宙斯盾系统,即空中预警与地面整合系统(Airborne Early Warning, Ground Integrated System,AEGIS),其英文缩写与古希腊神话中天神宙斯等诸神使用的盔甲、盾牌的单词相同,因此便简称为宙斯盾系统(AEGIS system)。该系统是美国海军研制最早、装备最广、自动化程度最高的舰载作战系统,可执行反导、防空、反舰、反潜、对岸火力支援以及发射战斧巡航导弹、对地打击等多种任务,后续又衍生出陆基版本,主要执行区域防空反导任务。
20 世纪 60 年代冷战期间,美国海军为应对苏联反舰导弹威胁,于 1963 年 11 月提出了“舰用导弹系统研究项目”,该系统要求具备探测、跟踪和摧毁飞机、导弹、海上目标的能力。
1969 年 12 月,美国军方与美国无线电公司(RCA)签订发展合同,将该系统更名为“空中地面综合系统”,即“AEGIS”。
1972 年,美国无线电公司完成了 AN/SPY-1 相控阵雷达样机研制,同年 4 月完成宙斯盾作战系统模块设计工作。1972 年 6 月,标准 - 2(Block - Ⅰ)型导弹开始研制。
1973 年完成了 AN/SPY-1D 相控阵雷达天线 月完成了该雷达陆上试验。1974 年起,陆续研制了AN/SPY-1A的工程样机 EDM - 1、EDM - 3C 等系统,并对样机和武器系统的接口进行了陆上和海上综合试验,截至 1975 年末,形成了完整的宙斯盾作战系统。
1978 年,中程防空导弹和火控系统 Mark 92 开始引入舰队,并开展了测试和评估。该系统能根据舰船的空中、水面等搜索雷达进行目标分配。
1977 年,标准-2导弹开始生产,1979 年,正式装备美国海军并最终融入宙斯盾作战系统。
1983 年,第一套 AN/SPY - 1 系统安装到提康德罗加巡洋舰“提康德罗加”号(CG 47)。
1986 年,导弹垂发系统 MK 41 装备于“邦克山”号导弹巡洋舰(CG 52 号)。该系统采用模块式标准结构,有 8 个发射管的导弹舱,每管装1枚导弹。
2002 年,为应对愈发复杂的电磁环境,美国海军开始了水面电子战改进计划(SEWIP),并对 AN/SLQ-32(V)电子战系统来进行了持续的升级,大幅度的提高了舰载电子战系统的电子侦察、态势感知和电子攻击能力,同时对宙斯盾相应部分进行了升级。
2005 年,宙斯盾系统引入了开放式系统架构,在计算机硬件和软件架构上采用了商用标准,加快了系统的升级速度,降低了制造和维护成本,可根据不同任务需求和舰艇类型进行快速定制和升级。
2008 年,美国海军在“燃烧冰霜”行动中使用宙斯盾战舰利用“标准 - 3”反导拦截弹成功摧毁了失控卫星。同年,宙斯盾系统装配于韩国“世宗大王”号导弹驱逐舰(DDG991)。
2009 年,美国海军开始围绕 SEWIP block2研发计划,升级大多数水面舰艇上的宙斯盾作战系统,使得该系统的电子战能力进一步增强。
2012 年,基线 宙斯盾系统开始启用,该系统将防空作战(AAW)和弹道导弹防御(BMD)能力整合到一个计算程序和设备套件中,具备了综合空中和导弹防御(IAMD)能力。
2016 年,首个陆基宙斯盾系统在罗马尼亚德韦塞卢空军基地投入到正常的使用中,主要用来防御来自俄罗斯和伊朗等国的弹道导弹威胁,该系统装配了射程可达 1200 公里的“SM - 3 Block 1B”型导弹。同年美国海军和导弹防御局(MDI)验证了基线.CE 系统的先进防御能力,该系统同时具备了防空和弹道导弹防御能力。宙斯盾系统引入了 BMD 5.0,能力升级,能够击落在高层大气和低层大气的弹道导弹。
