樸成日

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系 大連 116018)

綜合作戰(zhàn)區(qū)中雙航母編隊區(qū)域防潛艦陣位配置*

樸成日

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系 大連 116018)

雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時,通常運(yùn)用防潛艦前出一定距離執(zhí)行區(qū)域防潛任務(wù),區(qū)域防潛艦陣位配置理論研究對提高編隊防潛能力具有重要的軍事意義。研究區(qū)域防潛艦陣位配置問題,難點在于明確區(qū)域防潛艦陣位配置的影響因素及約束條件,這也是建立區(qū)域防潛艦陣位配置模型的關(guān)鍵依據(jù)。基于區(qū)域防潛艦作戰(zhàn)任務(wù),提出了陣位配置的約束條件,針對前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、巡邏線長度、數(shù)量需求等影響因素,運(yùn)用解析法建立了區(qū)域防潛艦陣位配置模型。在此基礎(chǔ)上,通過設(shè)定合理參數(shù),進(jìn)行仿真分析驗證模型。區(qū)域防潛艦陣位配置實質(zhì)上是在各影響因素之間進(jìn)行平衡,所構(gòu)建模型為區(qū)域防潛艦陣位配置提供了理論依據(jù)。

配置; 區(qū)域防潛; 雙航母編隊; 綜合作戰(zhàn)區(qū)

1 引言

從外軍來看,每支航母艦載機(jī)聯(lián)隊的一個飛行日定為12小時,當(dāng)需要執(zhí)行超過24小時的不間斷作戰(zhàn)任務(wù)時,通常把兩支航母艦載機(jī)聯(lián)隊結(jié)合使用,因此美軍在實戰(zhàn)中傾向于使用由雙(或多艘)航母編隊組成航母特混艦隊。加強(qiáng)防御以保證航母的安全是航母編隊重點考慮的問題之一,擴(kuò)大防御縱深是提高編隊生命力的關(guān)鍵[1]。當(dāng)雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動,為擴(kuò)大編隊防潛縱深,需要派出警戒艦前出執(zhí)行區(qū)域防潛任務(wù)。因此,研究區(qū)域防潛艦陣位配置模型對提高雙航母編隊防潛作戰(zhàn)能力具有重要的理論價值和軍事意義[2]。在可查閱的文獻(xiàn)中,關(guān)于雙航母編隊兵力配置的理論研究尚屬空白,因此本文研究具有一定的探索性和創(chuàng)新性。

2 區(qū)域防潛艦陣位配置原理

區(qū)域防潛艦主要作戰(zhàn)對象為敵方潛艇,力爭在敵潛艇發(fā)射魚雷攻擊航母之前實施遠(yuǎn)程攔截[3]。解決區(qū)域防潛艦陣位配置問題,關(guān)鍵在于梳理影響區(qū)域防潛艦陣位配置的因素及約束條件,這既是區(qū)域防潛艦陣位配置理論研究的邏輯起點和基本原則,同時也是區(qū)域防潛艦陣位配置模型建立的依據(jù)。

根據(jù)航母編隊兵力編成特點,由里向外分別配置航母、近程防潛艦、區(qū)域防潛艦、遠(yuǎn)程防潛兵力。近程防潛艦配置在航母周圍構(gòu)成內(nèi)層警戒幕,隨航母在艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)內(nèi)機(jī)動并擔(dān)任近程防潛。區(qū)域防潛艦配置在近程防潛艦之外,其間距要求保證內(nèi)層警戒幕兵力的機(jī)動和防潛攻擊行動。區(qū)域防潛艦運(yùn)用拖曳線列陣聲納對敵潛艇實施遠(yuǎn)程警戒,為編隊提供一定的防潛縱深[4],原則上防潛縱深越大越好。區(qū)域防潛艦前出后在巡邏線上往返航行,利用拖曳線列陣聲納探測優(yōu)勢,可為編隊提供一定的防潛扇面角度。區(qū)域防潛艦前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、拖曳線列陣聲納作用距離構(gòu)成了三角函數(shù)關(guān)系。為保證編隊360°防潛需求,要求有足夠數(shù)量的區(qū)域防潛艦。根據(jù)雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動特點,區(qū)域防潛艦陣位配置與數(shù)量需求需要考慮到兩個起降作業(yè)區(qū)間隔影響。

