航母編隊防空作戰(zhàn)中預警機配置研究*

周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學院信息戰(zhàn)研究系，江蘇 南京 211800)

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航母編隊防空作戰(zhàn)中預警機配置研究*

周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學院信息戰(zhàn)研究系，江蘇 南京 211800)

對預警機進行合理配置對于提高航母編隊防空作戰(zhàn)效能至關重要。根據雙方態(tài)勢，在利用精確模型分析敵可能攻擊路線的基礎上，結合預警機配置要求，對預警機的前出距離和配置數量進行了定量研究，最后結合具體實例進行了仿真，并分析了雙方態(tài)勢和裝備參數對預警機配置的影響。

航母編隊；防空作戰(zhàn)；預警機；配置

0 引言

航母編隊防空作戰(zhàn)是航母編隊作戰(zhàn)的一種重要作戰(zhàn)樣式，事關整個編隊的安全，是航母編隊完成其它作戰(zhàn)任務的基礎。為了有效地進行防空作戰(zhàn)，不僅要提高防空導彈武器的自身技術，更要發(fā)揮預警探測體系的情報保障作用[1]。預警機作為預警探測體系中主要的預警兵力，由于機載雷達具有探測距離遠，覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，能在航母編隊的早期預警中發(fā)揮重要的作用[2]。在實際作戰(zhàn)中根據雙方態(tài)勢合理地對預警機進行配置是提高航母編隊防空作戰(zhàn)能力的關鍵[3]。

預警機配置主要包括預警機的數量、方位、前出距離以及巡航高度等[4-5]。關于航母編隊預警機配置問題，國內外文獻也做了一些研究[4-7]，其中大部分研究只是對前出距離進行了定量分析，而對數量只是進行定性分析，沒有結合實際雙方態(tài)勢進行具體研究。文獻[6]雖然根據雙方態(tài)勢建立了模型，但是考慮的因素比較少，且在考慮預警機覆蓋范圍時考慮的是覆蓋區(qū)域，而不是考慮覆蓋敵機攻擊路線，不符合實際情況。本文根據雙方態(tài)勢，在利用精確模型分析敵可能攻擊路線的基礎上，結合預警機配置要求，對預警機的前出距離和配置數量進行了定量研究，最后結合具體實例進行了計算機仿真，并分析了雙方態(tài)勢及雙方各裝備參數對預警機配置的影響。

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

1 預警機配置要求

航母編隊防空作戰(zhàn)中，預警機主要用于早期預警，其主要使命任務是在航母編隊主要威脅方向進行巡邏警戒，遠距離發(fā)現(xiàn)來襲的空中目標，特別是低空、超低空突襲的藍方戰(zhàn)斗機，引導紅方戰(zhàn)斗機進行攔截。

在實際作戰(zhàn)中，預警機為了滿足對空中目標的預警探測需求，為航母編隊防空作戰(zhàn)提供盡可能長的反應時間，其配置應滿足以下基本要求[5]：

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

2)前出距離在編隊有效通信范圍內，保障預警機與編隊間的可靠通信。

3)前出距離必須考慮預警機的留空時間。

4)預警機的預警范圍能夠滿足防空作戰(zhàn)需求，即保障藍方戰(zhàn)斗機在發(fā)射反艦導彈之前紅方攔截飛機能對其進行一次有效攻擊。

2 預警機配置研究

航母編隊在實際防空作戰(zhàn)中，預警機必須根據實際作戰(zhàn)態(tài)勢進行合理配置。因此，本文根據雙方態(tài)勢，在利用精確模型分析藍方可能攻擊路線的基礎上，結合預警機配置要求，對預警機的前出距離和配置數量進行定量研究。

