中国科技核心期刊      中国指挥与控制学会会刊     军事装备类重点期刊
Command Control and Simulation

Command Control and Simulation >

2023 , Vol. 45 >Issue 3: 155 - 160

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2023.03.023

Frontier Military Theory

Research on the enlightenment of the Russia-Ukraine military conflict on the development of air defense equipment system

  • DU Junnan 1 ,
  • LU Yingbo 1 ,
  • DONG Chen 1 ,
  • FENG Zhifeng 1, 2 ,
  • WANG Min 1
Expand
  • 1 Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute, Shanghai 201109, China
  • 2 Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201109, China

Received date: 2022-09-23

  Revised date: 2022-10-28

  Online published: 2023-06-12

Fold

Abstract

In view of the requirements of air defense equipment system construction and equipment development, take the air attack/anti air attack operation in the Russia-Ukraine military conflict in February 2022 as an example to analyze the key factors that affect the countermeasure effect, such as the attacker’s electronic jamming effect, the cruise missile penetration height, and the defender’s air defense and anti-missile weapon performance. Three exploratory experimental schemes are designed by using exploratory analysis combined with simulation. The influence of the above factors on the hit quantity of tactical ballistic missiles, cruise missiles and other munitions of the attacking side is quantitatively analyzed through simulation, and the development suggestions of the defense’s air defense and anti-missile equipment system, such as networked operations, integrated air defense and anti-missile are put forward, providing reference for the development, system construction and application of air defense and missile defense equipment.

Key words： Russia-Ukraine conflict; simulation deduction; exploratory analysis; air defense and anti-missile; air defense equipment system

Cite this article

DU Junnan , LU Yingbo , DONG Chen , FENG Zhifeng , WANG Min . Research on the enlightenment of the Russia-Ukraine military conflict on the development of air defense equipment system[J]. Command Control and Simulation, 2023 , 45(3) : 155 -160 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2023.03.023

冷战结束以后,北约经过五次东扩,其军事设施已部署在俄罗斯的边境地区。乌克兰作为俄罗斯和北约之间最后一片战略“缓冲区”,一旦加入北约组织,将对俄罗斯国家安全造成直接威胁。为改善俄周边安全环境态势,有力阻止北约东扩,2022年2月24日,俄罗斯总统普京下令俄军对乌克兰采取特别军事行动,该行动命令标志着俄乌冲突正式拉开帷幕。
文献[1]根据公开情报信息从空天打击和防空反导两方面梳理了俄乌双方参战的主要武器装备及其典型性能参数,从四个方面分析了双方交战过程中空天攻防的典型案例。本文主要基于探索性分析方法,利用仿真推演的手段,对俄乌冲突中首日空袭事件进行复盘分析,探索不同仿真条件下的俄乌军事冲突推演效果,通过分析俄军首日空袭作战场景和乌军防空作战能力,研判冲突首日俄乌空袭与防空对抗效果,总结俄军首日空袭特点,分析防空体系建设和运用的应对策略,吸取经验教训,支撑我军防空反导武器装备能力建设发展。

1 探索性方案设计

探索性分析方法是RAND公司在20世纪90年代开发联合一体化应急模型和战略评估系统时提出的一种定量分析方法[2]。探索性分析方法的基本思路是考察大量不确定性想定条件下各种方案的不同后果,试探各种可能的结果,理解不确定因素对想定问题的影响,把握各种关键因素[3]。基于仿真的探索性分析法的过程一般包括问题分析,探索因素分析,仿真建模,仿真实验,结果分析,得出结论。探索性分析研究框架如图1所示[4]。
图1 探索性分析流程

Fig.1 Exploratory analysis process

本文将仿真与探索性分析相结合,通过对俄乌战争典型场景中的不确定因素进行分析,构建相应的作战想定,结合仿真推演手段对推演结果进行对比分析,得出结论[5-6]。

1.1 探索性分析背景概述

本文以俄乌军事冲突首日俄罗斯空袭事件作为典型推演场景进行探索因素分析,俄乌首日冲突中,俄罗斯陆基、海基、空基的巡航导弹、弹道导弹同时对乌克兰境内的高价值目标实施了打击;多年来,乌克兰防空部队的武器装备未得到及时改进升级,表面基本完善的防空体系难以与俄军抗衡,被俄军完全压制,并在俄军精确制导武器打击下遭受重创,据不完全统计,乌方共83个重要地面目标被俄军摧毁。

1.2 探索性方案

本文根据相关情报消息,对俄军首日空袭方案细节进行分析论证,研究了俄军在不同策略下的打击效果和乌军防空拦截效果,主要从以下3个方面进行论证分析,并设置了3种探索性分析变量,如表1所示。
表1 俄军首日空袭探索性分析变量

