第2章评估了推动提高空军CAF（空军战斗部队）生存能力的主要趋势的实例。本章首先重点介绍了俄罗斯和中国武器系统的一些关键发展。这些发展威胁到美国的空中力量优势。然后讨论了当前CAF在未来竞争环境中的适用性。最后一节总结了如何针对这些新出现的威胁为空军开发能够在高强度大国冲突中支持作战的CAF武器系统。未来的CAF应具备新能力，如穿透式制空/电子战机（也称为下一代空中霸主或NGAD），可以执行ISR任务的穿透式无人机，以及B-21轰炸机部队。

  未来的CAF应准备在中国、俄罗斯和其他几个国家设置的先进综合防空系统（IADS）所覆盖的区域内作战以争夺制空权，并增加己方空中、陆地和海上部队的机动自由。IADS不单单是一个地对空导弹发射器网络，而是防空和导弹防御系统的组合，包括主动和被动传感器、武器、作战管理网络以及有关人员和基础设施。尽管最先进的IADS在配置和效能上各不相同，但都设置了密集、重叠的地对空和空对空威胁网络。这些系统具有高度的机动性，并使用被动传感、伪装和欺骗以及电子战等措施来降低被发现和反制的风险。在这种高风险环境中，CAF应做好不断应对来自多个领域威胁的准备。

  先进综合防空系统。俄罗斯和中国正在提高其IADS的复杂度、覆盖率和密度。例如，一旦与40N6远程导弹集成，俄罗斯的S-400 SAM系统对非隐身空气动力目标的交战距离可达400公里，能够拦截速度高达16.41马赫的弹道导弹，而40N6导弹的设计目的是在远距离内使高价值目标处在危险状态。S-400系统能够发射多种不同的SAM导弹，包括中程的48N6和短程的9M96系列导弹。9M96导弹更便宜，能够更好地机动拦截战斗机和巡航导弹等高机动性目标。如果与92N6 “墓碑石”目标锁定雷达共同作战，一台S-400发射器能够同时与多达十个目标交战，对每个目标发射两枚导弹以增加命中概率。除了更强大的杀伤力之外，S-400等高级防控系统还具有内置冗余，旨在集成到更大、重叠和分层的防空网络中，以提高其效能和生存能力。

  中国和俄罗斯开发的这种分层陆基防空系统包含多种武器系统。这些武器系统经过优化，可以抵御很多类型的威胁，并有助于抵消任何特定系统的弱点。分层防御包括多个不同类别的低空导弹发射阵地，创建了重叠的杀伤区，可以由单个战斗管理综合体来控制。该综合体可以识别优先威胁、避免打击目标重复并计算最佳射击方案。短程防空系统能补充有限的高端地空导弹，让它们能专注于打击远距离的高价值空中目标。负责在行进间保护机动部队的俄罗斯战术地对空导弹也能够在一定程度上帮助填补大型防空网络中的空白。

  美国空军在过去 25 年一直面对弱小对手的防空系统。中国和俄罗斯的先进IADS对美国空军造成的威胁与此截然不同。

  俄罗斯 S-400 地对空导弹通常配备“铠甲”-S1 自行炮弹合一防空系统。该系统经过优化，可以对付来袭炸弹、反辐射导弹、无人机、巡航导弹和其他威胁。现代中国和俄罗斯的防空系统具有高度机动性，能够随着战场环境的变化快速重新定位以创建最佳防空网络。包括机动导弹发射车 (TEL)、雷达单元和支持车辆在内的关键系统组件可以在几分钟内重新定位，以此来实现“打了就走”战术，以减少其被对手反制的可能性。美国空军很难用需要长时间飞行的反辐射武器消灭这些防空系统。

  中国和俄罗斯相当重视电子战（EW）措施，以降低美军传感器、数据链和精确制导武器的有效性。为了使美军传感器网络的探测和定位变得复杂，中国和俄罗斯防空部队可通过多种对抗措施，例如用干扰器干扰雷达和无线电，通过视觉伪装和发射诱饵弹来产生虚假目标，以及对潜在目标进行伪装。中国和俄罗斯先进的防空雷达单元是数字化的，能够正常的使用跳频来挫败敌军基于信号分析的干扰和测向技术。现代通信媒介和网络还能够给大家提供冗余和数据传输，防止防空单位与其他网络被隔离。此外，低级防空单位拥有单独的传感器，可以独立于集中式的C2 网络发现目标并交战。总的来说，这些能力降低了敌军攻击 IADS 中薄弱环节的能力。

