“动态”与“分布”——空中力量建设的“新”方向

蒋　琪，葛悦涛，张冬青(北京海鹰科技情报研究所，北京100074)



“动态”与“分布”——空中力量建设的“新”方向

蒋琪，葛悦涛，张冬青
(北京海鹰科技情报研究所，北京100074)

摘要:对美欧等国近期提出的若干作战概念项目进行梳理，重点分析了SoSITE及相关技术发展项目的情况，总结出“动态”与“分布”将成为未来空中力量建设的一种“新”方向，对相关关键支撑技术的发展情况进行了分析整理。

关键词:SoSITE; DBM;体系方法

0　引言

近几十年来，“发展少数而昂贵的高性能多功能战机，并以此为核心构建空中打击力量”已经成为了世界各国空中力量发展的标准范式。然而，随着多功能战机的复杂度不断攀升，逐渐暴露出两方面的突出问题:其一，战机价格变得过于昂贵，各国都难以承受大规模的采购，导致装备数量普遍不足，如果面对一场势均力敌或以弱抗强的作战，战损将难以承受;其二，战机研发周期过长，几乎所有型号的研制过程都一拖再拖，以至于历经多年的研制，终于投入服役之时，其技术先进性已落后于民用技术的发展(尤其是电子系统)。

随着问题日趋严重，各国陆续地提出了一些解决方案。近年来，以美国国防高级研究计划局(DARPA)的“体系综合技术和试验”(SoSITE)项目为典型代表的一类全新的“动态”与“分布”式作战概念与装备建设理念获得了越来越多的关注。“动态”既是指战场上各种武器装备的使命任务进行高度动态化的不断调整，也是指武器型号通过快速迭代，与世界技术前沿保持动态同步;而“分布”是指将精确打击链的各环节功能分散到多个平台上去，提高系统鲁棒性，强调投入大量廉价的无人机/巡航导弹进入防区内，遂行电子战和精确打击作战，带来了一系列的“不对称”优势。

1　“动态”与“分布”式作战概念

“动态”与“分布”式作战概念与装备建设理念仍处于快速迭代发展阶段，并没有权威、明确的定义。在近3年来，美国DARPA、欧洲MBDA等多家机构、公司及相关学者提出的近十个项目中，都有所体现，但又各具特色。为了更好地展开论述，本文选取DARPA的SoSITE项目作为典型样例进行剖析。

1．1 SoSITE项目的背景与目标

SoSITE项目于2014年4月提出，旨在通过体系方法(system-of-systems)发展创新的体系架构，演示保持空中优势能力的概念。在SoSITE的体系架构中包含了飞机、武器、传感器和任务系统，将交战能力分布于多个可互操作的有人和无人平台上，如图1所示。如此，可比实力相当的对手更加快速、低成本地把全新技术和系统集成进现有空战系统中。具体目标包括: 1)在无人和有人平台之间分配杀伤链功能，在能力和费用之间权衡; 2)基于开放系统架构，将先进任务系统快速集成到有人和无人平台; 3)作战人员可以干预，优化分配效果; 4)保持系统多样性，避免过于单一导致体系性的脆弱或适应性不高。

图1　SoSITE项目中的未来空中力量(由少数平台向大量的无人机、巡航导弹转移)

SoSITE项目使用为制造创新无人平台而研发的先进小型化技术、高性能低成本电子元件、全新的算法和软件以及先进的材料。成本控制将通过在平台中分散载荷而实现，这样每一型平台在成本和能力的权衡中具有更高的灵活性。

SoSITE项目聚焦于发展分布式空战的概念、架构和技术集成工具。利用现有航空系统的能力，使用开放系统架构方法降低全新航空系统的研发成本和时间。开放系统架构为发展可互换的组件和平台提供了统一的标准和工具，如有需要可以进行快速的升级和替换。这个概念可使在各种有人和无人平台上分散关键的任务功能，比如电子战、传感器、武器、战争管理、定位导航和授时以及数据/通讯数据链等。

1．2 SoSITE作战流程

2015年3月，DARPA公布了SoSITE项目视频，很好地阐述了这一类作战概念的典型交战流程。视频中，一架隐身战斗机(类F-35)与大型运输/轰炸机(类B-52，作为“任务卡车”)协同作战，执行SEAD任务。在隐身战斗机的指挥下，“任务卡车”发射的多枚配置了被动传感器的无人机/巡航导弹(见图2)，飞到最前面，分布式地进行雷达探测和目标识别，并将目标信息发送给隐身战斗机。飞行员随即确认进行交战，指挥“任务卡车”发射了大量的巡航导弹，形成“蜂群”展开饱和攻击。尽管对方发射面空导弹做了拦截，但仍有一些能够突破防御，摧毁雷达，成功达成作战目标。

