空战模式演变与隐身空战形态发展分析
作者： 陈辛 张俊宝
摘 要：OODA循环是制空作战的基本准则，本文创新性地将OODA循环理论与空战体系形态发展相结合，以此为基础分析了未来隐身空战形态的特点，推理研究了未来全隐身时代下空战模式的演变和发展逻辑，提出了以无人机为重要平台，以多中心、自组网为主要架构形式，以人工智能为解决措施的未来空战体系，阐明面向未来全隐身空战体系的顶层设计、信息化网络安全、有人平台的隐身化发展、电子战技术和装备发展等启示，为国内未来航空装备的发展提供一定的借鉴。
关键词：OODA;隐身空战;空战体系;空战模式;航空装备;发展启示
0引 言
OODA 决策循环是美国空军飞行员约翰·博伊德凭借其战斗机飞行员的经验和对能量机动性的研究总结出的作战方法和规律，能较为清晰地描述整个作战战术全过程：“观察（O）-定位（O）-决策（D）-行动（A）”[1]。OODA决策循环的基本观点是：武装冲突可以看作是敌对双方互相较量谁能更快更好地完成“观察-判断-决策-行动”的循环程序。双方都从观察开始，观察自己、观察环境、观察敌人。基于观察，获取相关的外部信息，根据感知的外部威胁，及时调整系统，做出相应对策，并采用相应行动。博伊德认为，敌我的这一决策循环过程的速度显然有快慢之分[2]。己方的目标应该是率先完成一个OODA 循环，同时通过迅速采取行动以干扰、延长、打断敌人的OODA循环。
本文将博伊德的单机空战OODA循环应用到空战模式演变与发展的研究中，将空战体系中OODA循环进行定义，第一个“O”代表Observe（观察）就是运用传感设备和网络进行情报收集，包括预警探测的信息、目标位置信息、目标状态信息等;第二个“O”代表Orient（定位）就是对收集到的情报进行分析，对目标进行更定位和确认;“D”代表Decide（决策）即基于情况判断定下决心;“A”代表Action（行动）即根据做出的决策，采用相应的武器发起攻击。
1空战模式演变与发展
1.1第一阶段（1910s～1950s）
人类都将最新的技术首先应用于战争，1903年12月17日，美国的莱特兄弟驾驶“飞行者1号”完成首次空中飞行。1913年，墨西哥革命中，飞行员Phil Rader和Dean Ivan Lamb驾驶飞机，分别使用左轮手枪向对方射击，虽然双方都未能击中对方，但世界上第一次空战就在手枪声中拉开了序幕。在随后几个月爆发的第一次世界大战中，飞机之间的空战成为常态。1914年8月25日，法国飞行员Roland Garros和Lt.de Bernis驾驶Morane Parasol飞机，成功击落一架德国飞机，机上两人有一人被击伤，成为有记载的第一次取得战果的空战。
第一次世界大战爆发后不久，工程师们便将大量的武器搬上飞机，机枪作为重要的武器在空战中开始广泛使用，开创了空战的枪炮时代，空战双方使用枪炮进行对抗。1915年4月1日，法国飞行员用固定在机头上的机枪击中了德国一架观察飞机，开创了飞机对飞机空战的先例，标志着枪炮时代空战的开始。
用OODA循环来分析单机对抗下的空战过程，“O”—“观察”是通过飞行员肉眼实现，即飞行员通过对空观察发现敌机。根据科学研究，在没有引导信息的条件下，飞行员肉眼发现目标最大距离一般在5km左右。“O”—“定位”也是通过飞行员用肉眼实现的，即飞行员
死死盯住要攻击的目标不动。“D”—“决策”是通过飞行员大脑实现的，当飞行员驾驶飞机距离目标一定距离时决定是否要开火。“A”—“行动”是通过机炮实现的，即飞行员按压扳机发射炮弹，炮弹攻击目标。
1.2第二阶段（1950s～1980s）
1.2.1地面雷达的诞生和运用对空战的影响
体系是指由多个系统组成在一起，通过协同合作完成某项功能或任务。第一阶段的空战，是飞机（飞行员）这个单一系统之间的对抗，不能称之为体系对抗。真正意义上的大规模体系化空战，发生在1940年第二次世界大战期间英德之间的大不列颠空战，英国首次将地面雷达系统引入了空战。
