樸成日，沈治河

(1.海軍大連艦艇學(xué)院作戰(zhàn)與訓(xùn)練系，遼寧 大連 116018;2.海軍大連艦艇學(xué)院科研部，遼寧 大連 116018)

0 引言

加強對空防御以保證航母的安全是航母編隊指揮員應(yīng)重點考慮的問題之一，實現(xiàn)對來襲目標的早期預(yù)警成為提高編隊生命力的關(guān)鍵［1］。防空哨戒艦是為擴大航母編隊對空預(yù)警縱深而前出的艦艇，因為該艦承擔(dān)的重要角色，通常由具有較強對空對海觀察能力、通信能力和防空作戰(zhàn)能力的巡洋艦或驅(qū)逐艦來擔(dān)任，如美軍航母編隊會指定由“提康德羅加”級導(dǎo)彈巡洋艦或“阿利·伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦來擔(dān)負前出預(yù)警任務(wù)。因此，研究如何配置防空哨戒艦，提高編隊的作戰(zhàn)能力具有重要的理論價值和軍事意義［2］。

1 防空哨戒艦配置的基本要求

明確防空哨戒艦的基本任務(wù)是配置的前提［3］。從外軍的實踐來看，該艦承擔(dān)的主要任務(wù)如下:

1)對空預(yù)警與防空作戰(zhàn)

部分敵機在戰(zhàn)斗機交戰(zhàn)區(qū)突圍后進入交叉區(qū)，正處于該艦的探測范圍內(nèi)時，該艦發(fā)現(xiàn)并綜合識別后，及時通報編隊指揮所和編隊內(nèi)的所有艦艇，按照防空戰(zhàn)指揮官的命令，發(fā)射艦空導(dǎo)彈攔截敵機［2］。

2)對飛機識別咨詢控制

為防止敵機混入己方機群，通常設(shè)置雷達有效識別咨詢區(qū)，由其中1艘防空哨戒艦承擔(dān)對航母周圍一定空域或?qū)δ骋簧让婵沼騼?nèi) (范圍取決于該艦對空的探測能力)的所有飛機進行識別，凡進出航母作戰(zhàn)區(qū)的己方飛機必須向該艦報入和報出。

3)指揮引導(dǎo)飛機作戰(zhàn)

當(dāng)防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后，在自身引導(dǎo)范圍內(nèi)指揮引導(dǎo)空中待戰(zhàn)或甲板待戰(zhàn)飛機前出攔截敵機，阻止敵機向編隊接近使用武器。

因此，防空哨戒艦的配置必須滿足以下基本要求:

①前出的距離能為編隊提供一定的預(yù)警縱深;

②在受敵威脅扇面內(nèi)有一定的警戒寬度;

③該艦配置的方位便于對出航和返航的艦載機進行觀察，同時要兼顧敵情威脅方向;

④ 前出的陣位在編隊有效通信范圍之內(nèi)［4］;

⑤前出的距離需要得到殲擊機的掩護，保證其安全遂行任務(wù)。

航母編隊兵力的配置需要確定參考的基準點，而這個基準點與編隊的狀態(tài)有關(guān)。如果航母編隊在航渡中，相對基準點是航母;如果航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)，相對基準點則是綜合作戰(zhàn)區(qū)的圓心。防空哨戒艦的配置，用相對于基準點的前出距離和方位2個要素來描述。防空哨戒艦配置的方位以編隊的威脅軸為基準，關(guān)于威脅軸的確定在很多文獻中已有討論，本文把防空哨戒艦前出相對于基準點的距離作為重點來討論。

2 防空哨戒艦前出距離的確定

防空哨戒艦配置的基本要求④與⑤，實際上是對防空哨戒艦的前出距離進行約束。

根據(jù)基本要求④，有

式中:Dqt為防空哨戒艦巡航時陣位相對于基準點的距離;Dtx為防空哨戒艦與航母進行可靠通信的距離。

根據(jù)基本要求⑤，防空哨戒艦需要得到殲擊機的可靠掩護，殲擊機的掩護方式可以分為空中待戰(zhàn)與甲板待戰(zhàn)2種，指揮引導(dǎo)殲擊機的兵力可以是防空哨戒艦或預(yù)警機。

