航母編隊中預警機的兵力配置范文

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《計算機仿真雜志》2014年第六期

1預警機陣位確定的作圖法

通過資料檢索，對預警機巡邏空域設置的研究大多是圍繞位置的設置研究的，巡邏空域陣位優化配置可以用作圖法和模型法兩種方法。作圖法如圖2所示。具體是如下:1)以需要監控區域正面兩端為圓心，預警機探測距離為半徑畫圓，稱為“探測圓”，預警機在兩個“探測圓”重疊區域飛行即可完成監控任務;2)以與預警機有指揮關系的編隊指揮所為圓心、海空指揮通信距離為半徑畫圓，稱為“通信圓”，預警機在“通信圓”內飛行即可與編隊指揮所保持通信暢通;3)標出敵防空火力范圍，通常以敵防空火力單元陣位為圓心，中遠程艦空導彈最大發射距離為半徑畫圓，預警機在敵防空火力范圍以外飛行可保證安全;在“探測圓”和“通信圓”的重疊區域，去掉敵艦空導彈火力范圍，剩余區域和我方控制區的公共部分(示意圖中陰影區域)，即為預警機巡邏空域的位置。

2預警機陣位確定的模型法

假設航母編隊作戰過程中，航母編隊指揮員判斷敵機來襲的區域是一個以航母為圓心的扇形，該扇形的圓心角稱為航母的威脅扇面角，用α表示，扇形的角平分線即為威脅軸，如圖3所示。預警機執勤陣位的確定主要包括三個方面:前出方位、前出距離和執勤高度。對于單架預警機來說，一般將其部署在敵最可能來襲的方位上，即將預警機配置在威脅扇面的中心線上，其巡邏線被中心線垂直平分。因此，本文在預警機飛行過程建模的基礎上，僅對預警機的前出距離、執勤高度兩個方面進行分析。1)截擊距離截擊線是指艦載機攻擊梯隊開始攻擊敵機(空襲兵器)時，敵機所在的預定位置線。截擊線是“探測與跟蹤區”和“戰斗機交戰區”的交界線，如圖1所示。該線距離航母編隊越遠，艦載機的截擊時間和地段就越長，殲敵可能性也就越大。截擊線的位置，主要根據敵情、作戰任務、兵力部署、部隊作戰能力和引導保障條件等因素確定。截擊線到航母的水平面距離稱為截擊距離，用Sjj表示。假設Sdkjm表示敵方突擊機群來襲速度敵機突擊群所攜空艦導彈射程;Swjkm表示我方防空艦艇艦空導彈最大射程;Rwzw表示我方艦載機退出攻擊的轉彎半徑;Mtd表示連續攔擊時，艦載機的攻擊梯隊數;ngj表示各個艦載機梯隊的攻擊次數;twgj我艦載機梯隊攻擊一次所需的平均時間;敵方突擊機群來襲速度Vd;Sb表示內層防御區內區域防空哨艦到航母的距離。截擊距離可按圖4所示的具體情況，用下述公式之一計算:2)預警距離為了保障航母的安全，要求預警機警戒雷達發現敵機的最遠界線稱為預警線。航母編隊遠程防空作戰的預警線是“預警征候與警報區”和“探測與跟蹤區”的交界線，如圖1所示。預警線到航母的水平面距離稱為預警距離，用Sfx表示。根據我方艦載機能否實現“先敵發射”，預警距離的求取可劃分以下兩種情形:1)先敵發射，我艦載機打擊敵來襲平臺假設T表示敵機從預警線飛到攔截線的時間，它要求等于從預警機發現敵機群后上報給編隊指揮所起，到航母甲板起飛的戰斗機飛臨戰斗機交戰區開始攻擊敵機為止所需的總時間。tz表示我艦載機的作戰反應總時間，包括:預警機發現、跟蹤、識別目標所需的時間td、雷情傳遞時間tcd、指揮員定下決心時間tzhy、從規定的戰斗值班狀態起飛的時間tqf、爬升時間tps、接敵轉彎時間tzw;tch表示航母艦載機飛行時間，從航母艦載機編隊完畢起，到航母艦載機飛行至距攔截線為航母艦載機空空導彈最大射程為止;twkkm表示我空空導彈飛行時間，從航母艦載機飛行至距截擊線為航母艦載機空空導彈最大射程起，到航母艦載機發射的空空導彈飛行完其最大射程為止。各段時間的關系如圖4所示［3］。一般情況下，為保證一定的安全裕度，應使Sfx≥Sjj+Vd×T，使得甲板待戰艦載機的可能截擊距離大于截擊距離，保證艦載機投入更多的攻擊梯隊、攻擊次數。如果出現Sfx＜Sjj+Vd×T的情形，即采取甲板待戰方式的艦載機無法在截擊線以遠及時投入攻擊。通常采取以下兩種方式加以解決:其一，艦載戰斗機采取空中待戰的方式以減小tch，但該方式對艦載機數量及續航能力有較高要求;其二，仍采取甲板待戰的方式，通過提高艦載機訓練水平減少甲板待戰飛機的作戰反應總時間tz。2)敵搶先機，我艦載機攔截敵來襲空艦導彈如果來襲目標在我艦載機對其的截擊線外即完成導彈發射，則需要轉入對反艦導彈的攔截。根據編隊兵力兵器的使用順序，首先考慮由艦載機進行攔截。艦載機攔截反艦導彈時，要在艦載區域防空導彈射程外完成攔截，目標進入艦載對空導彈截擊線后則由艦載防空導彈進行攔截［5］。這樣一是能夠增加攔截導彈的防御層次，二是可以防止防空導彈誤傷己方飛機。由于艦空導彈一般由航母編隊內層的警戒幕艦艇發射，因此要考慮警戒幕艦艇到航母的距離，如圖5所示。認為航母編隊前出預警機發現敵方突擊群載機平臺，但未能阻止敵方突擊群發射發射空艦導彈(空艦導彈最大射程發射)。此時，編隊的預警探測距離計算過程如下:3)前出距離預警機在巡邏線上巡航時，預警機到航母的最短水平距離稱為前出距離，用Sqc表示。假設Dr表示預警機的探測距離，Dr由預警機本身的戰術技術性能所決定，那么前出距離可簡單表示為Sqc=Sfx－Dr。考慮到威脅扇面角度與預警線交點的臨界情況，由圖3可知:由上式可知，在每次預警任務的執行過程中，預警機前出距離的大小取決于多個不同的因素。這些因素大致可分為三類，分別是預警機本身因素、敵方因素和我方因素。預警本身因素也就是其自身的探測能力;敵方因素是指敵方目標的來襲速度和威脅扇面角，敵方目標來襲速度越快對我方預警性能的要求就越高;我方因素則是指我方通信時間、指揮控制時間和戰斗機準備時間等因素。式(5)、(11)、(12)建立了確定預警機前出距離和預警距離的數學模型。由已知的α、Sfx和Dr可以確定前出距離Sqc。以下是計算預警機的前出距離Sqc的步驟:1)確定有關參數值;2)由敵目標參數Vd、交戰時間tj、我編隊參數Swld、Sb和Rwjkm等確定攔截距離Sjj;3)確定艦載機從預警線飛到攔截線的時間T;4)由攔截距離Sjj、敵機速度Vd、T等確定預警距離Sfx;5)由威脅扇面角α、預警距離Sfx和探測距離Dr等參數按確定前出距離Sqc。