  威胁传感器和后续解决能力的发展。俄罗斯和中国的IADS包括陆基、机载、海上和天基多重传感器和通信系统网络。这些系统提高了其监视的范围、密度和复杂性。传感器的分辨率、后续解决能力、数据存储能力及多领域传感器信息融合方面的进步提高了它们定位、跟踪和打击空中威胁的能力。

  俄罗斯和中国都充分的利用本国领土的战略深度，建立传感器和通信网络，使它们能够在与美国军队交战之前就掌握战场动态。与必须部署到战场上的美国传感器网络相比，在自己的领土上作战能够大大减少对传感器网络的大小、重量和发电能力的限制。俄罗和中国都在找各种预警和控制飞机、无人机、飞艇和气球，以更好地探测防区外的低空空中目标。

  先进的数字信号处理和有源电子扫描阵列（AESA）雷达技术的引入，大幅度的提升了在低频段工作的中国和俄罗斯雷达的探测距离和分辨率。结合无源传感器和其他技术，在低频段工作的雷达能大大的提升中国和俄罗斯探测隐形飞机的能力。由于分辨率差和其他限制，早期的低频雷达无法追踪目标的航迹。然而，信号处理的进步使得脉波压缩技术可提升低频雷达的距离分辨率，而AESA技术的引入提高了其方向分辨率。

  俄罗斯和中国在空中早期预警指挥机（AEWC）和陆基系统（如俄罗斯 Nebo-M 和中国 JY-27A.57）上安装了低频 AESA 雷达。这些雷达能大大的提升中俄防御系统的能力，将战斗机引导到目标位置附近，为更高频率的火控雷达指示目标，或在发射后为地对空导弹提供中途制导更新以免丢失目标的飞行轨迹（见图 8）。

  这些系统还利用低拦截概率/低探测概率 (LPI/LPD) 波形和电子保护能力，以降低美国电子探测和干扰技术的有效性。俄罗斯和中国还利用本土优势发展多重静态被动探测技术。被动监听系统使用多个被动电子探测设备（ESM）阵列对目标（信号发射器）的位置做三角测量。此类系统通常包括一个包含信号处理设备和ESM接收器的中心站点，以及至少两个带有ESM接收器的附加站点。

  ESM接收器将接收到的信号中继到中心站点，通过三角测量找到潜在目标的位置。此类系统的示例包括俄罗斯莫斯科-1、中国DWL-002和捷克维拉NG-61。与低频雷达类似，俄罗斯和中国防空指挥与控制管理系统的模块化特性允许集成来自被动探测系统的信息，并用于消灭潜在目标。

  另一种新兴的方法是使用无源电磁接收机探测战场环境中的电子能量。这些随机的能量被目标飞机反射出去（见图9）。本地电磁频谱和气象环境的硬件、计算机处理和分析模型的进步能大大的提升整合来自各类被动信号探测器数据的能力，消除信号干扰，区分微弱信号和幽灵回波，并对适合拦截的潜在目标建立跟踪。此类被动传感器将使美军探测、干扰、通过反辐射武器以及其他方式压制IADS的难度大大提高。

  无源机载传感器也正在迅速开发和部署，以补充和在某些情况下取代机载雷达等复杂的有源系统。例如，中国和俄罗斯正在研发被动红外搜索与跟踪（IRST）传感器，这些传感器具有过冷透镜，可以探测飞机发出的热辐射，特别是飞机发动机、尾焰和飞机蒙皮因高速飞行在大气层中发出的热辐射。

  两国都有构建IRST传感器和相关机载数据网络的能力。他们还寻求开发长波IRST系统。该系统能够在更大范围内探测微弱的热信号。早期长波IRST系统的性能受到分辨率差、鬼影回波和杂波的影响。然而随着计算机处理技术的进步、多个机载传感器数据的高速联网以及先进的传感器融合算法，可能使未来的长波IRST具备生成目标拦截信息的能力。

  综上所述，中国和俄罗斯融合和交叉参考来自多领域、多种类传感器网络的数据，然后为防空指挥官提供实时态势感知的能力正在日益增强，这正成为美国空军的一大威胁。未来的CAF应该能够在这些类型的威胁环境中作战。在这些环境中，敌人将使用多域传感器网络，使用主动和被动技术从多维度和多频段同时扫描战场区域。这将要求美国空军对其CAF进行现代化改造，而不是继续依赖传统的非隐形战斗机。这些战斗机最初设计被用于更为温和的威胁环境。

