發布日期:2022-05-20 點擊率:46
自二戰以來,多次戰爭記錄近距空中支援誤傷己方地面部隊的案例。隨著戰爭中介入大量的媒體報道,美軍開展研究、開發和應用一系列敵我識別技術,以期望在聯合作戰中減少誤傷,對未來技術應用發展有極大的參考和學習價值。
引 言
20世紀以來,為奪取陸空聯合作戰的主動權,以高制低、以快捷見長、以大密度制勝的近距空中支援成為合力制敵的有效途徑[1]。近距空中支援是由固定翼或者旋轉翼作戰飛機臨空打擊與友軍距離較近的敵方目標來支援地面戰術單元的作戰行動 。經統計,海灣戰爭中美軍誤傷率17%,致死比例24%,大概1/3誤傷事件涉及空對地攻擊[4];伊拉克戰爭中誤傷致死比例為美軍18%、英軍15%[5],大多數死亡來自空地誤傷。即使美軍擁有先進的武器裝備,空地誤傷問題始終未得到有效解決。
空地誤傷主要因素分析
通過對空地誤傷事件的分析,總體看,空地誤傷主要影響因素為戰場環境和操作使用。
01戰場環境影響
從空地支援作戰誤傷事件分析,戰場環境影響主要包括三個方面。
一是氣象環境限制,晝夜、雨雪、沙塵等條件等限制視覺觀察目標特征準確性,造成誤傷,如1991年2月17日海灣戰爭中“阿帕奇”誤傷已方裝甲車輛;
二是地理環境限制,城市、密林等遮擋效應造成通信欠佳,話音、數據傳輸受限,缺乏空地直接識別手段,造成誤傷,如2003年3月23日伊拉克戰爭中A-10攻擊已方兩棲突擊車;
三是電磁干擾限制,系統內部干擾造成敵我識別系統失效,引發誤傷,如1982年6月5日馬島戰爭中“卡迪夫”號誤擊已方“小羚羊”直升機。
02操作使用影響
作戰是一個高度緊張的環境,所有軍事裝備的設計都是給疲憊、害怕、憤怒和興奮的個人使用,這種作戰環境的士兵幾乎很難處于最好的狀態。即使目標和戰場態勢信息是準確而及時的,操作員吸收消化信息的能力也是非常有限的,如2006年12月5日阿富汗戰爭中美軍F/A-18C誤擊英海軍陸戰隊事件。據美軍經驗表明,面對復雜巨系統,環節越多、流程越雜、處理越繁,越容易出現錯誤[6],復雜系統本身就有內在的不可避免的危險。因此,監視識別目標簡單、武器操作便捷就非常重要。
由于協作式詢問-應答敵我識別系統技術更能適應戰場上氣象、地理、電磁環境,操作上更易于應用,美軍經實戰檢驗最終將敵我識別器作為空地支援作戰的必備條件;同時,為抑制操作者心理因素副作用影響,通過戰術、技術和規程(TTP)與交戰規則(ROE)來約束目標識別操作規程。
避免空地誤傷主要技術及其特點分析
技術上看,美軍近年來研發運用的減少空地誤傷系統與設備種類繁多,既有視覺識別、熱標識、紅外標識等被動無源識別手段,也有基于詢問-應答的射頻標簽、戰場敵我識別、雷達敵我識別系統。
01視覺識別
視覺識別是最基本用于減少誤傷的手段,但在空地支援作戰中,已經被反復證明不可靠,其準確度受到視覺傳感器性能、天氣情況、人為判斷等多種因素限制。
對于固定翼飛機空地支援作戰,美軍試驗數據表明,當飛行高度超過2000英尺(610米)時,機上觀察員發現并識別目標能力會顯著降低,其正確識別一輛坦克概率僅為50%;而當飛行高度為3000英尺(915米)時,這一概率則降至20%;足以證明視覺識別在空地識別中的局限性。
對于旋翼飛機空地支援作戰,雖然其飛行速度易于視覺觀察,但其加裝的前視紅外系統性能無法與機載武器最大射程匹配,對美軍AH-64 “阿帕奇”直升機和AH-1W“超級眼鏡蛇”直升機敵我識別操作流程分析得知,飛行員須機動接近目標以對其進行視覺識別,導致作戰效能降低。
此外,視覺識別易受到外部因素制約,包括晝夜、氣象、地形、偽裝等。
02熱標識裝置