2016 年 10 月 9 日,美国海军“梅森”号“阿利·伯克”级驱逐舰在红海曼德海峡巡逻时,遭到也门胡塞武装两枚“努尔”岸舰导弹袭击。“梅森”号在探测到来袭导弹后,发射两枚“标准 - 2 MR”与一枚“ESSM 改进型海麻雀”舰空导弹进行火力拦截,并紧急使用了一枚“Nulka 舷外右舷”诱饵实施电子干扰,最终两枚导弹均坠海。
2020 年,美国海军开始测试虚拟宙斯盾系统,并在“英勇盾牌 -2022”演习中成功使用虚拟宙斯盾系统与数百公里外的多个虚拟目标进行配对,传递信息给前线导弹和海马斯火箭炮。
2022 年,美国导弹防御局(MDA)在关岛进行了首次陆基宙斯盾系统反导试验,成功拦截一枚中程弹道导弹靶弹。
2023 年 12 月,美国海军完成了虚拟宙斯盾系统上舰测试。同年,日本开始建造搭载宙斯盾系统的舰艇。
2024 年 12 月 ,美军在西太平洋关岛使用新配备的 AN/TPY - 6 雷达和垂直发射装置的宙斯盾反导系统,成功使用“标准 - 3 Block 2A”型导弹拦截一枚空射型中程弹道导弹。同月,宙斯盾作战系统所属的“格迪斯堡”号巡洋舰在红海误击一架超级大黄蜂战机,该事件引发了对宙斯盾系统可靠性的广泛质疑。
宙斯盾系统列装定型以来,根据作战威胁不断进行改进升级,目前已经有十个基线 个基线的状态情况做论述。
基线 是宙斯盾原始基本结构,包括 AN/SPY - 1A 雷达、倾斜式 MK 26 导弹发射系统、“拉姆普斯”MK 1 型轻型舰载多用途系统和 AN/SQS - 53A 声呐等装备。该系统于 1983 年装备于提康德罗加级“CG 47”和“CG 48”两艘。
基线,在基线 的基础上,主要改进了“拉姆普斯”MK3 轻型舰载多用途系统。该型基线 艘提康德罗加级舰船上。
基线 的主要改进有两个方面:一是将原来倾斜发射的 MK 26 导弹发射系统改为垂直发射的 MK 41 导弹发射系统,并配备了战斧巡航导弹;二是加装了新型 AN/SQQ - 89 反潜系统,该系统将改进后的 SQS - 53B 声呐获得的数据与“拉姆普斯”MK 3 及 C3I 系统获取的信息作比较,得出更为准确的目标属性和诸元,反潜能力大幅度的提高。该系统配装于提康德罗加级“CG 52”至“CG 58”的 7 艘巡洋舰上。
基线 ,在基线 的基础上,换装了 AN/SPY - 1B 相控阵雷达、AN/UYQ - 21显示器和 CDR 作战通信机等装备,系统的探测能力、抗干扰能力和综合运算逐渐增强,该系统主要列装于提康德罗加级巡洋舰“CG 59”至“CG 64”的 6 艘舰船上。
基线 主要有三个方面变化:一是将提康德罗加级巡洋舰上的 AN/SPY - 1A 雷达升级为 AN/SPY - 1B(V)型,同时基于阿利·伯克级驱逐舰的安装特点,对雷达阵面进行了重新设计。二是将 AN/SQS - 53 声呐升级到 C 型,对其发射和接收系统来进行数字化改造,可以在一定程度上完成主被动同时工作,同时其主动探测性能和多目标跟踪能力大幅度的提高。三是将早期的 AN/UYK - 7 计算机更新到 AN/UYK - 43/44 型计算机,同时为提康德罗加级巡洋舰加装了 C&D MK 通信和数据装备,为阿利·伯克级驱逐舰加装了 ADS MK2 高级数据系统。基线 型宙斯盾作战系统主要配装在提康德罗加级“CG 6”至“CG 73”的 9 艘舰船上,并配装于阿利·伯克级驱逐舰“DDG 51”至“DDG 56”等 6 艘舰船上。
