DOI:10.12175/j.issn.1006-141X.2021.02.05

通過將跨軍種、跨平台的異構傳感器數據融合至火控級別，並引導武器庫制敵，這就是美軍協同作戰信息火力一體的基礎概念。自上世紀 80 年代開始，由於海上艦艇的雷達感知範圍有限，影響了防空反導以及對敵遠距離打擊的作戰效能，美軍提出增加空中飛機偵察平台，將飛機的雷達監視數據通過戰術數據鏈回傳給海艦，並實時引導軍艦的發射的導彈，增強海艦的實際作戰範圍。這種基於 A 射 B 導的協同作戰體系關鍵技術主要有：戰術數據鏈網絡體系、火控級別的數據融合、基於任務的互操作系統。美軍和北約目前應用最廣泛的數據鏈 LINK-16，不單提供傳統的話務語音通信功能，還能提供基於塔康系統的導航定位服務，並將其廣播給 LINK16 網絡的各個終端，由此應用也誕生出了後來基於網絡中心戰體系的新一代協同作戰系統（CEC：Cooperative Engagement Capability）。CEC 是以海上軍艦為網絡系統的指揮控制中樞，可以接收來自空中、海面、地面等各武器平台的戰術信息，通過 共享這些戰術瞄準信息，傳導至海面各武器平台，可形成體系化反導、打擊等協同作戰能力。

近年來，美軍的作戰重點開始從中東反恐轉變為大國競爭，將中國和俄羅斯作為潛在競爭對手。2017 年 10 月 2 日，美智庫戰略與預算評估中心 （CSBA：Center for Strategic and Budgetary Assessments）發布題為《大國競爭時代的力量規劃》的研究報告。報告指出，由於長期受“同時打贏兩場地區戰爭”思維的影響，美國防部的基本作戰概念及許多相關力量規劃結構均要求美軍能夠同時部署到兩個戰區，以懾止地區入侵者，並在必要時採取軍事行動，迅速阻止其對美國盟國或夥伴國發動的 常規入侵。這些作戰概念和相關假定在嚴重過時後依然影響着國防部的力量機構及能力建設重點。然而隨着“反介入 / 區域拒止”能力的出現並對遠距離外的美軍構成了威脅，以及中俄軍事能力的不斷發展，使其可迅速完成對鄰國的入侵行動，這種作戰概念和相關假定已無法滿足美軍未來力量規劃的需要。美軍基於此提出了新的跨域作戰思路——馬賽克作戰概念。馬賽克戰的重要依託項目為先進作戰管理系統（ABMS：Advanced Battle Management System），ABMS 是海軍以及網絡中心戰的重 要補充，提出了以 F-35 為指揮控制中樞，構建空中平台之間的協同作戰能力。ABMS 預計在 2030 年將形成初始作戰能力。 

1 美國海軍力推的“協同作戰系統”系統 

由於美國海軍擁有大量航母和軍艦武器平台，後續基於海軍航母作戰想定（空海一體戰等）研發了大量飛機平台，比如預警機（E-2C、E-2D）、艦載戰鬥機（EA-18G、F-35C）、艦載無人偵察機（X-47B）等。而美空軍體系研發的飛機，特別是四代機平台以前的飛機，如 F-15，F/A-18E/F 等型號則主要負責對敵空中平台打擊。從作戰場景維度來說，美國空軍部隊強調的是單平台作戰能力，後續的 5 代機 F-22 仍然是以此思路設計的；海軍的飛機研製則主要以體系作戰的角度來設計，比如預警機和航母配合形成協同戰力，可完成信息火力一體打擊（預警機高空偵察敵軍，擴展海面部隊搜索半徑，火控雷達鎖定目標，通過數據鏈傳遞給海面發射平台完成制導目標摧毀任務）。