根據(jù)以上討論,區(qū)域防潛艦的陣位配置需要綜合考慮相對于基準(zhǔn)點的前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、巡邏線長度、數(shù)量需求、起降作業(yè)區(qū)間隔等影響因素。這些影響因素相互作用,要求區(qū)域防潛艦的陣位配置必須滿足以下約束條件：

1) 前出距離不能影響編隊行動安全；

2) 能為編隊提供一定的防潛縱深；

3) 能為編隊提供一定的防潛扇面角度；

4) 相鄰防潛艦之間形成嚴(yán)密防潛警戒網(wǎng)。

3 區(qū)域防潛艦陣位配置模型

雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動,兵力配置以綜合作戰(zhàn)區(qū)中某一地理位置為參考基準(zhǔn)點,用相對于基準(zhǔn)點的距離和方位兩個要素來描述[5]。

3.1 前出距離確定

區(qū)域防潛艦相對于基準(zhǔn)點的前出距離需要滿足：航母在艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)內(nèi)的機(jī)動[6]；不影響近程防潛艦對潛攻擊行動[7～8]。

艦載機(jī)起降作業(yè)期間,每艘航母機(jī)動范圍是以基準(zhǔn)點為圓心、以DHJD為半徑的圓周；近程防潛艦與航母之間的距離為DH-J,隨著航母的機(jī)動,近程防潛艦機(jī)動范圍是以基準(zhǔn)點為圓心、以(DHJD+DH-J)為半徑的圓周,如圖1所示。則有

DQC>DHJD+DH-J+DJCSC

(1)

其中,DQC為區(qū)域防潛艦相對于基準(zhǔn)點的前出距離；DJCSC為近程防潛艦魚雷射程。

圖1 區(qū)域防潛艦前出距離示意圖

3.2 防潛縱深與防潛扇面角度確定

雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動期間,區(qū)域防潛艦需要配置在巡邏線上往返航行[9]。這種情況下,區(qū)域防潛艦的前出距離、巡邏線長度、防潛縱深與防潛扇面角度的關(guān)系需要進(jìn)一步討論。

如圖2所示,區(qū)域防潛艦在巡邏線MN上航行,分別以M點和N點為圓心、以區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離(DSNJL)為半徑做圓,這樣扇面OAB(O為基準(zhǔn)點)則是區(qū)域防潛艦為編隊提供的防潛扇面。

圖2 區(qū)域防潛艦巡邏線配置示意圖

為防止敵潛艇對航母編隊實施魚雷攻擊,要求區(qū)域防潛艦提供的防潛縱深(DQYFQZS)必須滿足：

DQYFQZS>DHJD+DH-J+DDYLSC

(2)

其中,DDYLSC為敵潛艇魚雷射程。

區(qū)域防潛艦為編隊提供的防潛扇面角度(φ)為

(3)

β=arcsin(0.5×DMN/DQC)

(4)

φ=2×(α+β)

(5)

其中,DMN為巡邏線MN的長度；DOA為基準(zhǔn)點到A點的長度。

當(dāng)區(qū)域防潛艦從巡邏線的端點M航行到端點N,防潛扇面邊線OA上的OC段依然在區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用范圍內(nèi)。OC段長度必須滿足編隊防潛縱深需求。 則有

(6)

DQYFQZS=DQCcos(2β+α)

(7)

3.3 區(qū)域防潛艦數(shù)量需求確定

雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動,需要確定兩艘航母各自艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點之間的間隔(DSHMJG)。兩個作業(yè)區(qū)的間隔需要滿足兩艘航母各自進(jìn)行艦載機(jī)起降作業(yè)互不影響[10]。由此可得

