反潛直升機作戰任務分解和攻潛技術指標研究

楊學鋒，辛 冀，孫 強

(1.海裝裝備采購中心，北京 100071；2.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

反潛直升機作戰任務分解和攻潛技術指標研究

楊學鋒1，辛 冀2，孫 強2

(1.海裝裝備采購中心，北京 100071；2.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

以岸基反潛直升機為例，介紹了一種武器裝備作戰任務分解和技術指標生成方法。首先對岸基反潛直升機的作戰使命相關要素進行了分析，提取了基本作戰使命和作戰能力要求。然后根據基本使命分解形成了典型的作戰行動和更細致的作戰任務。想定了反潛直升機在遠程攻擊潛艇行動中的作戰場景，分析了不同技術參數組合條件下的直升機遠程攻潛命中概率，根據分析結果對相關參數的技術指標進行了規定。

直升機；反潛；任務分解；技術指標

0 引言

當前，我國航空類裝備水平相比于歐美已從改革開放初期的“望塵莫及”發展為今天的“望其項背”，新型號的研發方式正由仿制向完全自主研發邁進，不再是只尋求從無到有的階段。我國周邊地區戰略格局復雜，對航空裝備的需求有自身的特點，而且現代航空裝備型號的研發投資也越來越巨大。這就要求航空工業部門在型號開發之前，必須結合型號的作戰使命任務要求，開展充分的技術需求分析和論證，建立起軍隊用戶需要和技術設計指標之間的轉換紐帶。國外航空航天企業這一方面的工作開展較早，但公開發表的專業文獻資料還很少，參考價值低。急需在國內開展相關的論證技術研究，以建立完整成熟的論證技術方法。

本文將針對航空型號的技術需求開發，建立一套從直升機的作戰使命要求向技術指標轉化的技術流程，并以設想的未來某型直升機岸基反潛任務[1]為例，使用該技術流程對型號的相關技術指標進行了分析提取。

1 任務體系分解方法

型號研發前期的使命任務分析，可在訂貨方下發的頂層作戰使命任務要求和技術需求分析之間起到承上啟下的作用。

岸基反潛直升機主要用于近岸反潛。理論上來看，敵方潛艇靠近我方海岸越近，可獲得的情報和信息就越多。因此，各國潛艇總會冒險挺進到我方艦艇基地附近進行偵察和探測。直升機由于其機動靈活的特點，在“應召反潛”或“巡邏反潛”中可以做到隨時發現，隨時攻擊，搜索效率高，因此被廣泛應用于各國的近岸反潛斗爭中。

下面將以設想的未來我國某型岸基大型直升機為例，將其反潛作戰分作戰使命、作戰行動和作戰任務三個層次，逐級開展分析。

1.1 作戰使命分析

SWOT分析方法[2]近年來被引入武器裝備需求論證中，取得了較好的效果。該方法著眼于我方裝備實力和與潛在敵方的比較，從外部環境的威脅和機遇兩方面對己方的優勢、劣勢進行綜合評估，確定戰略層面的裝備作戰使命目標。本文使用SWOT法對大型岸基直升機的反潛作戰使命各相關要素進行分析，結果如表1所示。

表1 大型直升機岸基反潛作戰使命的SWOT關聯分析表

W(內部劣勢)W1作戰半徑短W2反潛探測能力低，近岸淺水進一步削弱了反潛設備的探測精度W3海面機動能力低W4攜帶武器較少，攻擊能力不足W5與海軍艦艇、作戰飛機之間缺乏聯合作戰經驗

外部機遇帶來的優勢(SO)外部機遇帶來的劣勢(WO)O(外部機遇)O1近年與周邊國家爆發大規模海上軍事沖突的可能性仍較低SO1我軍可抓住時機，升級近岸反潛能力，近岸水文資料WO1可能導致近岸反潛建設優先級降低，近岸反潛能力發展緩慢O2目前我國周邊存在威脅的在役潛艇為：越南3艘、臺灣4艘(老舊)、日本18艘、美國駐菲1-2艘、駐日5-6艘，總數約33艘，遠少于我國且部署分散。在戰略上處于基本平衡的態勢，不會貿然發動大規模潛艇戰SO2岸基反潛直升機主要任務是探測、驅離敵方潛艇WO2對潛攻擊能力長期得不到實戰檢驗O3我國近海活躍的外國潛艇較多SO3有助于反潛直升機積累敵方潛艇聲波數據，提高探測準確性WO3可能暴露我軍近岸反潛戰術和反潛直升機的部署情報