Tab.1 Exploratory analysis variables on the first day of Russian air strikes

探索性分析变量 变量取值
俄军巡航导弹打击高度 15 m,250 m
俄军空袭是否使用电磁干扰 是,否
乌军是否具备弹道导弹拦截能力 是,否
1)根据报道信息,俄军首日空袭时大量使用了巡航导弹低空突防进行打击,因此,将巡航导弹的打击高度作为变量之一,研究对比俄军巡航导弹低空突防策略对空袭效果的影响。
2)据相关报道消息,俄军对乌空袭时使用了电磁压制干扰措施,因此,将是否使用电磁干扰作为变量之一研究电磁干扰因素对乌空袭影响效果。
3)据俄军消息,俄军对乌空袭时除了巡航导弹外,还使用了弹道导弹对乌关键基础设施进行精确打击,但乌军对弹道导弹拦截效果较差,造成机场等一些基础设施在战争初期被损毁,因此,将是否具备弹道导弹拦截能力作为变量之一,研究乌军具备反导能力后对作战效果的影响程度。

2 仿真推演过程

2.1 推演态势

俄罗斯陆基、海基、空基的巡航导弹、弹道导弹同时对乌克兰境内的高价值目标实施了打击。首轮空袭中,俄罗斯发射了包括“口径”巡航导弹、Kh-101型隐身巡航导弹、“伊斯坎德尔-K”巡航导弹、Kh-31P反辐射导弹和“伊斯坎德尔-M”战术弹道导弹在内的160枚导弹,空袭乌克兰军队的军事基础设施、防空系统、军用机场等。根据情报信息及相关推测,我们对俄军主要空袭平台、导弹数量以及攻击目标分配如表2所示[10-11]。
表2 俄军主要进攻平台导弹数量及目标分配

Tab.2 Russian army main attack platforms missile number and target allocation

发射导弹名称 发射平台名称 导弹
数量		 攻击目标
“口径”巡航导弹 “暴徒”级轻型护卫舰 12 机场
“塔尔瓦”级护卫舰 12 机场
巡逻舰 6 海军基地
“伊斯坎德尔-K”
巡航导弹		 “伊斯坎德尔-K”
巡航导弹发射车		 32 防空导弹阵地
Kh-101型隐
身巡航导弹		 图-95轰炸机 12 通信中心
Kh-31P
反辐射导弹		 苏-25战斗机 2 雷达站
苏-34轰炸机 2 雷达站
苏-35S战斗机 2 雷达站
苏-30SM战斗机 2 雷达站
“伊斯坎德尔-M”
战术弹道导弹		 “伊斯坎德尔-M”
弹道导弹发射车		 80 指挥所、机场、
防空阵地
圆点弹道导弹 SS-21“圣甲虫”
弹道导弹发射车		 12 指挥所、机场、
防空阵地
根据俄军首日空袭打击力量配置当量及相关资料情报给出的乌克兰防空力量部署现状,构建了推演场景如图2所示。
图2 俄乌双方战前仿真态势

Fig.2 Pre-war simulation situation between Russia and Ukraine

乌克兰现有防空体系重点保卫工业和行政中心,具有远程、中程、近程多层次拦截防线,对一般程度的空袭打击具备拦截能力[7]。但是,防空武器装备主要来源于苏联解体时分配的遗产,多年没有更新换代,也没有增加其他新式防空武器装备,面对俄罗斯发动的空袭打击,防护能力明显不足。乌克兰主要防空导弹系统性能参数如表3所示[8]。
表3 乌克兰主要防空武器系统性能

Tab.3 Ukrainian main air defense weapon system performance

防空武器名称 导弹联
装数/枚		 杀伤远界/
km		 杀伤高界/
km		 杀伤
概率
S-125(SA-3C) 4 3.7 1.524 0.3
S-300PT(SA-10a) 4 74.08 27.432 0.75
S-300PS(SA-10b) 4 74.08 27.432 0.75
“山毛榉”-M1(SA-11) 4 46.3 14.021 0.75
“黄蜂”(SA-8b) 6 12.96 6.096 0.75

2.2 推演想定方案设计

首先,根据相关报道信息,构建基础想定,复盘俄乌军事冲突首日空袭事件,并根据所确定的3种变量因素,分别构建3种扩展想定和基础想定进行对比,分析3种变量因素在俄军空袭以及乌军防空作战中所产生的影响。表4为根据探索性分析变量因素构建的推演想定方案。
表4 推演想定方案

