战术战区(TBA)内的平台和射弹数量急剧增加。友军和敌军的航空系统不仅在数量上不断增加,而且大小不一,从微型无人机到大型飞机,它们的飞行速度也从非常慢到比声音快许多倍。民用航线也在成倍增加,未来空中导航系统(FANS)将使航线更加灵活。空域是有限的资源。因此,当务之急是进行适当的控制,以实现高效运行、行动自由、安全和防止自相残杀。空域管制(ASC)是指对不同用户使用空域的管理。从军事行动的角度来看,空域管制的目标是在不增加不适当限制的情况下,最大限度地提高作战行动的效率,并将对任何部门能力的不利影响降至最低。空域管制、空中交通管制和地区防空部队之间必须密切协调,以平衡风险和有效防空的要求。详细的交战程序提供了最大的灵活性和反应能力。

冲突期间,TBA地区的空中活动极为密集。友军和敌军的飞机都在过境。水平和垂直空域不仅被完全覆盖,而且在时间和空间上的变化也是动态的。 大多数飞行是根据不断变化的战术形势在很短时间内启动的。有许多无人驾驶航空系统(UAS)。高速中远程炮弹和各种导弹也占据着空域。地基防空武器处于紧急待命状态,有些武器在靠近战区前沿(FEBA)的偏远地点运行。尽管在时间和空间上有一些限制和规定,但必须允许民用空中行动继续进行。因此,需要更快地及时共享信息。必须明确指定机构进行直接和程序控制。

图:阿卡什地对空导弹系统。

统一控制

空天指挥和控制要求对各军事要素执行的无数行动进行统一控制。它需要合格的人员、信息和支持结构来建立一个全面的作战空间图。其他战场要素提供规划资源。印度空军(IAF)的战术航空部队与印度陆军和海军一起支持各军种之间的协调。有几种类型的控制可以单独使用,也可以结合使用,以达到理想的作战自主程度。控制可以是对飞行中的飞机或地对空武器单元进行近距离控制,在规定时间内与目标交战/脱离接触。控制也可以是程序性的。

机构和个体

履行空中管制职能的机构和个人包括防空控制中心、战术空中作业中心(TAC)和空军海上部队(MEAF)。他们使用雷达和安全通信。指定的控制人员和协调人员,如战术空中协调人员(机载)、突击支援协调人员、前方空中控制人员(机载和地面)、空中交通控制人员、雷达控制人员、信息通信技术管理人员、飞机飞行领队和地对空武器部队。

空域控制方法

最重要的是整合各要素。控制分为积极控制和程序控制。积极控制依赖于实时识别和跟踪。它使用雷达、敌我识别(IFF)询问器和接收器、信标、计算机、数字数据链和通信设备。所有这些设施都会受到攻击和破坏。它们可能受到视线覆盖、电子干扰和有限通信的限制。因此,它们需要备份程序来弥补部分或全部系统的故障。程序控制依赖于先前商定和颁布的命令和程序。这些命令和程序包括ASC措施、火力支援协调措施和防空控制措施。程序控制按空间和时间划分空域,使用武器控制状态来管理航空作业。它不易受到电子和物理攻击的干扰,并能确保在不利环境条件下的连续作业。同时,它也可作为失去积极控制时的备用系统。通常,程序控制的实施是为了弥补积极控制的局限性。

防空层和交战选择

重要资产或区域的防空通常围绕同心层系统展开。 外层通常由配备有源电子扫描阵列(AESA)雷达的战斗机和由AEW&C支持的反坦克导弹组合构成。 如果攻击者能够穿透这一层,下一层将由地对空导弹覆盖,其中一些导弹的射程超过150公里。S-400 "Triumf "级导弹系列覆盖不同的高度和射程带,可摧毁400公里以内的目标。 其他短程导弹的射程约为30-50公里。 最后,还有近程武器系统(CIWS)、超短程反导系统(VSHORADS)导弹、便携式导弹和每分钟发射数千发炮弹的雷达控制高射炮。

