信息化空战平台

三、信息化空战平台

一般将敌对双方围绕天空战场进行的作战称为空中战争,一般简称空战。空中战争主要包括敌对双方飞机在空中进行的战斗,以及敌对双方空中与地面之间进行的战斗。前者称为空中格斗,或称为狭义上的空战;后者又分空袭战和反空袭战(也称为防空作战)。

空战按参战兵力分为单机空战和编队空战;按飞行高度分为低空空战、中空空战和高空空战;按作战时间分为昼间空战和夜间空战;按气象条件分为简单气象条件下的空战和复杂气象条件下的空战;按攻击距离分为近距空战和中、远距空战;等等。歼击机是消灭敌机和其他航空器的主要手段,歼击机空战通常包括搜索、接敌、攻击和退出战斗等阶段。未来战争中,近距离空中格斗仍是歼击机空战的主要样式之一,但随着歼击机火控系统作用距离的增大和空空导弹性能的改进,使用中、远距空空导弹攻击,将成为重要的空战样式。

空袭,是指陆、海、空军使用航空器和远程打击武器对地面部队、舰艇、指挥控制通信中心、政治经济中心、交通枢纽和其他军事目标实施的轰炸和打击行动,利用空袭手段摧毁、破坏对方的重要目标以及战备设施,削弱其军事实力和战争潜力,对赢得战争胜利起着举足轻重的作用。飞机是执行空袭任务的主要作战平台,1911年11月1日,意大利飞行员朱里奥·加沃蒂中尉从飞机上向土耳其军队投掷了4枚炸弹,开创了人类战争空袭的先河。第一次世界大战期间出现了轰炸机,交战双方广泛地使用轰炸机进行轰炸活动。第二次世界大战后,轰炸机技术发展很快,先后出现了高亚声速喷气式重型轰炸机、超声速中程战略轰炸机、超声速变后掠翼战略轰炸机以及隐身轰炸机。除轰炸机外,攻击机、战斗轰炸机、多用途战斗机、直升机和无人机都可以执行空袭任务,远程精确打击是空袭突击的重要方式。可采用的武器主要有地地弹道导弹、巡航导弹、空地导弹、精确制导炸弹等。随着精确制导技术、推进技术、信息技术、弹头与引信技术的发展,远程打击武器可以按预定的时间,精确地对预定的目标实施精确打击。空袭已成为高技术战争的主要作战样式。现代战争空袭具有:突然袭击,先发制人;精确打击,提高效能;电子压制,贯穿全程;远程奔袭,立体打击等特点。现代战争中的空袭主要类型:“点穴式”空袭、超视距空袭、“电子”空袭、“外科手术”式空袭。空袭一般可分为常规空袭与非常规空袭,非常规空袭主要指使用核武器、化学武器、生物武器等大规模杀伤和破坏性武器的空袭。除此之外都属常规空袭。

反空袭,又称防空,是指为对抗来自空中的敌飞行器(如各种飞机、导弹等)而采取的各种措施和行动的统称。这包含着主动防空和被动防空两种含义。主动防空就是用防空兵器抗击或消灭来袭之敌,使其空袭行动不能得逞;被动防空指加固、分散、隐蔽等措施,使己方的装备、人员、重要的军事及民用设施免遭敌空袭或在空袭中遭破坏。按任务划分,主动防空又分为国土防空、野战防空和海上防空。国土防空是保卫国家领土、领空和重要目标安全的防空。国土防空的主要作战对象是敌人的轰炸机、战斗攻击机、对地攻击机、巡航导弹以及弹道导弹等。野战防空是保卫野战部队及战役级军事设施免遭空袭所采取的战斗行动和措施,野战防空的主要作战对象是敌武装直升机、对地攻击机和空地战术导弹等。海上防空是为抗击敌人空袭,掩护海岸上和驻泊点的海军兵力及岸上目标免遭空袭而采取的措施和战斗行动,其任务包括对空中敌人进行侦察,消灭来袭的各型飞机及直升机,掠海飞行的反舰导弹等。承担防空任务的系统统称为防空系统,一个负型的防空系统通常由防空预警、指挥、控制、通信和计算机(C4I)系统以及拦截武器两大部分组成。根据拦截武器不同,有高地防空系统、导弹防空系统和弹地结合防空系统。

