郭徽東

（92403部隊(duì)51分隊(duì) 福州 350007）

1 引言

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為預(yù)警探測(cè)的重要手段，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)、空中警戒、目標(biāo)識(shí)別和指揮引導(dǎo)等諸多功能，已成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外預(yù)警機(jī)常用的對(duì)海空偵察預(yù)警巡邏航線主要采用跑道形、8字形和圓形等航線。

2 預(yù)警機(jī)探測(cè)強(qiáng)效區(qū)

由于預(yù)警機(jī)是運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)，不能固定位于某一點(diǎn)上空；其偵察預(yù)警的區(qū)域根據(jù)時(shí)間和平臺(tái)位置動(dòng)態(tài)變化，不能對(duì)兩側(cè)的部分區(qū)域保持長(zhǎng)時(shí)監(jiān)視，對(duì)海對(duì)空目標(biāo)偵察預(yù)警存在短時(shí)“真空”。因此，需要分析和討論預(yù)警機(jī)偵察預(yù)警的總覆蓋區(qū)、強(qiáng)效區(qū)和弱效區(qū)概念和定義，有利于針對(duì)性戰(zhàn)術(shù)計(jì)算分析［1］。引入和定義，總覆蓋區(qū)：預(yù)警機(jī)陣位巡邏時(shí)，可探測(cè)覆蓋區(qū)域總和。強(qiáng)效區(qū)：預(yù)警機(jī)陣位巡邏時(shí)，在巡邏陣位任意點(diǎn)均可探測(cè)覆蓋的區(qū)域；對(duì)于單架預(yù)警機(jī)而言，強(qiáng)效區(qū)可以規(guī)定的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率，對(duì)任務(wù)海區(qū)目標(biāo)有效探測(cè)；弱效區(qū)：總覆蓋區(qū)內(nèi)，除強(qiáng)效區(qū)外的其他探測(cè)區(qū)域。

如圖1所示，常用跑道形巡邏線雙平行線航線的中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，機(jī)載雷達(dá)最大探測(cè)距離為Rm，預(yù)警機(jī)總覆蓋區(qū)和強(qiáng)效區(qū)為實(shí)線外圈和虛線內(nèi)圈，其中，強(qiáng)效區(qū)由四段圓弧圍成，A1、B1、C1、D1是強(qiáng)效區(qū)四個(gè)頂點(diǎn)，強(qiáng)效區(qū)可以近似看成多個(gè)圓的交集；總覆蓋區(qū)可以近似看成所有短時(shí)探測(cè)圓的并集［2］。

圖1 跑道形航線覆蓋及強(qiáng)效區(qū)

3 多機(jī)重疊覆蓋

當(dāng)兩架預(yù)警機(jī)采用并立航線方式在帶狀責(zé)任區(qū)內(nèi)遂行協(xié)同預(yù)警任務(wù)，兩預(yù)警機(jī)航線中心點(diǎn)的連線為一條與責(zé)任區(qū)探測(cè)區(qū)邊界平行的直線O1O2，為確保一定的探測(cè)縱深和對(duì)責(zé)任區(qū)內(nèi)目標(biāo)的連續(xù)探測(cè)，兩架預(yù)警機(jī)強(qiáng)效區(qū)兩兩相交。O1和O2分別為預(yù)警機(jī)1和預(yù)警機(jī)2的航線中心點(diǎn)，O1O2距離為d，預(yù)警機(jī)1和預(yù)警機(jī)2的最大探測(cè)距離為R1和R2；國(guó)內(nèi)有學(xué)者對(duì)雙機(jī)重疊覆蓋區(qū)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和面積計(jì)算［2～3］，推理過(guò)程繁瑣、公式復(fù)雜。下面利用跑道形陣位與探測(cè)強(qiáng)效區(qū)域的對(duì)稱性，利用兩架預(yù)警機(jī)巡邏線陣位中心|O1O2|大小及探測(cè)距離R1和R2，跑道長(zhǎng)度L1和L2、轉(zhuǎn)彎半徑r1和r2，對(duì)雙預(yù)警機(jī)的重疊區(qū)進(jìn)行簡(jiǎn)便計(jì)算，具體推導(dǎo)如下：

將上述四個(gè)子區(qū)域相加，可得兩架預(yù)警機(jī)共同覆蓋的強(qiáng)效區(qū)面積

雙預(yù)警機(jī)的實(shí)時(shí)強(qiáng)效區(qū)覆蓋區(qū)面積的大小主要| |

O1O2和預(yù)警機(jī)最大探測(cè)距離決定。

圖2 雙預(yù)警機(jī)重疊覆蓋區(qū)域

圖3為單預(yù)警機(jī)總覆蓋區(qū)、強(qiáng)效區(qū)圖，圖4為雙預(yù)警機(jī)的強(qiáng)效區(qū)重疊交叉包絡(luò)線圖。圖5為跑道形陣位雷達(dá)探測(cè)距離400km、跑道長(zhǎng)度L=100km，轉(zhuǎn)彎半徑20km時(shí)，預(yù)警機(jī)陣位中心間距變化與強(qiáng)效區(qū)重疊區(qū)面積之間的關(guān)系，中心間距增大、重疊區(qū)面積減小，成線性遞減關(guān)系；圖6為陣位間距與重疊覆蓋比例關(guān)系，預(yù)警機(jī)陣位中心間距由100km增大至400km時(shí)，重疊區(qū)占比（雙預(yù)警機(jī)強(qiáng)效區(qū)重疊面積/雙預(yù)警機(jī)強(qiáng)效區(qū)總面積）由38%降至22%。表1為雷達(dá)探測(cè)距離500km、跑道長(zhǎng)度L=100km，轉(zhuǎn)彎半徑20km時(shí)，預(yù)警機(jī)陣位中心間距變化與強(qiáng)效區(qū)重疊區(qū)面積之間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖3 單預(yù)警機(jī)覆蓋、強(qiáng)效區(qū)與盲區(qū)