Tab.4 Develop scenario

想定
方案		 想定变量条件 推演想定目的
基础
想定		 俄军施加电子干扰、弹道导弹精确打击以及巡航导弹超低空突防打击方式 复盘验证俄军所宣称的首日空袭战果的可信度
扩展
想定1		 在基本想定基础上,提高俄军陆基巡航导弹打击高度 研究对比俄军巡航导弹突防高度变量因素对空袭效果的影响
扩展
想定2		 在基本想定基础上,俄军未对乌军使用电子干扰 研究俄军电子干扰变量因素对空袭效果影响
扩展
想定3		 在基本想定基础上,假设乌军换装爱国者提高弹道导弹拦截能力 研究乌军具备反导能力后对防空作战效果的影响程度

3 仿真推演结果及分析

根据设置的推演方案,构建了不同的想定场景,并针对不同方案场景采用蒙特卡洛法进行仿真推演,然后统计俄乌双方的战损情况,并进行分析评估。

3.1 基础想定推演结果分析

根据相关报道,俄军首日动用Kh-31P反辐射弹、Kh-101巡航导弹、“口径”舰射巡航弹、“伊斯坎德尔-M”弹道弹、“伊斯坎德尔-K”巡航导弹、“圆点-U”弹道导弹对乌克兰防空阵地、指挥所、机场等进行打击,图3为基础想定仿真态势。
图3 基础想定仿真推演态势

Fig.3 Basic scenario simulation situation

图4为基础想定推演战损结果,乌克兰共有11个机场、3个指挥中心、1个海军基地、3个军事基地和13个S-300防空导弹阵地受到不同程度的损毁,这与俄军宣称的俄军摧毁了乌克兰11个军用机场、3个指挥中心和1个海军基地、S-300、“山毛榉”-M1防空系统和18个雷达站的情报基本吻合,证明俄军对外宣称的战果消息基本可信。
图4 乌军防空阵地及机场指挥所战损结果

Fig.4 Battle damage results of Ukrainian air defense positions and airport command posts

3.2 扩展想定1推演结果分析

在基本想定基础上改变俄军巡航导弹突防打击高度,对比俄军使用巡航导弹超低空突防打击方式和普通巡航方式下的打击效果,以俄军陆基巡航导弹打击防空阵地为例,俄军“伊斯坎德尔-K”部署在俄乌交界边境,对其射程范围内的敖德萨附近防空导弹阵地进行突防打击。图5为扩展想定1中俄军巡航导弹打击推演仿真结果。
图5 俄巡航导弹打击情况推演结果

Fig.5 Results of Russian cruise missile attack

基础想定中,“伊斯坎德尔-K”陆基巡航导弹规划航路以25 m高度低空突防,发射的32枚“伊斯坎德尔-K”巡航导弹,19枚命中目标,9枚被拦截。扩展想定1中,若“伊斯坎德尔-K”陆基巡航导弹若以250 m高度巡飞下的打击情况如图5所示,发射32枚“伊斯坎德尔-K”巡航导弹,10枚命中目标,22枚被拦截。图6为两种条件下对比仿真结果。
图6 俄军巡航导弹打击效果对比

Fig.6 Comparison of attack effects of Russian cruise missiles

对比基本想定和扩展想定1中的“伊斯坎德尔-K”陆基巡航导弹的打击情况,在巡航导弹突防高度提高后,扩展想定1中的“伊斯坎德尔-K”被拦截22枚,比基本想定增加13枚。由此可以看出,陆基巡航导弹超低空突防打击时,通过压缩预警雷达的发现距离,其被拦截数量明显降低,导弹突防率明显提升。

3.3 扩展想定2推演结果分析

据有关情报消息显示,俄军在对乌防空阵地打击时,首先使用电子干扰手段对乌军防空雷达系统进行干扰,通过设置扩展想定2,对比使用电子干扰与否对乌防空阵地的打击效果。现以部署在俄乌边境的“伊斯坎德尔-K”陆基巡航导弹攻击射程范围内的敖德萨及防空阵地为推演场景,分析影响效果。
图7为扩展想定2中俄巡航导弹打击仿真结果。
图7 俄巡航导弹打击情况推演结果

Fig.7 Results of Russian cruise missile attack

扩展想定2中,俄军未使用电子干扰的陆基巡航导弹打击如图8所示,发射的32枚“伊斯坎德尔-K”巡航导弹,16枚命中目标,13枚被拦截。图8为两种条件下对比结果。
图8 俄军巡航导弹打击效果对比