如果殲擊機以空中待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導(dǎo)兵力為防空哨戒艦自身，當(dāng)防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后指揮引導(dǎo)殲擊機前出迎敵。這種情勢如圖1所示，可以描述為:當(dāng)防空哨戒艦在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，AE之間的水平距離為防空哨戒艦的探測距離。經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。然后指揮引導(dǎo)殲擊機前出迎敵，占領(lǐng)攻擊陣位C點，這個過程持續(xù)時間為t2。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在D點導(dǎo)彈與敵機相遇。AD之間的距離應(yīng)大于敵空艦導(dǎo)彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖1 殲擊機空中待戰(zhàn)掩護過程圖 (由防空哨戒艦指揮引導(dǎo))Fig.1 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of air-defense-post ship

得出以下關(guān)系式:

式中:DBC為殲擊機前出迎敵距離，根據(jù)殲擊機的留空時間和引導(dǎo)能力恰當(dāng)選擇;DTC為防空哨戒艦的探測距離，事實上當(dāng)威脅對象 (飛機、水面艦艇、導(dǎo)彈)不同時，探測距離有明顯的差異，因此該參數(shù)需要根據(jù)威脅對象來確定，本文的討論以敵機作為威脅對象;DWKK為我空空導(dǎo)彈最大有效射程;DDKJ為敵空艦導(dǎo)彈最大有效射程;DJJ為防空哨戒艦陣位與殲擊機陣位之間的水平距離，DJJ為正時，表示殲擊機前出距離比防空哨戒艦大，反之，表示殲擊機前出距離比防空哨戒艦小。

如果殲擊機以甲板待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導(dǎo)兵力為防空哨戒艦自身，當(dāng)防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后，殲擊機從甲板起飛前出迎敵。這種情勢如圖2所示，可以描述為:當(dāng)防空哨戒艦在A點巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，AE之間的距離為防空哨戒艦的探測距離。經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)時間為t2。殲擊機起飛后并完成空中集合所需時間為t3。編隊飛行一段時間后，到達B點占領(lǐng)攻擊陣位，這個過程持續(xù)時間為t4。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在C點導(dǎo)彈與敵機相遇。AC之間的距離應(yīng)大于敵空艦導(dǎo)彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成一次攻擊。

圖2 殲擊機甲板待戰(zhàn)掩護過程圖 (由防空哨戒艦指揮引導(dǎo))Fig.2 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of air-defense-post ship

得出以下關(guān)系式:

式中:DOB為航母到B點的距離;DYH為得到殲擊機掩護條件下，防空哨戒艦可前出的最大距離。

如果殲擊機以空中待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導(dǎo)兵力為預(yù)警機，當(dāng)預(yù)警機發(fā)現(xiàn)敵機后指揮引導(dǎo)殲擊機前出迎敵。這種情勢如圖3所示，可以描述為:當(dāng)預(yù)警機在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。然后指揮引導(dǎo)殲擊機前出迎敵，占領(lǐng)攻擊陣位C點，這個過程持續(xù)時間為t2。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在D點導(dǎo)彈與敵機相遇。AD之間的距離應(yīng)大于敵空艦導(dǎo)彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖3 殲擊機空中待戰(zhàn)掩護過程圖 (由預(yù)警機指揮引導(dǎo))Fig.3 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of early warning aircraft

得出以下關(guān)系式:

式中:SJJJ為殲擊機前出巡邏陣位與基準點之間的水平距離;DBC為殲擊機前出迎敵距離;DYJ為預(yù)警機在威脅方向上提供的預(yù)警距離。

如果殲擊機以甲板待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導(dǎo)兵力為預(yù)警機，當(dāng)預(yù)警機發(fā)現(xiàn)敵機后，殲擊機從甲板起飛迎敵。這種情勢如圖4所示，可以描述為:當(dāng)預(yù)警機在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)時間為t2。殲擊機起飛后并完成空中集合所需時間為t3。編隊飛行一段時間后，到達B點占領(lǐng)攻擊陣位，這個過程持續(xù)時間為t4。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在C點導(dǎo)彈與敵機相遇。AC之間的距離應(yīng)大于敵空艦導(dǎo)彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖4 殲擊機甲板待戰(zhàn)掩護過程圖 (由預(yù)警機指揮引導(dǎo))Fig.4 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of early warning aircraft

得出以下關(guān)系式:

由此可以確定，在4種不同情況下，為了得到殲擊機可靠掩護，防空哨戒艦可前出的最大距離為:Dmax=min{DTX，DYH}。

3 防空哨戒艦陣位配置模型及評價指標

防空哨戒艦的配置需要針對航母編隊的2種狀態(tài)分別考慮:一是航母編隊在航渡中;二是航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)。下面對這2種情況下的配置模型分別進行討論。