(一)空战平台的主要种类

空战武器装备按用途可分为主战装备、电子信息装备和综合保障装备;按兵种结构可分为航空兵装备、地空导弹兵装备、高射炮兵装备、雷达兵装备、电子战装备、空降兵装备等;按担负的作战任务可分为航空武器装备、地面防空武器装备和保障装备。航空武器装备又分为军用飞机、机载武器。地面防空武器装备可分为高射炮、地空导弹和弹炮结合防空武器。保障装备包括指挥信息系统、雷达、通信装备、电子对抗装备、导航装备、航空气象与测绘装备、空降装备、技术与后勤保障装备等。这里重点介绍几种军用飞机。

1.轰炸机

轰炸机,是一种专门用于向地面、水面、地下、水下目标投放大量弹药的飞机,它具有突击力强、航程远、载弹量大等特点,是航空兵实施空中突击的主要机种。现代轰炸机装备的武器系统包括机载武器如各种炸弹、航弹、空地导弹、巡航导弹、鱼雷、航空机关炮等,可在敌防空火力圈外实施轰炸突击。机上装备先进的火力控制系统,以保证轰炸机具有全天候轰炸能力和很高的命中精度。轰炸机按遂行任务范围分为战略轰炸机和战术轰炸机。战略轰炸机一般是指用来执行战略任务的中、远程轰炸机,主要用于攻击的是敌方城市和工厂等战略目标,以消灭敌方的作战能力。战术轰炸机一般是指用来执行战术任务的体型较小的轰炸机,主要用于攻击武装部队和辎重。

图示

美国B-2A隐身轰炸机。B-2A是美国空军重型隐身轰炸机。它能从美国本土或前沿基地起飞,无须支援飞机护航的情况下穿透敌复杂防空系统,攻击高价值、强防御、最急迫的目标。其代号为“幽灵”(Spirit)。B-2A轰炸机的单价高达20亿美元,是世界上迄今为止最昂贵的飞机。B-2A轰炸机机身长20.9米,高5.1米,翼展52.12米,最大载重181.44吨,实用升限1.524万米,正常起飞重量152.635吨,机组人员2名;飞机在不进行空中加油的情况下,作战航程可达1.2万千米,空中加油一次则可达1.8万千米。每次执行任务的空中飞行时间一般不少于10小时,美国空军称其具有“全球到达”和“全球摧毁”能力。B-2A轰炸机无外挂点,有2个机内武器舱,每个武器舱装备有1个旋转发射架和2个炸弹架。B-2A可以携带18.16吨弹药,包括常规弹药、核武器、精确制导弹药。B-2A可以携带的核武器有:16枚B61钻地核弹,可以打击深埋和加固目标;16枚B83战略自由落体核弹;16枚AGM-129高级巡航导弹;16枚AGM-131“斯拉姆”导弹。

2.预警机

预警机是空中预警飞机或空中预警与指挥飞机的简称,是用于搜索、监视空中或海上目标,主要指挥引导己方飞机遂行作战任务的飞机。安装在地面或海面的雷达由于受地球曲率的影响,其探测范围极其有限,如果将雷达安装在空中平台上,显然能有效扩大雷达对地面和海面目标特别是低空与超低空飞行目标的探测范围。因此,在第二次世界大战中,美国开始发展预警机,并于1944年研制出世界上第一架海军用舰载预警机TBM-3W。战后,美国、英国、苏联等国相继研制出多种预警机。在1982年英阿马岛战争中,英国舰队没有装备预警机,不能发现远距离的低空飞机,因此,5月4日阿根廷的两架攻击机携带“飞鱼”导弹低空飞行,击沉了英国“谢菲尔德”号驱逐舰。同年的6月,在以色列与叙利亚的戈兰高地之战中,以色列空军在E-2C预警机的指挥下,动用90架飞机,在两天的时间内,击落了叙利亚79架飞机,摧毁了19个导弹营,己方仅损失少量飞机。这两场战斗结局的对比有力地证明了现代作战中预警机具有重要作用。

