艦艇編隊中攻擊型潛艇陣位配置模型

樸成日，沈治河

(1.海軍大連艦艇學院作戰與訓練系，遼寧 大連 116018;2.海軍大連艦艇學院 科研部，遼寧 大連 116018)

0 引言

艦艇編隊中的攻擊型潛艇是有效的反潛兵力，其反潛能力遠優于水面艦艇和反潛直升機。攻擊型潛艇的優勢在于:①行動隱蔽，自給力和作戰半徑大;②在有利的聽測水層，遠距離發現敵潛艇;③能在各種氣象條件下，有效地搜索、跟蹤和攻擊敵潛艇。因此，研究編隊中攻擊型潛艇的配置，提高編隊對潛防御能力具有重要的理論價值和軍事意義［1］。

1 攻擊型潛艇陣位配置的基本要求

明確攻擊型潛艇的任務是配置的前提。攻擊型潛艇通常配置在遠程防潛區域，其主要任務是:為編隊提供早期防潛預警、搜索和攻擊企圖占領導彈射擊陣位的敵潛艇;在艦艇編隊進入某一作戰區之前，攻擊型潛艇對該作戰區實施嚴密的反潛清掃，當確認無敵潛艇后，編隊方可高速進入陣位。根據攻擊型潛艇承擔的任務和自身的特點，其配置必須滿足以下基本要求:① 前出距離能為編隊提供一定的防潛縱深;②攻擊型潛艇對空防御能力弱，前出的距離需要在編隊殲擊機的有效掩護范圍內;③ 在編隊進入陣位之前，攻擊型潛艇有充足的時間對作戰區實施嚴密的反潛清掃;④陣位配置需要考慮安全因素，避免誤傷;⑤在編隊通信范圍之內［2］。

艦艇編隊兵力的配置需要確定參考的基準點，而這個基準點與編隊的狀態有關。如果編隊在航渡中，相對基準點是指揮艦;如果編隊在某一作戰區，相對基準點則是作戰區的圓心。攻擊型潛艇的配置，用相對于基準點的前出距離和方位2個要素來描述。攻擊型潛艇配置的方位以編隊的威脅軸為基準，威脅軸的確定由指揮員根據敵情威脅判斷決策，本文把攻擊型潛艇前出相對于基準點的距離作為重點來討論。

2 攻擊型潛艇陣位配置模型

2.1 基于遠程防潛攻擊型潛艇陣位配置模型

攻擊型潛艇配置在遠程防潛區域，其目的是為了搜索和攻擊企圖占領反艦導彈發射陣位的敵潛艇［3］。

為了保證攻擊型潛艇能在敵潛艇占領反艦導彈發射陣位之前，對其及時發現、識別并實施攻擊，要求攻擊型潛艇發現敵潛艇的界線稱為遠程防潛警戒線［4］。警戒線到基準點的距離稱為遠程防潛警戒線距離。

攻擊型潛艇搜索和攻擊敵潛艇的作戰過程可以描述為:O點為參考基準點，攻擊型潛艇前出配置在B點，探測到不明潛艇在E點，BE之間的距離為攻擊型潛艇的探測距離，OE之間的距離為遠程防潛警戒線距離。經過識別確認是敵潛艇后，指揮員定下決心、確定作戰方案，這個過程持續時間為t1;攻擊型潛艇機動到C點占領魚雷射擊陣位，這個過程持續時間為t2;在魚雷最大有效射程上發射，在D點魚雷與敵潛艇相遇，這個過程持續時間為t3。經過t1+t2+t3后，指揮艦航行到A點，AD之間的距離應大于敵潛艇反艦導彈最大射程，即在敵潛艇占領導彈射擊陣位前，攻擊型潛艇對其至少完成1次攻擊，如圖1所示。

關系式為:

圖1 遠程防潛作戰過程圖Fig.1 The process of long-range anti-submarine operation

式中:DTC為攻擊型潛艇對敵潛艇探測距離;VWQ為攻擊型潛艇巡航速度;VDQ為敵潛艇巡航速度;DYL為攻擊型潛艇魚雷最大有效射程;DDD為敵潛艇反艦導彈最大有效射程;DOB為O與B兩點之間的距離;VH為編隊航速;VYL為魚雷航速。