Fig.8 Comparison of attack effects of Russian cruise missiles

对比基本想定和扩展想定2中的“伊斯坎德尔-K”陆基巡航导弹的打击情况,在未使用电子干扰情况下,扩展想定2中的“伊斯坎德尔-K”被拦截13枚,比基本想定增加4枚。由此可以看出,俄军不使用电子干扰手段时,其对防空阵地打击效果有所减弱;在使用电子干扰手段后,通过对乌军防空阵地雷达进行干扰,明显提升了打击效果。

3.4 扩展想定3推演结果分析

首日空袭中,由于乌军当前的防空反导装备基本不具备对弹道导弹的拦截能力,面对俄军“伊斯坎德尔-M”“圆点”等弹道导弹打击时,拦截效果较差,无法组织有效的防御力量。因此,在基本想定基础上,设置扩展想定3,假设乌军得到美军武器装备支援,将S-300换装为具备反导能力的“爱国者”系列防空武器系统,在此情况下,分析对比其对俄军弹道导弹的拦截能力。
图9为扩展想定3乌军对俄军弹道导弹拦截仿真结果。
图9 乌军对俄军弹道导弹拦截仿真结果

Fig.9 Simulation results of Ukrainian military intercepting Russian ballistic missiles

基础想定中,乌军S-300PS/PT对俄弹道导弹拦截情况如图9a)所示,发射的12枚“圆点”弹道导弹均未被拦截。扩展想定3中,乌军换装“爱国者”防空武器系统对俄弹道导弹拦截情况如图9b)所示,发射的12枚“圆点”弹道导弹中有9枚被拦截。从上述推演结果来看,乌军自身S-300PT/PS防空武器系统对俄弹道导弹拦截情况较差,基本不具备对弹道导弹的拦截能力,换装“爱国者”防空武器系统后,明显提升了对俄弹道导弹的拦截能力,基础设施保护能力得到增强。

4 启示

俄军首日空袭中,采用了电子干扰、弹道导弹精确攻击重要基础设施以及巡航导弹低空突防等打击策略,造成乌克兰军用机场、指挥所、军事基地、雷达站等大量高价值目标被摧毁,使乌军在战争初期陷入了十分不利的战争局面。通过对本次空袭事件的复盘及探索性分析,对现代化空袭体系下防空装备体系发展有以下几点启示。
1)提升防空装备在复杂电磁环境下的生存能力
面对日趋复杂的电磁环境,为提升应对电子干扰和反辐射打击能力,一是防空装备需要增加抗干扰设计,提高防空武器装备抗干扰能力;二是加强敌防空压制下的战术战法研究,有效控制雷达开关机时间,增强防空系统战场生存能力;三是加强战场建设,构筑掩体工事,对重要辐射源设置诱饵,同时配置高功率微波武器等,增强对敌方干扰机群毁伤致盲能力[9]。
2)一体化防空反导能力建设
在俄军首日对乌克兰空袭中,俄军动用多种手段对乌军实施全方位联合打击。从中可以看出,现代空袭已经发展成为多武器多样式的综合打击,在时间和空间上兵力高度集中,在较短时间内最大限度地利用空间,综合使用各种空袭兵器,形成一体化空袭之势[10]。为有效应对日益先进的空天进攻体系,需加强防空反导一体化建设,包括一体化预警侦察体系建设、一体化信息网络体系建设、防空和反导武器系统集成化改造和混编部署[11],以此来实现高低搭配形成一体化部署和多目标、多层次一体化防空反导能力。
3)防空装备体系网络化发展
为综合提升应对现代空袭中巡航导弹超低空突袭以及精确打击的能力,一是防空武器系统打破原先层次化“树状”连接体系,各指控系统、制导单元、发射单元实行分布式部署,各单元作为节点构成网络化体系,实现各节点互联互通互操作,在网络化作战体系下,防空武器可以通过战场信息的有效获取、协同处理以及对武器资源的有效重组,实现对来袭目标采用灵活多变如远程发射、远程交战、接力制导等新型防空作战模式,具备对超低空目标的超视距拦截能力;二是加强对低空、超低空目标的探测能力,发展新型预警机、浮空雷达等探测系统,增强对低空目标的区域探测能力,合理预判敌方巡航导弹可能的攻击路线,部署机动低空补盲雷达,对探测信息网络进行补充,有效应对巡航导弹超低空突防打击[12]。

5 结束语

本文通过探索性分析方法结合仿真推演手段,开展俄乌冲突首日空袭和反空袭事件中低空突防、电子干扰等关键实验因素的分析研究,仿真推演结果有效验证了俄军低空突防、电子干扰策略在对乌空袭所起的作用,并结合探索性实验因素在仿真推演中的结果形成几点启示,可为我国在应对现代空袭中防空装备发展、体系建设和运用提供参考。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
赵本东, 胡星志, 赖剑奇, 等. 俄乌冲突空天攻防作战应用分析与启示[J]. 战术导弹技术, 2022(4): 17-22, 202.