美陸軍在曾海灣、伊拉克戰爭中使用熱識別板來輔助裝備有前視紅外系統車輛進行視覺識別。該裝置采用低發射性熱材料,易于在前視紅外系統顯示器上形成冷點以區別敵我,安裝于車輛頂部,便于空地識別。但若遇惡劣沙塵天氣、地面機動中標識板被弄臟覆蓋,識別板有效性會大打折扣。
圖1熱識別板(TIP)
理論上分析,熱標識裝置可在6至8千米距離外發現識別,但實戰距離遠小于理論值。在伊拉克戰爭中,“阿帕奇”直升機只能在3千米處識別,遠遠小于其打擊距離。
03紅外標識裝置
紅外標識裝置主要包括紅外閃光燈和近紅外激光指示器兩類。
紅外閃光燈是地面部隊用于防止夜間空地誤傷的基本配置。利用紅外閃光燈閃爍(可以固定頻率閃爍,也可以對閃爍光進行現場編程)發射信號,配備夜視鏡的空中部隊能在4千米左右距離發現紅外閃光燈發出的閃光。該手段有助于提高機組人員使用夜視裝置發現友軍部隊的概率,但其缺陷也相當明顯,無法在晝間提供保護。
近紅外激光指示器與紅外閃光燈相同的光譜區,通過夜視裝置才能發現。指示器能在夜間指示友軍和敵軍的位置,便于空中飛機辨識。地面引導人員可用激光能照射目標,從而對激光制導武器實施引導或者協助具有激光跟蹤功能的飛機進行目標捕獲。
04射頻標簽
射頻標簽旨在使裝備雷達的飛機能夠識別配備射頻標簽的友軍,為空地支援作戰飛機提供更遠的目標識別能力與及時的態勢更新能力。射頻標簽使用原始信號的調制版本應答空地雷達的激勵信號,并雷達顯示屏上顯示友軍的位置,降低空地友軍誤傷概率。射頻標簽具備實時性好、雷達探測與識別同時完成、識別過程自動完成、成本低及全天候工作等優點,但在開發射頻標簽方面仍然有許多迫切需要解決的技術問題,如在多體制雷達適應性、多雜波環境標簽信號檢測、多雷達干擾環境標簽信號準確獲取等。
05戰場目標識別系統(BTID)
戰場目標識別系統雖起源于地地識別需求,但實際已運用部署于旋翼飛機上,通過空地協同識別方式,有效避免低空、超低空機動平臺對地面裝甲的誤傷。目前,該系統已得到美軍部署及演示運用。
戰場目標識別系統使用Ka頻段毫米波進行詢問-應答,頻率在36.7~37.0GHz之間,采用低截獲概率擴跳頻脈沖機制、詢問旁瓣抑制技術,具備敵我識別和數據交互功能,其空對地識別距離能夠達到14Km以上。系統采用毫米波具備穿透戰場煙塵、霧、雨雪等障礙能力,擴跳頻設計被敵方探測、截獲的概率極低,波束窄、分辨率高特別適用于陸戰場密集交錯機動武器群識別。該系統操作使用便捷,操作者通過武器觀察瞄準器或者雷達直接牽引識別系統進行目標區分,但同所有協作式目標識別系統一樣,不能識別機動平臺為“敵方”,實現開火打擊必須嚴格遵守交戰規則。
06雷達敵我識別系統(Mark XIIA)
Mark XIIA雷達敵我識別系統是美軍最新研制并正在大面積換裝的系統,核心是在原Mark XII系統上新增模式5能力。模式5設計上除采用現代編譯碼算法、新型調制擴頻技術以提升系統抗干擾、抗欺騙能力外,更為重要的是新增空地識別方式。
模式5仍采用1030/1090MHz作為詢問-應答頻率,理論上空地識別威力達到視距。模式5的空地識別方式有兩種:
一是空對地一般態勢識別,機載平臺1030MHz頻率詢問發射,不指定精確殺傷區,地面以1090MHz頻段應答自身的經緯度坐標,由機載平臺判斷目標是否在殺傷區;
二是空對地精確識別,機載平臺以1090MHz頻段發射精確的攻擊區域,地面平臺接收并計算是否處于殺傷區,若處于則以1030MHz上報短信息代碼,縮短響應時間[7]。
07其他技術
空地誤傷避免的主要技術手段,其特點及適應性如下表所示。
表1 空地誤傷避免敵我識別技術