CEC 是美國海軍為加強海上防空作戰能力而研製的作戰指揮控制通信系統。該系統利用計算機、通信和網絡等技術，把航母戰鬥群中各艦艇上的目標探測系統、指揮控制系統、武器系統和艦載預警機聯成網絡，實現作戰信息共享，統一協調戰鬥行動。每艘艦艇都可以及時掌握戰場態勢和目標動向。對來襲的空中目標，可以由處於最佳位置的軍艦發射武器進行攔截，從而大大提高整個航母編隊的防空能力。 

20 世紀 70 年代，美國約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室最早提出 CEC 系統的思想；1987 年， CEC系統開始研製；1995 年通過了一次具有里程碑意義的測試，將裝備了 CEC 系統的“艾森豪威爾” 核動力航母、2 艘“宙斯盾”巡洋艦、l 艘兩棲攻擊 艦以及 P-3 偵察機連接為一個整體，對各項系統功能進行了一系列試驗，包括目標綜合航跡的生成與目標敵我辨識、遠程數據在本地火控系統中的應用、強電子干擾環境下的目標信息獲取以及可靠近實時 的數據通信等，如圖 1 所示。

2 軍一體化火控防空 

美軍認為制約 CEC 實現更高信息火力一體作戰效能瓶頸不單單是升級高精度武器作戰平台，而是缺乏高帶寬數據鏈、多數據鏈綜合以及基於任務的數據融合互操作技術。為此在 1996 年，海軍提出了海軍一體化火控防空系統（NIFC-CA：Naval Integrated  Fire Control Counter Air），即海軍一體化火力控制 - 制空系統，是指美海軍基於網絡中心戰略思想，為了實現遠程交戰和超視距攔截而不斷發展升級的一種分布式、網絡化、多層次的防空反導指揮控制系統。

NIFC-CA 系統發展至今已經成為一個由偵察監視網、信息網和交戰網組成的綜合網絡，通過開放式體系的軟件升級，例如未來機載能力環境架構， 將新的傳感器、先進數據網絡、中遠程防空反導武器集成為一體。該系統的本質是基於先進的數據網 絡，實現航母、主力戰艦、艦載機等重要作戰單元的無縫鏈接，構築一體化的“偵察 - 火控 - 打擊”體系，提升航母編隊的超視距態勢感知和防空反導能力，使美軍具備對飛機和巡航導彈的縱深防禦能力，並實現戰區級的對空防禦。 

目前，美國海軍形成了 NIFC-CA 協同作戰 4 大關鍵系統：CEC 協同作戰能力系統、E-2D 預警機、 宙斯盾系統、標準 -6 艦空導彈武器系統。這些要素聯合起來，將美海軍的網絡化防空能力擴展到標準 -6 導彈的最大射程，使美海軍能夠抗擊超視距巡航導彈和飛機。 

宙斯盾艦艇作戰系統作為一個火力控制提供者，是 NIFC-CA 系統殺傷鏈的核心，承擔對空探測跟蹤、複合跟蹤與識別、協同打擊指揮與控制、標準系列導彈發射與制導等任務。圖 2 是宙斯盾上的指控中心，雷聲公司研製的標準 -6 導彈是 NIFC-CA 系統的核心武器，射程最遠可達 370 千米，目前可以用於打擊各型飛機、無人機、彈道導彈、低空機動飛行或高空超音速導彈，以及水面艦艇。標準 -6 導彈射速高達馬赫數 3，其高速高拋彈道實現了遠射程。在標準 -6 飛向彈道高端時，宙斯盾系統先使用 E-2D 或其他艦外傳感器在 CEC 系統上共享的目標數據來進行中段指令修正（因為是高彈道，所以解決了艦載雷達的制導問題），而在飛行末端時，利用主動 導引雷達進行制導來打擊超低空的掠海目標。

