统,已经迎来了实战检验,但表现也没不尽如人意。特别是SM-2导弹,它出生在冷战高峰期,设计上着重强调拦截反舰巡航导弹,但首次实战环境下的亮相,SM-2导弹并没有表现出靶场上和推销中的赫赫威名。

在本文开篇所提及的战例中,“梅森”号驱逐舰防空作战的具体细节和结果还要等待美国国防部的调查报道,但如果两枚SM-2和一枚ESSM导弹的基本信息没有错误的话,最可能发生的是两枚SM-2导弹拦截反舰导弹,拦截失败后发射射程和近界更近但拦截能力更强的ESSM导弹进行拦截。Nulka导弹诱饵的作用也有待确认,毕竟2006年黎巴嫩真主党发射两枚C-802导弹攻击以色列“萨尔-5”导弹艇,以色列既没有开启电子干扰也没有进行防空拦截,仍有一枚导弹偏离目标。这次也门胡赛武装的第二枚甚至第一枚反舰导弹坠海,也不一定是Nulka有源诱饵的功劳。