1.3 反辐射攻防对抗试验与评估
1.3.1 电子信息装备试验与评估
电子信息装备试验与鉴定,主要是对被试电子信息装备的性能和效能进行定量描述、测试和检验,以预测、评估其在完成作战任务时的效果。试验的目的是以客观试验结果为基础,检验其性能是否达到规定的战术技术指标要求,客观严格地反映被试电子信息装备的实际性能水平和质量状况,对被试装备进行全面、科学和正确的试验结论和质量评价,为被试装备的定型、生产和采购提供科学的依据;同时遵循“积极反馈”的方针,对被试装备在试验过程中暴露出来的问题,及时向研制单位进行技术反馈,并结合试验战情研究提出部队作战使用建议。
随着战场电磁环境的日益复杂,电子信息装备作战效能的发挥已经不简单依赖于威力和精度指标,对于环境信号的适应能力也是决定其作战效能的重要因素。与此相适应,电子信息装备的鉴定评估已经由单纯的威力、精度指标考核向复杂电磁环境下综合作战能力试验与评估转变。
下面从电子信息装备的试验和评估、靶场试验中的不确定信息处理两方面加以论述。
1.电子信息装备的试验和评估
由于试验技术与评估方法对电子信息装备发展的重要性,各军事大国都积极开展相关的研究。美军通过采用真实装备、仿真模拟器、计算机仿真技术等构造逼真的战场电磁环境,让参演部队在对抗的电磁环境下开展训练,在真实演练中对武器系统性能进行评估。美国还建立了17个电子战训练靶场,让部队在这些电子战靶场开展不同层次、不同规模的电子战攻防演练。但是由于电子信息装备试验、训练往往涉及新型电子信息装备的性能指标和作战想定,因此相关理论与技术是各国保密的重中之重,有关国外电子靶场试验理论与技术的文献十分有限,文献也只是一般介绍,对具体的试验开展方法、试验环境产生方法、数据处理方法、装备评估方法、装备的仿真建模方法等关键试验技术没有进行详细的论述。例如RTO(The Research and Technology Organization)作为北约组织的防御技术研究机构,其制定的Electronic Warfare Test and Evaluation 给出了电子信息装备的测试评估的基本概念,介绍了北约组织电子信息装备的试验与评估过程及每一阶段必须完成的主要工作,概念性地介绍了电子战装备各子系统进行地面试验、建模与仿真试验和飞行试验的试验与评估方法,强调了对电子战装备仿真建模在试验与评估中的地位与作用。
经过多年的不断摸索和实践,国内电子信息装备试验评估技术取得了丰硕的成果,逐步形成了适合我国电子信息装备特点的试验评估理论。专著《电子装备试验概论》、《雷达对抗试验替代等效推算原理与方法》、《电子系统小子样试验理论与方法》、《电子信息装备试验灰色系统理论运用技术》等国防科研试验工程技术系列教材就国内当前电子信息装备试验理论与方法进行了很好的概括和总结,一系列国军标的制定为电子装备的靶场试验提供了标准和依据。
2.靶场试验中的不确定信息处理
宇宙间的一切事物都在按照自身的客观规律而存在和运动着,因此,对于纯粹的客观研究对象,无所谓确定和不确定。确定和不确定的对立,只有在研究对象与人发生关系的前提下,即只有在认识论范围内才有意义。换句话说,并非是研究对象本身不确定,而是人们对于研究对象的认识不确定,即由于缺乏相关信息,所以在研究对象的某个方面的认识上没有确定的把握。电子信息装备的试验,由于电磁环境的复杂性、电子系统噪声、不同阶段人和环境条件的不同等,造成多次试验获得的数据之间的差异,对数据处理后得到的估计值与实际值存在差异,这个差异也就反映了原始测试数据客观地存在着不确定性。要想对武器装备的效能进行合理评估,就需要对靶场试验的不确定性(主要体现在试验获取的数据)进行处理。
对于试验中不确定性的处理国内已经有很多研究成果,基于概率统计与假设检验方法、模糊理论、灰色理论和替代等效推算原理与方法等得到了广泛的应用。例如,文献提出的“雷达对抗试验替代等效推算原理与方法”解决了很多电子信息装备在试验中缺少配试系统、难以与真实作战对象进行对抗试验的难题;文献认为随着电子系统科技的进步和鉴定评估试验事业的发展,传统的经典统计方法有时对试验结果的解释与常识及人的直观思维相矛盾,进而利用客观存在的试验前信息提出了基于Bayes理论的电子系统小子样试验理论与方法;文献将灰色系统理论应用到靶场试验中,利用灰色处理方法解决靶场试验中的不确定性问题。