外部威脅帶來的優勢(ST)外部威脅帶來的劣勢(WT)T(外部威脅)T1日本潛艇對我國黃海、東海和臺海沿岸進行偵察、布雷、投放聲納或攻擊岸上和海上目標T2美軍駐日本佐世保和橫須賀基地的第七艦隊潛艇對日本、臺灣進行支援T3美日潛艇從蘇比克灣出發對我國臺海、南海沿岸和永興島構成威脅T4越南潛艇從金蘭灣基地出發，對我海南島、永興島和廣東沿岸構成威脅T5臺灣潛艇從基隆基地出發，可對臺灣海峽、湛江和海南基地構成一定威脅ST1敵方潛艇分散，我方保持數量優勢，便于應付WT1我方潛艇難以集中優勢兵力，在局部可能被敵方潛艇形成質量優勢T6潛艇對反潛直升機具有攻擊威脅ST2潛艇對空攻擊時，僅在潛望鏡深度甚至浮出水面，更容易對其進行攻擊WT2潛艇的對空導彈和防空炮對于低速直升機具有一定威脅性T7敵方艦艇編隊中其它艦艇對反潛直升機的威脅ST3此種情況發生的可能性極小，我國近海的海空打擊能力可保護反潛直升機WT3突然出現的其它艦艇對反潛直升機是巨大威脅

按照抓住機遇、強化優勢、避免威脅、克服劣勢的邏輯歸納原則，根據SWOT表進行分析，可以總結生成岸基反潛直升機需要實現的目標作戰使命如下：

1)針對敵方潛艇部隊可能的蠢動，實施常規威懾行動；

2)獨立對敵方靠近我海岸的潛艇進行探測、驅逐或攻擊，保衛海岸港口、基地的安全和裝備信息不受敵方潛艇威脅；

3)與海空軍開展聯合反潛作戰。

為達成使命而對岸基反潛直升機的能力要求總結如下：

1)快速響應和遠程機動能力；

2)對指定海域的“全覆蓋、地毯式”搜索機動能力；

3)“多手段、高精度、抗干擾”的探潛能力和潛艇數據記錄能力；

4)“高成功率”的攻潛能力；

5)具有一定的防護、規避潛艇對空攻擊的能力；

6)與我軍其它水面艦艇、反潛機的聯合探測攻擊潛艇能力；

7)與地面、艦隊指揮中心的遠程、低空通信能力；

8)“高效”的維護保障能力。

足夠的信息收集是接下來的作戰行動想定設計的基礎。對岸基反潛直升機的作戰方向與作戰地域水文自然環境背景分析如表2所示。

表2 岸基反潛直升機的作戰方向和作戰地域自然環境背景

可見，在南海島嶼附近海域，水深較大，為達到反潛的有效性，應根據潛艇的最大潛深設計反潛直升機的作戰指標。

潛艇聲吶有效距離通常在185km，為防止敵方潛艇對我海岸港口實施聲吶偵查，岸基反潛直升機應具有拒止、攻擊海岸185km以外潛艇的能力。

1.2 作戰行動分析

以岸基反潛直升機“獨立對敵方潛艇探測、驅逐或攻擊”作戰使命中的探測和攻擊行動為例，應用目標集分析法對直升機在該行動中的目標體系進行分析。

首先，該作戰使命的指導思想是在我國廣闊的海岸、海島的近岸海洋環境下，對獨立執行偵察干擾任務、侵犯我國領海的敵方潛艇實施的探測和攻擊活動，是一種局部孤立沖突。通常需要根據我方衛星、偵察機、軍艦或漁民的報告，劃定大致海域片區，派遣直升機前往探測攻擊。直升機在探測攻擊過程中應始終與指揮中心保持通信，以隨時獲知附近海域情況，并使行動與政治領導的意志保持一致。