3.1 編隊航渡中防空哨戒艦的陣位配置模型

航母編隊航渡時，防空哨戒艦和編隊保持相同的航向和航速。該艦的陣位配置以航母為基準點，由相對于航母的方位和前出距離這2個參數(shù)來表征。防空哨戒艦的數(shù)量則根據(jù)防空哨戒艦的對空探測能力和編隊的預(yù)警需求來確定。

從圖5可得出防空哨戒艦在威脅方向 (即防空哨戒艦陣位的方位)上的預(yù)警距離、預(yù)警扇面角度和前出距離。三者之間的關(guān)系為

式中:DQC為防空哨戒艦航渡時陣位相對于基準點的距離;DYJ為防空哨戒艦在威脅方向上提供的預(yù)警距離，以滿足陣位配置的基本要求①;αDJ為防空哨戒艦提供的預(yù)警扇面角度，以航母為圓心，以DYJ為半徑。

圖5 航渡中防空哨戒艦陣位配置示意圖Fig.5 The disposition of air-defense-post ship in navigation

如果航母編隊在威脅方向上提出的預(yù)警需求DYJ＞(DTC+DQC)，顯然超出了防空哨戒艦的探測能力。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預(yù)警需求DYJ＜(DTC－DQC)，預(yù)警扇面角 αDJ=360°，則1艘防空哨戒艦可為編隊提供全方位的預(yù)警。

當(dāng)(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)時，則有:

為滿足陣位配置的基本要求②，用編隊預(yù)警扇面角度需求作為指標來度量，即ψ為編隊預(yù)警扇面角度需求，以航母為圓心，以DYJ為半徑。

則編隊所需防空哨戒艦的數(shù)量為

防空哨戒艦的前出距離為DQC，至于陣位的方位需要根據(jù)N的奇偶數(shù)來定。如果N為奇數(shù)，1艘防空哨戒艦先配置在編隊預(yù)警扇面角平分線上，沿角平分線分別向逆時針和順時針方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦;如果N為偶數(shù)，從編隊預(yù)警扇面一邊起始，間隔 (ψ/2N)°配置第1艘艦，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦。指派1艘便于對出航和返航艦載機進行觀察的防空哨戒艦承擔(dān)飛機咨詢控制任務(wù)。

3.2 編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中防空哨戒艦的配置

綜合作戰(zhàn)區(qū)，是為保障航母編隊順利實施對岸打擊作戰(zhàn)、有效控制局部地區(qū)海空域而設(shè)置的綜合防護區(qū)。防空哨戒艦的陣位配置以綜合作戰(zhàn)區(qū)圓心為基準點，由相對于基準點的方位和前出距離這2個參數(shù)來表征。防空哨戒艦的數(shù)量則根據(jù)防空哨戒艦的對空探測能力和編隊的預(yù)警需求來確定。

在綜合作戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)期間，防空哨戒艦不可能固定在一個點上，而是以該點為基準 (航線中心)進行機動，機動航線通常與該艦前出的方位軸線垂直，如圖6所示。為保持在該扇面內(nèi)預(yù)警的可靠性，航線長度不宜過長。防空哨戒艦在該航線上往返航行。航線上的每一點與航母綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點的距離不能大于Dmax，有

式中:L為三角形斜邊長度;S為巡邏線的長度。

圖6 綜合作戰(zhàn)區(qū)中防空哨戒艦機動配置示意圖Fig.6 The disposition of air-defense-post ship in combined theatre of war

從圖6可以看出，預(yù)警距離、防空哨戒艦前出距離與預(yù)警扇面角度之間的關(guān)系式為:

式中:φ為防空哨戒艦提供的預(yù)警扇面角度，以綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點為圓心，以DYJ為半徑。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預(yù)警需求DYJ＞(DTC+DQC)，顯然超出了防空哨戒艦的探測能力。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預(yù)警需求DYJ＜(DTC－DQC)，預(yù)警扇面角 αDJ=360°，則1艘防空哨戒艦可為編隊提供全方位的預(yù)警。

當(dāng)(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)時，則有:

為滿足陣位配置的基本要求②，用編隊預(yù)警扇面角度需求作為指標來度量，即ψ為編隊預(yù)警扇面角度需求，以綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點為圓心，以DYJ為半徑。則編隊所需防空哨戒艦的數(shù)量為