2.1 藍方戰(zhàn)斗機可能攻擊路線分析

假設，紅方航母的位置為E1，藍方岸上機場或航母位置為E2，藍方戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術航程[6]為S1，藍方戰(zhàn)斗機發(fā)射的艦空導彈的最大有效射程為S2。藍方戰(zhàn)斗機對紅方航母編隊進行攻擊時，是從藍方機場或者航母起飛，到達攻擊陣位后發(fā)射空艦導彈對紅方航母進行攻擊。所以，藍方戰(zhàn)斗機對紅方航母的攻擊路線，可以理解為藍方戰(zhàn)斗機飛行的路線加上發(fā)射的空艦導彈飛行的路線。由于藍方戰(zhàn)斗機的飛行路線必須小于等于其戰(zhàn)術航程，空艦導彈的飛行路線距離必須小于等于其最大有效射程。因此，藍方戰(zhàn)斗機對紅方航母的攻擊路線必須小于等于藍方戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術航程和艦空導彈的最大有效射程之和S1+S2，即藍方戰(zhàn)斗機對紅方航母編隊的攻擊路線必須在以E1和E2為焦點的橢圓內[6]，如圖1所示。令2a=S1+S2，令E1和E2之間的距離為2c，則該橢圓的長軸為2a，焦距為2c。令橢圓的短軸為2b，根據橢圓的性質可得b2=a2-c2，則可得橢圓的方程為：

(1)

圖1 藍方戰(zhàn)斗機對紅方航母所有可能的攻擊路線

2.2 紅方預警機前出距離分析

根據預警配置的基本要求2)可得，預警機的前出距離L必須滿足：

(2)

其中D通信為預警機與編隊間的最大可靠通信距離。

根據預警配置的基本要求3)可得：

(3)

式中，v預為預警機的巡航速度，t預續(xù)為預警機的續(xù)航時間，t預巡為要求的預警機巡邏時間，t預儲為預警機的儲備時間。

根據預警機配置的基本要求4)，預警機的預警范圍要保證藍方戰(zhàn)斗機在發(fā)射空艦導彈之前紅方攔截飛機能對其進行一次有效攻擊。在實際作戰(zhàn)中，紅方攔截飛機可以分為甲板待機和空中巡邏兩種情況。下面以甲板待機為例進行分析，方法可以推廣到空中巡邏情況。

假設紅方預警機的探測距離為D，藍方戰(zhàn)斗機的速度為v藍方戰(zhàn)斗機，艦空導彈最大有效射程為S藍方航空導彈，紅方空中攔截飛機進入攻擊陣位需要飛行的距離為S紅方戰(zhàn)斗機，空中攔截飛機的速度為v紅方戰(zhàn)斗機，空中攔截飛機發(fā)射的空空導彈的最大有效射程為S紅方空空導彈，空中攔截飛機發(fā)射的空空導彈的速度為v紅方空空導彈，預警機發(fā)現(xiàn)藍方戰(zhàn)斗機后至紅方攔截飛機起飛需要的時間為t紅方戰(zhàn)斗機。預警機的探測范圍要保證藍方戰(zhàn)斗機在發(fā)射空艦導彈之前紅方攔截飛機對藍方進行一次有效攻擊，則預警機的前出距離應該滿足以下不等式：

t紅方戰(zhàn)斗機+S紅方戰(zhàn)斗機/v紅方戰(zhàn)斗機+S紅方空空導彈/v紅方空空導彈≤(L+D-S藍方航空導彈)/v藍方戰(zhàn)斗機

(4)

式中，

(5)

由式(4)和(5)可得：

L≥(t紅方戰(zhàn)斗機+(S藍方航空導彈-S紅方空空導彈)/v紅方戰(zhàn)斗機+S紅方空空導彈/v紅方空空導彈)v藍方戰(zhàn)斗機+S藍方航空導彈-D

(6)

故由式(2)、(3)和(6)就可以確定預警機前出距離的范圍。

2.3 預警機配置數量分析

確定了藍方戰(zhàn)斗機可能攻擊路線區(qū)域和紅方預警機的前出距離后，那么根據預警機前出位置處藍方戰(zhàn)斗機攻擊路線區(qū)域的寬度和紅方預警機的探測距離就可以具體確定要覆蓋藍方戰(zhàn)斗機所有攻擊路線需要配置預警機的數量，如圖2所示，假設預警機前出位置為P點，前出距離為L，則此處橢圓的寬度H可以利用橢圓定義求出：