图示

空警-500是中国人民解放军空军装备的第三代预警机,是世界上首型采用数字阵列雷达技术的预警机。空警-500的机载预警雷达由中国电子科技集团公司第三十八研究所研制,其重量、雷达天线口径小于同时代大型预警雷达,但情报处理能力、抗干扰能力有大幅提升,达到北约预警机的水平。2015年9月3日,空警-500在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式作为空中编队预警机梯队首机首次公开。空警-500预警机基于运-8第三类平台研制,该机由4台WJ-6C涡桨发动机作为动力。与解放军装备的第二代中型预警机空警-200相比,空警-500在气动和配备的动力装置方面都有重大改善,作战半径和滞空时间提高,与作战部队协调作战的时间更长;与解放军空军第二代大型预警机空警-2000相比,其吨位较小,起飞距离短,对机场规格的要求低,具有更为适应局部冲突和小型战争的特点,可部署到更多地区,且平台不受出口限制。空警-500的雷达罩顶部突起内装有卫星通信天线,较空警-200的指挥控制通信协调能力有显著的增强,可以与更高层次的指挥制系统相连接,在更大范围指挥和引导战斗。

3.战斗机

战斗机主要用于夺取制空权,多用于执行空战任务,兼有一定的对地攻击打击能力。战斗机配备的武器以空空导弹为主,航空机关炮为辅,并装备有先进的综合火力与飞行控制系统。机载火控雷达具有远距离探测目标的能力;在电子干扰条件下,还应配备光电搜索跟踪系统;火力系统同时还承担着对空空导弹的制导任务;夜间作战的战斗机还装有红外夜视导航、瞄准设备。战斗机一直是各国空军重点装备的机种,其性能水平和作战方式是不断演变的。随着航空技术的不断发展,现代战斗机已经发展到第四代,能执行制空作战、防空截击、纵深遮断和近距空中支援等多种任务。

图示

F-22A“猛禽”战斗机是美国空军在20世纪90年代研制的全面采用高新技术成果的新一代战斗机,也是世界上第一款“第四代战斗机”,是名副其实的信息化主战平台,将成为未来20—30年美空军的主战机种。美空军对F-22A提出的要求是:低可探测性,高机动性和敏捷性,超音速巡航,较大的有效载荷,具有飞越所有战区的足够航程。与第三代战斗机相比,F-22A飞机最具里程碑意义的技术特性是:采用全隐身与气动综合布局,持续的超音速巡航能力,过失速机动,短距起降,先进的机载综合航空电子系统设备和武器系统等。它担负的作战任务包括:夺取制空权,向美军作战提供空中优势;在战区空域有效实施精确打击;防空火力压制和封锁、纵深遮断;近距空中支援。在美国空军进行的模拟空中战演习中,F-22A曾取得击落14架F-15C而本身的损失为零的惊人战果。

F-22A机长18.9米,机高5.08米,翼展13.56米,机翼面积78平方米,尾展5.74米,水平尾展8.84米,轮距3.23米;装备两台F119-PW-100涡扇发动机,推力155千牛;内部燃油8.323吨;净起飞重量14.365吨,最大起飞重量27.216吨;最大飞行马赫数1.8,超音速巡航马赫数1.5;最大攻角60度;作战半径2170千米,实用升限1.8万米。F-22A采用大量钛合金与复合材料制造,是使用这两类材料最多的机型。其中钛合金约36%,热定型复合材料约24%,铝合金约16%,钢约6%,其机身蒙皮全都是高强度、耐高温的BMI复合材料。主起落架使用合金钢制造。武器舱门与起落架舱门使用热塑复合材料。据称,由于采用隐身外形设计技术和隐身材料技术,F-22A的雷达反射截面积约为0.1平方米,生存能力比目前的常规飞机提高18倍,作战效能是F-15战斗机的3倍、F-16的10倍。

4.侦察机

侦察机是专门用于从空中获取情报的军用飞机,是现代战争中主要侦察工具之一。侦察机上装有各种侦察设备,如航空照相机、雷达、摄像机、红外、电子侦察设备等。有的还装有实时情报处理设备与传递装置。部分侦察机上还装有武器,用于自卫和进行攻击。侦察机可进行目视侦察、成像侦察和电子侦察。其中,成像侦察是侦察机实施侦察的重要方法,包括可见光照相、红外照相与成像、雷达成像、微波成像、电视成像等。为提高生存能力,侦察机上还装有电子干扰系统。侦察机按遂行任务范围可分为战略侦察机和战术侦察机。战略侦察机是为战略决策而搜集敌方的战略情报的专用飞机。其特点是飞行高度高、航程远,能从高空深入敌方领空对军事目标、核设施、导弹基地等重要目标实施战略侦察。战术侦察机是对战场和战区目标实施侦察的飞机,多利用战斗机加装侦察设备而成。其主要任务是对敌纵深300—500千米范围内的兵力布置、火力配置、地形地貌以及对敌攻击效果等进行侦察,获取战役战术情报,以协助战役指挥员了解敌情和制订作战计划。(https://www.daowen.com)