基线 的升级改造大多数表现在三个方面:一是将导弹替换为“标准 - 2(SM - 2 Block IV)型增程舰空导弹,射程增加到 150 公里,并有效提升了对掠海飞行目标的拦截能力。二是 Link 16 数据链投入到正常的使用中,提升了宙斯盾舰的综合通信、导航和敌我识别能力。三是换装了 AN/SPY - 1D 型雷达,该雷达采用一个发射器驱动 4 个雷达阵面,整合度较高,对低空和 RCS 小目标的探测能力、复杂杂波环境适应性和抗干扰能力逐渐增强。四是配备了 AN/SLQ - 32(V)3 主动电子对抗系统,增强了舰船在复杂电磁环境下的电子对抗能力。五是显示系统变为彩色图形显示器,取代了以往的阴极射线显示器。基线 型宙斯盾作战系统主要列装于阿利·伯克级驱逐舰“DDG 57”至“DDG 78”等 22 艘舰船上。
基线 主要是为了适应阿利·伯克 Flight 2A 级驱逐舰进行了改进升级:一是将舰载雷达 AN/SPY - 1D 升级为了 AN/SPY - 1D(V)型雷达,加强了对沿海复杂背景环境下目标的探测能力。二是配装了改进型海麻雀导弹 ESSM,该系统的海麻雀 RIM - 7P 型导弹尺寸缩小,在 MK41 垂发系统内一个发射单元可装载 4 枚,大幅度提升了其装载数量和近程防空反导能力。三是应用了商用局域互联技术的成果,在舰内广泛设置了局域网络,并对武器、电子、水声雷达等不一样的局域网进行了融合优化。1994 年 10 月至 95 年 3 月,美国海军基于 CEC 作战概念在地中海进行了试验。随后,1996 年 9 月,装备 CEC 系统的宙斯盾巡洋舰“安齐奥”号和“圣哈辛托”号进行了第二次试验。为取得进一步验证,“休城”号和“维克斯”号进行了 CEC 改进,将原来的宙斯盾基线。
基线,在宙斯盾作战系统基线 的基础上,继续对后续生产的阿利·伯克 Flight 2A 型驱逐舰进行改进升级,包括加装改进型战斧导弹,更换升级标准化设计的 AN/UYK - 43 计算机,同步提升拦截战区弹道导弹的能力。
基线 具体改进升级包括:一是兼容了标准 - 6 导弹和改进型海麻雀 Block 2 导弹,用于防空和末端防御,具备了同时应对多种威胁的能力。二是系统采用了开放式架构,允许按需更换和升级组件,提高了系统的灵活性和维护性。引入了标准化接口协议,使得信息共享和互操作更为便利,可以更加好地融入全球防空反导网络。三是从分布式作战能力来说,基线 引入了海军一体化火控系统 NIFC - CA,具备了分布式作战能力,使得宙斯盾舰艇能够与其他舰船、飞机和地面目标进行协同作战。四是在雷达探测方面,更新到 SPY - 1D(V)型雷达系统,系统的探测距离、精度和抗干扰能力实现有效提升。