早在1936年，英国人在本国东南海岸修建了5部“沃森·瓦特”雷达，每部发射天线高120m，接收天线高80m，雷达探测距离达到120km，至此，被称为“本土链”的雷达警戒链雏形已成，如图1所示。在大不列颠空战期间，英国利用“本土链”对整个英国东部空域进行监视，当发现德国飞机后，立即通报地面指挥所，指挥战斗机起飞，并引导其对德军飞机进行拦截。
实战证明，这种“本土链”引导战斗机截击的战法成功率达到90%以上，极大减少了英国空军盲目起飞升空待战所带来的燃料和飞行员体力上的巨大消耗。经过不断的改进，“本土链”指示的目标位置精度已经可以达到3km以内。科学研究表明，飞行员在无引导条件下，肉眼搜索可以发现目标的距离最大在5km左右;在受到引导信息下，对空中目标观测距离最大可以达到20km，相对于漫无目的地搜索提高了4倍。“本土链”提高了英国飞行员在遭遇时先敌发现的概率，在很大程度上弥补了飞机和飞行员数量不足的劣势，使纳粹德国轰炸机的战损率则从1940年12月的0.5%暴涨到1941年5月的7%，远远超出了德军的可承受范围。
1.2.2第二阶段空战体系的OODA循环分析
从整个作战过程来看，地面雷达的引入使得OODA循环中“O”—“观察”环节大幅度提升目标发现的距离，将观察范围由人眼几千米提高到上百千米，并且引导飞行员肉眼在更远的距离上锁定目标，促使“O”—“定位”的距离更远，使己方在空战中更具优势。这一时期的“D”—“决策”还是依靠飞行员，“A”—“行动”还是采用机炮。
正如文章之前所述，攻防双方都会采用各种手段去迟滞对手的OODA循环过程。伴随着雷达的出现，围绕雷达的干扰和抗干扰就应允而生。1939年，纳粹德国为查明英国的雷达部署情况和电磁频谱特征，派出一架携带高灵敏度测量设备的飞艇，飞往英国海岸对英国雷达进行空中电磁侦察。1940年9月，德国在法国加来附近的库普尔山上建立了一座地面雷达干扰站，发射功率达1000kW，企图干扰“本土链”的雷达回波。
1.3第三阶段（1980s～20世纪初）
1.3.1预警机的出现使“O”—“观察”更远、更广
把雷达“搬到”空中，这样就可以对整个空战战区进行监视，解决了地面雷达对低空/超低空飞行目标的探测问题，为空中的进攻部队提供情报和信息支持。这一想法促使了一种新型飞机——预警机的出现。1944年，美国海军研制出世界上第一款舰载预警机TBM-3W，如图2所示，受时代限制，该机没有指挥管制能力，只能算是空中雷达警戒机。
真正意义上的现代预警机的典型代表是美国E-2系列预警机和E-3预警机，如图3所示，这类飞机不仅具有警戒监视作用，还具备空中部署、调度、协同等综合指挥控制作用。
地面雷达探测距离和范围受地球曲率限制，而预警机飞行高度高，探测距离和范围相对于地面雷达更远更广。以俄罗斯A-50U预警机为例，如图4所示，其对空中目标的探测距离最大可以达到600km以上，是典型地面雷达探测距离的1.5倍，并且可以对超低飞行目标进行有效探测。地面雷达生存力较差，容易被敌方侦察和打击。预警机可以看作是可移动的空中雷达，可随战斗机一起行动，更适合进攻性制空作战。
1.3.2 机载雷达使“O”—“定位”距离更远
对空探测的机载雷达诞生于第二次世界大战期间。1941年，英国皇家空军在Bristol Beaufighter 156型重型战斗机上装备了MK.IV雷达，主要用于阻击德国夜间轰炸机，其探测距离在120～5500m，如图5所示。
20世纪50年代中期至60年代，随着半导体器件的广泛应用和雷达理论的深入研究，采用了单脉冲跟踪、合成孔径、脉冲压缩和频率捷变等技术，使雷达的抗干扰能力、作用距离、分辨力和测量精度有了显著提高，应用范围也随之扩大。如当时F-5战斗机装备的APQ-153雷达的探测距离已经可以达到20km，如图6所示。该雷达的改进型APQ-159型雷达的探测距离已经可以达到37km，信息精度达到火控级水平。