图2　装配被动传感器的无人机/巡航导弹(左)与任务卡车(右)

2　“动态”与“分布”式作战概念与空中力量特点

2．1“动态”——战场灵活性与装备先进性

1)战场灵活性——任务的“动态”分配

根据战场上的实际态势，实时地对各种武器进行“动态”任务分配，可以使得作战资源的配置更加优化。SoSITE项目将未来战场上的有人战机的主要角色，设定为前线指挥官。

然而，为了适应、驾驭这种“动态”作战的方法，对于战场管理能力的要求大幅度提升了。如SoSITE视频中所示，如果说第一步从“任务卡车”中释放无人机/巡航导弹突入防区进行侦察干扰是标准动作，那么从它们截获到防空雷达信号开始，就存在着无数种可能的战术战法。是指示无人机/巡航导弹积极隐蔽，还是故意暴露?是呼唤远程防区外干扰，还是指示无人机/巡航导弹在距离足够近时施放防区内干扰?最终的打击，是指派“任务卡车”施放大量的巡航导弹实行蜂群攻击，还是使用反辐射导弹摧毁?

如此复杂的战场态势，仅凭有人战机中的“前线指挥官”很难作出快速、准确判断和科学决策。因此，从技术需求的角度来讲，必然需要强大的计算机算法，提供决策辅助。

2)装备先进性——武器装备的“动态”更新

从武器装备研制的角度来讲，功能全面，价格昂贵的空中平台，开发周期长，占用大量的研发资源。而以SoSITE为代表的新作战概念提出采用更多的小型、廉价的无人机/巡航导弹来完成任务，不需要复杂功能，满足要求即可。

这类无人机/巡航导弹，甚至可以在很短的周期内，采用最新的飞行器设计与制造技术，搭载最新的任务模块，完成设计。一举破解了一般武器系统进入服役时已不够先进，不得已又进入改进周期，添加新功能，再次耗费了大量时间进行整合和验证，重新入役时技术水平再次落后的怪圈。

2．2“分布”——不把鸡蛋放在一个篮子里［1］

20世纪90年代，美国空军提出LOCASS项目，可算是分布式空地作战的先驱。每枚弹价格只有几万美元，长度不超过1m，质量小于50 kg，可以巡飞超过100 km，通过释放大量的LOCASS全面覆盖战场区域，以数量取胜。

从作战角度讲，以SoSITE为代表的新作战概念中提出作战力量(主要是武器装备)应高度分散，在交战过程中，动态地调配资源，以更少的费用达成作战目标。如此“分布”作战力量，能够有效地提升作战力量整体的鲁棒性。

此外，近三十年来，在防空系统的研制中，并未充分考虑防区内交战带来的全新战术威胁，这种作战样式可能更有效。防区内交战，即利用分布在多个位置的飞行器，抵近防御方后，遂行近距离的侦察、欺骗、干扰等电子战和精确打击作战。其效果甚至可以与价值数以亿计的专用电子战飞机对敌防空体系执行防区外的大功率压制相媲美。而且，通过对不同的飞行轨迹、射频功率、频段样式的组合，可组合形成更加灵活多变的战术样式［2］。

2．3构建“动态”与“分布”式空中力量的核心要点

从作战观点来看，通过“动态”和“分布”式的作战理念，可以更有效地提升交战的有效性，提升战术运用的灵活性，并提升系统整体的鲁棒性。

从武器系统功能与性能来看，为了满足“动态”和“分布”的要求，应具备一系列的特点和条件。包括: 1)廉价、小型、功能与性能“适度”的飞行器平台; 2)强对抗环境中的仍能起作用的数据链; 3)适应复杂战场态势，能够给出快速、准确的参考的决策辅助系统。

从武器系统研制的角度来看，1)应具有先进的后向兼容系统架构，能够不断地添加修改功能，具有系统之系统的开放架构，能够使得各种武器融入作战体系; 2)要有更先进的设计与制造技术，缩短研制周期，降低制造成本。

3　基础条件与关键技术的发展情况

为了明确“动态”与“分布”式作战概念与空中力量建设的可行性，需要对小型飞行器、数据链、决策辅助系统、系统架构和设计制造技术等5方面核心基础技术的发展现状和趋势进行考察。

3．1廉价、小型、功能与性能“适度”的飞行器平台

很明显，在小型无人机、飞航导弹领域，涌现出了越来越多的飞行器平台，能够满足SoSITE的需求。以巡飞弹为例。近3年来，发展的型号超过了10个(典型型号如列表)，普遍长度在2m以下，飞行时间在0．5h至几个小时不等，价格低廉，每枚的价格在几万美元至十几万美元之间。

