崔凱　沈治河　楊興寶　張國

【摘 要】為提高航母編隊遠(yuǎn)海作戰(zhàn)能力，針對編隊防空作戰(zhàn)預(yù)警問題，通過分析航母編隊對空防御作戰(zhàn)過程，研究了編隊預(yù)警距離與預(yù)警機(jī)前出范圍關(guān)系，并對比分析了空中通信中繼對預(yù)警機(jī)活動范圍的影響，并進(jìn)行了仿真，得出具體變化關(guān)系及對應(yīng)表，為艦載預(yù)警機(jī)的作戰(zhàn)應(yīng)用提供理論支撐。

【關(guān)鍵詞】預(yù)警距離;前出范圍;通信中繼;威脅軸

中圖分類號： V271.492文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）17-0222-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.105

航母編隊遠(yuǎn)海防空中，缺少外部及時有效的信息支援，只能依托編隊所屬兵力進(jìn)行預(yù)警，為滿足編隊所需預(yù)警距離，對預(yù)警機(jī)活動范圍提出要求，文獻(xiàn)[1]以預(yù)警機(jī)實時探測能力為基礎(chǔ)，給出了預(yù)警機(jī)航線規(guī)劃的定量公式;文獻(xiàn)[2]研究了航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)內(nèi)針對多威脅來源指派艦載預(yù)警機(jī)實施防空警戒時的控制策略問題，提出了多主單從結(jié)構(gòu)的多種群并行遺傳算法模型求解方法;文獻(xiàn)[3-5]分別對綜合作戰(zhàn)區(qū)內(nèi)當(dāng)航母編隊面臨多來源威脅、多預(yù)警機(jī)情報協(xié)同任務(wù)分配和任務(wù)協(xié)調(diào)問題、島礁要地反空襲作戰(zhàn)中預(yù)警機(jī)巡邏空域設(shè)置問題進(jìn)行了研究;文獻(xiàn)[6]提出了監(jiān)視雷達(dá)平均最大作用距離的計算方法?，F(xiàn)有研究成果對預(yù)警機(jī)活動范圍對編隊預(yù)警距離的具體影響需進(jìn)一步深入，本文通過仿真量化了研究編隊預(yù)警距離對預(yù)警機(jī)活動范圍需求，建立了對應(yīng)關(guān)系表，為預(yù)警機(jī)的作戰(zhàn)應(yīng)用提供參考。

1 建立預(yù)警機(jī)前出距離與編隊對空預(yù)警距離關(guān)系模型

預(yù)警在編隊前方巡邏警戒，將發(fā)現(xiàn)敵目標(biāo)信息傳回編隊，編隊組織攔截，攔截所需準(zhǔn)備時間確定了編隊所需預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)前出距離L至A點(diǎn)，在最遠(yuǎn)B點(diǎn)發(fā)現(xiàn)敵目標(biāo)，此時目標(biāo)距離編隊距離D;預(yù)警機(jī)探測半徑為Rfx，作戰(zhàn)半徑為Rzz，編隊通信半徑為Rtx;α為目標(biāo)方位角，

只分析預(yù)警機(jī)前出的情況，即L≥0，若前出距離L<0為反方向配置，分析方法相同。

2 仿真分析

由仿真參數(shù)設(shè)定，若預(yù)警機(jī)對目標(biāo)預(yù)警活動范圍超出通信距離則需通信中繼，作戰(zhàn)半徑大于其與編隊通信距離，即Rzz>Rtx，空中目標(biāo)方位α分別取值0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°，預(yù)警機(jī)前出范圍與編隊對空預(yù)警距離關(guān)系仿真分析如下。

1）目標(biāo)方位為0°，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，有空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)可前出至最大作戰(zhàn)半徑處，即0≤Lmin≤L≤Lmax≤Rzz;無空中通信中繼，預(yù)警機(jī)前出距離應(yīng)小于或等于編隊通信距離Rtx，即應(yīng)滿足0≤Lmin≤L≤Lmax≤Rtx。

（1）有空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)前出距離不應(yīng)超出其作戰(zhàn)半徑，L∈[0，Rzz];無空中通信中繼時，前出距離不應(yīng)超出艦機(jī)通信范圍，L∈[0，Rtx];有空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)活動范圍及編隊最大預(yù)警范圍均大于無空中通信中繼時的值。

（2）對方位0°目標(biāo)，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍[Lmin，Lmax]，在其作戰(zhàn)半徑或艦機(jī)通信范圍內(nèi)，都可為編隊提供相應(yīng)的對空預(yù)警距離。

2）目標(biāo)方位為30°，有空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)可前出至最大作戰(zhàn)半徑，前出距離應(yīng)滿足max{0，Lmin}≤L≤min{Lmax，Rzz}≤L≤min{Lmax，Rzz};無空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)前出距離應(yīng)小于艦機(jī)通信距離Rtx，即0≤L≤Rtx，對該方位目標(biāo)預(yù)警，前出距離應(yīng)滿足max{0，Lmin}≤L≤min{Lmax，Rtx}。

