郭銳, 斗計(jì)華

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法*

郭銳, 斗計(jì)華

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

在分析水面艦艇單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的基礎(chǔ)上，提出了編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法，對(duì)單縱隊(duì)、單橫隊(duì)、方位隊(duì)等典型隊(duì)形的編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面進(jìn)行劃分，并給出主要扇面參數(shù)。研究結(jié)論可有效劃分編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)，從而為充分發(fā)揮編隊(duì)綜合防空作戰(zhàn)能力提供科學(xué)依據(jù)。

水面艦艇編隊(duì); 艦空導(dǎo)彈; 防空火力區(qū); 防空隊(duì)形

0 引言

水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)決定了水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)來(lái)襲空中目標(biāo)的作戰(zhàn)能力，其劃分方法成為水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空作戰(zhàn)使用研究中的重難點(diǎn)問(wèn)題之一。只有在編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分合理的情況下，才能有效實(shí)施編隊(duì)艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)。然而，目前國(guó)內(nèi)外還缺乏得到一致認(rèn)可的水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法[1-12]。針對(duì)于此，本文結(jié)合水面艦艇編隊(duì)隊(duì)形樣式，提出了水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法，建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型，可有效用來(lái)劃分編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)，從而充分發(fā)揮水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)能力。

1 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)

單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)是一個(gè)立體空域，其主要參數(shù)有：

(1) 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面參數(shù)

單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面主要參數(shù)為水平扇面數(shù)量、水平扇面起始舷角、水平扇面終止舷角、水平扇面的遠(yuǎn)界距離(設(shè)為r)。鑒于艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)遠(yuǎn)界斜距在不同高度上的值是不同的，這里取艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)遠(yuǎn)界斜距在水平面投影的最大值(設(shè)為L(zhǎng)ys)。設(shè)Tf為艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間，vm為來(lái)襲目標(biāo)最大速度，則r可以表示為[1]

r=Lys+vmTf.

(1)

(2) 單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)參數(shù)

主要包括單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)近界斜距平均值(設(shè)為Ds)、殺傷區(qū)近界最大高低角(設(shè)為β)、殺傷區(qū)低界(設(shè)為hd)、殺傷區(qū)高界(設(shè)為hg)[2]。單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)在垂直平面的投影如圖1所示，將該圖在單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可得到單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)。

圖1 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)在垂直平面的投影Fig.1 Vertical projection of ship-to-air missile fire zone onboard single ship

2 水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

2.1 編隊(duì)同一型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

編隊(duì)同一型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分時(shí)，要求編隊(duì)中各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)型號(hào)是一樣的。為了說(shuō)明的方便，以下的示意圖中顯示的編隊(duì)艦艇數(shù)量均為3艘。

2.1.1 單縱隊(duì)

單縱隊(duì)情況下，2艘相鄰艦艇艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間有重疊區(qū)。由于該重疊區(qū)在右舷，且2艘相鄰艦艇艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，則可按照2艘相鄰艦艇各自負(fù)責(zé)重疊區(qū)一半的原則，劃分水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面。編隊(duì)中單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為與相鄰艦艇不重合部分角度加上重合部分角度的一半。水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分如圖2的實(shí)線所示。以下圖均以右舷為例，左舷同理可得。

圖2 單縱隊(duì)情況下編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.2 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in single column

(1) 前導(dǎo)艦O1的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A1O1M1，其角度區(qū)間為[α1,α2-β]；

(2) 中間艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面角度區(qū)間為M2O2M3，其角度區(qū)間為[α1+γ,α2-β]；

(3) 殿后艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面角度區(qū)間為M4O3M5，其角度區(qū)間為[α1+γ,α2]。

2.1.2 單橫隊(duì)

單橫隊(duì)情況下，由于編隊(duì)各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，應(yīng)優(yōu)先保障編隊(duì)最右側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面，以及編隊(duì)最左側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)左側(cè)防御扇面，以此為原則劃分水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面，如圖3的實(shí)線所示。

圖3 單橫隊(duì)情況下編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.3 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in single row

設(shè)直線O2P與直線O1M的交點(diǎn)為點(diǎn)P1，直線O2Q與直線O1N的交點(diǎn)為點(diǎn)Q1。艦O1與艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間的重疊區(qū)劃分后，剩余的盲區(qū)為區(qū)域O2P1Q1。由于通常l值比r值小很多，則區(qū)域O2P1Q1的面積很小，艦O2的艦空導(dǎo)彈武器可不考慮攔截進(jìn)入?yún)^(qū)域O2P1Q1內(nèi)的目標(biāo)，而是由艦O2的艦炮武器實(shí)施攔截。

因此，艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A2O2P+扇形QO2B2。

設(shè)∠MO2O1=θ1，∠NO2O1=θ2，則∠MO2N=θ1+θ2。以艦O2為極點(diǎn)，右為極軸正方向建立極坐標(biāo)系。設(shè)ρ為極坐標(biāo)系中任意一點(diǎn)的極徑，則O1A1直線方程可以表示為

(2)

O1B1直線方程可以表示為

(3)

艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為與相鄰艦O2不重合部分角度加上重合部分角度的1/4，其確定方法同艦O2的確定方法。