ZHAO B D, HU X Z, LAI J Q, et al. Analysis and discussion on aerospace attack-defense operations in the Russia-Ukraine conflict[J]. Tactical Missile Technology, 2022(4): 17-22, 202.

[2]
李斌, 刘苏洋, 许发国. 基于回合制对抗推演的探索性仿真实验兵力行动序列生成[J]. 指挥控制与仿真, 2012, 34(2): 83-86, 96.

LI B, LIU S Y, XU F G. Creating the sequences of force operation of exploratory simulation experiment based on countermine wargaming in go-around form[J]. Command Control & Simulation, 2012, 34(2): 83-86, 96.

[3]
耿振余, 毕义明. 基于探索性分析法仿真的建模方法研究[J]. 情报指挥控制系统与仿真技术, 2005, 27(2): 31-34.

GENG Z Y, BI Y M. The study of modeling for simulation based on exploratory analysis[J]. Information Command Control and Simulation Technology, 2005, 27(2): 31-34.

[4]
刘延珍, 赵勇, 岳宏伟. 陆军装备作战试验方案生成及逻辑验证仿真系统设计[J]. 指挥控制与仿真, 2020, 42(3): 87-92.

DOI

LIU Y Z, ZHAO Y, YUE H W. Design of army equipment operational test plan generation and logic validation simulation system[J]. Command Control & Simulation, 2020, 42(3): 87-92.

[5]
郝旭东, 刘道伟, 王永明. 探索性分析在作战实验中的应用[J]. 指挥控制与仿真, 2014, 36(4): 118-122.

HAO X D, LIU D W, WANG Y M. The application of exploratory analysis in combat experiment[J]. Command Control & Simulation, 2014, 36(4): 118-122.

[6]
章佳君, 钱晓超, 陆志沣. 美空袭叙利亚对武器装备体系作战的启示[J]. 计算机仿真, 2020, 37(9): 20-24.

ZHANG J J, QIAN X C, LU Z F. The inspiration of the U. S. -led air strike on Syria to the operation of weapon system[J]. Computer Simulation, 2020, 37(9): 20-24.

[7]
刘杰, 陈海燕, 高璞, 等. 美英法空袭叙利亚作战特点分析及防空装备发展启示[J]. 空天防御, 2018, 1(4): 78-84.

LIU J, CHEN H Y, GAO P, et al. Features of air strike on Syria by the US, Britain and France as well as development of air defense equipment[J]. Air & Space Defense, 2018, 1(4): 78-84.

[8]
王晓光, 何镜, 刘东兴, 等. 俄乌冲突中的航空弹药作战使用分析与启示[J]. 战术导弹技术, 2022(4): 23-29.

WANG X G, HE J, LIU D X, et al. Analysis and discussion on application of aviation munitions in the Russia-Ukraine conflict[J]. Tactical Missile Technology, 2022(4): 23-29.

[9]
张春, 魏玮, 崔星毅, 等. 地面防空装备适应复杂电磁环境研究[J]. 微波学报, 2012, 28(S3): 398-400.

ZHANG C, WEI W, CUI X Y, et al. Studying the ground air defense equipment adapted to the complex electromagnetic environment[J]. Journal of Microwaves, 2012, 28(S3): 398-400.

[10]
李森, 张涛, 陈刚, 等. 美陆军一体化防空反导体系建设研究及启示[J]. 现代防御技术, 2020, 48(6): 26-38.

DOI

LIS, ZHANG T, CHEN G, et al. Integrated air and missile defense system-of-systems of the US army and its inspiration[J]. Modern Defence Technology, 2020, 48(6): 26-38.

DOI

[11]
苏坤, 申卯兴, 高培南, 等. 防空反导一体化作战体系研究[J]. 航天制造技术, 2011(5): 65-68.

SU K, SHEN M X, GAO P N, et al. Research on integrated combat system for air defense and anti-missile[J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2011(5): 65-68.

[12]
季军亮, 王刚, 魏桥, 等. 美俄防空反导网络化作战发展及启示研究[J]. 飞航导弹, 2015(9): 47-50.

JI J L, WANG G, WEI Q, et al. Research on the development and enlightenment of US-Russia air defense and anti-missile networked combat[J]. Aerodynamic Missile Journal, 2015(9): 47-50.

Options
Outlines

/

〈 〉