（1）預(yù)警機(jī)在確保對該方位目標(biāo)預(yù)警前提下，有空中通信中繼時，沿威脅軸最大前出距離L=min{Rfx/sinα，Rzz}=Rfx/sinα，即L∈[0，Rfx/sinα]，編隊最大預(yù)警距離D=Rfx/sinα;無空中通信中繼時，0≤L≤min{Rfx/sinα，Rtx}，即L∈[0，Rtx]。

（2）為滿足編隊預(yù)警需求，有空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出活動的最遠(yuǎn)值先增加后減小，無空中通信中繼時，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出活動的最大值為一定值，即艦機(jī)通信距離。

（3）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位30°目標(biāo)可活動范圍小于對方位0°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離 Lmin（30°）>Lmin（0°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（30°）

3）目標(biāo)方位為60°，為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警沿威脅軸前出對該方位目標(biāo)能為編隊提供預(yù)警的最大前出距離L=Rfx/sinα，L

（1）隨著預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，編隊對該方位目標(biāo)所獲預(yù)警距離先增大后減小，編隊所獲預(yù)警距離從Rfx（相應(yīng)前出距離為0）逐漸增大到最大值Rfx/sinα（相應(yīng)前出距離為Rfx/tanα），而后又逐漸減小到Rfx/tanα（相應(yīng)前出距離為Rfx/sinα），為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍為[0，Rfx/sinα];隨著對該方位目標(biāo)所需預(yù)警距離不斷增加，預(yù)警機(jī)相應(yīng)前出范圍逐漸減小，當(dāng)所需預(yù)警距離為Rfx/sinα?xí)r，沿威脅軸前出活動范圍縮小為一個點(diǎn)，距離編隊中心Rfx/tanα。

（2）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位60°目標(biāo)可活動范圍小于對方位30°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離D，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離Lmin（60°）>Lmin（30°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（60°）

4）目標(biāo)方位為90°，為確保預(yù)警機(jī)對該方位目標(biāo)預(yù)警，沿威脅軸最遠(yuǎn)前出距離L= ，L

（1）隨著預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，編隊對該方位目標(biāo)所獲預(yù)警距離逐漸減小，編隊所獲預(yù)警距離從Rfx（相應(yīng)前出距離為0）逐漸減小到Dmin（相應(yīng)前出距離為 ），為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍為[0， ];隨著對該方位目標(biāo)所需預(yù)警距離不斷增加，預(yù)警機(jī)相應(yīng)前出范圍逐漸減小，當(dāng)所需預(yù)警距離為Rfx時，沿威脅軸前出活動范圍縮小為一個點(diǎn)，此點(diǎn)距離編隊中心0km。

（2）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位90°目標(biāo)可活動范圍小于對方位60°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離D，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離Lmin（90°）≥Lmin（60°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（90°）

（3）預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出對該方位目標(biāo)預(yù)警，隨著所需預(yù)警距離增加最遠(yuǎn)前出距離逐漸減小。

5）目標(biāo)方位為120°，為確保預(yù)警機(jī)對該方位目標(biāo)預(yù)警，沿威脅軸最遠(yuǎn)前出距離L=Dmin·cosα+ ，L

（1）隨著預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，編隊對該方位目標(biāo)所獲預(yù)警距離逐漸減小，編隊所獲預(yù)警距離從Rfx（相應(yīng)前出距離為0）逐漸減小到Dmin（相應(yīng)前出距離為Dmin·cosα+ ），為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍為[0，Dmin·cosα+ ];隨著對該方位目標(biāo)所需預(yù)警距離不斷增加，預(yù)警機(jī)相應(yīng)前出范圍逐漸減小，當(dāng)所需預(yù)警距離為Rfx時，沿威脅軸前出活動范圍縮小為一個點(diǎn)，此點(diǎn)距離編隊中心0km。

（2）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位120°目標(biāo)可活動范圍小于對方位90°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離D，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離Lmin（120°）≥Lmin（90°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（120°）

（3）預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出對該方位目標(biāo)預(yù)警，隨著所需預(yù)警距離增加最遠(yuǎn)前出距離逐漸減小。

6）目標(biāo)方位為150°，沿威脅軸最遠(yuǎn)前出距離Dmin·cosα+ ，L

（1）隨著預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，編隊對該方位目標(biāo)所獲預(yù)警距離逐漸減小，編隊所獲預(yù)警距離從Rfx（相應(yīng)前出距離為0）逐漸減小到Dmin（相應(yīng)前出距離為Dmin·cosα+ ），為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍為[0，Dmin·cosα+ ];隨著對該方位目標(biāo)所需預(yù)警距離不斷增加，預(yù)警機(jī)相應(yīng)前出范圍逐漸減小，當(dāng)所需預(yù)警距離為Rfx時，沿威脅軸前出活動范圍縮小為一個點(diǎn)，此點(diǎn)距離編隊中心0km。