從作戰過程描述可以看出，攻擊型潛艇提供防潛縱深應該大于遠程防潛警戒線距離DOE，即前出距離應該大于DOB。

如果編隊在航渡中，攻擊型潛艇的陣位配置應該是相對于基準點的一個點，前出距離大于DOB，即提供的防潛縱深大于DOE。攻擊型潛艇的前出距離、探測距離、防潛縱深和防潛扇面角度構成了三角函數關系，如圖2所示。

圖2 航渡中攻擊型潛艇陣位配置示意圖Fig.2 The disposition of attack submarine in navigation

關系式為

其中α為攻擊型潛艇提供的防潛扇面角度。

如果編隊在某一作戰區，攻擊型潛艇的配置應該是一條巡邏線，潛艇在該巡邏線上往返航行巡邏警戒。巡邏線長度與前出距離、防潛縱深和防潛扇面角度之間的關系，如圖3所示。

圖3 作戰區攻擊型潛艇陣位配置示意圖Fig.3 The disposition of attack submarine in theatre of war

設直線AB為巡邏線，與威脅軸垂直，圖中2個圓分別是攻擊型潛艇在巡邏線2個端點A和B的探測范圍，這樣扇面HKL則是攻擊型潛艇的防潛扇面。在攻擊型潛艇前出距離確定的情況下，其提供的最大防潛縱深為

式中:DQC為攻擊型潛艇巡航時陣位相對于基準點距離的最大值;DAB為巡邏線AB的長度。

攻擊型潛艇的前出距離、巡邏線長度與提供的防潛縱深、防潛扇面角度存在關系式:

其中:DYJ為攻擊型潛艇在威脅方向上提供的對潛預警距離;φ為攻擊型潛艇提供的防潛扇面角度，以基準點為圓心，以DYJ為半徑。

當攻擊型潛艇在巡邏線上從A點航行到B點，預警扇面邊緣KH上的CH段依然在攻擊型潛艇的監視范圍內。如果作戰區半徑為R，應該保證CH長度大于 (DOE+R)，即在敵潛艇占領反艦導彈射擊陣位之前，攻擊型潛艇已對敵潛艇實施攻擊。關系式如下:

其中DCH為點C到點H之間的距離。

2.2 基于空中掩護攻擊型潛艇陣位配置模型

在眾多的反潛平臺中，能在短時間內迅速對攻擊型潛艇構成威脅當屬反潛飛機，而防空作戰恰恰是攻擊型潛艇的短板。從系統的角度看，編隊是一個作戰大系統，應該為系統中的攻擊型潛艇提供空中掩護。掩護方式可以分為空中待戰與機場待戰2 種［5］。

空中待戰掩護過程可以描述為:O點為參考基準點，預警機前出配置在A點，殲擊機前出配置在B點，攻擊型潛艇前出配置在D點。預警機發現敵反潛飛機在F點，AF之間的距離為預警機的探測距離。經過識別確認是敵機后，向編隊發出警報，這個過程持續時間為t1。指揮引導殲擊機前出迎敵，占領攻擊陣位C點，這個過程持續時間為t2。在空空導彈最大有效射程上發射，在E點導彈與敵機相遇，DE之間的距離應大于敵反潛飛機對攻擊型潛艇的攻擊距離，即在敵機對攻擊型潛艇使用武器之前，殲擊機對敵反潛飛機至少完成1次攻擊，如圖4所示。

圖4 空中待戰掩護過程圖Fig.4 The process of covering provided by fighter through airborne alert

得出以下關系式:

式中:DBC為殲擊機前出迎敵距離;DTC為預警機對敵反潛巡邏機的探測距離;DWKK為我空空導彈最大有效射程;DDGJ為敵反潛巡邏機對潛艇的最大攻擊距離;VJJJ為殲擊機的航速;VDJ為敵反潛巡邏機的航速。