  中国和俄罗斯也在部署先进战斗机，与美国的空中力量进行较量。尤其是中国，正在迅速实现其空军（PLAAF）的现代化，将其转变为以第四代战斗机为主力的部队，同时还在开发和部署低可观测的第五代战斗机（见图10）。J-20等新型战斗机具有现代雷达跟踪和瞄准能力、融合式传感器、综合电子战系统和先进的数据链。

  中国正在部署先进的空空导弹，例如短程PL-10导弹。该导弹具有红外成像导引头和推力矢量控制能力。PL-10将很快与头盔显示器集成，以便快速锁定空中目标。能力日益增强的中国超视距空空导弹（BVR AAM），如PL-15和PL-21采用冲压发动机和AESA雷达导引头。机载预警和指挥控制飞机与先进的传感器相结合，可以指挥和引导携带超视距空空导弹的J-20隐身战斗机，这将提高PLAAF与高端空中目标（HVAAs）交战的能力，如美国空中加油机和作战管理与指挥控制（BMC2）平台。

  中国也慢慢变得重视改进其空战战术、技术和程序。PLAAF正在将其训练从高度脚本化的场景演练转向更能代表潜在作战条件的训练，并正在试验各种人工智能（AI）应用程序以控制无人飞机群、为指挥官提供决策辅助或为飞行员创建高保真的仿真训练环境。

  尽管俄罗斯空天军在开发和部署第五代战斗机方面的效率较低，但他们仍保留了大量第四代“侧卫”战斗机系列和米格-31飞机。这些作战平台可以发射的空对空导弹混合了半主动和主动射频导引头、被动射频导引头和红外导引头，使美军战机的对抗措施复杂化。俄罗斯继续追求新的概念和能力，以对高端空中目标使用BVR AAM，如“侧卫”系列飞机发射的K-100导弹和米格-31s发射的高超音速R-37导弹（北约命名AA-X-13/AA-13“箭头”）。

  目前的CAF主要由老化的非隐形飞机组成，不适合在有争议和高威胁环境中作战。导致这种兵力结构根本原因是决定取消或过早中断CAF现代化计划，停止开发和采购用于高强度作战和对抗现代IADS的新武器系统，例如F-22和B-2。除了项目成本外，做出这些决定的主要理由是基于这样一种信念，即不需要大量隐身战机来支持针对伊拉克或朝鲜等地区性强国的应急行动。虽然在冷战刚结束时这一假设是合理的，但现在已经不合时宜。

  先进的航空电子设备、新的任务系统和其他软件或附加硬件升级，使美国空军的老式战斗机比刚下生产线时更具战斗力。然而，虽然传感器能改进，软件可以变得更复杂，但非隐形飞机的隐身性却无法明显提高。这对当前的CAF造成了重大的战斗力限制。强大的隐身能力虽不是唯一的解决方案，但已成为在竞争非常激烈和高度竞争环境中进行空中作战的先决条件。除了少数低可观测的B-2、F-22和慢慢的变多的F-35A外，目前的CAF无法在避免重大战损的情况下穿透有争议和高风险环境（见图12）。

  保持现有CAF兵力结构将阻碍美国空军执行其核心任务和支持《2018年国防战略》的能力。在大国冲突开始时，美国空军现有的大多数非隐形机队将被排斥到作战空间的外围作战，并将攻击武器投放到有争议地区。BMC2和ISR平台需要在威胁严重的防区外作战，这将严重降低其效能，降低其产生足够态势感知和识别重要目标的能力。当打击目标最终被确定时，由于飞行平台部署距离太远而导致武器飞行时间延长将降低CAF压制机动目标（如机动型IADS武器系统）的能力。武器飞行时间过长也会削弱CAF进行大规模打击、提供近距离空中支援和执行其他时间敏感任务的能力。最后，远程防区外武器的有效载荷不足可能会限制其对抗加固或地下目标的效力。

  总而言之，在未来针对大国对手的空战中，主要是依靠昂贵的远程防区外武器打击数万个潜在目标的成本可能会高得令人望而却步。也许最终，随着美国空军削弱敌人的IADS和其他反介入威胁，非隐形飞机能够在更靠近高风险作战空间的地方作战。然而，击溃敌人的先进IADS需要大量的时间才能实现，而敌人可通过这些时间来实现既成事实或巩固其成果。

  美国国防部和国会应第一先考虑建立一支能够在未来威胁环境中作战的空军CAF。在与俄罗斯或中国发生冲突的最紧张和最可能的情况下，美国军方将没有足够时间在发动反攻之前将一支庞大的部队集结到行动区，击溃敌方的区域拒止能力并夺取制空权和制海权。这种循序渐进的做法将为俄罗斯或中国创造机会，在美国及其盟友能够有效应对之前，利用其时间-距离优势实现其军事目标。

