美军海上防空作战发展

海上防空是指海上作战中舰船的对空防御任务,是保卫海上舰艇（编队）免受各种空中目标 (反舰导弹 、有人 /无人飞机等 )打击的作战行动 ,是遂行海上作战任务的重要组成部分。海上舰船面临的最大威胁主要来自于空中，因为空中威胁具有速度快、体积小、相对价值低。自从导弹饱和攻击的作战概念和飞行速度更快的战术弹道导弹出现后，海上防空的难度成指数倍增加，迫使美军海上防空的作战概念发生了根本性的改变。

防空作战出现

早期的飞机技术非常原始，性能很有限。然而当第一次世界大战在欧洲爆发时，这些粗糙的飞机很快证明了它们的作战价值。武装飞机开始尝试对地面作战，地面部队将大炮和机关枪安装在临时搭建的高角度支架上，开始了最初的防空作战。早期的英国和法国空军向前进中的敌人后方的目标投掷小型炸弹。德国建造了高空飞行的硬式飞艇，派往英国上空执行作战任务。1917年之后，德国用多引擎双翼轰炸机的攻击取代了飞艇，尽管那时的空袭效果很差，但却带来了真实的防空需求。从1917年底起，英国设立了伦敦防空区(LADA),成为世界上第一个综合防空系统。

伦敦防空区（LADA）应用的的技术很初级，但作战概念相当复杂。首先是对德国无线电通讯的拦截，提供及时的空袭警报。然后是地面观察，通常由警察负责，通过视觉和听觉线索来确定敌机来袭的方位，并通过电话将观察结果通报到最近的25个地方标图中心。地方标图中心对情报进行评估，将其转换为坐标点，然后传送给伦敦的主防空中心。伦敦防空部门部署了200多架战斗机和250门大炮来应对来自空中的威胁。尽管有很大的局限性，但伦敦防空区（LADA）确实为保卫伦敦做出了重大贡献。

早期海上防空

第一次世界大战中的飞机在海上作战中的作用十分有限，主要用于侦察。1920年之后，美国进行的一系列武器试验表明炸弹完全可以击沉军舰；即便如此，一战到二战之间的这段时间里，各国陆军和海军获得的研发经费大多投入到了航空装备（飞机）的研发上了，而在防空概念和技术领域的投入极少。美海军曾经开展了几个舰队防空项目的研究，但进展十分缓慢，原因之一就是资金缺乏，但更重要的原因是对于来自空中的威胁认识严重不足。1933年至1938年的五年间，轰炸机的航程、有效载荷和速度增加了一倍多。来自空中的威胁突然变大。

雷达的出现是防空作战的一次重大技术突破。二战中，英国组建了世界上最早的防空雷达网，在抗击德国大规模空袭中发挥重要作用。即便如此，英国海军在雷达上的研发步伐要慢于空军。二战初期英国皇家海军在德国和意大利空军的攻击中遭受严重损失，曾经不可一世的英国海军面临了严重的空中威胁。1940年初，英国海军开始尝试使用雷达为飞机导向。到1941年中期，英国海军学校专门为战争培养出了一批飞机引导军官（FDO）；同时舰上的雷达标图专业也同步发展，尝试为舰上的防空火炮提供目标指示。

二战期间，英美海军在防空装备方面已经拥有现代化的流线型舰载战斗机，和由复杂模拟计算机控制的五英寸速射防空炮，该系统配有光学瞄准镜和测距仪。海军已经拥有了对空搜索雷达。专门用于防空舰炮的火控雷达开始投产，能够为5英寸口径的炮火提供精确的距离数据和相对正确的仰角和方位角数据。HF和VHF频段的语音无线电设备被广泛安装在飞机和船舶上。但是，相对来说，这时的防空作战的装备和技术还是比较初级的，防空效能并不高。

