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尤其需要指出的是,外媒称中国还在发展射程更远的反舰弹道导弹,其射程高达1500-2500千米,因此中国海军需要能力更强的目标指示与引导系统。根据海外资料,中国已经发射合成孔径雷达侦察卫星和海上电子情报侦察卫星,用于对大范闱海域目标的探测和侦察,同时利用高速数据链将相 关区域内传感器获得的信息进行综合和处理,有效地对海域目标进行监视和定位,这个系统的建设为国产反舰弹道导弹形成战斗力打下了物质基础。
即使目标探测和指示系统能够获得战区舰艇的图像,并且进行精确的识别和处理,但这些信息如何发送给导弹仍然是一个难题,这是因为导弹的弹体窄间狭窄,载荷也比较有限,难以安装较大的天线用于通信。另外,导弹能够提供的能源供应也比较有限。一般认为,导弹通信系统的频率不高,因此导弹数据链的工作频率就不能太低,因为频率越低,波长越大,相应的天线孔径就需要较 大的尺寸才能得到足够的增益,以保证通信系统的 工作距离。目前比较典型的武器数据链包括美国的AN/AXQ和AN/AWW-13,前者本是在F-15上用于控制GBU-15和AGM-130等精确制导武器的,工作频率在S波段;而后者是前者的替代产品,可以控制AGM-62、AGM-84E和AGM-154等导弹,配备在F/A-18、S-3B和P-3C等作战飞机上面,工作频率在L波段,由于它的频率和通信链基本相同,所以也兼具指挥、控制和通信功能,如F/A-18就利用AWW-13接收无人机获得的侦察情报。
工作频率低、波长短虽然初步解决了导弹数据 链的体积和重量问题,但它的缺点也非常多:首先是波长短,受气候影响大,在大气中信号减弱速度快,相应的探测距离也会缩短,远程探测雷达一般采用较低的频率就是这个原因;其次,波长短意味着无线电波绕射能力差,系统只能在无线电视距内工作。
另外,为了避免对方雷达的探测,反舰导弹的飞行高度一般较低,巡航高度不过100米(“战斧”巡航导弹的巡航高度更是在50米以下),末段攻击时甚至只有5米,这样在地面杂波干扰的掩护下,可以更好地掩蔽自己。不过,导弹在低空飞行会造成一个较大的问题,那就是载舰无法实施中继引导。前面说过,导弹的数据链工作频率较高,中继制导系统只能在无线电视距内为导弹提供目标指示与中继制导,但是导弹本身的飞行高度又较低,所以舰一弹的通信距离就较短。对于反舰导弹来说,如果想提高射程,就要采用大气层内中继载体,现在工作距离最远的中继载体还是预警机和海上巡逻飞机,最远距离也就400千米左右。
对于岸基预警机和巡逻机来说,其航程和作战半径受到限制,在执行远洋作战任务时,留空能力不足。还有,这些飞机价格都比较昂贵,一般国家很难大量釆购这两种飞机,因此更多地是依靠舰载直升机来执行目标指示和中继制导任务,相应地,这些国家反舰导弹射程也被局限在200千米之内。美国海军利用航母弹射操纵E-2C来弥补这方面的缺陷,但在中继制导方面的能力仍旧不足,因为E-2C的空间、工作站及操纵人员人数均有限,难以为较多的导弹提供中继制导,特别是在承担较重的空情警戒任务的情况下。上文说过,E-2C曾经作过为“战斧”远程反舰导弹进行中继制导的试验,但这个功能并没有完全铺开。
苏联没有像美国那样的大甲板弹射航母,所以选择大航程飞机作为远程反舰导弹的中继制导载体,这就是图-142:—般认为,苏联利用卫星太空侦察系统获得美国海军舰艇位置后,再由图-142进行确认,然后发射导弹,并由图-142对导弹进行中继制导。美国的对策是在航母上装备F-14战斗机,配备AIM-154远程空空导弹,在远距离上对图-142海上巡逻机进行拦射,以期打掉这个最重要的中继制导系统,从而在对方反舰体系中打进一个楔子,以削弱其作战能力。
行文至此,我们应该知道,为什么卫星太空侦察系统和地面信息处理系统能够获得相关海域的战场态势及舰艇的信息,但是如何传递给导弹仍然是一个难题。如何进一步提髙导弹的发射、中继制导或者说数据链的能力是另外一个关键,这个答案和目标指示系统一样,仍然在太空。
从20世纪90年代起,美国为了解决传统数据 链通信距离受到限制的问题,开始着手在数据链系统引入卫星通道,这就是卫星数据链。与普通数据链相比,卫星数据链的最大优点是通信距离远,可以跨越战区甚至洲际传输。其次,卫星数据链不受地理环境的影响,覆盖范围大,可以迅速、机动、灵活地按战时指挥关系建立覆盖全部作战单元的指挥控制体系。另外,由于卫星在太空,可以很方便地实现广播功能,因此可以迅速完成大量情报的分发,这是其他数据链无法比拟的。