典型的侦察机有美国的U-2高空高速侦察机、SR-71“黑鸟”战略侦察机(已退役),俄罗斯的米格-25R侦察机等。

图示

U-2为美国洛克希德公司生产的高空高速侦察机,具有航程远、巡航高度大、载重较多、能够携带大量侦察设备深入对方广阔的领空进行侦察的特点。尽管该型侦察机在20世纪50年代就已经投入使用,但至今仍在执行战略侦察任务。U-2全长19.13米,全高4.88米,全宽31.39米;空重7.037吨,最大起飞重量18.75吨;速度为849千米/小时;升限为27432米;航程为4824千米(U-2R)/9648千米(U-2S)。

U-2主要用高精度的航空侦察照相机进行侦察。它使用的B型照相机解像能力1毫米左右,当时属于超高性能透镜。B型照相机放在狭小的相机舱内,非常轻便,包括胶片仅重230千克。照相机的大小为457毫米×457毫米,同时以两个胶片以立体摄影方式工作。最特别的是作为一种大型而不强调机动性的飞机,飞行员使用方向盘来操纵U-2飞行。近年来,美军持续对U-2进行改进,为其装备了CDIS系统,该系统是一种高速数据链,能够实现侦察机传感器与水面舰艇处理系统间的信号和图像情报数据的传递,能够通过安全网络以最快的速度向战术飞机传递15个不同的波形,使得海军舰上指挥官可接收情报、监视和侦察(ISR)数据。美国空军还采用了ANMALQ-221高级防御系统作为U-2S高空侦察机的预警配置。AN/ALQ-221是雷达侦测和电子对抗系统的完美结合体,可以对潜在进攻威胁作出判断,及时向飞行员提供信息参考。

(二)空战武器装备的发展趋势

未来空战武器装备发展将不断增大信息技术含量,提高战术技术性能;形成以现役武器装备改进型为主体、以一定量的新型装备为骨干进行合理搭配的格局;主战装备、电子信息装备和支援保障装备协调发展,形成装备体系;依托先进技术,重点研制新一代综合化、多功能、隐身化、智能化与无人化的作战平台。

1.重点发展隐身化、高机动、多用途战斗机

近几场高技术局部战争表明,战斗机不仅是夺取制空权,而且是对地打击的关键武器装备。因此,世界各军事强国都十分注重先进战斗机的研制和发展。从某种程度上讲,战斗机的发展水平反映了该国的航空武器发展水平。目前,第三代战斗机及其改进型,像美国的F-15C、F-16C,俄罗斯的苏-27、米格-29,法国的“阵风”等早已是军事强国的主力战斗机;第四代战机,像美国的F-22A、F-35也已经装备或即将装备部队,俄罗斯研制的新一代战斗机T-50也进行了多次验证试飞。各国新型战斗机的发展趋势是隐身化、高机动、多用途、可维护等。

一是隐身化。为提高战斗机的突防和生存能力,第四代战斗机将普遍采用隐身技术,如美国已经服役的F-22A和F-35均重点采用了雷达和红外隐身技术。隐身技术的使用导致传统探测手段难以发现隐身战斗机,使其突破地面防空系统的能力和对地打击作战能力极大提高。就争夺制空权的对空作战而言,隐身飞机一方面使得没有使用隐身技术的一方战斗机在作战中处于不利的地位;另一方面又使双方战斗机都使用隐身技术时双方发现对方的距离缩短,近距格斗成为可能。因此,在发展隐身技术的同时,各军事大国也没有放松对战斗机近距格斗性能的要求。

二是高机动。高机动是指超过临界迎角之后飞机依然可以完成复杂的机动动作,即过失速机动。实现过失速机动的方法主要是采用可改变尾喷管方向的矢量推力发动机,依靠发动机提供的矢量推力辅助或完全代替舵面控制飞机的飞行姿态,使战斗机完成常规推力下所不能完成的复杂机动动作,从而使战斗机的近距格斗性能上一个新台阶。如美国的F-22A和F-35以及俄罗斯的苏-35、苏-37等都采用了矢量推力技术,因而具有高机动性。

