航母編隊作戰(zhàn)中預警機陣位配置研究*

張財生 臘笑璞

（1.海軍航空大學209教研室 煙臺 264001）（2.中國人民解放軍91856部隊 上海 201900）

1 引言

航母編隊作戰(zhàn)中，加強對空防御以保證航母的安全是航母編隊重點考慮的問題之一。預警機可以在較遠的距離發(fā)現(xiàn)對方飛機或?qū)棧⒓皶r向指揮所報告，根據(jù)指揮員的命令指揮引導戰(zhàn)斗機實施積極的攔截。艦載預警機的陣位配置，一定程度上決定了航母編隊的防空預警效能［1～3］。本文結(jié)合美艦載預警機的典型作戰(zhàn)樣式，對其預警機的陣位配置進行了研究，分析了其預警探測和活動方法的基本要求，然后提出了預警機陣位配置的方法，構建了預警機陣位配置模型，給出了預警機在對海作戰(zhàn)中的陣位配置和對空防御中的空域配置，并仿真分析了預警機的前出距離和巡航方位角間的約束關系。

2 航母編隊防空預警體系

2.1 航母編隊防空區(qū)域劃分

美航母編隊的防空力量主要由航空兵和水面艦艇組成。航母編隊的對空防御，主要防御對方航空兵和導彈的空襲。因此，航母編隊的對空防御采取艦空一體、遠近搭配和軟硬并舉的方式，構建以航母為中心的全面、立體、多維的環(huán)形編隊對空防御體系［4］。為確保體系的有效性，便于組織指揮和協(xié)同，便于充分發(fā)揮各種防御兵力、兵器的效能。美航母編隊防空預警體系如圖1 所示，通常將編隊防空區(qū)域劃分為遠程、中程和近程。

遠程防空作戰(zhàn)主要由艦載預警機［5］和多用途戰(zhàn)斗機來實施，主要任務是探測、發(fā)現(xiàn)對方來襲的飛機、導彈，及時向航母編隊報警，并實施攔截。遠程防空區(qū)域的大小，主要取決于艦載預警機的預警探測效能和戰(zhàn)斗機部署位置。

中程防空作戰(zhàn)［6］主要由水面艦艇來實施。艦艇目標較大容易暴露且艦載雷達對于低空、高速目標探測效果不佳，所以艦艇的部署位置不能太靠前。由于艦空導彈射程小于戰(zhàn)斗機普遍使用的較遠程空艦導彈的射程，所以中程防空要求防空艦艇準確部署在對方無法避開的來襲航路上，才可能成功攔截對方飛機。

近程防空作戰(zhàn)主要由各型艦艇都裝備的電子戰(zhàn)設備、近程彈炮系統(tǒng)來實施，對突破中遠程防空的外機或反艦導彈進行近距離干擾、攔截。

2.2 預警機的作用

若對方飛機或反艦巡航導彈突破由艦載預警機和艦載戰(zhàn)斗機組成的遠程防空區(qū)，那么由于水面艦艇對低空、超低空的戰(zhàn)斗機、導彈探測效果不佳，難以盡早發(fā)現(xiàn)對方低空來襲兵力，導致準備和攔截時間不足，航母編隊的安全受到威脅。由此可見，配備艦載預警機對于航母編隊來說是非常有必要的。

依靠艦載預警機的預警探測能力，可以在遠距離上探測到對方目標，然后立即報告給指揮所，根據(jù)指令指揮引導戰(zhàn)斗機實施積極的攔截、攻擊，大量殲滅對方來襲的兵力，完成作戰(zhàn)任務，保證航母編隊的安全。

圖1 美航母編隊防空預警體系示意圖

2.3 預警探測活動方法

預警機對海探測范圍需要有效覆蓋突擊目標所在的海區(qū)，對空探測范圍則盡量覆蓋對方空中活動空域。對應的預警探測活動主要考慮：1）使預警機活動空域在對方雷達探測范圍之外，或者盡可能減少在對方雷達探測范圍內(nèi)的暴露時間，保持行動的隱蔽性，減少受對方空中威脅（保持隱蔽性）；2）使預警機活動空域在對方岸、艦防空火力攔截范圍外，避免遭對方岸、艦火力直接殺傷，并盡可能遠離對方掩護戰(zhàn)斗機活動空域或機場；3）盡可能將預警機活動空域設在己方岸（艦）雷達對空探測范圍內(nèi)以及岸（艦）防空導彈掩護范圍內(nèi)，或使預警機活動空域盡可能靠近己方岸（艦）雷達對空探測范圍以及岸（艦）空導彈掩護范圍，以便于對預警機的指揮和掩護（便于指揮和掩護）；4）考慮己方突擊兵力的活動區(qū)域，便于掌握突擊兵力情況以及指揮引導；5）盡量考慮與己方其他保障兵力的協(xié)同需要。

3 空域配置

艦載預警機的活動空域設置［7］，既要考慮預警機預警偵察能力的發(fā)揮，又要考慮其自身安全。因此，配置和選擇艦載預警機的活動空域時應考慮其所擔負的任務、對方主要空襲方向、航母編隊中警戒艦艇對空雷達探測范圍、航空母艦的特點及相關防空作戰(zhàn)兵力等有關情況。