  相反，未来的CAF应该能够在敌对行动开始时立即开展行动，减弱敌方的攻击，阻止俄罗斯或中国制造既成事实。这种方法将要求CAF和其他美军部队“长期在高风险作战环境中”作战，而不是像在过去冲突中那样逐步做好战斗准备。

  隐身将是在高风险环境中作战的准入门槛。隐身技术的进步将继续为未来的CAF提供巨大的生存空间。隐形飞机具有低可观测特性，如雷达吸能材料、特殊设计的外形和其他降低其探测特征的能力。低可观测技术减少了空中平台被探测和拦截的范围；但是这并不代表它们无法被传感器探测到。

  虽然在某些情况下，仅低可探测飞机的设计就足以使其穿透敌人的防空系统，但这些特征与其他对抗措施相结合时最为有效。如图13所示，隐形飞机的生存能力是多种属性组合的结果，这些属性包括抑制电磁频谱特征，探测威胁并修改飞行路径以避开最致命的区域，电子战支持，以及其他降低敌人完成拦截-杀伤链概率的对策。

  例如，F-35的生存能力在某些特定的程度上是其低可观测性设计与自动化多光谱传感器相结合的产物。这些传感器能生成高度准确的实时威胁图片。F-35融合的作战空间信息能大大的提升飞行员应对威胁的能力，或确定飞行剖面的变化并减少面对的威胁。对B-2防御管理系统（DMS）的持续升级为轰炸机提供了类似的能力。低可观测性也有助于在理论上协同使用多个系统，以提高战机穿透高风险地区的生存能力。例如，低可探测飞机的特征信号减少，再加上先进的信息处理和其他能力，使得外挂低功率电子干扰机更容易有效对抗敌方传感器。另一种技术是使用多架低可探测飞机对某些威胁进行电子攻击，在各架飞机之间循环发射主动干扰信号，以降低其被探测和攻击的概率。

  未来CAF平台的关键能力属性。防空传感器和低可观测飞机之间的“隐蔽-探测”竞争将是一个持续的动态过程；敌方将继续研究并尝试制定针对美国战斗机和作战概念的对策。更广泛地说，俄罗斯和中国将继续发展和扩大其多域传感器网络。这些传感器能使用主动和被动相结合的技术，在多个频带上从多个角度同时扫描区域。这将使所有级别的飞机都越来越难以避免被发现。因此，空军CAF在高风险环境中渗透和生存的长期能力将取决于持续开发和部署包括以下属性的新型战斗机。

  A：更先进的外形设计。由于飞机的“形状”，或更准确地说，外模线（OML）是其低可探测性的根本原因，因此必须在飞机设计阶段就纳入低可探测的OML特征。开发和制造下一代隐形OML所需的先进算法和其他技术是美国国防工业的一大优势。然而，很难修改现有非隐形飞机（如F-15、F-16和传统轰炸机）的OML以显著改善其隐形特性。这就是怎么回事空军应该开发和部署新一代战斗机，而不是像冷战结束以来出于预算和其他原因被迫做的那样，试图不断修改几十年前的飞机设计

  B：全方位的电磁特征抑制。随着计算能力的进步，传感器融合和数据处理能力持续提高，全方位电磁特征抑制对于飞机的生存能力将慢慢的变重要，可以阻止敌方系统在传统火控雷达波段之外的探测和生成目标航迹。从下一代飞机的概念中可以明显看出，全方位电磁特征抑制在大多数情况下要具有较少切割线的混合无尾翼设计。材料科学的进步将产生在不同波长下具有较低反射率和发射特性更可控的材料，这将提高飞机的隐身性能。

  C：LPI/LPD通信和数据链路。敌方无源传感器的灵敏度和能力的提高，使大功率全向无线电发射和数据链路成为在高风险地区作战的一个重大弱点。下一代平台应具有可定向聚焦的LPI/LPD通信系统，并具有低功率和窄波束宽度，以降低其被探测到的风险

  D：先进传感器模组。即使改进了LPI/LPD通信和数据链路，一个强大的对手也有一定的可能在战场的某些局部地区阻塞通信。在这种复杂的通信环境中，未来的CAF飞机还一定要具有主动和被动探测、跟踪和打击目标的独立能力。具有多光谱、多功能传感器模组的下一代战斗机，其射程应该大于当前系统的有效射程。这将有利于确保它们能够“先发制人”。

