航母編隊防空作戰(zhàn)艦載預警機陣位配置及仿真研究

周思羽，曲志剛，吳文海，姜玉紅，李偉康

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東 青島 266041）

航母編隊防空作戰(zhàn)艦載預警機陣位配置及仿真研究

周思羽，曲志剛，吳文海，姜玉紅，李偉康

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東 青島 266041）

為了探究航母編隊艦載預警機使用方法，本文建立了防空作戰(zhàn)艦載預警機配置模型，分析了航母編隊防空作戰(zhàn)想定條件，針對戰(zhàn)斗機、隱身目標、海上低空小目標等不同作戰(zhàn)對象進行仿真分析。基于不同防空作戰(zhàn)背景，解算了艦載預警機陣位配置、前出距離等要素對防空作戰(zhàn)的影響，為艦載預警機陣位配置提出建議。

航母編隊；防空；艦載機；陣位

艦載預警機的前出距離（即陣位中心點到航母的距離）足夠大，那么空中巡邏戰(zhàn)斗機/艦空導彈將會有更充分的時間對目標（敵機/反艦導彈）進行攔截；但是，若預警機在陣位上采用的巡邏航線等其他因素不變，前出距離增大，單架預警機為航母編隊提供的預警扇面角將隨之減小，需要更多的預警機升空執(zhí)勤。因此本文力求找到一個預警機配置與預警機前出距離（即陣位最優(yōu)）的方法。

1 問題描述

用β（以航母為頂點）表示來襲目標航線與威脅軸之間的夾角，即威脅扇面角α的一半；設預警機前出距離為r，預警探測區(qū)半徑為h；來襲目標的航速為u；探測到來襲目標之后信息傳輸、巡邏戰(zhàn)斗機（接收指令、起飛、編隊）/艦空導彈系統(tǒng)（接收指令、發(fā)射）的延遲時間為Dt；巡邏戰(zhàn)斗機/艦空導彈的航速v；θ表示以預警機陣位中心點為頂點，來襲目標航向與威脅軸之間的夾角；要求空中巡邏戰(zhàn)斗機 /艦空導彈攔截線的半徑k（不同的敵方來襲目標要求不同的攔截半徑k，敵方投放的武器射程肯定小于攔截半徑k），如圖1所示。

威脅目標從點B（在該點目標被探測到）航行到點A（目標突破攔截線）的時間1t可以表示為：

巡邏戰(zhàn)斗機 /艦空導彈接到指令后，從“ZZ”點（或者巡邏陣位）到達攔截線上的點A需要的時間為延遲時間與飛行時間之和，表示為：

圖1 防空作戰(zhàn)艦載預警機 配置模型

由余弦定理可知：

如果威脅扇面角為α，則所需出動預警機的最少數(shù)量為：

2 作戰(zhàn)條件分析

（1）預警機探測距離取值范圍分析。

通過式（8）可以得到我預警機雷達對不同RCS 目標的理論最大探測距離。

（2）預警機陣位前出距離范圍分析。規(guī)定預警機陣位前出距離 r≤ 270km。

（3）艦載巡邏戰(zhàn)斗機相關分析。

（4）艦空導彈相關分析。

3 艦載預警機作戰(zhàn)仿真分析

3.1 與戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)目標分析

以美艦載戰(zhàn)斗機 F/A-18E/F 為作戰(zhàn)對象，分析編隊對戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)的預警需求。具體仿真結(jié)果如圖2所示。

結(jié)論 1：如圖2（a）所示，當威脅扇面角確定為 45 °時， 出動一架預警 機 可以滿足對 F/A-18E/F的預警需求，但此時對單架艦載預警機預警性能要求較高。例如，預警機的陣位前出距離達到 100km時，則探測距離要求幾乎接近設定的雷達理論探測距離的極限。通過增加預警機陣位的前出距離r可以在一定程度上降低對其預警性能h的要求，但這樣會增加預警機被擊落的可能。

結(jié)論 2：如圖2（b）所示，當威脅扇面角確定為 45°，出動兩架預警機時，單架預警機負責的預警區(qū)覆蓋半角β減半，可以明顯降低對我艦載預警機探測性能的需求。例如，同樣保證預警機探測區(qū)覆蓋 45°的威脅扇面角，預警機陣位的前出距離為100km 的情況下，對 F/A-18E/F 的探測距離達到178 公里左右即可；如果探測性能進一步提高，預警機陣位的前出距離可以進一步后移，可以采用不同的巡邏航線為整個編隊提供更全面的預警范圍，從而大大提高預警機對空作戰(zhàn)的靈活性。

圖2 對 F/A-18E/F 作戰(zhàn)需求

結(jié)論 3：如圖2（c）所示，當威脅扇面角確定為 90°時，出動 1 架預警機已無法滿足需要，編隊防空縱深要求對 F/A-18E/F 的探測距離已經(jīng)大于我預警機對 F/A-18E/F 的最大探測距離，單架預警機的性能已經(jīng)無法滿足編隊的預警要求，必須出動第二架預警機參戰(zhàn)。

結(jié)論 4：如圖2（d）所示，當威脅扇面角為90°，出動兩架預警機參戰(zhàn)時，每架預警機陣位前出距離不能低于 90km，才能保證單架預警機在所負責的威脅扇面角區(qū)域內(nèi)達到對 F/A-18E/F 的最大探測距離。

3.2 與敵隱身目標作戰(zhàn)的性能要求分析

以美 F-22 為作戰(zhàn)對象，仿真結(jié)果如圖3 所示。

圖3

仿真結(jié)果表明即使威脅扇面角設為 45°，航母編隊出動兩架預警機并且陣位前出到 270km，依然難以為艦載戰(zhàn)斗機提供有效的空中預警攔截縱深。所以只能考慮通過艦空導彈對 F/A-22 進行攔截。

如圖4所示，仿真結(jié)果表明兩架預警機陣位前出距離大于 210km 時，就可以在威脅扇面角為α= 45°的 空 域 內(nèi)， 為 編 隊 艦 空 導 彈 抗 擊 F/A-22 提供有效的預警。

圖4

但是，僅僅依靠內(nèi)層艦空導彈保護和設置α= 45°威脅扇面角對于整個航母編隊來說都非常危險的，而且要求的預警機陣位前出距離已經(jīng)接近我空中巡邏戰(zhàn)斗機攔截線的邊緣，預警機本身被敵擊落的概率也非常大，所以僅以單航母編隊與 F/A-22編隊對抗實際上是非常困難和危險的。

4 結(jié)語

為了探究艦載預警機在航母編隊防空作戰(zhàn)中的陣位配置方法，本文建立了數(shù)學模型，分析了多種作戰(zhàn)對象，基于仿真解算，提出防空作戰(zhàn)艦載預警機陣位配置建議，為艦載預警機作戰(zhàn)使用提供參考。

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