不过要在武器装备〔尤其是飞机、舰艇、导弹)上配备卫星数据链,一个较大的问题就是“动中通”。这是因为载体在移动过程中,由于其姿态和地理位置发生变化,会导致原对准卫星的天线偏离卫星,使通信中断,因此必须对载体的这些变化进行隔离,使天线不受影响并始终对准卫星。目前,先进的卫星跟踪系统可以在初始静态情况下利用GPS、经纬仪、捷联惯导系统等测量出航向角、载体所在位置的经度和纬度及相对水平面的初始角,然后根据其姿态、地理位置和卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角,在保持仰角对水平面不变的前提下转动方位,以信号极大值方式自动对准卫星。在载体运动过程中测量出载体姿态的变化,通过数学平台的运算,变换为天线的误差角,通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角、极化角,保证载体在变化过程中天线对星在规定范围内,使卫星发射天线在载体运动中实时跟踪通信卫星,从而保证通信的通畅。进入新世纪后,随着信息技术、微电子、微型机电技术的发展,“动中通”天线的体积和重量越来越小,因此在一些相对较小的战术单元上也可配备。举一个例子,原来只有水面舰艇、大型预警机才能配备的卫星通信系统,目前已经开始在战术作战飞机、武装直升机上得到应用,这都为卫星数据链在巡航导弹上应用打下了坚实的基础。
传统巡航导弹在攻击目标之前,需要进行航迹规划,把获得的航线输入到导弹的飞控计算机之中,然后根据这个路线飞向目标直到命中,但是这样做的缺点是导弹的飞行航线固定,无法在中途进行修正。如果飞行中途某些因素发生了变化(如出现了新的障碍物),导弹就无法进行躲避。另外,如果目标已被其他军兵种消灭,导弹也仍然根据原来的航线攻击目标,这就可能造成作战资源的浪费,导弹执行任务的灵活性也较低。
针对这种情况,弹载卫星数据链出现了,它的原理就是利用卫星完成数据链通信距离的扩展,从而实现对导弹的复合精确制导和超视距控制,以提高导弹的超低空飞行、突防及打击能力。通过中继卫星建立远程双向链路,卫星和地面指挥中心就可以进行战术数据交换。前向链路为地面站--中继卫星--导弹链路,完成对导弹的制导控制;返向链路为导弹一中继卫星一地面站,实时接收中继平台转发的制导指令,并回传导弹自身参数、目标信息和战场态势,实施导航信息远程装定、指令接收、侦察数据与先验信息匹配、中段变轨突防、攻击目标再定位和改变等功能,提高导弹的打击精度和命中概率。
卫星数据链的工作顺序为:地面战术指挥中心根据战场信息和情报综合决策发出指令(地面中心站设置多个操控站位,每个操控站位对应一个导弹代号);操控人员根据导弹代号接收图像信息后,指令发射设备自动根据随图像信息传来的指令频点和地址码设置频点和地址码,实现和弹载指令接收设备同样的频点和地址码;弹载数据链终端将导弹的经纬度信息、姿态信息等数据实时回传到地面中心站,地面中心站和任务规划系统的接口将导弹信息传输到任务规划系统;任务规划中心根据战场态势和最新接收到的作战任务,重新更新航迹数据,对飞行中的导弹进行动态调整。另外,任务规划系统在接收到导弹传回来的图像信息后,对数据库中的图像资源(如目标数据)进行快速更新,对战场打击效果进行快速评估,产生新的任务数据,通过上行数据传输链路发到弹上,指引导弹打击最重要的目标。
通过卫星数据链,后方指挥中心可以在上千千米之外对导弹进行精确制导和超视距控制。卫星数据链具有 全天候、全天时、全地域的优点,可大大提高导弹的作战性能,尤其是远距离精确打击能力。利用数据链的信息 交换功能,后方指挥中心可以重新设定巡航导弹的攻击目标,并且对导弹传回来的信息进行分析,对攻击的效 果作出评估,以确定是否需要进行后续打击,从而实现作战资源的优化使用。
第一种配备卫星数据链的巡航导弹是美国的“战术战斧”巡航导弹。根据相关资料,“战术战斧”配备有 双向卫星数据链,能够重新接收目标位置信息,在预定目标被消灭之后,导弹仍可以改变航线攻击其他目标。 同时,“战术战斧”还可以把自身的位置、飞行状态等信息发送回去,显示航线偏差,后方指挥中心可以实时 掌握导弹的飞行状态,根据相关信息对导弹的航线作出调整,特别是根据突然出现的障碍或者威胁使导弹改变 航线,提高导弹攻击的成功概率。利用卫星数据链,“战术战斧”还具备了所谓的“待机攻击”能力,就是导弹发射之后可在飞行距离不超过400千米的战区上空进行长达3-4小时的战术盘旋飞行。与此同时,后方指挥中心可以根据需要对导弹进行重新设定,指令其攻击突然出现的目标,这就大大提髙了导弹执行任务的灵活性。