除上述技術之外,美軍為解決空地誤傷問題,采用冗余互補方式研發多種技術手段,如基于無線電的戰斗識別系統、藍軍跟蹤系統(BFT)、聯合藍軍態勢感知系統(JBFSA)等態勢感知系統。究其本質,均為通過數據鏈網絡統一空地情報、縮短態勢數據獲取時間,是為解決設備形態各異、數據交互困難、裝備數量過多等煙囪問題,如伊拉克戰爭中BFT系統數量達9種、信息不可共享、延遲大于快速機動部隊速度(自己刷新10-15秒,友軍刷新數分鐘)等問題[8]。態勢感知系統和所有的敵我識別系統之間的關鍵差別是信息的遲滯性[9],在解決空地誤傷問題上,敵我識別系統仍是基礎手段。
空地誤傷避免技術發展趨勢
總體上看,美軍為解決空地誤傷問題,筆者認為可歸納為兩個方面開展研究。一是適應戰場環境的誤傷避免技術研究及應用,二是為減少人為副作用影響而開展的操作規程研究。
01空地誤傷避免技術研究及應用
1) 新型敵我識別系統加裝應用。美軍繼續深入研究測試及加裝詢問-應答方式的新型敵我識別系統,以Mark XIIA模式5與BTID的空地識別為核心,其他標識裝備技術手段為輔助,冗余應用共同降低空地誤傷概率,可從美軍及其盟軍對敵我識別系統加裝及演習中得出結論。
2) 綜合識別技術研究。綜合識別技術是解決協作式詢問-應答技術僅提供“友”與“非我”二元屬性,增強對“敵”判決的有效途徑,美軍不斷迭代開發綜合識別技術。2018年1月,美空軍發布“精確實時作戰識別傳感開發”(PRECISE)項目,旨在解決遠距離、對抗條件下目標識別新問題,包括多種協作與非協作敵我識別技術研究、目標檢測技術研究、多傳感器數據融合精確識別定位技術研究。
3) 態勢信息共享技術研究。為減少空地支援作戰協同響應時間,增強態勢感知能力,2015年,DARPA演示的持久近距空中支援項目(PCAS),解決飛機數據鏈數量過多以及報文格式不統一的問題,將發出請求到實施攻擊的時間由現在的30-60分鐘縮短至6分鐘,避免時間長態勢變化引發誤傷。
02空地誤傷避免操作規程研究
1) 明確空地目標識別技術應用。空地支援作戰時,美軍明確區分“敵”與“友”的多種技術手段。對“敵”判定包括視覺識別、電子偵察信息、雷達探測圖像、保密地空通信等;對“友”判定包括視覺識別、標識裝置識別、MarkXII雷達敵我識別系統、BTID戰場目標識別系統、態勢系統等。美軍依托體系力量,多冗余技術手段協同判決,避免誤傷。
2) 美軍規范聯合作戰殺傷盒。殺傷盒是一個三維區域空間,采用網格化定義空間,包括高度、經緯度、時間等信息,主要用于加強火力協調支援措施,促進空對地快速打擊。2014年,美軍聯合火力支援作戰條令(JP 3-09)中迭代殺傷盒的建立、取消、標識、協調規程,避免多軍種聯合作戰時空地操作沖突而引發誤傷。
3)建立火力打擊安全距離矩陣。火力打擊安全距離是美軍為避免彈藥打擊誤傷,根據彈藥量、打擊方式、毀傷概率等確定的差異化安全距離,其操作性和針對性較強,采用0.1%失能概率(PI)描述。美軍建立了不同的空地支援飛機、不同彈藥、不同飛行高度的0.1%失能概率矩陣,并不斷迭代安全距離數據,便于地面指揮官評估風險距離。
結 語
美軍的實戰經驗表明,深入敵后作戰唯一能夠依靠的火力支援來自空中[11]。隨著軍隊信息化程度的不斷提升,近距空中支援的指揮層級也延伸至更低層級,聯合作戰不可控因素將增加更多;高價值平臺和高毀傷彈藥的不斷列裝,誤傷威脅將更為嚴重;迫切需要空地目標識別技術的應用。美軍采用的多種空地誤傷避免敵我識別技術及實戰操作規程,對未來裝備的發展和聯合作戰運用有極大的參考和借鑒意義。
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