(7)

則，為了能夠覆蓋藍方戰(zhàn)斗機預警路線，則紅方預警配置數量為：

(8)

式中,「· 為向上取整。

圖2 預警機探測范圍覆蓋藍方戰(zhàn)斗機攻擊路線示意圖

3 計算機仿真

為了驗證方法的有效性，結合實例進行了計算機仿真。假設雙方態(tài)勢及相關裝備參數如表1所示。

1)根據雙方態(tài)勢以及裝備參數可以求地藍方攻擊路線在長軸為950km，短軸為736km的橢圓內，預警機的前出距離范圍為[176km,375km]，在此范圍內， 預警機的配置數量都為2。

表1 雙方態(tài)勢及相關裝備參數

圖4 藍、紅裝備參數對預警機最小前出距離的影響(2)

2)在其它參數不變的情況下，研究了藍方機場或航母與紅方航母距離對預警機數量的影響，藍方機場或航母與紅方航母距離在[800km,1800km]之間取值，在此，計算預警機數量時取預警機前出距離的最小值，結果如表2所示。

表2 藍方機場與紅方航母距離對預警機數量的影響

3)在其它參數不變的情況下，研究了雙方裝備參數對滿足防空作戰(zhàn)需求的預警機最小前出距離的影響。結果分布如圖3和圖4所示。

圖3 藍、紅裝備參數對預警機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)需求的預警機最小前出距離與紅方攔截機起飛時間、紅方空空導彈最大有效射程、藍方艦空導彈最大有效射程和藍方戰(zhàn)斗機飛行速度成正相關，與紅方預警機探測距離、紅方空空導彈速度、紅方攔截機飛機速度成負相關。其中，與紅方預警機探測距離、紅方攔截機起飛時間、藍方艦空導彈最大有效射程和藍方戰(zhàn)斗機飛行速度的相關性更大些。因此，為了提高紅方航母編隊防空作戰(zhàn)的反應時間，應該盡量提高預警機的探測距離和縮短攔截飛機起飛的響應時間。

4 結束語

預警機的合理配置在航母編隊防空作戰(zhàn)中起著非常重要的作用。本文結合雙方態(tài)勢情況，在分析藍方可能攻擊路線的基礎上結合紅方預警需求，對預警機的前出距離和配置數量進行了定量研究，并結合實例進行了計算機仿真。從仿真結果可以看出雙方態(tài)勢及雙方各裝備參數對預警機配置的影響。本文雖然是在紅方攔截機甲板待機的情況下進行的研究，但是方法可以推廣應用到空中待戰(zhàn)的情況?！?/p>

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

[2] 謝榮鴻, 冷畫屏, 陳小銀. 航母編隊遠海對空作戰(zhàn)預警探測體系的構建[J]. 艦船電子工程,2011, 31(1):1-3.

[3] 程子光, 姜禮平, 朱建沖, 等. 大型海上編隊空中警戒力量優(yōu)化部署[J]. 電光與控制，2013, 20(2):57-60.

[4] 申戰(zhàn)勝，夏惠誠，徐亞光. 航母編隊對海作戰(zhàn)中預警機的陣位配置[J]. 艦船科學技術, 2011, 33(7): 115-118.

[5] 樸成日, 沈治河. 航母編隊對空防御中預警直升機空域配置方法[J]. 計算機仿真, 2013, 30(2): 106-111.

[6] 徐圣良, 吳曉鋒, 王振波. 航母編隊進入綜合作戰(zhàn)區(qū)后預警機陣位研究[J].艦船電子工程, 2008,28(1): 41-45.

[7] 郭江龍, 王展波, 馬培浩. 驅護艦編隊海上作戰(zhàn)中預警直升機配置方法研究[J]. 艦船電子工程, 2012, 32(6): 33-36.

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，主要研究方向為預警探測與情報處理。

E925;TN971

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