作战情报中心（CIC）

作战情报中心（CIC）是美国海军在二战期间的一个重大创新，原因在于雷达的应用使得越来越多的信息需要集中处理、分析和评估，然后传递给指挥官。CIC的核心部件是一块标图板，整合了雷达和其他数据，通过人工作业进行更新。具体的操作过程是：雷达操作员观察雷达屏幕，判断屏幕上出现的哪些“亮点”为真实目标。雷达操作员报出“亮点”的位置，标图员将雷达数据标注在显示板上，经过军官的评估和过滤的航迹为引导飞机拦截提供了依据，并为防空火炮提供目标指示，雷达标图部门后来被命名为作战情报中心（CIC）。

早期的CIC防空能力十分有限。主要原因在于人工环节从雷达读取到目标标图这两头都可能发生错误，而随着目标越来越近，雷达数据更新率也越高，标图错误率直线上升。其他的问题还有：标图团队使用标记不一致；不能分辨敌我；军官没有标准指令等；面对多目标时人手不足。当时的CIC只能在本舰捕获目标的前提下为截击机提供引导，一旦目标丢失，则飞机拦截失败。战争中很多来袭敌机根本没有被雷达发现，美军舰就已经被敌机击伤或击沉了。此外，舰队的防空火炮的笨拙和射击精度太差也是防空效能低的原因之一。

二战后期的美国海军舰队防空已经引入了网络中心战的思想。任务部队的编队和配置都要经过计算，尽量使其防空和打击能力最大化。1942年11月，太平洋舰队司令要求在所有水面舰船上都设置CIC，初步实现了舰队的互联互通。CIC控制舰上的所有雷达，任何舰艇一旦发现敌情便立即播报，放弃了战争初期的雷达静默战术。但由于技术的限制，CIC与其他舰船的语音通道最多有4个，其他舰船的雷达航迹更新最快也要1分钟1次。当一艘军舰获得其他舰船CIC报告的目标信息时，目标已经至少移动了4英里了。

CIC功能图

CIC本舰内部信息流程

CIC本舰外部信息流程

海军战术数据系统（NTDS）

美海军的海上防空技术的大发展始于二战以后。为了对抗日益增长的空中威胁，美国海军决定开发一种新型防空系统——海军战术数据系统（NTDS），这是一种半自动化的CIC（作战情报中心）。美海军经过长达5年的努力，NTDS取得了巨大的成功，并于60年代初期开始装备舰艇。NTDS系统使海军舰队处理大量快速移动航迹的能力显著提高，并很快在越南战争中证明了其价值。越战期间，在北部湾和北越上空存在大量盟国(或中立国)航迹需要处理，NTDS系统做到了准确和及时地识别出敌我目标。这时NTDS系统进入到成熟阶段，从半自动升级到自动化的探测和跟踪阶段。

开发NTDS系统的最初目的有两个：一是提高舰艇内部数据传送能力，二是实现计算机辅助标图。到60年代中期，数字电路的出现，系统增加了威胁分析和分配功能；加上传送精度和速度的提高，初步实现了导弹防空。简单说，就是数字化的雷达信息通过数据链与舰队中的其他舰艇、飞机分享，极大提高了截获空中目标的能力。80年代初期，美海军80艘舰艇装备了NTDS，其中包括11艘航母、28艘巡洋舰；40艘驱逐舰和2艘护卫舰。

NTDS系统的另外一个创新是数据链，称为Link A（TADIL A)或北约Link 11，通过数据链舰队中所有舰船可以直接访问舰队的目标航迹数据库。装备NTDS的几艘船跟踪同一目标时，系统只显示最高质量的航迹。加装NTDS的E-2预警机提供辅助早期预警和攻击识别。NTDS、新型舰载雷达、E-2预警机、F-4战斗机加上防空导弹构成了美海军60、70年代最先进的海上防空体系，这时的美海军航母战斗群能够获取大于100英里范围的海上制空权，并可以实施更加有效的作战行动。

