周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學(xué)院信息戰(zhàn)研究系，江蘇 南京 211800)

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航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)中預(yù)警機(jī)配置研究*

周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學(xué)院信息戰(zhàn)研究系，江蘇 南京 211800)

對(duì)預(yù)警機(jī)進(jìn)行合理配置對(duì)于提高航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)效能至關(guān)重要。根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)，在利用精確模型分析敵可能攻擊路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)警機(jī)配置要求，對(duì)預(yù)警機(jī)的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行了定量研究，最后結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行了仿真，并分析了雙方態(tài)勢(shì)和裝備參數(shù)對(duì)預(yù)警機(jī)配置的影響。

航母編隊(duì)；防空作戰(zhàn)；預(yù)警機(jī)；配置

0 引言

航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)是航母編隊(duì)作戰(zhàn)的一種重要作戰(zhàn)樣式，事關(guān)整個(gè)編隊(duì)的安全，是航母編隊(duì)完成其它作戰(zhàn)任務(wù)的基礎(chǔ)。為了有效地進(jìn)行防空作戰(zhàn)，不僅要提高防空導(dǎo)彈武器的自身技術(shù)，更要發(fā)揮預(yù)警探測(cè)體系的情報(bào)保障作用[1]。預(yù)警機(jī)作為預(yù)警探測(cè)體系中主要的預(yù)警兵力，由于機(jī)載雷達(dá)具有探測(cè)距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍廣的優(yōu)勢(shì)，能在航母編隊(duì)的早期預(yù)警中發(fā)揮重要的作用[2]。在實(shí)際作戰(zhàn)中根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)合理地對(duì)預(yù)警機(jī)進(jìn)行配置是提高航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵[3]。

預(yù)警機(jī)配置主要包括預(yù)警機(jī)的數(shù)量、方位、前出距離以及巡航高度等[4-5]。關(guān)于航母編隊(duì)預(yù)警機(jī)配置問題，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)也做了一些研究[4-7]，其中大部分研究只是對(duì)前出距離進(jìn)行了定量分析，而對(duì)數(shù)量只是進(jìn)行定性分析，沒有結(jié)合實(shí)際雙方態(tài)勢(shì)進(jìn)行具體研究。文獻(xiàn)[6]雖然根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)建立了模型，但是考慮的因素比較少，且在考慮預(yù)警機(jī)覆蓋范圍時(shí)考慮的是覆蓋區(qū)域，而不是考慮覆蓋敵機(jī)攻擊路線，不符合實(shí)際情況。本文根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)，在利用精確模型分析敵可能攻擊路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)警機(jī)配置要求，對(duì)預(yù)警機(jī)的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行了定量研究，最后結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，并分析了雙方態(tài)勢(shì)及雙方各裝備參數(shù)對(duì)預(yù)警機(jī)配置的影響。

為便于表述，下文均用紅方、藍(lán)方表示，紅方代表航母的防御方，藍(lán)方代表攻擊航母的敵方。

1 預(yù)警機(jī)配置要求

航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)中，預(yù)警機(jī)主要用于早期預(yù)警，其主要使命任務(wù)是在航母編隊(duì)主要威脅方向進(jìn)行巡邏警戒，遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)來襲的空中目標(biāo)，特別是低空、超低空突襲的藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)，引導(dǎo)紅方戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攔截。

在實(shí)際作戰(zhàn)中，預(yù)警機(jī)為了滿足對(duì)空中目標(biāo)的預(yù)警探測(cè)需求，為航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)提供盡可能長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，其配置應(yīng)滿足以下基本要求[5]：

1)配置于藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)可能來襲方向上，盡可能能夠覆蓋藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)來襲的所有路線，可以配置1架或多架。

2)前出距離在編隊(duì)有效通信范圍內(nèi)，保障預(yù)警機(jī)與編隊(duì)間的可靠通信。

3)前出距離必須考慮預(yù)警機(jī)的留空時(shí)間。

4)預(yù)警機(jī)的預(yù)警范圍能夠滿足防空作戰(zhàn)需求，即保障藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)在發(fā)射反艦導(dǎo)彈之前紅方攔截飛機(jī)能對(duì)其進(jìn)行一次有效攻擊。

2 預(yù)警機(jī)配置研究

航母編隊(duì)在實(shí)際防空作戰(zhàn)中，預(yù)警機(jī)必須根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)進(jìn)行合理配置。因此，本文根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)，在利用精確模型分析藍(lán)方可能攻擊路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)警機(jī)配置要求，對(duì)預(yù)警機(jī)的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行定量研究。