基线 主要进行了如下改进升级:一是具有一体化的防空反导能力,将防空作战(AAW)和弹道导弹防御(BMD)能力整合到一个计算机程序和设备套件中,具备了一体化综合空中和导弹防御能力。二是引入了 NIFC - CA海军一体化火控防空能力,能够与 E -2D 预警机、F - 35 战斗机等平台做数据连接,实现了超视距目标的探测和拦截。三是将雷达升级到 SPY - 1D(V),增设了 SPQ - 9B 型 X 波段有源相控阵雷达,提高了对低空目标、RCS 目标及复杂环境下的跟踪探测能力,增强了对巡航导弹目标的综合防御能力。四是引入了标准 - 6 导弹,增强了防空和反导能力。五是具备了多任务作战能力,能够一起进行防空和反导,具备海上远程交战、超地平线防空拦截及反舰作战能力。六是通过组网数据链融合,实现了目标信息共享、协同跟踪,提升了航母编队中宙斯盾舰对舰载雷达视域外空中目标的超视距拦截能力。
基线 是宙斯盾系统的新一代版本,它整合了 AN/SPY - 6 即 AMDR 雷达、Link 16 和 CEC 以及标准 - 3 和标准 - 6 系列导弹,引入了 SEWIP Block 3 型电子战系统,具备了更强的电子攻击和侦察监视能力。能够有效应对空中飞机、巡航导弹、弹道导弹威胁,具备了编队体系化协同防控反导能力。
截至目前,宙斯盾系统广泛装备于美、日、西班牙、挪威等国海军的 100 余艘水面舰艇,最重要的包含美国的提康德罗加级巡洋舰、阿利·伯克级驱逐舰、自由级滨海战斗舰,美国海岸警卫队的传奇级巡防舰,日本海上自卫队的金刚级和爱宕级驱逐舰,西班牙海军的阿尔瓦罗·德·巴赞级护卫舰、挪威海军的南森级护卫舰、韩国海军的世宗大王级驱逐舰以及澳大利亚海军的霍巴特级驱逐舰等。
宙斯盾作战系统最重要的包含 5 个子系统,分别为 MK1 指挥决策系统、MK1 宙斯盾显示系统、MK1 武器控制管理系统、AN/SPY - 1 多功能相控阵雷达分系统、MK1 操作准备和检测系统,有的还配备了作战训练系统。全系统包括 840 部以上的独立装备,其中 19 台 UYK - 7 计算机、20 台 UYK - 20 计算机以及 22 个战术显示器。
MK1 指挥决策系统的中枢是 4 台 UYK - 7 计算机和 8 个 AN/UYA - 4 显控台,另有变换装置、RD - 281 存储器、数据交换辅助等设备。该系统是宙斯盾作战系统的核心,同时接收 AN/SPY - 1 系列相控阵雷达、AN/SPS - 49 对空、AN/SPS - 55 对海搜索雷达、AN/SPQ - 9 火控雷达、电子战支援系统、卫星导航数据链和别的设备送来的目标信息,并能够对这一些信息进行分类识别和威胁评估。再根据单舰或协同作战舰艇编队、预警机等综合作战态势,由 AN/UYA - 4 型显控台向各武器系统传递指令信息。
MK1 宙斯盾显示系统是面向指挥官的显示终端,能够同时显示目标距离、航迹、己方舰船状态、武器清单、战斗力信息、环境参数、使用原则要点、雷达搜索扇面等综合信息。整个显示系统分成两个像素的显示组,每组由2个大屏显示器、1个双人指挥显示台、1个单人数据输入台和 5 个自动化战斗状态板组成。
MK1 武器控制分系统,负责按照指挥决策系统的指令,具体实施对武器系统的目标分配、指令发射和导弹制导。宙斯盾系统的MK99火控分系统包括4台AN/UYK-20计算机控制下的4部AN/SPG-62目标照射雷达、MK-79导向器和数据转换装置。该分系统负责按照MK-1武器控制分系统的指令,随同AN/SPY-1雷达一起工作,用AN/SPG-62雷达照射目标,为空中的多个拦截导弹提供照射波束,以便对已发射的导弹提供末制导。MK41导弹垂直发射系统,可发射标准系列、战斧、鱼叉、阿斯洛克导弹,每个发射模块可同时准备和发射两枚导弹,发射速度快,可靠性高。
