航母編隊防空作戰(zhàn)中預(yù)警機配置研究*

周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學(xué)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(yù)警機配置研究*

周紅波,萬 福,秦 華

(海軍指揮學(xué)院信息戰(zhàn)研究系，江蘇 南京 211800)

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

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

預(yù)警機配置主要包括預(yù)警機的數(shù)量、方位、前出距離以及巡航高度等[4-5]。關(guān)于航母編隊預(yù)警機配置問題，國內(nèi)外文獻(xiàn)也做了一些研究[4-7]，其中大部分研究只是對前出距離進(jìn)行了定量分析，而對數(shù)量只是進(jìn)行定性分析，沒有結(jié)合實際雙方態(tài)勢進(jìn)行具體研究。文獻(xiàn)[6]雖然根據(jù)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(yù)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(jù)雙方態(tài)勢，在利用精確模型分析敵可能攻擊路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)警機配置要求，對預(yù)警機的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行了定量研究，最后結(jié)合具體實例進(jìn)行了計算機仿真，并分析了雙方態(tài)勢及雙方各裝備參數(shù)對預(yù)警機配置的影響。

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

1 預(yù)警機配置要求

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

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

1)配置于藍(lán)方戰(zhàn)斗機可能來襲方向上，盡可能能夠覆蓋藍(lán)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(nèi)，保障預(yù)警機與編隊間的可靠通信。

3)前出距離必須考慮預(yù)警機的留空時間。

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

2 預(yù)警機配置研究

航母編隊在實際防空作戰(zhàn)中，預(yù)警機必須根據(jù)實際作戰(zhàn)態(tài)勢進(jìn)行合理配置。因此，本文根據(jù)雙方態(tài)勢，在利用精確模型分析藍(lán)方可能攻擊路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)警機配置要求，對預(yù)警機的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行定量研究。

2.1 藍(lán)方戰(zhàn)斗機可能攻擊路線分析

假設(shè)，紅方航母的位置為E1，藍(lán)方岸上機場或航母位置為E2，藍(lán)方戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)航程[6]為S1，藍(lán)方戰(zhàn)斗機發(fā)射的艦空導(dǎo)彈的最大有效射程為S2。藍(lán)方戰(zhàn)斗機對紅方航母編隊進(jìn)行攻擊時，是從藍(lán)方機場或者航母起飛，到達(dá)攻擊陣位后發(fā)射空艦導(dǎo)彈對紅方航母進(jìn)行攻擊。所以，藍(lán)方戰(zhàn)斗機對紅方航母的攻擊路線，可以理解為藍(lán)方戰(zhàn)斗機飛行的路線加上發(fā)射的空艦導(dǎo)彈飛行的路線。由于藍(lán)方戰(zhàn)斗機的飛行路線必須小于等于其戰(zhàn)術(shù)航程，空艦導(dǎo)彈的飛行路線距離必須小于等于其最大有效射程。因此，藍(lán)方戰(zhàn)斗機對紅方航母的攻擊路線必須小于等于藍(lán)方戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)航程和艦空導(dǎo)彈的最大有效射程之和S1+S2，即藍(lán)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(nèi)[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(jù)橢圓的性質(zhì)可得b2=a2-c2，則可得橢圓的方程為：

(1)

圖1 藍(lán)方戰(zhàn)斗機對紅方航母所有可能的攻擊路線

2.2 紅方預(yù)警機前出距離分析

根據(jù)預(yù)警配置的基本要求2)可得，預(yù)警機的前出距離L必須滿足：

(2)

其中D通信為預(yù)警機與編隊間的最大可靠通信距離。

根據(jù)預(yù)警配置的基本要求3)可得：

(3)

式中，v預(yù)為預(yù)警機的巡航速度，t預(yù)續(xù)為預(yù)警機的續(xù)航時間，t預(yù)巡為要求的預(yù)警機巡邏時間，t預(yù)儲為預(yù)警機的儲備時間。