當殲擊機采取空中待戰掩護方式時，攻擊型潛艇的前出距離不能大于DOD。

殲擊機以機場待戰方式掩護攻擊型潛艇，當預警機發現敵機后，殲擊機從機場起飛前出迎敵，這種情勢如圖5所示。可以描述為:攻擊型潛艇配置在C點，當預警機在A點巡航時發現了敵機在E點，AE之間的距離為預警機的探測距離。經過識別確認是敵機后，向編隊發出警報，這個過程持續時間為t1。指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，機場待戰殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續時間為t2。殲擊機起飛后并完成空中集合所需時間為t3。編隊飛行一段時間后，到達B點占領攻擊陣位，這個過程持續時間為t4。在空空導彈最大有效射程上發射，在D點導彈與敵機相遇。DC之間的距離應大于敵反潛巡邏機最大攻擊距離，即在敵機對攻擊型潛艇使用武器之前，殲擊機對敵反潛飛機至少完成1次攻擊。

圖5 機場待戰掩護過程圖Fig.5 The process of covering provided by fighter through airport alert

得出以下關系式:

當殲擊機采取機場待戰掩護方式時，攻擊型潛艇的前出距離不能大于DOC。

2.3 基于反潛清掃攻擊型潛艇陣位配置模型

當艦艇編隊在某一作戰區存在敵潛艇威脅時，攻擊型潛艇根據指揮所的指揮，預先適時配置在該作戰區內，進行先期反潛清掃。攻擊型潛艇直接抵達作戰區附近待機或從航渡過程中轉入作戰區附近待機，然后根據編隊指揮所指揮，在規定時刻進入該區域，選擇有利的搜索航速、搜索方式和搜索深度進行反潛搜索，待編隊兵力抵達安全線時，攻擊型潛艇正好完成對作戰區的反潛清掃，接著攻擊型潛艇迅速撤離該區域，轉為編隊遠程反潛力量。

當攻擊型潛艇在作戰區內以指定概率搜索時，潛艇的搜索時間一般與搜索面積、敵我雙方潛艇聲吶探測距離及敵我雙方潛艇航速有關［6］。關系式為:

式中:T為攻擊型潛艇以指定概率對作戰區敵潛艇的搜索時間;P為上級指定攻擊型潛艇在作戰區對敵潛艇的搜索概率;S為作戰區面積;dW為攻擊型潛艇聲納作用距離;dD為敵潛艇聲納作用距離;DGB為敵潛艇規避距離，一般取值為0.6～0.8 dD;VWQ為攻擊型潛艇航速;VDQ為敵潛艇航速。

攻擊型潛艇需要比艦艇編隊其他兵力提前T，進入作戰區入口開始實施反潛清掃。

2.4 基于安全因素攻擊型潛艇陣位配置模型

從安全角度考慮，為了避免誤傷，要求攻擊型潛艇陣位與艦艇編隊其他艦艇陣位之間的距離必須大于安全距離L。表達式為

式中:dmax為攻擊型潛艇或己方其他艦艇，發現對方的最大距離;ξ1為攻擊型潛艇的艦位誤差;ξ2為己方其他艦艇的艦位誤差;δ為攻擊型潛艇或己方其他艦艇設定的緩沖距離。

3 攻擊型潛艇行動方法

攻擊型潛艇在陣位內行動可以采取2種方式:一種是攻擊型潛艇機動搜索，潛艇的平均航速同編隊的航速相同，這種方法稱為直接伴隨法;另一種是檢掃伴隨法，即在艦艇編隊航速較高時，攻擊型潛艇為保證先敵發現而采取“高、低、高”的航速，對編隊正前方或前方翼側進行檢查性搜索。直接伴隨法比較簡單，不必多做討論，但檢查性搜索需要做進一步的討論。該方法是利用拖曳線列陣聲吶探測距離遠的優勢，實施低速搜索、高速航行，從而提高搜索效率。高速航行的時間應滿足［7］:

式中:VWD和VWG分別為攻擊型潛艇低速搜索和高速跳躍時的速度;TD和TG分別為對應低、高速航行的時間。

4 實例仿真分析

首先設定基本作戰參數:攻擊型潛艇對敵潛艇探測距離為30 km，巡航速度為18 kn;魚雷航速為40 kn;最大有效射程為15 km，編隊航速為18 kn，作戰區半徑為30 km，有可靠的通信保障;預警機對敵反潛巡邏機的探測距離為400 km，前出距離200 km;殲擊機的航速為300 m/s，前出距離為250 km;空空導彈最大有效射程為100 km，速度4 Ma;敵反潛巡邏機航速為140 m/s，對潛艇的最大攻擊距離為10 km;敵潛艇巡航速度為8 kn，反艦導彈最大有效射程為130 km，敵潛艇聲吶作用距離為20 km。反潛作戰中，指揮員確定作戰方案，持續時間為3 min;防空作戰中，預警機發現敵機后，綜合識別并發出警報時間為30 s，指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，機場待戰殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續時間為5 min;殲擊機起飛后并完成空中集合所需時間為3 min;上級指定攻擊型潛艇在某一作戰區對敵潛艇的搜索概率為0.9，作戰區面積為3000 km2，敵潛艇規避距離取值為0.7dD;攻擊型潛艇或己方其他艦艇，發現對方的最大距離為30 km，攻擊型潛艇的艦位誤差為1 km，己方其他艦艇的艦位誤差為1 km，攻擊型潛艇或己方其他艦艇設定的緩沖距離為3 km。

基于想定，根據式(1)～式(6)計算，DOB=123 km，航渡中遠程防潛警戒線距離DOE=153 km，作戰區遠程防潛警戒線距離為183 km。當編隊在航渡中時，攻擊型潛艇前出距離必須大于123 km，才能保證在威脅方向上的對潛遠程警戒;同理，當編隊在作戰區時，攻擊型潛艇前出距離必須大于153 km。

根據式(15)～式(19)計算，殲擊機采用空中待戰掩護方式，攻擊型潛艇的前出距離不能大于500 km;根據式(20)～式(23)計算，殲擊機采用機場待戰掩護方式，攻擊型潛艇的前出距離不能大于375 km。

根據式(24)～式(25)計算，T=21 h，攻擊型潛艇需要比艦艇編隊其他兵力提前21 h進入作戰區入口開始實施反潛清掃;根據式(26)計算，安全距離為35 km。

當編隊在航渡中，根據式(7)，對攻擊型潛艇前出距離分別為130，150，……，490，510 km進行仿真計算，攻擊型潛艇提供的防潛縱深和防潛扇面角度之間的關系如圖6所示。

當編隊在某一作戰區中，根據式(9)～式(14)，對攻擊型潛艇前出距離分別為160，180，……，480，500 km進行仿真計算，攻擊型潛艇提供的防潛縱深和防潛扇面角度之間的關系如圖7所示，防潛縱深和巡邏線長度之間的關系如圖8所示。

圖6 航渡中防潛扇面角度隨防潛縱深變化圖Fig.6 The relation between the covering angle and the range for submarine defense in navigation

圖7 作戰區中防潛扇面角度隨防潛縱深變化圖Fig.7 The relation between the covering angle and the range for submarine defense in theatre of war

從圖6和圖7可看出，由于攻擊型潛艇探測發現目標距離較小以及前出距離較大，所以提供的防潛扇面角度較小，只能提供所在方位附近的對潛預警。從圖8可看出，攻擊型潛艇前出距離一定時，防潛縱深隨巡邏線長度的增大而增大。

如果攻擊型潛艇運用檢掃伴隨法行動，采取“高、低、高”的航速，根據式 (27) ～式 (28)，對高速分別為20，22，……，28，30 kn，低速分別為4，6，……，8，10 kn進行計算，對應的高速和低速航行時間如表1所示，單位min。

圖8 防潛縱深隨巡邏線長度變化圖Fig.8 The relation between the range of submarine defense and the length of patrol line

表1 不同航速下對應的航行時間Tab.1 Sailing time under different speed

5 結語

通過對攻擊型潛艇陣位配置方法的探討，結合實例仿真可以看出;編隊遠程防潛需求、空中掩護方式等因素影響了攻擊型潛艇的前出距離，攻擊型潛艇的探測能力和前出距離對提供的防潛縱深和防潛扇面角度產生影響。通過分析諸多影響因素，本文運用解析法建立了攻擊型潛艇陣位配置模型，為艦艇編隊攻擊型潛艇陣位配置提供了參考依據。

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