宙斯盾系统AGEIS

从60年代开始，美海军开始寻找更先进的技术用于提升海上防空能力，原因在于美海军拥有了F-14战斗机和E-2C预警机这两个更加先进的飞机平台，由此催生出了宙斯盾（Aegis）系统。宙斯盾系统于1969年开始研制，1973年完成样机，1981年正式装舰服役，1983年具备作战能力。宙斯盾系统将SPY-1相控阵雷达、SPY-49平面扫描雷达、电子战传感器、反潜传感器等集成在一起，通过Link 11（后来的Link 16）与其他舰船共享信息。宙斯盾系统的出现给美军单舰的防空能力带来了一次革命性的提升。“宙斯盾”作战系统，是美国历史上非常成功的海军武器系统计划之一。

“宙斯盾”作战系统设计之初美国海军就提出：研制新系统的关键是要设计一部核心雷达，能以足够的精度搜索、探测和跟踪空中多个目标，并可在严重干扰条件下正常工作。经过近7年研制，终于制造出了世界海军雷达史上第一部四面阵舰载相控阵雷达—AN/SPY-1，它是宙斯盾系统的心脏，可同时自动探测和跟踪100个以上的目标。MK-1指挥决策系统可同时接收各种传感器发送来的目标信息和其他有关信息，并将这些信息分类、识别并进行威胁判断，再根据单舰或协同作战舰艇、飞机的情况，向武器控制系统传递指令信息，也可以根据指挥决策程序自动传递指令信息。

“宙斯盾”作战系统是一个以防空为主的全舰武器作战系统，该系统具有以下特点：可组成远、中、近相互衔接的防御圈，以不同射程的武器有效拦截飞机和反舰导弹；系统反应时间短，主雷达从搜索方式转为跟踪方式仅需50微秒；能同时有效地自动或半自动定位、识别、跟踪和拦截从不同方向和高度来袭的空中、水面和水下的密集目标，具有抗饱和攻击能力；系统有较强的适应能力，在气象杂波、海浪杂波以及电子干扰环境下，能可靠地工作；使用多种电子战手段，能在严重的电子干扰、海面镜像杂波和恶劣环境下正常工作；设有专门检测和监视系统，以提高可靠性和可维护性，在无后勤保障情况下在40～60天的海上使用期间，系统性能可靠；设有数据链，使系统扩大信息来源，并为所在的编队提供信息。

宙斯盾作战系统的组成

协同交战能力CEC

CEC（协同交战能力）系统的出现是美海军防空能力的再一次升级，即提升了整个编队的协同防空作战能力。CEC于1987年开始立项，1996年形成初始能力。CEC的原理是编队内的舰艇和飞机共享传感器数据，整个作战编队看到一个统一的空中图像。简单说，就是某个作战平台（如预警机）探测到了目标，编队内安装了CEC的所有平台就都看到了目标信息。CEC是一种革命性的高速、高频宽数据传输网络，汇集舰队中多艘舰艇与预警机的雷达并一同运算处理形成高品质的单一战场态势图像，实现了跨平台、超视距的交战能力。 

CEC的核心是协同交战传输处理组(Cooperative Engagement Transmission Processing Set，CETPS)，这是安装于武器平台的终端设备。CETPS负责接收与处理来自于CEC网路内各不同作战单位（含空中、水面、陆地等）传输的数据，透过实时（Real Time）的情报分享与处理，使CEC网络内的各成员协调出一个共同的战术情报和火控态势图；此外，CEPTS还负责协同交战决策与交战执行，CEC网络内各节点内所有的防空探测和武器系统就像一个平台上的分散式系统。除了对各个CEC网络内部的情报分享与协调之外，CETPS还可在不同CEC网络之间分享与协调战术态势图以及其他战术情报，协调多个CEC战斗群进行网络中心作战。