DSHMJG>2×(DHJD+DJHBD)

(8)

其中,DJHBD為艦載機(jī)起飛后集合編隊直線飛行距離。

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS

(9)

則單艘區(qū)域防潛艦可為雙航母提供360°區(qū)域防潛。區(qū)域防潛艦需要配置在E或F點,即兩基準(zhǔn)點的連線并延長DQC的距離,如圖3所示。

圖3 起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點之間的間隔

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS>DSNJL-DQC-DHJD-DSHMJG
DQYFQZS

(10)

則單艘區(qū)域防潛艦可為單航母提供360°區(qū)域防潛,此時,雙航母編隊需要2艘區(qū)域防潛艦即可。每艘區(qū)域防潛艦以各自基準(zhǔn)點為準(zhǔn),配置在前出距離為DQC圓周上的任意一點。配置陣位朝向外側(cè)比較好,如果配置在E和F點最為理想。

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS>DSNJL-DQC-DHJD

(11)

則單艘區(qū)域防潛艦只能為單艘航母提供一定角度扇面內(nèi)的區(qū)域防潛。此時,雙航母編隊區(qū)域防潛艦數(shù)量需求要進(jìn)一步討論。分別以艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點為圓心、以DQYFQZS為半徑做圓,兩圓弧將相交于D、K兩點,如圖4所示。

圖4 區(qū)域防潛艦陣位配置圖

則有

(12)

此時,為滿足雙航母編隊360°區(qū)域防潛需求,區(qū)域防潛艦的數(shù)量需求為

(13)

區(qū)域防潛艦需要配置在以O(shè)點為圓心、以DQC為半徑的圓周上,以O(shè)D′D為起始、逆時針間隔角度φ/2配置第一艘區(qū)域防潛艦,隨后每間隔角度φ配置一艘區(qū)域防潛艦,如圖4所示。另一艘航母區(qū)域防潛艦配置類似,配置在以O(shè)′點為圓心、以DQC為半徑的圓周上,以O(shè)K′K為起始、逆時針間隔角度φ/2配置第一艘區(qū)域防潛艦,隨后每間隔角度φ配置一艘區(qū)域防潛艦。

4 實例仿真

設(shè)定基本參數(shù)：航母在起降作業(yè)區(qū)內(nèi)的機(jī)動半徑為10km,近程防潛艦相對于航母的前出距離為10km,近程防潛艦魚雷射程為10km,區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離為50km,艦載機(jī)起飛后集合編隊直線飛行距離為10km,敵潛艇魚雷射程為20km。

4.1 影響因素分析

根據(jù)式(1),區(qū)域防潛艦前出距離最小值為

DQC>10+10+10=30km

根據(jù)式(2),編隊防潛縱深需求必須滿足：

DQYFQZS>10+10+20=40km

根據(jù)式(8),兩個作業(yè)區(qū)的間隔最小值為

根據(jù)式(3)～(7),針對區(qū)域防潛艦巡邏線長度分別為20km、30km、40km,前出距離分別為35km、40km、…、75km、80km,進(jìn)行仿真,區(qū)域防潛縱深與防潛扇面角度之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 區(qū)域防潛縱深與防潛扇面角度關(guān)系圖

從圖5中可以看出,區(qū)域防潛艦前出距離越小,提供的防潛縱深變化范圍相對較小,而防潛扇面角度變化范圍相對較大；反之,區(qū)域防潛艦前出距離越大,提供的防潛縱深變化范圍相對較大,而防潛扇面角度變化范圍相對較小。巡邏線長度對防潛縱深和防潛扇面角度影響不大。

根據(jù)式(9),單艘區(qū)域防潛艦無法為雙航母提供360°區(qū)域防潛,如果單艘區(qū)域防潛艦為雙航母提供360°區(qū)域防潛且防潛縱深大于40km,則要求區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離必須大于120km。

根據(jù)式(10),單艘區(qū)域防潛艦無法為單航母提供360°區(qū)域防潛,如果單艘區(qū)域防潛艦為單航母提供360°區(qū)域防潛且防潛縱深大于40km,則要求區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離必須大于80km。