三是多用途。随着气动技术、火控技术以及航空电子技术的发展,使战斗机实现综合化、多功能成为可能。目前,世界各国普遍重视研制和购买多功能战斗机。如F-2A、EF-2000、“阵风”等均以空战为主,兼有很强的对地攻击能力,而与F-22A搭配的F-35,则以对地攻击为主,兼有空战能力,并且首次实现了空军、海军、海军陆战队三军通用

2.发展高超声速军用飞机

美俄等国都在积极发展高超声速军用飞机,这种高超声速飞机可以是有人驾驶,也可以是无人驾驶。美空军正在研制的新一代隐身战略轰炸机能以5倍音速飞行,可在2小时内横越大西洋。其机身雷达的散射面积大大小于B-2A隐身战略轰炸机的0.3平方米,甚至低于F-117的0.1平方米,作战半径4827千米,载弹量6.8—18.4吨,预计在2030年左右替代B-2A、B-1B、B-52H战略轰炸机。

美国劳伦斯·利弗国家试验室的研究人员向美国军方提出了一种在大气层上面“跳跃”飞行的“超翱翔”高超声速飞行器方案。当“超翱翔”飞行器作为轰炸机使用时,可在2小时内将武器投入地球表面上的任一地点,即可以对全球进行快速远程攻击。所谓“跳跃”式飞行,是指飞行器在每一个周期的“波谷”段,空气发动机通过短暂点火(约20秒),使飞行器跃升到下一个周期的“波峰”然后下滑到“波谷”,发动机再次点火。一般来说,它在2.5个周期内的飞越距离可超过1000千米。这种飞行器航迹的最高点(波峰)的飞行高度约为6万米,最低点(波谷)为3.5万到4万米,飞行速度可达到10倍声速,可载运45吨的武器,任务半径可超过1万千米。

3.无人机出现强劲发展势头

无人机由于具有风险小、运用方式灵活、不危及驾驶员生命、续航时间长等优点,在军事领域已得到了广泛的应用。尤其是近些年,随着电子技术、发动机技术、人工智能技术和材料技术等的快速发展,无人机正由传统的以侦察为主的单用途无人机向以集侦察、通信、攻击和空战于一体的多用途无人机发展。军用无人飞机未来发展趋势可能主要是无人侦察机、无人作战飞机以及微型飞行器。

一是无人侦察机。无人侦察机将成为侦察卫星和有人侦察机的重要补充和增强手段。它与侦察卫星相比,具有成本低、侦察地域灵活、地面目标分辨率高等特点;与有人侦察机相比,具有可昼夜持续侦察的能力,不必考虑飞行员的疲劳和伤亡问题。未来战略无人侦察机通常要求飞行高度在1.8万米以上,续航时间大于24小时。

图示

二是无人作战飞机。无人作战飞机将会有两种型别:一种是非隐身型,从高空接近敌方的面对空导弹集中的防空设施,并发射火力圈外攻击武器将其摧毁;另一种为隐身型,能出其不意地接近敌方的空防区。如:美空军研制的X-45系列技术验证机系列可高效率地执行对敌防空压制和对地攻击任务。X-45A采用实时机载和机外传感器实现目标—识别—定位—快速重新定位和瞄准。X-45A在机身的两侧设计了两个武器舱,可以携带450千克的联合直接攻击弹药并挂装多种武器。机载电子系统将有UHF卫星通信数据链、L波段数据链、LINK-16战斗机数据链等。美军还在进行多架无人机编队协同操作实验。

三是微型飞行器。微型飞行器的典型尺寸在150毫米以下,重量从10克到100克,有效载荷18克左右,外形目前有固定翼、旋翼式和扑翼式三种,有的很像各种昆虫,使用高度从几十米至几百米,飞行速度为10—20米/秒,任务半径几千米,滞空时间20—60分钟。微型飞行器尺寸小、重量轻、易于使用、成本低、功能强,可以大量配备给士兵作为随身携带的侦察装备,可提高士兵在作战中的战场感知能力。如可为士兵前进探险开路,探测前方是否有生物或化学装置,可以在建筑物群中以缓慢的速度飞行,侦察建筑物群之间和建筑物上方、内部的敌情,甚至可停留在窗口窃听办公室内的谈话;也可用于布撒轻型高爆破力弹药或微型地雷等。