（2）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位150°目標(biāo)可活動范圍小于對方位120°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離D，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離Lmin（150°）≥Lmin（120°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（150°）

（3）預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出對該方位目標(biāo)預(yù)警，隨著所需預(yù)警距離增加最遠(yuǎn)前出距離逐漸減小。

8）目標(biāo)方位為180°，沿威脅軸最遠(yuǎn)前出距離L=Rfx-Dmin，L

（1）隨著預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，編隊對該方位目標(biāo)所獲預(yù)警距離逐漸減小，編隊所獲預(yù)警距離從Rfx（相應(yīng)前出距離為0）逐漸減小到Dmin（相應(yīng)前出距離為Rfx-Dmin）;為確保對該方位目標(biāo)預(yù)警，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出范圍為[0，Rfx-Dmin];隨著對該方位目標(biāo)所需預(yù)警距離不斷增加，預(yù)警機(jī)相應(yīng)前出范圍逐漸減小，當(dāng)所需預(yù)警距離為Rfx時，沿威脅軸前出活動范圍縮小為一個點(diǎn)，此點(diǎn)距離編隊中心0km。

（2）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出，對方位180°目標(biāo)可活動范圍小于對方位150°目標(biāo)可活動范圍，即為滿足編隊所需預(yù)警距離D，對應(yīng)預(yù)警機(jī)前出最小距離Lmin（180°）≥Lmin（150°），同時，對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離Lmax（180°）

（3）預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出對該方位目標(biāo)預(yù)警，隨著所需預(yù)警距離的增加最遠(yuǎn)前出距離逐漸減小，減小趨勢為斜率為-1的單調(diào)遞減直線。

3 結(jié)論

（1）編隊對空中目標(biāo)所需某一預(yù)警距離，預(yù)警機(jī)沿威脅軸前出距離在相應(yīng)的[Lmin， Lmax]范圍之內(nèi)均可滿足編隊預(yù)警需求。

（2）若重點(diǎn)對在威脅軸方向的目標(biāo)預(yù)警，則可取接近Lmax的值，可獲取該方向上較大的預(yù)警距離及較長的預(yù)警時間，但所獲得的預(yù)警扇面較小，要獲取較大的預(yù)警扇面則需配置較多的預(yù)警機(jī);若預(yù)警機(jī)較少，并要獲取較大的預(yù)警扇面，則可取接近Lmin的值，此時所獲取的威脅軸方向目標(biāo)的預(yù)警距離及預(yù)警時間較前者少。

（3）航母編隊所需預(yù)警距離決定了預(yù)警機(jī)的巡邏活動范圍，編隊對空所需預(yù)警距離越遠(yuǎn)，預(yù)警機(jī)沿威脅軸可前出相應(yīng)范圍區(qū)間[Lmin，Lmax]越小。

（4）為滿足編隊所需相同預(yù)警距離，目標(biāo)方位越大，預(yù)警機(jī)沿威脅軸可前出范圍越小。

4 結(jié)束語

通過分析航母編隊防空對預(yù)警距離的需求，建立預(yù)警機(jī)前出范圍與航母編隊對空預(yù)警距離關(guān)系模型，定量對比分析預(yù)警機(jī)在有、無空中通信中繼下對預(yù)警機(jī)活動范圍及編隊預(yù)警范圍的影響。仿真得出預(yù)警機(jī)配置與編隊預(yù)警距離關(guān)系變化規(guī)律，確定了航母編隊預(yù)警距離需求對預(yù)警機(jī)配置的影響和要求，并根據(jù)航母編隊預(yù)警兵力數(shù)量不同提出預(yù)警機(jī)配置的原則，為預(yù)警機(jī)的運(yùn)用提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1]祁偉，李俠，蔡萬勇，魯千紅.空襲中預(yù)警機(jī)陣位選擇及航線規(guī)劃[J].火力與指揮控制，2016，41（12）：64-68.

[2]段曉穩(wěn)，高曉光，李波.綜合作戰(zhàn)區(qū)艦載預(yù)警機(jī)防空警戒控制策略研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2015，37（9）：2035-2044.

[3]段曉穩(wěn)，高曉光，李波.綜合作戰(zhàn)區(qū)同構(gòu)艦載預(yù)警機(jī)巡邏策略分段滾動規(guī)劃方法研究[J].電子學(xué)報，2017，45（6）：1301-1310.

[4]王國師，李強(qiáng)，楊征，陳永超，胡亞慧.多預(yù)警機(jī)情報協(xié)同任務(wù)控制研究[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2011，28（7）：2606-2609.

[5]吳福初，翟海清，單岳春.島礁要地反空襲作戰(zhàn)中預(yù)警機(jī)巡邏空域的設(shè)置[J].指揮控制與仿真，2018，40（3）：14-18.

[6]周芳.預(yù)警機(jī)雷達(dá)下視探測性能仿真方法[J].火力與指揮控制，2013，38（3）：76-80.