卫星数据链的配备不但提高了“战斧”巡航导弹的攻击能力,也催生了美国新一代反舰导弹LRASM。根据相关资料,美国的LRASM是在AGM-158型“贾斯姆”联合防区外导弹(JASSM)基础上发展起来的远程巡航导弹,其射程达到惊人的800-1000千米,末段可能采用红外成像/主动雷达制导,具备射程远、隐蔽能力强、威力大的特 点,一旦研制成功,将会大大提高美国海军的远程反舰能力。
LRASM的射程已经超过了“战斧”反舰型巡航导弹,从各国的经验来看,当飞行距离超过400千米时,卫星数 据链就成为传输图像信息和制导信息、评估作战效果的 最佳选择。因此可以肯定,LRASM別配备的应该是卫星数据链,以大大提高它的远程攻击能力。也就是说,即使中国海军未来的航母能够达到“尼米兹”级的能力,配备E-2C这样级别的预警机,能够在距离母舰200千米处执行防空警戒任务,将航母编队的防御纵深提高到500-700千米左右,美国仍旧可以凭借LRASM进行防区外打击,对中国海军的威胁可谓不言而喻。从这个角度讲,LRASM和中国发展的反舰弹道导弹(ASBM)都是针对航母量身打造的反舰武器系统。
2013年,中国航天员首次完成了太空授课,许多人可能没有注意一个细节,那就是屏幕的右上角有时会出 现“天链”字样,这表明其图像是通过中国“天链”数据中继卫星(TDRSS)传输的。由此可见,中国第一代数据中继卫星已经成功完成布置,性能可靠,工作正常。国外防务专家立刻敏锐地意识到中国正在发展卫星数据链,因为TDRSS卫星正是卫星数据链的关键一环。另外,中国第二代TDRSS卫星也在发展之中,其性能更强,将使用“东方红四号”平台,装有2部S/Ka双馈源抛物面单址天线和5波段相控阵多址天线,还可能增加激光通信单元,用于超高速率的星间通信。其星座也有可能从现在的3枚(2枚工作星,1枚备份)增加到4枚,其通信速率 更高,信道更多,支持的终端也更多。
中国导弹飞控数据链是从20世纪80年代开始起步的。随着反舰导弹射程的增加,中国开始发展中继制导 系统,相应研制了导弹飞控数据链,从而有力支持了国产反舰导弹的发展。进入新世纪,国产导弹飞控数据链 开始发展了双向型,也就是支持导弹将自身的位置、飞行状态、燃料、传感器信息发送回来,使后方操纵手可 以更好地掌握导弹的飞行情况,如2012年珠海航展展出的CM-802AKG等战术导弹就具备这种“人在回路”的控制 功能。
从相关资料看,中国已经开展了卫星数据链的发展 和研究工作,先后进行了系统的总体设计、弹载终端、地面站、数据中继设备等方面的研究,重点解决卫星快速捕获技术、图像压缩技术、高效信道编码技术等难 题,为中国卫星数据链在国产巡航导弹上的应用打下了坚实的基础。国产卫星数据链的研制成功将会显著提高 中国巡航导弹的打击能力,尤其是后方指挥中心可以灵活地根据战场情况,重新为导弹设定目标,同时导弹也可以长时间滞留战场附近待机攻击。
上文说过,在大气层内中继系统的支持下,中国反舰导弹射程可以达到400千米,但与反舰弹道导弹相比,其射程差距仍然较大,中间有一段火力空白需要填补,需要用卫星数据链来支持。所以,一旦“鹰击”-100配备国 产卫星数据链,其射程将可能追平美国在研的LRASM,不但可以填补国产中远程反舰巡航导弹和反舰弹道导弹之间的火力空白,还会大大提髙打击对方航母编队的能力,尤其可以在对方防空体系外进行攻击,有效提高中国海军对海攻击能力。
以“鹰击”-100的射程为800千米计算,国产轰-6K轰炸机在中国近海上空就可以覆盖第一岛链大部分海域,在西沙上空则可以将大部分南沙海域纳入攻击范围,或者在歼-20的掩护下,前出到第一岛链边缘,将中国海军反舰导弹的威慑范围前推近千千米,与反舰弹道导弹配合后更可以形成协同攻击能力。
对于中国来说,要更好地支持“鹰击”-100的远程反舰能力,可能还有许多工作要做,例如增强TDRSS卫星的能力,增加信道和通信能力,提升卫星数据链的安全性等。(作者署名:小飞猪 舰载武器)
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