防空哨戒艦的前出距離為DQC，至于陣位的方位需要根據(jù)N的奇偶數(shù)來定。如果N為奇數(shù)，1艘防空哨戒艦先配置在編隊預(yù)警扇面角平分線上，沿角平分線分別向逆時針和順時針方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦;如果N為偶數(shù)，從編隊預(yù)警扇面一邊起始，間隔 (ψ/2N)°配置第1艘艦，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦。指派1艘便于對出航和返航的艦載機進行觀察的防空哨戒艦承擔(dān)飛機咨詢控制任務(wù)。

3.3 防空哨戒艦陣位配置評價指標

通過以上分析，可以總結(jié)出評價防空哨戒艦陣位配置的指標:在威脅扇面上能提供的預(yù)警距離和預(yù)警扇面角度。

4 實例仿真

首先設(shè)定基本作戰(zhàn)參數(shù)。防空哨戒艦對空探測距離350 km，與航母通信距離為500 km。紅方預(yù)警機前出距離240 km，預(yù)警機為編隊提供的預(yù)警距離為600 km。紅方發(fā)現(xiàn)敵機后，綜合識別并發(fā)出警報時間為10 s;指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)時間為5 min;殲擊機起飛后并完成空中集合所需時間為3 min。紅方殲擊機巡航速度900 km/h，空中待戰(zhàn)時前出距離為250 km，前出迎敵距離100 km，空空導(dǎo)彈最大有效射程為120 km，速度4 Ma。紅方艦空導(dǎo)彈最大有效射程為150 km，速度800 m/s。藍方攻擊機巡航速度1100 km/h，空空導(dǎo)彈最大有效射程為150 km，速度4 Ma，空艦導(dǎo)彈射程為160 km。

1)計算防空哨戒艦的前出距離

情況1:當(dāng)殲擊機掩護方式為空中待戰(zhàn)，指揮引導(dǎo)兵力為防空哨戒艦，由式(1)～式(6)得:DJJ= －60 km，DYH=310 km，Dmax=min{500，310}=310 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為(0，310)。

情況2:當(dāng)殲擊機掩護方式為甲板待戰(zhàn)，指揮引導(dǎo)兵力為防空哨戒艦，由式(7)～式(10)得:t4＜0，無法掩護防空哨戒艦。

情況3:當(dāng)殲擊機掩護方式為空中待戰(zhàn)，指揮引導(dǎo)兵力為預(yù)警機，由式(11)～式(14)得:DJJ=－44 km，DYH=294 km，Dmax=min{500，294}=294 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為 (0，294)。

情況4:當(dāng)殲擊機掩護方式為甲板待戰(zhàn)，指揮引導(dǎo)兵力為預(yù)警機，由式(15)～式(18)得:DYH=87 km，Dmax=min{500，87}=87 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為 (0，87)。

2)仿真計算防空哨戒艦前出距離、預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度

當(dāng)航母編隊在航渡中，防空哨戒艦配置在相對基準點的某一方位上，對防空哨戒艦前出距離分別為90，100，…，230，240 km時，通過仿真，防空哨戒艦提供的預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度對應(yīng)關(guān)系如圖7所示。

圖7 航渡中防空哨戒艦預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度關(guān)系圖Fig.7 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in navigation

當(dāng)航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中，防空哨戒艦巡邏線長度S=12 n mile。對防空哨戒艦前出距離分別為90，100，…，230，240 km時，通過仿真，防空哨戒艦提供的預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度對應(yīng)關(guān)系如圖8所示。

從圖7和圖8中可以看出，在防空哨戒艦提供的預(yù)警扇面角度一定的情況下，隨著前出距離的增加，預(yù)警距離也在增加，但預(yù)警距離隨著預(yù)警扇面角度的增加開始急劇下降。

圖8 綜合作戰(zhàn)區(qū)防空哨戒艦預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度關(guān)系圖Fig.8 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in combined theatre of war

5 結(jié)語

本文以防空哨戒艦的任務(wù)為分析起點，明確了陣位配置的基本要求，針對航母編隊在航渡中和在綜合作戰(zhàn)區(qū)中2種情況，運用解析法建立了陣位配置模型。通過對防空哨戒艦配置方法的探討，結(jié)合實例仿真，可以看出防空哨戒艦的前出距離約束了在威脅軸上能提供的預(yù)警距離，前出距離和預(yù)警距離又決定了預(yù)警扇面角度。得出結(jié)論:防空哨戒艦的配置實質(zhì)上是在防空哨戒艦的前出距離、預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度之間進行平衡。

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