CEC整合了所有平台的探测信息与武器系统的能力，大大地增加了作战弹性、反应时间、作战范围与防御纵深，执行一些分秒必争的任务如防御饱和攻击、拦截超音速掠海反舰导弹等也更有胜算。许多只配备中短程防空侦测系统与近距离防空导弹的次要舰艇，原本如果单靠自身装备进行侦测、威胁分析与射击解算，整个流程要花费更长的时间，等到实际发射防空导弹交战时，敌方导弹已经迫近。有了CEC之后，由于可以提前获得战场目标态势，进而预先启动相关的防空装备并提前对威胁来源空域进行扫描，大幅加快了防空作战（包括接触、追踪、识别、射控解算与交战）的流程，并且可以在目标进入防空导弹射程时就发射，真正发挥防空导弹的最大有效射程，尽可能延伸防空距离以及增加多次拦截的可能性。 

CVN69上的CEC显示

CEC作战概念

海上一体化防空火控体系NIFC-CA

“海上一体化防空火控体系”（NIFC-CA）是美国海军在协同交战能力系统（CEC）、E-2D预警机、“宙斯盾”系统和“标准-6”导弹等现役和在研阶段技术与装备基础上，发展而来的新型海上编队防空作战体系，核心功能是远程交战（Eor）和超视距目标指示（OTH targets），进一步提升了美军海上编队的防空作战范围和能力。概念于1996年提出，2002 年美海军将其确定为能力建设项目，并开始正式实施。十几年来，随着新装备的服役以及分布式作战概念的深入发展，美军一直持续推进NIFC-CA 能力建设。2015 年4 月，NIFC-CA 系统在罗斯福号航母战斗群中实现了作战部署，表明其作战能力的初步形成，同时也使航母战斗群具备了远程超视距的反导能力，增强了其在反介入/区域拒止环境下的作战能力。

NIFC-CA目前已实现作战部署的是海上杀伤链，水面舰船与E-2D 之间的连接主要经由协同交战能力系统（CEC）网络实现。现阶段，一体化火控能力主要用于编队的远程防空，但也具有对海面和地面目标如舰艇、车辆、固定设施等实施主动性远程精确打击的潜力。美海军计划在“标准-6”基础上，进一步扩充其Block 1A 型的制导系统功能，通过集成GPS 接收装置赋予GPS 制导功能，增强对海面、陆地目标的打击能力。此外，凭借体系的开放性，其他具备强大的信息获取、网络传输能力的空中平台也可替代E-2D 预警机在一体化防空火控体系中承担相应功能，进而把该体系的运用范围扩大至高威胁复杂环境下的目标打击领域。

NIFC-CA实质是通过对不同载体间的传感器的整合，来提供一个海军超视距作战能力的方案。这个方案本身没有什么深奥之处，但通过一个体系框架建设，极大地聚合和增强了美国海军的低空防空能力，增强了美国海军对抗反介入/区域拒止的能力。NIFC-CA解决了美国海军编队防空的超视距拦截问题，代表了海军防空反导装备的发展方向。随着美国海军舰艇改装和造舰计划的推进，“海上一体化防空火控体系”的装备规模正在逐步扩大，同时体系自身也在持续改进和升级，能力和功能将得到进一步扩展。

结合现役“宙斯盾”舰现代化计划，美国海军将逐步把其中45 艘舰的作战系统升级至具备NIFC-CA能力的“宙斯盾”基线9.0 版；在新建舰艇中，则包括10 艘改进型“伯克”级Flight 2A 型舰和22 艘“伯克”级Flight 3 型舰，也将具备不同发展阶段的海上一体化防空火控能力。这样，在可预见的未来，美国海军将有77 艘“宙斯盾”舰具备防空一体化火控能力，再加上计划采购的75 架E-2D 预警机，美国所有航母打击群将获得超越地平线的编队远程防空能力。

克服地球曲率实现打击

一体化防空火控网络

NIFC-CA作战概念