根據(jù)預(yù)警機配置的基本要求4)，預(yù)警機的預(yù)警范圍要保證藍(lán)方戰(zhàn)斗機在發(fā)射空艦導(dǎo)彈之前紅方攔截飛機能對其進(jìn)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(jìn)行分析，方法可以推廣到空中巡邏情況。

假設(shè)紅方預(yù)警機的探測距離為D，藍(lán)方戰(zhàn)斗機的速度為v藍(lán)方戰(zhàn)斗機，艦空導(dǎo)彈最大有效射程為S藍(lán)方航空導(dǎo)彈，紅方空中攔截飛機進(jìn)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(dǎo)彈的最大有效射程為S紅方空空導(dǎo)彈，空中攔截飛機發(fā)射的空空導(dǎo)彈的速度為v紅方空空導(dǎo)彈，預(yù)警機發(fā)現(xiàn)藍(lán)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(yù)警機的探測范圍要保證藍(lán)方戰(zhàn)斗機在發(fā)射空艦導(dǎo)彈之前紅方攔截飛機對藍(lán)方進(jìn)行一次有效攻擊，則預(yù)警機的前出距離應(yīng)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(dǎo)彈/v紅方空空導(dǎo)彈≤(L+D-S藍(lán)方航空導(dǎo)彈)/v藍(lán)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(lán)方航空導(dǎo)彈-S紅方空空導(dǎo)彈)/v紅方戰(zhàn)斗機+S紅方空空導(dǎo)彈/v紅方空空導(dǎo)彈)v藍(lán)方戰(zhàn)斗機+S藍(lán)方航空導(dǎo)彈-D

(6)

故由式(2)、(3)和(6)就可以確定預(yù)警機前出距離的范圍。

2.3 預(yù)警機配置數(shù)量分析

確定了藍(lán)方戰(zhàn)斗機可能攻擊路線區(qū)域和紅方預(yù)警機的前出距離后，那么根據(jù)預(yù)警機前出位置處藍(lán)方戰(zhàn)斗機攻擊路線區(qū)域的寬度和紅方預(yù)警機的探測距離就可以具體確定要覆蓋藍(lán)方戰(zhàn)斗機所有攻擊路線需要配置預(yù)警機的數(shù)量，如圖2所示，假設(shè)預(yù)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(lán)方戰(zhàn)斗機預(yù)警路線，則紅方預(yù)警配置數(shù)量為：

(8)

式中,「· 為向上取整。

圖2 預(yù)警機探測范圍覆蓋藍(lán)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(jié)合實例進(jìn)行了計算機仿真。假設(shè)雙方態(tài)勢及相關(guān)裝備參數(shù)如表1所示。

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

表1 雙方態(tài)勢及相關(guān)裝備參數(shù)

圖4 藍(lán)、紅裝備參數(shù)對預(yù)警機最小前出距離的影響(2)

2)在其它參數(shù)不變的情況下，研究了藍(lán)方機場或航母與紅方航母距離對預(yù)警機數(shù)量的影響，藍(lán)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(yù)警機數(shù)量時取預(yù)警機前出距離的最小值，結(jié)果如表2所示。

表2 藍(lán)方機場與紅方航母距離對預(yù)警機數(shù)量的影響

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

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

4 結(jié)束語

預(yù)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(jié)合雙方態(tài)勢情況，在分析藍(lán)方可能攻擊路線的基礎(chǔ)上結(jié)合紅方預(yù)警需求，對預(yù)警機的前出距離和配置數(shù)量進(jìn)行了定量研究，并結(jié)合實例進(jìn)行了計算機仿真。從仿真結(jié)果可以看出雙方態(tài)勢及雙方各裝備參數(shù)對預(yù)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(jìn)行的研究，但是方法可以推廣應(yīng)用到空中待戰(zhàn)的情況。■

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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(yù)警探測與情報處理。

E925;TN971

A