表1　典型攻击型巡飞弹战技性能参数表

从研制的时间周期来看，上述型号从论证到完成工程研制的时间越来越短，最近几年，已被压缩至3～5年，未来很有可能进一步缩短至1～3年。做到能够根据需求，快速定义整体方案，快速研制生产。对于这些型号稍加改造，满足“动态”与“分布”式作战概念与空中力量建设的需求不成问题。

3．2实时联通，强对抗环境中仍能起作用的数据链［3］

为了高效地协同作战，分布式中的各个节点需要互相之间通信，形成有机的组合，否则就不是一个有效的系统，而且还需要适用于打击防空导弹阵地等当代战争中对抗最为激烈的情况，因此，需要确保所采用的数据链能够在强对抗环境中正常应用。

美国的TTNT是“战术目标瞄准网络技术”的简称，是一种基于IP的高速、宽带战场网络技术，具有高吞吐量、高传输速率、低传输时延以及实时按需获得带宽的性能，如图3所示。最优情况下，TTNT可在555．6 km(300nm)范围内实现高达10Mbps的传输速率。TTNT具备较高的技术成熟度，美军已在各种飞机、舰船和地面平台上集成。此外，还在研究其应用于小型无人机/飞航导弹武器协同作战的可能性，用于协同作战、目标指示、毁伤评估等。当前的技术水平，已经能够满足“动态”与“分布”式作战概念与空中力量建设的基本需求。

2014年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动了“对抗环境中的通信”(C2E)项目，旨在发展抗干扰、难探测的通信技术，从而在面临各种频谱战的威胁时，确保战场网络功能不被破坏。

C2E基础设施能够采用异构网络的方式，能够链接战区中1×103～1×104个网络节点，单个节点的数据率为1Mbit/s量级。一旦实现，战区通信网路的普适性将进一步增强。

3．3适应复杂战场态势，能够给出快速、准确的参考

的决策辅助系统，实现复杂任务管理、动态协同在大数据时代，数据的处理不断加快，各种“人工智能”的蓬勃发展使得高度动态的任务管理和武器协同成为可能。美、欧等国接连提出了多个概念构想，探索这一领域。包括美国DARPA在2014年提出的DBM项目，欧洲MBDA公司在2012、2014年分别提出的vigilus和层云项目。在现实研究中，围绕无人机协同控制开展的研究更是汗牛充栋，本文不再赘述。总的来看，这方面的技术发展很快，在未来几年里，发展出一套能够满足“动态”与“分布”式作战概念与空中力量建设基本需求的系统，不存在瓶颈式的难题。

图3　TTNT示意图

MBDA公司的CVW101层云(STRATUS)的任务管理与动态协同系统非常有代表性，在此做简要介绍。层云系统实际上应该包括一整套的架构规范和接口标准，其实体是实现该标准规范的软硬件设备，具备如下的功能:

1)管理己方作战资源。层云系统设计了一个资源的“共享池”，战区内的所有武器系统资源均在系统中进行“注册”，由共享池进行整合，进行统一的管理协调，从而整个战区形成一个虚拟的分布式“武器系统”。

2)管理敌方来袭目标信息。层云系统可以调用战区内的所有传感器资源，一旦发现来袭目标，能够在系统中予以显示和预警。

3)提供决策支持。层云系统能够把决策所需信息简明地呈现给操作手，提供决策支持，减少用户的重复工作。在有需求时，能够根据知识数据库和现有的资源情况，提供最佳解决方案供参考选择。

3．4先进架构，系统、系统之系统

为了支持“动态”与“分布”式空中力量的构建，需要利用先进的架构，分为两个层次。其一是系统级架构，如电子模块载荷的开放接口标准，如综合射频相关标准;其二是系统之系统级架构，包括各种系统之间的开放系统接口标准OSA。

3．4．1系统架构——武器级别集成多种功能

要使武器能够集成多种功能，必须使用开放式系统结构，制定并遵循统一的标准接口，元器件和通用模块可更换，使得改装和加装传感器非常便捷;模块硬件实现标准化，一旦出现失效，可立即更换，降低了成本。利于计算机系统的扩充和互连，利于软件的移植和分布计算。

典型案例，如2015年初公布的水星系统公司OpenRFM射频标准，充分考虑了开放系统构架、互用协同性、技术重用以及经济可承受度，有效提升了先进传感器与数据处理中综合射频与数字子系统效率［4］。