作戰對象通常是敵方一艘孤立潛艇，我方作戰單元應包括反潛直升機、通信衛星和岸基指揮中心。

按作戰進程區分該作戰行動的頂層作戰目標，應該包括：

1)探測獲得敵方潛艇位置；

2)將敵方潛艇信息的探測結果發送至地面指揮中心；

3)規避敵方潛艇可能進行的對空攻擊；

4)摧毀敵方潛艇的繼續戰斗能力。

對頂層作戰目標繼續分解，得到作戰目標的樹結構圖如圖1所示。

在作戰行動分析中，需要對作戰行動的目標進行量化，這通常需要對典型作戰場景進行想定得到。下面想定場景為美海軍主力“弗吉尼亞”級核潛艇(最大工作潛深400m)對我軍港進行抵近偵察，被我漁民發現，接到報告后，基地緊急命令一架岸基反潛直升機起飛執行探測攻擊任務。反潛直升機在可疑區域巡航搜索、布置聲吶。在即將返航時，接到吊放聲吶的潛艇位置探測信息，向上級報告后，上級命令對敵潛艇發起攻擊，至少使之喪失繼續戰斗能力。戰場態勢圖如圖2所示。

現以“魚雷、反潛導彈或航彈應至少一次命中敵潛艇”作為“摧毀敵方潛艇繼續戰斗能力”這一作戰行動目標的量化指標，對攻擊行動繼續進行想定和目標分解。據此，反潛直升機應具有攜帶魚雷、反潛導彈或深水炸彈的能力，可根據目標潛艇的距離選用武器發動攻擊[3]。

至此，作戰行動目標的分解已完成，下面將每個底層作戰目標對應的子行動稱為一項“作戰任務(或作戰行為)”，對其進行分析。

1.3 作戰任務分析

作戰任務分析的主要工作是將反潛直升機整體視為一個系統，分析形成其作戰任務體系和初步的分系統體系架構。

根據圖1中分解得到的攻擊作戰行動底層作戰目標，相應地將反潛直升機的作戰任務分解為機動飛行、機動中發射反潛武器、反潛武器運動和引爆三項，對其繼續分解并繪制從作戰任務到作戰目標的二維分析圖，如圖3所示。

根據上面分析得到的作戰任務，設計轉化出與之相適應的反潛直升機分系統體系，如圖4所示。

2 攻潛技術指標確定方法

通過對落實到分系統上的作戰任務目標進行量化分析，提出相關的作戰任務指標要求，得到的便是可映射到各分系統、與作戰目標集相適應的技術指標集(對整個反潛直升機系統分析后得到的指標集即為指標體系)，本節介紹其確定方法。

根據反潛作戰的特點，本文將反潛直升機的對潛攻擊作戰樣式想定為以下幾種：

1)根據拖曳聲吶或起吊聲吶探測得到遠場潛艇位置信息，使用反潛導彈攻擊；

2)根據磁探儀抓捕到的近場潛艇位置信息，使用魚雷攻擊；

這里選擇第一種作戰樣式為例進行作戰過程中典型技術的指標分析。

作戰過程分為如下幾步：

①反潛直升機距返航時間還有5分鐘時，收到吊放聲吶發現潛艇信息；

②反潛直升機調整航向，飛向潛艇目標；

③在余油允許的飛行距離上，反潛直升機面向潛艇目標發射反潛導彈；

④反潛直升機繼續發射足夠數量的反潛導彈，使導彈上的魚雷戰斗部命中概率不小于99%。

為突出反潛任務的典型性和極限性，參考各類文獻上的反潛武器裝備性能數據[4-5]，本文采用先明確基礎參數，再根據作戰任務目標要求對技術指標參數不斷進行修改分析，獲得與任務目標相適應的技術指標要求。上述作戰過程中所涉及場景、武器和直升機的基礎參數想定如下：

①潛艇位于反潛直升機正后方，航速25節(12m/s)，潛深400m；

②直升機反潛導彈射程20km，飛行速度1Ma(340m/s)；

③反潛導彈的魚雷攻擊部拋放入水后，航程14km，航速40節(20.57m/s)。下面對導彈在某一距離上對以不同速度運動的潛艇的命中概率進行介紹[6]，首先設：

D1=5400-155V-10β

D2=4000-115V-7β

(1)