20世纪70年代，行波管发射机、固态发射机相继问世，微电子器件的出现和数字技术的进步，大大促进了机载雷达技术的进步，为机载雷达小型化起了重要作用。由于微电子技术、大规模集成电路的发展，数字电子计算机、微处理机载机载雷达中的应用，提高了雷达的信息处理和自适应能力，出现了多功能、多目标雷达。这个时代最为经典的机载雷达代表就是APG-66雷达，该雷达服役于1978年，装备在F-16A/B飞机上，探测距离可以达到150km。进入20世纪80年代，机载相控阵雷达获得初步成功，直至20世纪90年代中期相控阵雷达开始在战斗机上装备。F-22飞机装备的APG-77型雷达是这类装备的典型代表，APG-77雷达对空中目标探测距离可达到190～240km。APG-66和APG-77机载雷达，如图7所示。
1.3.3超视距空空导弹使“A”—“行动”距离更远
1943年6月，由德国Kramer博士主持开展世界第1型空空导弹X-4的研发工作，如图8所示。X-4导弹有效攻击距离达到1500～4000m，远超过机炮攻击距离（约300m），使战斗机可以在轰炸机的机炮范围以外对其进行攻击，并提高攻击的精准度。X-4导弹并没有投入实战。
位于加利福尼亚州因约肯镇的美国海军军械试验站（Naval Ordnance Test Station， NOTS）自1946年开始，在威廉·布尔戴特·麦克莱恩博士的领导下，开始研究可对付机动目标的红外制导空空导弹，即AIM-9“响尾蛇”空空导弹，如图9所示。“响尾蛇”导弹于1953年11月首次对空中无人靶机进行射击，在1954～1955年间完成了51次实弹测试，之后完成验收和开始批生产。首款AIM-9B导弹于1956年进入美国空军服役。AIM-9B导弹的射程为2km左右，大大超出了机炮的杀伤区，扩展了战斗机的攻击范围，使得在空战中被“咬尾”的一方，处于危险的境地。
1958年9月24日，在中国温州湾爆发的一次空战中，一架F-86战斗机发射AIM-9B“响尾蛇”空空导弹，击落一架米格-17战斗机，取得空空导弹历史上的首个实战战果。这次战果表明空空导弹正式登上了空战历史舞台。
进一步扩展空空导弹的射程一直是工程人员努力的目标，在空空导弹大发展时代就出现了很多射程超出视距的空空导弹，但受限于当时制导方式和机载雷达的局限，且人们对超视距空战的认识有限，超视距空空导弹并没有成为当时的主流。
随着机载雷达的快速发展，利用机载雷达测量的信息对导弹进行制导，为超视距空空导弹开创了新的发展思路。如图10所示， 最早的超视距空空导弹是美军的 AIM-7“麻雀”系列导弹，通过半主动制导方式进行制导飞行，最终实现了空空导弹的超视距攻击能力，最大射程达到30km。此后，美军又发展了装有主动雷达导引头，并具有发射后不管能力的新一代超视距空空导弹AIM-120。AIM-120导弹是具备全天候、全向攻击的主动雷达制导导弹，导弹外形和AIM-7麻雀导弹相似，但翼展更小，重量是麻雀导弹的2/3，早期的型号最大射程达到70km以上。从入役以来，AIM-120导弹实战发射数超过10次，命中率达到60%以上。
1.3.4第三阶段空战体系的OODA循环分析
从这一阶段空战体系的变化来看，预警机、机载雷达和超视距空空导弹的发展、装备和成熟应用，各种传感器大幅延伸了人类感官距离，导弹武器不断延伸能量投送距离，使得空战体系的OODA循环发生了颠覆性变化。在空战体系中OODA循环中，“O”—“观察”环节，预警机的探测距离和范围相对于地面雷达有了大幅度提升和扩展;战斗机机载雷达的应用，促使“O”—“定位”，即锁定和瞄准目标的距离从人眼的5km提高到200km以上;空空导弹，特别是超视距空空导弹的应用，使得“A”—“攻击”的距离得到大幅度提高，从枪炮时代的300m提高到100km以上。