MK1 操作准备和检测系统,主要负责与其他分系统相连,完成对总系统的监视、故障自动检验测试和维护。
MK29 宙斯盾作战训练系统,它与作战系统相连,可在显示器上提供一个战术训练环境。配备了 UYK43 计算机,能够在主系统出现故障或受损时代替其工作。基线 以后的作战训练系统还综合了战斗部队战术训练装置。
AN/SPY - 1 是宙斯盾的核心雷达,大多数都用在对空和对海探测,可以在一定程度上完成对目标的自动搜索、检测、跟踪和对标准 - 2(SM - 2)导弹的中段制导。该雷达工作频段为 S 波段,采用四面阵天线 度,对海探测最大距离为 320 千米,对低空掠海飞行目标探测距离约为 40 千米。截止 2004 年 10 月,共衍生出了 AN/SPY - 1A、AN/SPY - 1B、AN/SPY - 1C、AN/SPY - 1D 、AN/SPY-6等多个型号。其中 AN/SPY - 1A 主要装配提康德罗加级巡洋舰(CG 47 - 58 号舰),AN/SPY - 1B 主要装配提康德罗加级巡洋舰(CG 59 - 73 号舰)。AN/SPY - 1C 是以飞机作为载体的超大型预警机项目,后该项目被取消。AN/SPY - 1D 和 AN/SPY - 1D(V)主要装配于阿利·伯克驱逐舰。
根据宙斯盾作战系统的组成、功能、技术状态,推断其防空、反导等的典型作战流程。防空反导作战流程主要区分预警探测、目标识别与跟踪、拦截决策和武器分配、拦截实施以及战后评估五个阶段,详细的细节内容如下。
1.预警探测阶段。在远海编队防护任务中,前置的宙斯盾作战系统使用 AN/SPY - 1D 相控阵雷达对周边空域进行全方位搜索,同时使用舰载电子战系统 SLQ - 32 系列接收各种电子信号,对潜在导弹威胁进行预警。当雷达发现可疑目标时,立即将目标信息传递给舰载作战指挥中心。电子战作战系统则对目标的电子特征做多元化的分析,判断其是否为敌方战机或导弹威胁。
2.目标识别与跟踪阶段,宙斯盾作战系统使用 AN/SPG - 62 火控雷达迅速对目标进行更为准确的跟踪和识别,获取目标的距离、方位、速度、高度等精确数据。同时启用舰上红外搜索与跟踪系统(IRST)辅助识别目标类型和特征。电子战系统则对目标的通信和雷达信号进行监听和分析,判断其是否携带电子干扰设备或具备其他电子战能力,获得目标更多的电子辐射信息。
3.拦截决策与武器分配阶段,根据来袭目标的威胁程度和距离,舰载作战指挥中心综合考虑目标特性的各项参数、目标威胁程度、舰艇防御能力、武器系统类型、数量、效能等因素,确定最佳拦截方案。如果目标是高空高速飞行的敌方战机,则使用舰上的标准 - 2 /6防空导弹进行拦截;如果是低空低速目标,则可能使用密集阵、海麻等进行防御。同时,电子战会配合制定相关电子干扰策略,准备协同进行电子对抗。
4.拦截实施阶段,标准系列防空导弹从驱逐舰 MK41 垂发系统点火升空。飞行过程中,导弹通过自身制导和宙斯盾的终极制导,不断调整飞行状态,朝目标飞去。电子战系统则持续对目标进行干扰,降低其雷达和通信作战效能。
5.战后评估阶段,导弹命中目标后,宙斯盾系统的舰载雷达对目标进行持续跟踪监视,观察并分析目标是否被成功摧毁,同时继续执行警戒任务,防范其他危险。如果目标未被摧毁,作战指挥中心将根据信息、作战态势决定是不是再次攻击或采取其他防抗措施。整个作战过程中,电子战系统对目标区域的电磁信号进行持续监测,判断敌方是否有后续行动,并按电抗策略持续实施有效的电磁干扰。