3實例分析

首先給出如下作戰想定:航母編隊前往某一海域執行搜潛任務，在航渡過程中，突然遭到敵飛機編隊的攻擊，航母編隊立即實施對空防御。假設有關的參數值如表1所示。現分析α、Dr和tz等原始參數對預警機前出距離Sqc的影響。根據表1的數據，由步驟和MATLAB7.1求得上述數對Sqc的影響曲線，如圖7所示。根據圖7，可得以下結論:1)圖7(a)分別表示先敵發射、敵搶先機時前出距離隨威脅扇面角變化的趨勢，預警距離分別按式(6)、(12)計算;可以明顯看出，在相同威脅扇面角情況下，攔截飛機較之攔截導彈所需的前出距離為大，但后者攔截成功率較低，在實戰中必須樹立“攔截飛機平臺為首要”的作戰原則。2)我方先敵發射時，當威脅扇面角α＞34°時，方程(17)中根的判別式Δ＜0，Sfx、Sqc和Dr三條直線不能構成三角形，方程無解;圖1(a)遞減曲線為負數根，無實際意義(如α=35°，負數根為1246－89i);α的取值范圍是0°≤α≤34°。敵搶先機時，當威脅扇面角α＞45°時，方程(17)中根的判別式Δ＜0，α的取值范圍是0°≤α≤45°。3)通過圖9(a)可以看出，想定戰術背景下航母編隊遠程防空作戰，威脅扇面角為0°的情形，預警機前出距離需955km，威脅扇面角為34°的情形，前出距離達到1255km。若預警機任務區域巡邏時間較長，我艦載預警機的作戰航程是無法適應如此高作戰強度的。可采取兩種解決方式:一是增加預警機雷達的探測距離;二是減小作戰反應時間。圖9(b)分別表示上述兩種解決方式條件下，前出距離隨威脅扇面角變化的情況;其中，雷達探測距離由380km增加為480km;作戰反應時間減少10min，由27.75min變化為17.75min。可明顯看出，預警機前出距離皆有一定程度的減少。4)在Sb，Sdkjm，Vd等值皆比較大的情況，要確保敵機在內層防御區外，即在交戰區、識別區解決戰斗，所要求的預警機前出距離是很大的;計算的前提是Mtd，ngj皆為1，盡管相關時間參數的選取較之實際有一定偏差，但也可以看出這一特點。因而，在未來信息化條件下的信息化海戰，并須依托包括衛星在內的一切傳感器平臺，而絕不可以依靠單一信息源。

4結束語

本文提供了一種確定航母編隊遠程防空作戰過程中預警機陣位確定的方法。航母編隊航渡過程中預警機的配置是航母編隊防空兵力配置的重要環節，本文分析了航母編隊防空區域劃分、防空作戰的過程，在給出預警機陣位確定原則的基礎上，建立了預警機陣位的數學模型，這些模型可用于計算預警機的前出距離、執勤高度等陣位要素。通過實例，分析了模型中有關參數對預警機陣位的影響。這些工作為航母編隊預警機陣位的確定提供了定量的理論方法。

作者：紀軍馬培蓓孫國磊單位：海軍航空工程學院