1.3.2 反辐射武器试验与评估
反辐射武器试验随着反辐射武器的诞生和发展几乎从未间断,尤其是为了应对复杂的战场环境和目标雷达采取的对抗措施,反辐射武器不断采用新技术应对这种威胁,也不断进行着各种试验。美国、俄罗斯等军事强国对于新型反辐射武器的试验更是频繁。
美国雷声公司网站于2006年8月21日报道:雷声公司已经成功进行了具有更高制导精度的新型“哈姆”(HARM)高速反辐射导弹的飞行试验。这种称为“哈姆”摧毁敌防空攻击模块(HDAM)的新型反辐射导弹,在“哈姆”反辐射导弹的基础上加装了“惯性导航系统/全球定位系统”(INS/GPS),可大大提高导弹的攻击效果,减小间接损伤和对友军的威胁。
此次飞行试验在美国加利福尼亚州中国湖试验场进行。试验中,HDAM先由F-16战斗机发射,随后位于预先编制的“导弹命中区域”之外的第一部目标雷达开机,由于该雷达不在攻击允许区域之内,导弹未对其实施攻击。HDAM继续搜索目标,并在位于“导弹命中区域”之内的第二部雷达开机后立即将其锁定,在确认该雷达位于“导弹命中区域”之内后,HDAM立即将其摧毁。试验结果表明,加装INS/GPS后“哈姆”反辐射导弹完全能自己根据预先编制的“导弹命中区域”来选择攻击目标,确保摧毁指定区域的既定目标。
高速反辐射导弹在2007年6月20日又进行了实弹试验,同样由F-16战斗机发射,成功击中两部雷达中指定的一部。此次试验证实了增加INS/GPS能力可以确保击中确定目标。
据报道,2000年3月,美国海军在加州中国湖海军空战中心武器部靶场,从F/A-18“大黄蜂”战斗机上进行了“先进反辐射导弹”(AARGM,即AGM-88E)的首次自由飞行发射试验。CVT21(1号控制试验飞行器)按预编程进行了一系列机动飞行,并按弹上INS/GPS组件的信号截获并命中一个模拟目标。据美国海军称,CTV21达到了所有试验目的。为了检验AGM-88哈姆导弹弹体能否完成新的多模导引头发出的末制导指令,CTV21完成了一系列包络边缘机动飞行,随后又进行了CTV22的飞行试验和在复杂场景下进行4次制导导弹的飞行试验。
2007年5月25日,阿连特技术系统(ATK)公司和美国海军在中国湖靶场利用F/A-18战斗机试射了AGM-88E,此次试验是AGM-88E系统研制与演示验证阶段的首次研制试验。试验中,导弹与飞机安全分离,在命中目标前进行了较长时间的巡航,并通过制导系统直接命中目标。试验验证了AGM-88E与F/A-18集成的有效性,AARGM对时间敏感目标的远程、超声速、GPS精确打击能力,AGM-88E与ATK公司通用弹药嵌入式试验/重编程设备(CMBRE)、联合任务规划系统的兼容性,以及AGM-88E与F/A-18C/D软件设置的兼容性,并成功将AGM-88E的软、硬件与原来的AGM-88高速反辐射导弹部件相集成。
2008年8月3日,ATK公司、美海军及意大利空军在美海军中国湖靶场再次进行了AGM-88E先进反辐射导弹的飞行试验。该试验是该导弹2次作战鉴定试验的首次。试验中,AGM-88E导弹从一架F/A-18D战斗机上发射。根据真实的作战想法,验证了该导弹在复杂环境下识别防空系统目标以及准确命中的能力。
2009年4月13日,ATK公司、美国海军及意大利空军在中国湖靶场再次成功试射了一枚AGM-88E先进反辐射导弹。此次试验中,先进反辐射导弹在事先布置好的用来测试该导弹性能的战场环境中从F/A-18C战斗机上投放。试验测试的能力有识别、定位、跟踪多个雷达信号发射源目标以及对这些目标进行优先级排序的能力。在飞行过程中,该导弹成功识别出一个突然出现的重要辐射源目标,并将其与其他多个次要目标区分开,然后转换制导方式。
试验人员随后将雷达辐射源关机,以此来检验导弹特有的克服辐射源关机问题的能力。在辐射源关机之后,先进反辐射导弹利用INS/GPS导航系统继续飞向首要目标所处的位置。在末段飞行阶段,该导弹利用毫米波雷达定位并导引到刚刚识别出的目标上。在导弹飞行的最后几秒,先进反辐射导弹发出一份“武器撞击评估信息”消息,以此方式报告该武器的相关信息,为“战斗损伤评估”提供支持。发送消息后,该导弹直接撞上目标。算上此次成功试射,先进反辐射导弹已经在研制过程中连续12次成功进行了实弹试验。此外,在其他众多的试验中,该导弹也充分演示了该系统的成熟性和可靠性,以及打击多种目标的能力。