CEC 協同作戰能力系統本質上就是一套包括數 據融合、專用數據鏈（CEC 使用專用 C 波段數據鏈）、 專用計算機於一體的系統，主要搭載在軍艦和 E-2D 預警機上，指控節點集成所有分布的傳感器數據，最終形成火力控制跟蹤圖，每個協同單元都可共享 相同的跟蹤圖。艦艇在共享 CEC 系統處理的數據的基礎上，利用這些數據提示艦載傳感器進行態勢指示，支持火控級精度的複合跟蹤。CEC 的戰場數據融合能力為多平台跨域作戰提供了堅實基礎。 

3 美國隱身五代機平台與 CEC 體系 

美國海軍 CEC 以及網絡中心戰的成功離不開數據融合和數據鏈能力的支撐，海軍戰鬥機平台大都配備的是 LINK16 級別的數據鏈，海軍希望通過升級戰術瞄準網絡技術（TTNT：Tactical Targeting  Network Technology ）數據鏈，提高傳輸速率（LINK16 只能達到 100 kbit/s，TTNT 則超過 2 Mbit/s），增強 E-2D 預警機的協同態勢感知能力。TTNT 數據鏈是 “戰術目標瞄準網絡技術”的簡稱，它是一種基於 IP 的嵌入到聯合戰術無線電系統（JTRS：Joint Tactical Radio System）中使用的高速、寬帶、新型戰場網絡技術。 

TTNT 最開始希望將終端數據鏈能力集成到 F-22 上，將 F-22 納入 NIFC-CA 作戰體系，但經歷數次驗證試驗後，被空軍以隱身能力不足為由否定了加裝在 F-22 的可能。另外 F-22 除了自身使用的機間數據鏈（IFDL：Intra-Flight Data Link）外，可以針對 LINK16 只收不發。根據海軍體系化作戰要求，體系內互聯互通以及接受航母軍艦指控是優先級最高的，所以即便後來洛馬推出了艦載型 F-22N，但海軍以無法滿足隱身要求拒絕搭載TTNT數據鏈。F-22 只能與同機型進行信息火力一體的戰術協同，某種意義上形成了信息孤島，導致其無法滿足拒止環境的隱身協同作戰要求，間接導致了 F-22 的停產。 

根據 F-22 的研製經驗，美國發現不僅僅需要可以在區域拒止環境下作戰的飛機，還需要能完成聯合指揮作戰功能的飛機，在 F-35 量產之前，美國空軍的飛機不同於海軍飛機，前者不具備異構平台體系協同作戰的能力，一般都是執行單兵作戰，強調的是單平台打擊作戰效能，這傑出代表就是 F-16、F-22 等高性能戰鬥機。F-35 的隱身性能不單單是體現在優秀的外形設計，還綜合考慮了拒止環境作戰要求，該場景為 F-35 作為前出作戰飛機利用隱身性能進入拒止環境偵察，搜索導敵軍目標（一般為雷達指控節點或者敵軍導彈發射），此時為了防止暴露目標，F-35須保持雷達靜默，使用自身搭載的光瞄準、光電分布式孔徑系統進行實時跟蹤以及火控鎖定，F-35 的數據融合系統可以將這些數據信息進行高度融合形成態勢感知圖，包含位置信息、目標圖像等，再將態勢感知信息通過隱身多功能先進數據鏈數據鏈（MADL：Multifunction Advanced Data Link）傳給拒止區域外的飛機，MADL 目前搭載的飛機只有 F-35、XQ-58A，最後再將此信息回傳給導彈發射平台。 

通過以上場景分析得出，由於一開始 F-35 是由三軍聯合要求研製的，符合 NIFC-CA 等多種跨域作戰要求。2016 年 9 月 12 日，F-35 和“宙斯盾”武器系統首次完成聯合實彈演習，如圖 3 所示。陸上宙斯盾基站首次利用 F-35B 飛機提供的空基信息，發射了一枚 SM-6 導彈，成功攻擊並攔截了靶機，達到了分布式殺傷效果。值得一提的是宙斯盾基站也配備了 MADL 數據鏈以及基於開放式軟件架構的一整套終端系統。整個過程地面計算機與 F-35 態勢感知能力同步，做到了 F-35 所見即宙斯盾所見的機器級別的深度融合數據通信，達到了更高級別的信息火力一體，一架 F-35 就完成了 E-2D 預警機、前出戰機（EA-18）的任務。