根據(jù)式(11),單艘區(qū)域防潛艦只能為單艘航母提供一定角度扇面內(nèi)的區(qū)域防潛。

根據(jù)式(12)、(13),針對兩個作業(yè)區(qū)的間隔距離分別為40km、50km、60km、區(qū)域防潛艦數(shù)量分別為4、6、8、10艘時,防潛縱深與防潛扇面角度變化關(guān)系如圖6所示。

圖6 數(shù)量確定時單艦防潛縱深與防潛扇面角度關(guān)系圖

從圖6中可以看出,當(dāng)兩個作業(yè)區(qū)的間隔距離確定時,區(qū)域防潛艦數(shù)量越多,單艦防潛扇面角度隨防潛縱深變化幅度不大；反之,區(qū)域防潛艦數(shù)量越少,單艦防潛扇面角度隨防潛縱深變化幅度較大。

4.2 典型配置方案

根據(jù)實例,結(jié)合仿真圖5、6,給出區(qū)域防潛艦幾種典型的配置方案。方案確定原則：當(dāng)區(qū)域防潛艦數(shù)量、前出距離、作業(yè)區(qū)間隔距離等一定時,防潛縱深盡可能大。

方案一：區(qū)域防潛艦4艘,前出距離為35km,巡邏線長度為20km,提供防潛縱深為50km。

方案二：區(qū)域防潛艦6艘,前出距離為55km,巡邏線長度為30km,提供防潛縱深為57km。

方案三：區(qū)域防潛艦8艘,前出距離為45km,巡邏線長度為30km,提供防潛縱深為65km。

方案四：區(qū)域防潛艦10艘,前出距離為55km,巡邏線長度為40km,提供防潛縱深為70km。

從以上方案可以看出：配置參數(shù)與美軍雙航母編隊區(qū)域防潛艦配置比較接近。

5 結(jié)語

本文旨在分析雙航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中區(qū)域防潛艦的配置問題,在確定配置原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用解析法建立了區(qū)域防潛艦配置模型。結(jié)合實例仿真,可以看出：區(qū)域防潛艦前出距離約束了為編隊提供的防潛縱深,前出距離、防潛縱深和巡邏線長度決定了防潛扇面角度,防潛縱深、兩個作業(yè)區(qū)的間隔距離和防潛扇面角度又決定了防潛艦數(shù)量。結(jié)論：當(dāng)兩個作業(yè)區(qū)的間隔距離一定時,區(qū)域防潛艦的配置實質(zhì)上是在防潛艦的前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、防潛艦數(shù)量之間進(jìn)行平衡。

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Disposition Method of Zone Anti-submarine Ships for Dual Aircraft-Carriers Formation in Combined Theatre of War

PIAO Chengri

(Department of Surface Ship Command, Dalian Naval Academy, Dalian 116018)

Anti-submarine ship is often used to perform zone defense in combined theatre of war. It is important for the study of the disposition of zone anti-submarine ship to improve the anti-submarine operation capabilities for dual submarine-carriers formation. To make definite effect factors and restraint conditions is critical to study the disposition of zone anti-submarine ship and establish mathematical models. Basic requirements for the disposition of anti-submarine ship are put forward based on the zone defense task. On the conditions of the forward-distance, defense in depth, sector angle of anti-submarine, range of patrol line, quantitative demand respectively, the mathematical models of the disposition for the zone anti-submarine ship is established by using of analytical method. According to the above, the models are analyzed and proved through simulation by a reasonable scenario. The crux of the disposition for the zone anti-submarine ship is to equilibrium various effect factors. The models are feasible, which provides reference for the disposition of anti-submarine ship in zone defense.

disposition, zone anti-submarine, dual aircraft-carriers formation, combined theatre of war

E925

2016年9月7日,

2016年10月21日

樸成日,男,博士,副教授,研究方向：戰(zhàn)術(shù)學(xué)。

E925

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.006