1.预警探测阶段。现有的舰载卫星通信系统将收到的天基红外预警卫星或陆基雷达预警信息及时传输到舰船作战指挥中心,利用 AN/SPY - 1D 相控阵雷达在多个工作频段内对目标进行搜索,确保及时有效地发现来袭导弹。一旦捕获到来袭导弹后,系统将对目标进行持续的跟踪并建立航迹。电子战系统则重视敌方导弹的电磁辐射信号,分析其制导方式、抗干扰能力及导弹类型等,为制定干扰策略提供依据。
2.目标跟踪与识别阶段。宙斯盾系统迅速启动火控雷达跟踪来袭导弹,获取其速度、高度、弹道等关键参数,同时舰载红外预警系统 AN/SWG- 1,通过光学传感器捕获导弹的红外图像,与已知导弹红外特征进行比对,识别其发动机尾焰的红外辐射特征,进一步确认导弹的类型和危险程度。电子战系统则持续监测敌方导弹的电子辐射信号,分析信号的频率、波形等特征,判断其制导方式和抗干扰能力。
3.拦截决策与武器分配阶段,作战指挥中心考虑来袭导弹的射程、速度、弹道以及导弹类型和危险程度等因素,根据宙斯盾舰的防御能力和武器系统做出拦截决策。对于中远程导弹,通常会使用标准 3 系列导弹进行拦截;对于近程导弹,则使用标准 6 或海拉姆近程防空导弹进行防御。作战指挥中心向电子战控制管理系统发送相应的电子战系统控制指令,根据敌方导弹的制导方式制定针对性的干扰策略。
4.拦截实施阶段。标准 3/6系列等防空反导导弹从 MK41 垂发系统点火升空,飞向来袭导弹。飞行过程中,导弹通过宙斯盾系统的终极制导信息不断飞向目标,当离目标较近时,启用自身的红外成像制导系统不断接近目标。电子战系统则按照对抗策略,对敌方导弹的制导系统和通信链路进行干扰,降低其命中精度,使其偏离预定轨道。
5.毁伤评估阶段。在导弹命中目标后,宙斯盾系统的雷达和红外预警系统持续对目标进行跟踪探测,确认其是否拦截成功。如果导弹被成功拦截,雷达和红外预警系统将持续执行警戒任务,防范其他潜在危险。电子战系统也对目标区域的电磁信号进行监测,判断来袭导弹是否有后续行动。若导弹未被拦截,作战指挥系统根据当前实时作战态势决策是否发起补充拦截,并采取其他防御措施。
1.虚拟宙斯盾系统将大范围的应用。虚拟宙斯盾系统的出现极大地加快了操作系统软件的研发速度,新软件可以在舰船实际作战环境中来测试,不需要长时间的先期测试和调试,缩短了研发周期。同时,对各类武器和无人装备的适应性逐步提升,作战场景更为多样。
2.舰载雷达系统性能持续升级,由现有的 SPY - 1 系列雷达升级到 AMDR-S 、X波段雷达,逐步提升对目标的探测、跟踪和识别能力,对复杂战场环境的适应性和抗干扰能力将进一步增强。
3.舰载防空反导导弹作战性能持续提升。标准系列导弹将持续进行更新换代,新型的标准系列导弹,特别是标准 3 block 2A 型导弹将进一步得到部署和应用,大幅度的提高拦截导弹的作战范围和作战能力。
4.综合电子战作战手段进一步拓展。将陆续适应舰载激光眩晕和高能激光系统、电子脉冲武器的发展,融入宙斯盾一体化指挥控制流程。
5.进一步适配无人化舰艇编队。新的宙斯盾系统将朝着有人无人混合编队协同控制方向发展,与无人舰艇的控制管理系统、传感器进行相对有效集成,提升有人无人一体化作战能力。
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