2.1.3 方位隊(duì)

方位隊(duì)情況下，應(yīng)優(yōu)先保障編隊(duì)最右側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面，以及編隊(duì)最左側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)左側(cè)防御扇面，以此為原則劃分水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面，如圖4中的實(shí)線所示。

圖4 方位隊(duì)情況下編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.4 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in bearing

艦O1負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面最大，其艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面保持原有不變，為扇形A1O1B1，其角度區(qū)間為[α1,α2]。

艦O2的防御遠(yuǎn)界弧A2B2與艦O1的水平扇面始邊、終邊分別交于M，N點(diǎn)，則艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A2O2M+扇形NO2B2。

艦O1與艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間的重疊區(qū)劃分后，剩余的盲區(qū)為區(qū)域MO2NO1。由于通常l值比r值小很多，則區(qū)域MO2NO1的面積很小，艦O2的艦空導(dǎo)彈武器可不考慮攔截進(jìn)入?yún)^(qū)域MO2NO1內(nèi)的目標(biāo)，而是由艦O2的艦炮武器實(shí)施攔截。

(4)

因此，扇形A2O2M的角度區(qū)間為[α1,Q-θR1]。

(5)

因此，扇形NO2B2的角度區(qū)間為[Q-θR2,α2]。

艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面確定方法同O2的確定方法。

2.1.4 人字隊(duì)

人字隊(duì)可看作是左右2個(gè)方位隊(duì)，按照左側(cè)方位隊(duì)僅負(fù)責(zé)左側(cè)防御、右側(cè)方位隊(duì)僅負(fù)責(zé)右側(cè)防御的原則，根據(jù)方位隊(duì)情況下編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分方法，劃分編隊(duì)各艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面。

2.2 編隊(duì)不同型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

水面艦艇編隊(duì)不同型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法步驟為：

第1步：將編隊(duì)的一般隊(duì)形分解為單縱隊(duì)、單橫隊(duì)、方位隊(duì)、人字隊(duì)等隊(duì)形；

第2步：將編隊(duì)中相同型號(hào)的艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)歸為一組；

第3步：判斷該組的隊(duì)形，根據(jù)單縱隊(duì)、單橫隊(duì)、方位隊(duì)、人字隊(duì)等隊(duì)形情況下的同一型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法，對(duì)該組實(shí)施一次性的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分；

第4步：獲得不同型號(hào)的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面后，對(duì)不同型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面的重疊區(qū)，根據(jù)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高度或距離性能指標(biāo)，不同型號(hào)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)負(fù)責(zé)不同高度范圍段或距離范圍段的水平扇面。

3 應(yīng)用事例

設(shè)由1號(hào)艦、2號(hào)艦、3號(hào)艦組成的水面艦艇編隊(duì)執(zhí)行艦空導(dǎo)彈防空作戰(zhàn)任務(wù)，這3艘艦艇的艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，編隊(duì)中心位置經(jīng)緯度分別為33.4°N，123.4°E，編隊(duì)航向?yàn)?°，艦間距為6 km，r=27 km，α1=15°，α2=150°，方位隊(duì)與人字隊(duì)看齊角均為60°。根據(jù)已知數(shù)據(jù)和編隊(duì)同一型號(hào)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分方法，單縱隊(duì)、單橫隊(duì)、方位隊(duì)、人字隊(duì)情況下水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分仿真結(jié)果分別如圖5a)～d)所示。

圖5 各種情況下編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分仿真示意圖Fig.5 Horizontal sector division simulation of formation ship-to-air missile fire zone in different condition

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法對(duì)水面艦艇編隊(duì)艦艇數(shù)量沒(méi)有限制，通用性很強(qiáng)，其劃分的水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)可有效界定編隊(duì)分散指揮方式下，編隊(duì)中各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的防空火力立體空域。一旦某一個(gè)目標(biāo)進(jìn)入到水面艦艇編隊(duì)中單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的防空火力立體空域，就由該艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)攔截該目標(biāo)，以充分發(fā)揮水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)能力，同時(shí)也為水面艦艇編隊(duì)艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分提供了一種新的研究方法。

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Formation Ship to Air Missile Fire Zone Division Method

GUO Rui, DOU Ji-hua

(Dalian Navy Academy, Liaoning Dalian 116018，China)

Based on the proposed single ship ship to air missile fire zone method, formation ship to air missile fire zone division method is proposed, which can divide the plane sectors of the formation ship to air missile fire zone for representative orders such as single column, single row and azimuth order, and present the main parameters of the sectors. The formation ship to air missile fire zone can be effectively divided by the research results, and it can provide scientific gist for fully exerting the integrated air defense capability of the formation.

surface ship formation; ship to air missile; fire zone; aerial defense order

2013-11-22；

2014-07-03

郭銳(1973-)，男，安徽泗縣人。副教授，博士，研究方向?yàn)楹＼姂?zhàn)術(shù)、軍事運(yùn)籌。

通信地址：116018 遼寧省大連市海軍大連艦艇學(xué)院科研部 E-mail：msegr@163.com

10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.004

TJ762.3+3

A

1009-086X(2015)-03-0020-05