F-35 的聯合作戰研發思路也說明了理論牽引技術的重要性，在“分布式作戰”、“穿透性制空” 等作戰概念的牽引下，F-35 綜合集成了隱身、傳感器融合以及戰場協調能力，使其可以在高危環境下替代預警機執行穿透複雜與未知空域針對時敏目標完成協同作戰任務。

4 空軍協同作戰體系 

之前的美國空軍戰機沒有考慮拒止環境要素，特別是目前中國和俄羅斯都具備極強的電子戰能力並配備隱身飛機平台，美國的 4 代機平台在拒止環境下作戰將冒很大的風險。因此基於這個作戰場景，空軍推出了一系列作戰想定。其中之一就是 F-35 與 F-15EX 進行協同作戰，由 F-35 負責進入拒止區域偵察鎖定 目標，並指控F-15EX進行對目標的導彈打擊，F-15EX 是 F-15 的最新升級型號，將於 2023 年正式服役。 

為了滿足協同作戰的需求，F-15EX 的航電系統進行了大規模升級改造，幾乎完全拋棄了以前軟件硬件平台，按照空軍的開放式任務系統（OMS：Open  Mission Systems）定義的硬件和顯示器進行重新設計， 跟 F-35 座艙環境基本一致，搭載了一體化觸控式顯控大屏，F-15EX 還將裝備全新的 OMS，其作用是允許快速引入全新的協同作戰技術，便於以最簡單快捷的方式完成飛機作戰系統軟硬件的升級，實現與最新軍事科技的同步。MADL 數據鏈的導入難題（F-15 只具備 LINK-16 數據鏈能力）通過掛載 Gatewayone 吊艙解決。這次升級導致 F-15EX 綜合成本1 億美元以上，但 F-15 有其不可替代性（F-35 由於隱身要求只能掛載 4 枚彈藥隱藏在艙內），F-15EX 理論上具備同時掛載 20 枚空空導彈的能力，成為名副其實的 “導彈卡車”。升級完成的 F-15 將可以獲取 F-35 的 A 射 B 導級別的火控信息。F-35的任務升級也可以通過軟件升級方式賦能給 F-15EX。此次 F-15EX 升級將於 2023 年交付，可以預計的是會快速與 F-35 完成 A 射 B 導的協同作戰驗證，一旦驗證通過，大概率會將這種模式複製到 F-22，即按照開放式軟件架構的方式集成航電計算機，這類開發模式類似移動互聯網領域的安卓平台，谷歌並沒有生產手機，只是提供開放 式軟架構，由各個廠家基於軟件的要求生產硬件，由各個軟件商提供基於應用的服務。 

從此次 F-15EX 升級之路可以看出，這種設計針對老舊平台改造確實花費比較巨大，但我們要看到的好處是未來的先進空中作戰平台會有通用化的互操作系統，從根本解決長期困擾空軍互操作體系的問題。

當然美國空軍的野心不僅於此，通過米切爾航空中心提出了馬賽克戰，表面是去中心化的網絡作戰，其實是爭奪海軍在跨域協同作戰中的指揮控制權，馬賽克戰體繫於去年正式被 CSBA 確定為國家級戰略，強調以空中智能平台為指控中心，構建大量協同作戰場景。雖然各個項目都有自己的任務需求，但空軍定義了一些基本的關鍵能力：

（1）多鏈網關 

目前承載網關的飛機平台是 XQ-58A，網關通過軟件定義無線電的方式，不同數據鏈平台通信進行轉譯之後傳輸，將支持 IFDL、MADL、LINK16、 TTNT 等多種數據鏈。 