图:典型的分层防空

地面和机载雷达

地基高、中功率监视雷达、系留气球雷达、导弹捕获和制导雷达、战术战场机动雷达和舰载雷达都是地面传感器网络的组成部分。这些雷达可探测不同级别的威胁。有些是可移动的。许多雷达是三维的或提供全景图像。它们具有ECCM,可防止干扰。还有支持反弹道导弹作战的超视距雷达。为了应对隐形飞机的威胁,各国正在开发超远程L、UHF和VHF波长雷达。 空中交通管制(ATC)雷达和管制员在空域管理中发挥着重要作用。

机载早期预警和控制(AEW&C)系统是一种机载雷达纠察系统,旨在远距离探测飞机、舰船和车辆,并通过指挥战斗机和攻击机打击来执行战区和空中交战的指挥和控制。 由于其机动性,虽然会成为敌方战斗机和导弹的攻击目标,但更不容易遭到反击。此外,还有大量的直升机AEW系统。

图:Phalcon预警机。

程序化空域控制

空中管制点是在地面上为机组人员前往目标指定的路线。这些控制点必须易于从空中识别,并支持地面战术计划。这些计划通过每日命令颁布。空中控制点可分别指定为进入/退出、途中、轨道/停靠、联络点、会合、出口控制、渗透、进入和返回。这些程序允许友军飞机利用可预测的飞行路径在整个TBA内安全移动。军种间的航空作业可以通过协调高度来建立缓冲区。

火力支援协调

火力支援协调措施允许指挥官开放战斗空间区域以快速打击目标或限制和控制火力。允许性火力支援有利于攻击目标。限制性火力支援措施和禁火区可保障其自身空中平台的安全。防空行动区及其上方空域是通常优先考虑友军飞机或地对空武器进行防空作战的区域。

防空识别区

防空识别区(ADIZ)由规定尺寸的空域组成,需要对空中飞行器进行随时识别、定位和控制。通常,防空识别区设立在主权国家边界或作战区域内。它确保最大限度地减少防空行动和其他行动之间的相互干扰。它可能包括一个或多个防空区、ADIZ或火力伞。

图:印度ADIZ

武器交战区

武器交战区(WEZ)是通常由特定武器系统负责交战的空域。这些区域包括战斗机交战区(FEZ)、各类导弹交战区(MEZ)和联合交战区(JEZ)。WEZ的大小取决于特定武器系统的能力。当战斗机相对于地基系统具有明显的作战优势时,通常会宣布FEZ。地对空导弹系统不允许向FEZ内发射武器,除非目标被确认为敌对目标,由上级当局确认和/或指定,或为自卫而发射。在MEZ内,交战责任通常由导弹承担。MEZ分为高空MEZ和低空MEZ。在JEZ中,同时使用多种防空武器系统,需要正确区分友机、中立机和敌机。基地防空区(BADZ)是在空军基地周围建立的短程防空武器系统。重要区域是由防空部队保卫的指定区域或设施。重要区域包括机场、指挥和控制系统、信号单位、GCI单位和其他一些指挥要素。发射控制(EMCON)管理电磁、声波和其他发射器的使用,以优化指挥和控制能力。EMCON还有助于执行军事欺骗计划。

图:武器交战区

武器控制与协调

努力实现资产的分散控制,以便最大限度地灵活攻击或反击飞机和导弹威胁。集中控制是指控制机构指挥目标交战。即使在集中控制期间,自卫权也从未被剥夺。在分散控制期间,控制机构进行监控,以防止同时攻击同一敌对威胁。分散控制增加了在高密度环境中与敌机交战的机会。

空域控制和防空

ASC机构之间必须密切协调。控制区域和功能必须明确。数据链通信使这一过程成为可能。及时、有针对性和融合的态势感知至关重要。此外,还需要评估对手的能力和弱点。防空指挥官负责早期预警,发射战备平台(ORP)飞机或调用友军机载AD飞机应对威胁。需要积极的空域控制。必须为防空反导(DCA)任务提供近距离控制、广播、战术或数据链控制,并为地对空武器部队分配目标。预先计划的空中支援行动和空中侦察任务也需要支持。操作人员应能够识别电子战行动,并使用主动和被动措施采取行动。