2.1 藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)可能攻擊路線分析

假設(shè)，紅方航母的位置為E1，藍(lán)方岸上機(jī)場(chǎng)或航母位置為E2，藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)術(shù)航程[6]為S1，藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射的艦空導(dǎo)彈的最大有效射程為S2。藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)紅方航母編隊(duì)進(jìn)行攻擊時(shí)，是從藍(lán)方機(jī)場(chǎng)或者航母起飛，到達(dá)攻擊陣位后發(fā)射空艦導(dǎo)彈對(duì)紅方航母進(jìn)行攻擊。所以，藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)紅方航母的攻擊路線，可以理解為藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)飛行的路線加上發(fā)射的空艦導(dǎo)彈飛行的路線。由于藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)的飛行路線必須小于等于其戰(zhàn)術(shù)航程，空艦導(dǎo)彈的飛行路線距離必須小于等于其最大有效射程。因此，藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)紅方航母的攻擊路線必須小于等于藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)術(shù)航程和艦空導(dǎo)彈的最大有效射程之和S1+S2，即藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)紅方航母編隊(duì)的攻擊路線必須在以E1和E2為焦點(diǎn)的橢圓內(nèi)[6]，如圖1所示。令2a=S1+S2，令E1和E2之間的距離為2c，則該橢圓的長(zhǎng)軸為2a，焦距為2c。令橢圓的短軸為2b，根據(jù)橢圓的性質(zhì)可得b2=a2-c2，則可得橢圓的方程為：

(1)

圖1 藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)紅方航母所有可能的攻擊路線

2.2 紅方預(yù)警機(jī)前出距離分析

根據(jù)預(yù)警配置的基本要求2)可得，預(yù)警機(jī)的前出距離L必須滿足：

(2)

其中D通信為預(yù)警機(jī)與編隊(duì)間的最大可靠通信距離。

根據(jù)預(yù)警配置的基本要求3)可得：

(3)

式中，v預(yù)為預(yù)警機(jī)的巡航速度，t預(yù)續(xù)為預(yù)警機(jī)的續(xù)航時(shí)間，t預(yù)巡為要求的預(yù)警機(jī)巡邏時(shí)間，t預(yù)儲(chǔ)為預(yù)警機(jī)的儲(chǔ)備時(shí)間。

根據(jù)預(yù)警機(jī)配置的基本要求4)，預(yù)警機(jī)的預(yù)警范圍要保證藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)在發(fā)射空艦導(dǎo)彈之前紅方攔截飛機(jī)能對(duì)其進(jìn)行一次有效攻擊。在實(shí)際作戰(zhàn)中，紅方攔截飛機(jī)可以分為甲板待機(jī)和空中巡邏兩種情況。下面以甲板待機(jī)為例進(jìn)行分析，方法可以推廣到空中巡邏情況。

假設(shè)紅方預(yù)警機(jī)的探測(cè)距離為D，藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)的速度為v藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)，艦空導(dǎo)彈最大有效射程為S藍(lán)方航空導(dǎo)彈，紅方空中攔截飛機(jī)進(jìn)入攻擊陣位需要飛行的距離為S紅方戰(zhàn)斗機(jī)，空中攔截飛機(jī)的速度為v紅方戰(zhàn)斗機(jī)，空中攔截飛機(jī)發(fā)射的空空導(dǎo)彈的最大有效射程為S紅方空空導(dǎo)彈，空中攔截飛機(jī)發(fā)射的空空導(dǎo)彈的速度為v紅方空空導(dǎo)彈，預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)后至紅方攔截飛機(jī)起飛需要的時(shí)間為t紅方戰(zhàn)斗機(jī)。預(yù)警機(jī)的探測(cè)范圍要保證藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)在發(fā)射空艦導(dǎo)彈之前紅方攔截飛機(jī)對(duì)藍(lán)方進(jìn)行一次有效攻擊，則預(yù)警機(jī)的前出距離應(yīng)該滿足以下不等式：

t紅方戰(zhàn)斗機(jī)+S紅方戰(zhàn)斗機(jī)/v紅方戰(zhàn)斗機(jī)+S紅方空空導(dǎo)彈/v紅方空空導(dǎo)彈≤(L+D-S藍(lán)方航空導(dǎo)彈)/v藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)

(4)

式中，

(5)

由式(4)和(5)可得：

L≥(t紅方戰(zhàn)斗機(jī)+(S藍(lán)方航空導(dǎo)彈-S紅方空空導(dǎo)彈)/v紅方戰(zhàn)斗機(jī)+S紅方空空導(dǎo)彈/v紅方空空導(dǎo)彈)v藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)+S藍(lán)方航空導(dǎo)彈-D

(6)

故由式(2)、(3)和(6)就可以確定預(yù)警機(jī)前出距離的范圍。

2.3 預(yù)警機(jī)配置數(shù)量分析

確定了藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)可能攻擊路線區(qū)域和紅方預(yù)警機(jī)的前出距離后，那么根據(jù)預(yù)警機(jī)前出位置處藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)攻擊路線區(qū)域的寬度和紅方預(yù)警機(jī)的探測(cè)距離就可以具體確定要覆蓋藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)所有攻擊路線需要配置預(yù)警機(jī)的數(shù)量，如圖2所示，假設(shè)預(yù)警機(jī)前出位置為P點(diǎn)，前出距離為L(zhǎng)，則此處橢圓的寬度H可以利用橢圓定義求出：