英国《简氏防务周刊》于2006年4月12日报道,俄罗斯在阿赫图宾斯克武器试验中心进行Kh-31PMK高速反辐射导弹的作战鉴定试验。Kh-31PMK是在Kh-31P(又称AS-17“氢”)高速反辐射导弹基础上研制的一种新型导弹。Kh-31PMK的主弹体加长,因此长度大于Kh-31P,射程已增大至200km。俄罗斯采用了多种方法提高Kh-31PMK导弹冲压喷气发动机的性能,其中最重要的就是增大导弹的长度从而能加注更多的燃料。此外,Kh-31PMK导弹的软件也进行了改进,以更有效地利用弹道从而达到增大射程的目的。与Kh-31P导弹配用3枚导引头(每枚导引头覆盖不同的频段以对付特定的北约雷达和导弹系统)不同,Kh-31PMK很可能配备了俄罗斯新研制的L-130宽波段导引头,一个导引头覆盖了原来3枚导引头的工作频段。
1.3.3 反辐射武器攻防对抗效果与效能评估
为有效评估反辐射武器攻防对抗效果和作战效能,国内外在多个层次开展了相关研究。分析导弹的效能时通常采用的方法有如下几种:
(1)加权综合评定法。这种方法简单,对于那些难以定量地衡量影响导弹作战效能的因素处理起来比较方便。其缺点是要依赖的经验因素太多,得到的效能数值受主观因素的影响,可信性不高。
(2)试验统计法。它的特点是依据实战经验获得大量统计资料,得到的数据比较可靠。但是这种方法周期长,而且耗费人力和物力,另外还需要大量的靶弹作为试验基础,因此在型号预研和导弹设计初期无法用此方法进行评估。
(3)解析评定法。它通过建立各个参数和效能之间定量的数学关系,分析各个因素对于武器效能的影响。其缺点是建立这样的数学表达式很困难。
(4)仿真评估法。它依靠建立武器系统的相关模型和评估指标体系,利用仿真手段进行武器效能评估,优点是局限性小,缺点在于评估的准确度与模型的准确性密切相关,相关模型校验的工作很重要。
邢尚平等在文献中,提出通过计算机仿真、加载模拟试验、实弹不打靶、实弹打靶四个过程开展反辐射导弹效能评估试验,并对相应的对抗环境进行分级,以反辐射导弹单发杀伤概率作为评估反辐射导弹效能的评定指标,为反辐射武器的靶场试验评估提出了一个思路。裴云在文献中给出了基于WSEIAC模型建立的反辐射武器效能评估方法,给出了信息系统效能可用度、系统能力和效能公式。马东力在文献中分析了在飞机突防时,利用反辐射导弹对抗防空系统的作战效能,从利用反辐射武器带来的飞机突防损失比的角度对反辐射武器的作战效能进行评估。
文献使用HLA标准和Vega软件实现了“基于HLA的作战环境仿真系统”,并应用WSEIAC武器系统效能评估原理,对仿真作战环境中无人机攻击雷达的作战效果进行了分析和评估。文献首先对导引头跟踪雷达信号的过程进行了仿真,通过计算得到了影响导弹命中概率的主要因素。
文献首先建立ARM运动的数学模型,重点介绍了应用卡尔曼滤波器估计雷达位置坐标的方法;以某型ARM为背景,采用经典气动估算理论,对ARM的气动参数进行了估算;研究雷达关机与间歇辐射对抗ARM的效能,以ARM的运动数学模型和气动参数为基础,编制仿真程序对ARM的运动过程进行数学仿真;确定了雷达关机时刻与间歇辐射状态对命中概率的影响,并计算不同间歇辐射状态下ARM侦察系统的平均侦察时间。
文献以美国工业界武器系统效能咨询委员会系统效能评估为基础,结合地-地反辐射导弹系统的特点,建立了评估地-地反辐射导弹作战效能的方法,对影响效能的主要性能参数(如可靠性、突防能力、末制导雷达)的捕捉和发现概率、命中精度、战斗部毁伤能力等都进行了分析。
文献给出了空面反辐射导弹武器系统效能计算公式,讨论了雷达对抗措施对反辐射导弹作战效能的影响;着重分析了雷达采用反侦察技术、对反辐射导弹的告警和干扰技术、双基地雷达技术及火力对抗措施对反辐射导弹的截获、命中、生存概率和作战效能的影响。
资料详细深入地探讨了组网雷达抗ARM能力评估指标及模型,建立了组网雷达抗ARM能力(AAC)、角闪烁干扰对ARM产生的定向偏差、组网雷达遭单发ARM攻击后的生存概率、ARM连续攻击摧毁整个组网雷达耗费的导弹数目等多个效能评估指标,并且进行了相关仿真评估工作。