利用此类开放式系统结构将改变现有无人机/巡航导弹武器系统内部各种子系统的布局，拓展作战功能，尤其是可以设计一系列符合开放式接口标准的模块，具备快速变更功能和性能，实现与前沿技术的发展同步，确保“动态”与“分布”式作战概念与空中力量建设的基本需求。

3．4．2系统之系统架构——吸纳更多武器系统协同作战

美国“海军综合防空火控”系统(NIFC-CA)已获得初步成功，证实了多系统复杂集成技术的可行性。NIFC-CA是美军2007年前后就提出的分布式、协同作战概念，吸纳的武器装备包括E-2D、“宙斯盾”系统、“标准”-6、F-35C和EA-18G等。在NIFC-CA的海上演示验证中，利用“标准”-6(SM-6)导弹以及机载雷达从发射导弹的舰船视距外跟踪并摧毁了来袭的巡航导弹，大幅突破了现有舰艇的防空反导能力极限，突显多武器系统协同作战的优势。尽管“动态”与“分布”式作战概念中的武器系统协同与NIFC-CA相比更加复杂，但既然NIFC-CA已经实现了火控级协同“从0到1”的跨越，那么“从1到N”的实现将只是时间问题。

3．5先进设计与制造技术，小批量、多样化，也有经济性

随着计算机设计与仿真技术的稳步发展和3D打印技术在近几年的突飞猛进，从设计与制造技术的角度来看，小批量地设计并制造多样化的武器装备，尤其是功能不那么复杂的小型无人机/巡航导弹，也能够取得经济性。

从近期美国、欧洲提出的若干小型无人机和巡飞弹就可以看出，其设计周期非常短，产量很小，但借助于先进的柔性生产工艺和3D打印等新技术，其单价仍然可以非常便宜。几万美元就可以拥有一台性能不错的无人机。美国已经服役的ADM-160 MALD，其速度Ma数可达0．9，飞行超过900 km，而单价不到10万美元。因此，设计、制造和保持经济性，不会成为“动态”与“分布”式作战概念与空中力量实现的主要困难。

4　结束语

通过对“动态”与“分布”式作战概念的梳理，并对相关基础条件和关键技术进行全面的考察，能够看出，从基础技术储备来看，“动态”与“分布”式作战概念与空中力量的实现不存在技术实现上的决定性难题。那么，是否意味着以多功能、高性能的战机为核心构建空中力量的时代会过去，“动态”与“分布”式将作为未来发展的主线?

并非如此，除考察基础技术的发展情况，还需考虑整个作战概念的可行性和成熟度。从终极检验手段来看，尽管美、欧提出了多个概念性项目并开展了一系列研究工作，但这种交战概念和武器装备建设思路仍缺少实证。尤其是缺少了势均力敌对抗的检验，其发展存在较多的变数。“稳定/集中”产生的多功能、昂贵武器与“动态/分布”产生的轻量级武器必然长期共存。从近期来看，美国的ADM-160 MALD空射诱饵已经初步实践了“动态/分布”的作战理论，说明在空中电子战力量的构建中，已经开始考虑这种“动态/分布”作战的思路。由于MALD已经服役，因此，可以预期如果MALD在未来几年的实战中有所应用并表现优异，将极大地推动“动态”与“分布”式作战概念与空中力量的加速发展。

参考文献:

［1］黄汉文．移动目标打击链研究［J］．航天电子对抗，2015，31(2) : 27－30．

［2］蒋琪，葛悦涛，张冬青．防区内电子战发展分析［J］．战术导弹技术，2014(6) : 1－4．

［3］张翼麟，文苏丽，陈英硕，等．导弹协同作战的自组织网络技术发展［J］．飞航导弹，2015(4) : 69－72，77．

［4］葛悦涛，李晓涵，蒋琪．美国正在建立综合射频系统国防工业标准［J］．飞航导弹，2015(10) : 43－45．

“Dynamic”and“distributing”——a new direction of the development of air-surface warfare

Jiang Qi，Ge Yuetao，Zhang Dongqing
(No．310 Research Institute of the Third Research Academy，CASIC，Beijing 100074，China)

Abstract:The concepts and technology characteristics of dynamic and distributing air-surface warfare are briefly introduced．The Darpa’s SoSITE warfare concept and related technologies are discussed specially．It is summarized that‘dynamic’and‘distributing’will become a new development direction of air-surface warfare，and related key techniques are analyzed．

Key words:SoSITE; DBM; system-of-systems method

作者简介:蒋琪(1982－)，男，高工，主要从事飞航导弹技术情报研究工作。

收稿日期:2015－11－30; 2016－01－07修回。

中图分类号:TN97

文献标识码:A