图:典型的分层防空。

技术支持

ASC由雷达、飞机转发器、飞行数据处理系统、用于全自动系统的特殊软件以及冲突警报和可能的矢量解决方案算法提供支持。区域穿透警报用于防止进入禁区。操作数据链(ODL)允许平台和地面系统之间进行数字信息传递。屏幕内容记录允许更好的重建和事后分析。

TBA的空域控制

空域控制命令提供了空中任务周期协调措施的细节,包括火力支援协调措施、防空区域和空中交通区域以及其他空域信息。 作战层面的空域冲突消除通常在空中作战中心内进行。战术层面的消除冲突由空管和雷达管制员负责。应对降级的C2环境。空中部分指挥官必须确保水面指挥官列出的关键资产得到保护。火力支援协调应允许指挥官快速打击目标。空中和地面部队必须使用相同的地理参考网格。 联合网络对各组成部分的整合至关重要。 在进入或撤出战区时,与民用航空行动的协调非常重要。防止空中平台/物体之间的碰撞是一项任务。

图:战术战区。

空域控制 - 印度场景

在TBA中,双方的空中力量都试图与对手的地面部队交战。印度空军将支持印度陆军。也会有许多联合或特别行动。印度武装部队之间的领域划分明确。 陆军负责水面协调,海军负责海上协调,空军负责空中协调。 国家防空由印度空军负责。 陆军和海军整体资产的防空由其各自负责。 大的空中态势图由以色列空军利用自己的雷达、民用雷达和其他军种的雷达绘制。这种情况在战术空中管制(TAC)一级提供给陆军,在空军海上部分(MEAF)一级提供给海军。 所有空中活动的防空许可由以色列空军负责。 在一小块空域内的低空飞行的陆军航空资产不需要任何许可,但必须以数字方式通报飞行信息。同样,舰艇间的海军直升机飞行也由海军管理。 所有在ADIZ内的飞行都需要IAF防空许可。ADIZ以外的海军飞行由海军管理。印度空军攻击机和支援机在ADIZ外支援印度海军的飞行由印度海军协调。印度空军下达的任何 "不开火 "命令都将是在小范围内的短期命令,以便不妨碍陆军/海军的全面行动。印度空军飞机通过TBA的低空航线通常是通过共同了解的点。 作为前方空中管制员(FAC)的以色列空军机组人员也在战术层面为ASC提供支持。 印度空军和陆军在军团总部和司令部一级有一个接口,以解决日常问题并共同监测战斗进展。 同样,空军人员也与印度海军一起行动。

为执行上述任务,各级指挥部(军/师/旅等)都有详细的安排。空军是空域的最大使用者,是ASC的最高控制者。允许或拒绝用户使用空域的指令既有长期指令(高度带、时间段、飞行/禁飞区等),也有适用于用户某一时点的动态即时指令。IAF目前正在通过其综合空中指挥与控制系统(IACCS)统一所有ASC功能。

图:综合空中指挥与控制系统(IACCS)。

ASC和民航

通过空军和民航总局(DGCA)之间详细的制度化合作,ASC组织也将民航纳入其范围。下一代航空运输系统(NAS)将改变目前的空域,并通过数据链传输GPS定位来缩短航线。在冷战期间以及最近在冲突地区附近发生了多起客机被防空飞机和导弹击中的事件。任何空域管理都必须确保民用飞机的安全。空中恐怖分子现在是一个真正的威胁。恐怖分子正在获取携带武器的无人机或地对地导弹。 恐怖分子在选择袭击时间和地点方面具有优势。 虽然对这种威胁的反应是常规的,但必须对防空程序进行调整,以便在短时间内应对可能出现的突袭飞机。

图:在空中交通管制(ATC)的印度空军。

天基资产和应用

当今的太空卫星支持各种光学、红外(IR)和雷达传感器,用于监视、测绘、通信、数据联网、瞄准和导航。地面行动对太空的依赖程度已达到惊人的程度。 竞争对手将试图摧毁这些系统。卫星数量与日俱增。 高超音速客机穿越近太空的日子已经不远了。 太空和大气层的分界线正在变薄。这为ASC增添了新的内容。以定向能激光或神风卫星为形式的太空武器化是可能的。地面AD和ASC利用卫星执行任务。