圖4 雙預(yù)警機(jī)重疊交叉包絡(luò)

圖5 雙預(yù)警機(jī)覆蓋重疊面積變化（L=100km，r=20km）

圖6 陣位間距與重疊區(qū)覆蓋比例

表1 雙預(yù)警機(jī)重疊與面積覆蓋比例關(guān)系

由表1、圖7和圖8得，兩架或多架預(yù)警機(jī)可以一定比例的重疊區(qū)覆蓋來(lái)形成強(qiáng)效區(qū)聯(lián)合覆蓋，以擴(kuò)大監(jiān)視范圍內(nèi)持續(xù)偵察預(yù)警；預(yù)警機(jī)中心陣位之間距離是預(yù)警機(jī)重疊區(qū)面積占比的主要因素，在目標(biāo)探測(cè)距離R=500km時(shí)，中心陣位間距100km～400km增長(zhǎng)時(shí)，重疊區(qū)面積由52，3842km2減至26，6506km2，占比36.74%減至22.64%，雙預(yù)警機(jī)總強(qiáng)效區(qū)面積擴(kuò)大至970159km2（97萬(wàn)km2），模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙預(yù)警機(jī)R=500km，L=100km，r=20km，O1O2=400km時(shí)，總強(qiáng)效區(qū)面積較大，強(qiáng)效區(qū)面積之間弱效區(qū)面積較小，為比較理想的陣位戰(zhàn)術(shù)參數(shù)選擇。

圖7 雙預(yù)警機(jī)中心間距200km重疊區(qū)仿真

圖8 雙預(yù)警機(jī)中心間距450km重疊區(qū)仿真

4 不同陣位強(qiáng)效區(qū)與覆蓋率比較

預(yù)警機(jī)通常要在有限的活動(dòng)空域中完成預(yù)警探測(cè)與指揮控制任務(wù)［4］，在上節(jié)計(jì)算分析基礎(chǔ)上，詳細(xì)計(jì)算活動(dòng)空域受限即活動(dòng)空域面積一定的情況下跑道形、8字形和圓形等三種陣位航線預(yù)警探測(cè)的覆蓋區(qū)面積和覆蓋率。

表2為不同探測(cè)距離的覆蓋面積及覆蓋率，表3為不同跑道長(zhǎng)度的覆蓋面積及覆蓋率；圖9為跑道長(zhǎng)度與覆蓋率關(guān)系，圖10為轉(zhuǎn)彎半徑與覆蓋率關(guān)系，圖11為跑道長(zhǎng)度與強(qiáng)效區(qū)面積關(guān)系仿真（強(qiáng)效區(qū)面積單位105km2）；仿真結(jié)果可知，當(dāng)跑道長(zhǎng)度（轉(zhuǎn)彎半徑）一定時(shí)，隨著探測(cè)作用距離的增加，三種陣位航線預(yù)警總覆蓋面積、強(qiáng)效區(qū)面積和穩(wěn)定覆蓋率均有上升；探測(cè)距離一定時(shí)，跑道長(zhǎng)度增加，總覆蓋面積增加，但強(qiáng)效區(qū)面積下降；由于圓形巡邏航線與跑道形、8字形在航線上有明顯不同，兩類陣位航線之間不能做同類比較；跑道長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)彎半徑長(zhǎng)度完全一致時(shí)，跑道形陣位航線強(qiáng)效區(qū)面積低于8字形陣位航線3%～3.9%，這由于8字形陣位航線的跑道成斜線交叉，同間距轉(zhuǎn)彎道之間飛行較長(zhǎng)距離而已，實(shí)際覆蓋面積并未有增加。

表2 不同探測(cè)距離的覆蓋面積及覆蓋率

表3 不同跑道長(zhǎng)度的覆蓋面積及覆蓋率

圖9 跑道長(zhǎng)度與覆蓋率關(guān)系仿真

圖10 轉(zhuǎn)彎半徑與覆蓋率關(guān)系仿真

圖11 跑道長(zhǎng)度與強(qiáng)效區(qū)面積關(guān)系仿真

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)警機(jī)強(qiáng)效區(qū)及重疊覆蓋計(jì)算是多預(yù)警機(jī)協(xié)同配置應(yīng)當(dāng)考慮的重要內(nèi)容，可為活動(dòng)區(qū)域限制、重要區(qū)域防衛(wèi)等預(yù)警機(jī)戰(zhàn)術(shù)配置提供參考；此外，預(yù)警機(jī)間空中陣位角度、前出距離和面積覆蓋等要素計(jì)算是多預(yù)警機(jī)協(xié)同探測(cè)與陣位規(guī)劃的重要研究?jī)?nèi)容之一。