(7)

則，為了能夠覆蓋藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)預(yù)警路線，則紅方預(yù)警配置數(shù)量為：

(8)

式中,「· 為向上取整。

圖2 預(yù)警機(jī)探測(cè)范圍覆蓋藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)攻擊路線示意圖

3 計(jì)算機(jī)仿真

為了驗(yàn)證方法的有效性，結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。假設(shè)雙方態(tài)勢(shì)及相關(guān)裝備參數(shù)如表1所示。

1)根據(jù)雙方態(tài)勢(shì)以及裝備參數(shù)可以求地藍(lán)方攻擊路線在長(zhǎng)軸為950km，短軸為736km的橢圓內(nèi)，預(yù)警機(jī)的前出距離范圍為[176km,375km]，在此范圍內(nèi)， 預(yù)警機(jī)的配置數(shù)量都為2。

表1 雙方態(tài)勢(shì)及相關(guān)裝備參數(shù)

圖4 藍(lán)、紅裝備參數(shù)對(duì)預(yù)警機(jī)最小前出距離的影響(2)

2)在其它參數(shù)不變的情況下，研究了藍(lán)方機(jī)場(chǎng)或航母與紅方航母距離對(duì)預(yù)警機(jī)數(shù)量的影響，藍(lán)方機(jī)場(chǎng)或航母與紅方航母距離在[800km,1800km]之間取值，在此，計(jì)算預(yù)警機(jī)數(shù)量時(shí)取預(yù)警機(jī)前出距離的最小值，結(jié)果如表2所示。

表2 藍(lán)方機(jī)場(chǎng)與紅方航母距離對(duì)預(yù)警機(jī)數(shù)量的影響

3)在其它參數(shù)不變的情況下，研究了雙方裝備參數(shù)對(duì)滿足防空作戰(zhàn)需求的預(yù)警機(jī)最小前出距離的影響。結(jié)果分布如圖3和圖4所示。

圖3 藍(lán)、紅裝備參數(shù)對(duì)預(yù)警機(jī)最小前出距離的影響(1)

從圖3和圖4可以看出，滿足防空作戰(zhàn)需求的預(yù)警機(jī)最小前出距離與紅方攔截機(jī)起飛時(shí)間、紅方空空導(dǎo)彈最大有效射程、藍(lán)方艦空導(dǎo)彈最大有效射程和藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)飛行速度成正相關(guān)，與紅方預(yù)警機(jī)探測(cè)距離、紅方空空導(dǎo)彈速度、紅方攔截機(jī)飛機(jī)速度成負(fù)相關(guān)。其中，與紅方預(yù)警機(jī)探測(cè)距離、紅方攔截機(jī)起飛時(shí)間、藍(lán)方艦空導(dǎo)彈最大有效射程和藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)飛行速度的相關(guān)性更大些。因此，為了提高紅方航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)的反應(yīng)時(shí)間，應(yīng)該盡量提高預(yù)警機(jī)的探測(cè)距離和縮短攔截飛機(jī)起飛的響應(yīng)時(shí)間。

4 結(jié)束語

預(yù)警機(jī)的合理配置在航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)中起著非常重要的作用。本文結(jié)合雙方態(tài)勢(shì)情況，在分析藍(lán)方可能攻擊路線的基礎(chǔ)上結(jié)合紅方預(yù)警需求，對(duì)預(yù)警機(jī)的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行了定量研究，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。從仿真結(jié)果可以看出雙方態(tài)勢(shì)及雙方各裝備參數(shù)對(duì)預(yù)警機(jī)配置的影響。本文雖然是在紅方攔截機(jī)甲板待機(jī)的情況下進(jìn)行的研究，但是方法可以推廣應(yīng)用到空中待戰(zhàn)的情況?！?/p>

[1] 葉立萍, 羅翔. 艦艇編隊(duì)防空作戰(zhàn)及其對(duì)雷達(dá)的需求[J]. 艦船電子對(duì)抗, 2008, 31(1): 17-20.

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Disposition of AEWs in air defense battle of aircrafts carrier formation

Zhou Hongbo, Wan Fu, Qin Hua

(Department of information warfare researching,Navy College of Commanding,Nanjing 211800,Jiangsu,China)

Disposition of AEW is very important to improve air defense operation efficiency of aircrafts carrier formation. Based on the analysis of possible routes of enemy aircrafts attacking our aircraft carrier by precise models, distances of AEWs preceding and the amount of AEWs needed are researched according to disposition needs of AEWs. At last, simulations of actual examples are presented, and influence of battlefield situation and parameters of both sides’ equipments on disposition of AEWs are analyzed.

aircraft carrier formation; battle of air defense; AEW; disposition

全軍軍事類研究生資助課題(2014JY437)

2016-07-07;2016-08-31修回。

周紅波(1984-)，男，講師，博士，主要研究方向?yàn)轭A(yù)警探測(cè)與情報(bào)處理。

E925;TN971

A