图:天基资产

互联互通和网络威胁

现在,所有行动都以网络为中心,各平台通过电子方式相互对话并共享关键数据。 态势感知(SA)是通过网络传感器输入来实现的。 每个军种都有自己的安全专用网络。 此外,还有用于共享共同领域信息的跨军种网络。 因此,网络战的一个主要部分将是攻击对手的监视和控制系统,这将带来灾难性后果。网络战争不需要庞大的军队。只需一名操作员用一台简单的电脑就能发动战争。 攻击的时间和地点可以选择。任何地面防空网络和ASC要想取得成功,就必须抵御网络攻击。

图:互联互通和网络威胁

无人机系统的渗透和监管问题

无人机系统(UAS)的数量正在增加。它们现在承担着各种作战任务,是ASC面临的新挑战。它们全天候运行。有人驾驶飞行器和无人驾驶飞行器的联合已经成为现实。印度武装部队正在大量引进无人机系统。任何ASC都必须考虑到无人机系统的运行。无人机系统的监管问题是另一个挑战。印度民航部已经公布了新的2021年无人机自由化规则。无人机根据重量进行了分类。小型无人机在白天只能在目视视线范围内飞行,高度在200英尺以下。 大型商用无人机将由民航总局根据国际民用航空组织(ICAO)的规定进行注册,并分配一个唯一识别码(UIN)。 将颁发无人机操作员许可证(UAOP)。 所有远程飞行员必须接受必要的培训。无人机必须配备RFID/SIM,具有返航选项和防撞灯。 机场和其他敏感区域附近的无人机操作限制将不时通知。

图:无人机系统的渗透。

军民协调

部分高速公路正在清理,以便在行动或紧急情况下降落。民用雷达和空管的联网已经开始。 军用飞机将获得直接航线优先权。 行动期间,民用交通将受到高度波段限制。有许多军民两用机场。这些机场具有典型的运行特点。 军用机场有特殊的安全问题。 此外,许多空军基地的战备平台(ORP)上有全副武装的飞机,可在短时间内起飞。战损飞机的进场和着陆程序有很大不同。 民用停机坪可用于分散以色列空军的资产。 ASC必须考虑到所有这些特殊性。

图:军民协调。

人工智能在空域管理中的应用

计算机系统现在可以完成许多通常需要人类智能的任务,如视觉感知、语音识别、决策和语言之间的翻译。人工智能(AI)为ASC带来了巨大的发展空间。智能机器系统可以解释复杂的数据、感知环境并利用解决问题的技术采取适当的行动。人工智能将增强人类在ASC方面的决策能力,特别是在高空移动时,并将更具预测性,以避免潜在的危险事件。它将有助于做出 "去-不去 "的决定。 人工智能将缓解雷达和空中交通管制员目前的长期疲劳。它将极大地支持非常动态的ASC挑战,并提供最大的操作自由度。

未来的挑战

包括无人机群在内的载人和无人操作的混合将是ASC面临的第一个重大挑战。智能机载系统将通过高速数字数据链路与空中交通和战斗机控制人员交换处理过的信息。 机载防撞和先进的交通显示系统将大大提高飞行员和管制员的态势感知能力。信息丰富的环境要求数据的完整性和安全性。 需要对原始数据进行筛选,使其充分传播、显示和使用。人机界面至关重要。必须平稳地转换到新技术。TBA地区的空中交通和射弹密度将继续增加。未来的空域将是 "动态 "的,但ASC将得到精确导航、高度测量和精确武器的支持。

无数的传感器将帮助指挥官和管制员创建一个非常逼真的昼夜全天候态势图,以便更有效地管理空域。在地下掩体中利用数据显示三维动态图像将成为可能。人工智能将支持快速决策。它将提高操作自由度。在时间和空间上将最大限度地减少 "不开火 "命令。消除冲突将是自动和实时的。越来越多的空中平台需要采用新技术,并配备适当的航空电子设备和数据链路。网络将使控制中心安全并远离战争迷雾。技术将使民用和军用机组人员拥有更大的自由度,甚至可以实时选择飞行路线和替代机场。下一代计划将更加自动化和灵活,以适应广泛的用户。必须确保网络安全。程序备份必须保持到位。技术发展非常迅速。任何新兴国家都必须与时俱进。

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