（2）高度信息融合以及互操作 

空軍的協同作戰網絡特點是大數據量的傳輸，一方面要求數據鏈的高帶寬，另一方面數據融合也極為重要。通過 F-35 的數據融合環路我們看到 MADL 發出數據信息之前就已經對傳感器數據做了深度融合。 

（3）OMS 

OMS 是一個類似於安卓系統的軟件架構，新的任務開發可以通過該軟件套件實現，也就是說在相關武器平台研製的同時，就可以基於作戰任務需要開發相應能力，這類似於安卓系統內的應用開發。

基於以上幾個關鍵技術，美軍進行了一系列互操作項目驗證，其中 ABMS 是近期大量空軍項目的驗證平台，“動態網絡適應任務優化”項目形成的多鏈網關技術已經應用在了 ABMS 中，由 XQ-58A 搭載，2020 年 12 月 9 日，美空軍的 F-22“猛禽” 戰鬥機、F-35A“閃電”II 戰鬥機和美空軍研究實驗室的 XQ-58A“女武神”無人機進行了首次編隊飛行試驗。試驗中，XQ-58A 無人機裝備了這種名為 GatewayONE 的通信網關內置吊艙。利用 GatewayONE，F-35 和 F-22 戰機不需要進行物理改裝，也無 需藉助搭載戰場機載通信網絡（BACN）的 E-11A 或 EQ-4B 中繼飛機，就能直接進行低探測率通信。值得一提的是，XQ-58A 的造價非常低廉，僅數百萬 美元。另外，美軍體系綜合技術和試驗（SoSITE） 項目也加入到 ABMS 體系中，應用數據融合服務， 未來 ABMS 還會納入大量協同作戰概念支撐空軍指控權的願景。另外基於 OMS 和 ABMS 協同作戰想定開發的符合空軍跨域作戰的新型無人機、有人機再也不用重蹈 F-22 信息孤島的覆轍了。 

5 結束語 

未來美軍的馬賽克協同作戰體系中，CEC 和 ABMS 兩套協同作戰體系將扮演重要角色，來自多個跨域傳感器的武器瞄準數據，將被快速分發至陸、 海、空、天等各域的作戰平台，加快對戰場作出共同理解和統一行動，同時阻止對手在“電磁戰場” 上自由機動，從而使分布在各域的能力得以快速和持續集成，最終實現各類傳感器節點和火力資源的 “即插即用”跨域自組網。跨域協同作戰的本質是實現異構傳感器信息融合服務於武器打擊，彌補單平台作戰能力的不足。

新時代美國跨域軍事體系具備以下特徵： 

（1）美國全軍層面實施“決策中心戰”的跨域作戰體系，建立 ABMS 跨域互操作平台； 

（2）區域拒止環境的作戰會導致戰術通信降級，空軍須逐步發展成跨域作戰的指控核心； 

（3）繼續升級改造 F-35，以期達到海陸空三軍指揮大腦的要求；同時發展完善空中作戰網絡， 隱身網關型飛機投入實戰；非隱身平台飛機航電系統升級滿足戰術信息融合的要求。

通過研究美軍跨域作戰軍事體系，構建 F-35 隱身戰機、DDG 宙斯盾這樣的高性能武器平台是不夠的，還需要構建基於異構武器控制的空中互聯互通能力、多源數據融合能力、多任務互操作能力等，以使得跨域作戰中的多軍種協同不再是武器平台的 機械堆積。另外，未來美軍還將大力打造無人作戰體系，忠誠僚機的無人機將具備與 F-35、EA-18G、 P-8A 反潛機配合，擴展任務能力，無人技術和 AI 技術勢必進一步提升跨域作戰能力。一方面我們要緊盯對手的單平台高性能武器的開發，另一方面更要重視其協同技術體系架構和核心關鍵技術的發展，為我軍作戰體系和裝備技術提供發展思路。