  E：多域互操作性。为了充分的利用上述先进传感器模组收集的信息，美国空军应通过分布式、全域、自修补网络，提高其在CAF和其他联合作战部队享数据的能力，以改善共享态势感知和作战空间管理及指挥控制。这种程度的互操作性将使CAF能够以对手无法匹敌的作战速度在多个领域取得优势。

  需要穿透式的制空/电子攻击机。CSBA 在2019年空军装备报告中建议PCA/PEA飞机应能够执行一系列对抗任务，包括击败空中威胁和压制/摧毁敌军防空能力（SEAD/DEAD）行动。除上述属性外，PCA/PEA飞机还应有充足的有效载荷，用于装载攻击和防御武器系统。未来自卫能力可能包括多频谱电子攻击任务系统、携带多枚空对空小型先进导弹（SACM）的能力及机载定向能武器。超音速巡航的能力可能也很重要。通过将更省油的自适应发动机技术集成到PCA/PEA设计中，有助于平衡有效载荷、速度、航程和其他性能。本报告在第5章介绍这些发动机。

  加快F-35A采购。考作为美国空军唯一一种正在生产中的低可探测战斗机，虑到F-35A的隐形特性及其不断下降的单位成本，CSBA建议尽快将其采购量增加到每年至少70架。美国国防部还应为F-35A战斗机开发成熟的Block 4软件，以应对中国和俄罗斯正在发展中的空对空和地对空威胁。除了B-21之外，在中短期内，F-35A无另外的替代品。大量采购F-35A将有利于提高CAF的生存能力。

  使隐形轰炸机部队现代化并扩大其规模。为确保其具备在高风险环境中进行大规模打击所需的能力，美国空军应重新平衡其作战力量，全力支持远程穿透式轰炸机。为了在两个不同的战区一起进行大规模常规战争，美军需要具备远程、穿透性打击能力，这需要空军将其计划购买的B-21增加一倍以上。保持B-2机队将降低风险，直到大量B-21开始服役。

  这将要求美国空军继续实施B-2防御管理系统现代化（DMS-M）计划。该项目将解决B-2防御管理模组中的威胁定位系统的缺陷。该系统负责“探测、识别和定位敌方雷达系统，并向机组人员提供实时威胁规避、威胁警告和威胁态势感知信息”。需要对DMS-M进行85次升级，以避免B-2“作战能力和生存能力”的降低。在持续进行的低可探测和维护性改装（LOSSM）计划下，B-2隐身能力持续改进，可进一步提升B-2的生存能力和可用性。与此同时，集成新的防空压制攻击（SEAD/DEAD）、海上打击和辅助攻击武器可使其支持新的作战概念。

  通过增加具备ISR能力的无人机系统提高未来CAF的穿透能力。无人机载ISR平台将减少联合部队对日益脆弱的天基传感器网络的依赖，并提高其适应未来战场动态环境的能力。未来的P-ISR无人机（高穿透性无人机）将帮助在危险空域作战的其他飞机和武器接收关于敌军部署、新威胁和移动目标的最新信息。多个P-ISR无人机与F-35A、B-21和PCA/PEA飞机上的传感器和数据链路相结合，可以使空军未来多域作战网络去中心化并提高其生存能力。

  总结：削弱大国对手的攻击并防止其造成既成事实，需要美国空军从敌对行动一开始就在高度争议地区开展行动。目前的CAF兵力主要由老化的非隐形飞机组成。这些飞机不适合在高度危险的环境中作战。此外，传统IADS反制战术或主要从防区外远距离进行打击直到威胁被压制的作战概念，可以给强大的对手提供实现其战役目标所需的时间。

  为了应对这些挑战，需要一支未来的CAF，能够在出现重大冲突后立即用更具穿透力的战机在高威胁环境中执行作战任务。在短期内，这将需要最大限度地部署F-35A等第五代战机，并根据自身的需求升级B-2和F-22机队以保持其生存能力。从长远来看，要战胜新出现的威胁，还需要空军开发和采购新一代系统，包括PCA/PEA飞机、穿透式ISR无人飞机，以及能够在激高风险环境中作战的新型轰炸机。

  如果不能提高战区空军基地对空袭和导弹袭击的防御能力，空军基地仍将处于高度脆弱状态。在这种情况下，即使再怎么样提高空中力量的生存能力也无济于事。CSBA的研究详细说明了中国或俄罗斯高精度武器齐射将如何打击美国战区空军基地，并削弱空军的战斗能力。第3章评估了在印度-太平洋和欧洲发展更具弹性的兵力态势的必要性，以确保空军能够在大国冲突中及时发挥战斗力。

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