式中，V是目標潛艇初始運動速度(單位m/s)，β是從目標潛艇測量的魚雷相對方位角(單位°)。在潛艇速度和魚雷相對方位角均取最大值的情況下，D1=1275m，D2=1015m，D3=660m。設魚雷入水時與潛艇距離為D，則有：

在D2

在D3

在D

④按照ADS-33E-PRF飛行品質規范的要求，反潛直升機瞬態轉彎速度的最大值至少應為220km/h(61m/s)，最多在15s內就要完成180°轉彎，直升機法向過載應能達到0.2g以上。經過分析，在直升機速度為220km/h、角速度不小于12°/s的情況下，如果機身過載滿足規范要求，則轉彎半徑應小于290.5m；

⑤反潛直升機需在2.5min內完成調整航向、接近敵潛并發射足夠數量反潛導彈的任務，本文將命中概率指標要求取為不小于0.99。

下面設反潛直升機在轉過135°方位時向潛艇發現位置發射第一枚導彈，將反潛直升機最小轉彎半徑、發射導彈數和導彈發射間隔作為變量，相應的攻擊流程示意圖如圖5所示。

取不同樣本組合，分析其命中目標的概率如表3所示：

表3 不同參數下直升機遠程攻潛命中概率

綜合表3中的數據可見，為滿足命中18.5km外敵方潛艇的任務要求，反潛直升機至少應攜帶4枚反潛導彈。

在滿足飛行品質規范要求的前提下，如果直升機轉彎半徑為290.5m，則反潛導彈的發射最小時間間隔僅2.5s。當直升機轉彎半徑為250m時，允許的反潛導彈發射間隔增加至10s，為火控系統留出的設計余量最大。

由此，可以綜合分析提取技術指標需求，列寫如下：

①岸基反潛直升機應至少攜帶4枚導彈；

②反潛直升機應能按照飛行品質規范中瞬態轉彎機動科目的要求，完成半徑不大于250m的左右連續瞬態轉彎；

③反潛直升機應能在至少220km/h的平飛和機動轉彎飛行情況下發射反潛導彈；

④反潛直升機在可發射反潛導彈的飛行狀態下，反潛導彈發射間隔時間不應大于10s。

3 結束語

每種型號在開始方案的詳細設計前都應經過充分的需求論證，提出充分完整、堅實可靠的技術指標體系。從作戰想定、作戰任務指標向技術指標轉化的工作量很大，需要考慮的因素很多。本文側重于指標分析方法介紹，對于轉換流程的每一步都僅選取一個例子用于說明，具體的型號工作需要在本文方法基礎上繼續擴充。

[1] 沈益斌.“超黃蜂”岸基反潛效能分析[C].第八屆全國直升機年會論文集，1992.

[2] 吳 堅，郭齊勝，董志明.面向武器裝備需求的作戰任務體系生成技術[M].北京：國防工業出版社，2015。

[3] 王連元.艦載直升機反潛戰術技術研討[C].第八屆全國直升機年會論文集，1992.

[4] 崔翰明.艦載直升機魚雷攻潛算法探討[C].第十屆全國直升機年會論文集，1994.

[5] 茅 坪，徐 明，盧惠民.艦載直升機反潛過程仿真研究[C].第十三屆全國直升機年會論文集，1997.

[6] 李敬賢.空頭自導魚雷武器時命中概率計算模型研究[J].航空電子技術，2001，32(2)：6-10.

Research for the Mission Decomposition and Technical Criterion Determination of Anti-Submarine Helicopter

YANG Xuefeng1, XIN Ji2, SUN Qiang2

(1.Naval Equipment Procurement Center, Beijing 100102, China; 2.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China)

The land-based anti-submarine helicopter was taken as an example to introduce an approach for the mission decomposition and technical criterion determination of millitary equipment. First, the battle related elements of helicopter were analyzed and the basic missions and capabilities were extracted. Then the basic missions were decomposed into typical combat operations and more detailed operation behaviors. Combat scene for a long-range submarine assault was supposed. The hit probability for conditions of different technical parameter combination were analyzed, and related parameter criterions were set based on the analytical results.

helicopter; anti-submarine; mission decomposition; technical criterion

2016-09-29

楊學鋒(1977-)，男，天津市人，大學，助理工程師，主要研究方向：海軍航空裝備需求論證。

1673-1220(2017)01-039-06

E823；V275+.1

A