以美軍為例［8～9］，E-2D 從航母群出發(fā)，前出進行預警偵察和指揮引導。前出距離受威脅程度、可能的威脅種類（隱形戰(zhàn)機、超音速轟炸機等）和航母群自身陣型的影響。太靠前會將航母群的后部甚至側(cè)方（以威脅軸線為前方）暴露給迂回的攻擊者，預警機自身安全也受到影響。太靠后又會減小預警探測范圍，使前出的空中巡邏戰(zhàn)機缺乏預警，進而影響戰(zhàn)斗機攔截。

此外，預警機對高速小目標探測距離近，使得前出戰(zhàn)機的預警時間進一步縮短。在整個戰(zhàn)斗群處于進攻態(tài)勢的時候，E-2D 會前出的更多。處于防守態(tài)勢時，E-2D 則會更接近戰(zhàn)斗群中心。無飛機伴隨掩護時，E-2D 靠近航母，受艦空導彈的保護，并兼顧對艦載戰(zhàn)斗機進行指揮引導和為標準6 提供支持；有戰(zhàn)斗機提供空中掩護時，艦載預警機可相對靠前部署，擴大航母編隊的防御范圍。

4 對海作戰(zhàn)中的預警機陣位

圖2 為陣位確定方法分析圖，由圖可知在確定預警機陣位［10］時，主要考慮兩方面因素。

一是預警機的任務。預警機的首要任務就是預警探測，并將實時情況傳輸給指揮所。為掌握重點海空域情況，要求預警機盡量靠近目標，并指揮引導己方兵力對目標實施突擊。

圖2 陣位確定方法分析圖

二是預警機的安全。預警機在執(zhí)行任務時，對方水面艦艇威脅不大，預警機的主要威脅是對方戰(zhàn)斗機。為完成預警探測等任務，預警機在己方戰(zhàn)斗機實施掩護的情況，可適當靠前部署；若無掩護，則預警機要靠近航母部署。

總之，艦載預警機的陣位配置是為提高編隊整體的防空預警效能服務的。

5 陣位配置方法

5.1 基本假設

定義1 威脅軸：以航母為基準點（O 點），對方攻擊航母時，其主要來襲方向與航母的連線即為威脅軸。

定義2 預警機陣位：是指航母編隊實施對海作戰(zhàn)或防空作戰(zhàn)時，預警機相對于航母的距離和方位。如圖3 所示，點P 為預警機空中巡邏的中心，該點在威脅軸上。θ 為預警機進行空中巡邏時相對于航母的方位，以威脅軸為0°。 L 為預警機的前出距離。R 為轉(zhuǎn)彎半徑。

定義3 前出距離：艦載預警機在進行空中巡邏時，其陣位的中心點到航母的最小水平距離［11］，即為圖2中OP 長度，用L 表示。

圖3 艦載預警機陣位配置圖

5.2 配置要求與影響因素分析

1）要求

（1）建立嚴密的預警偵察體系，及時發(fā)現(xiàn)對方艦艇編隊、飛機的活動情況和行動企圖，盡可能引導己方兵力對其實施先發(fā)制人的打擊；

（2）預警機陣位所在區(qū)域威脅較小，便于己方兵力采取有效的海空掩護措施。

2）考慮因素

（1）對方艦艇編隊可能活動海域、主要空襲方向。盡可能使預警偵察范圍覆蓋對方活動區(qū)域，確保全面、及時掌握戰(zhàn)場情況，以便于引導攔截對方兵力；

（2）航母編隊防御需求。將艦載預警機配置在對方威脅較大的方向，為航母編隊提供較遠距離的情報保障。

（3）考慮其所擔負的任務、航母編隊中警戒艦艇對空雷達探測范圍、航空母艦的特點及相關防空作戰(zhàn)兵力等有關情況。

5.3 陣位配置模型

5.3.1 前出距離算法

1）作戰(zhàn)背景假設

假設己方戰(zhàn)斗機數(shù)量有限，無空中巡邏陣位戰(zhàn)斗機，即預警機無戰(zhàn)斗機進行空中掩護；對方攻擊對象是航母，即不考慮對方攻擊預警機；

2）模型的輸入變量和輸出變量

輸入變量：雷達參數(shù)、飛機性能參數(shù)、作戰(zhàn)相關參數(shù)

輸出變量：預警機前出距離3）公式及參數(shù)和變量說明

（1）對空防御中預警機前出距離算法

tZ為預警機轉(zhuǎn)180°所需時間；tKZ為預警機發(fā)現(xiàn)對方飛機后至攜帶空空導彈的飛機開始出動的時間；tJZ為預警機發(fā)現(xiàn)對方艦艇后至攜帶空艦導彈的飛機開始出動的時間；tP為預警機空中巡邏時平飛時間；sKD為攜帶空艦導彈空空導彈的射程；sJD為空艦導彈的射程；D1為艦載預警機對戰(zhàn)斗機的作用距離；D2為艦載預警機對水面艦艇的作用距離；S1為對方飛機攜帶空艦導彈的射程；S2為對方水面艦艇艦艦導彈的射程；vKL為己方空中攔截飛機的速度；vJL為己方對海攔截飛機的速度；vKD為己方飛機發(fā)射的空空導彈的速度；vDJ為對方飛機速度；vJD為己方飛機發(fā)射的空艦導彈的速度；vJT為對方水面艦艇的航速。

不等式（1）中，不等號左邊為己方從發(fā)現(xiàn)對方飛機到成功攔截對方飛機所用時間：從艦載預警機發(fā)現(xiàn)對方飛機開始到己方飛機出動所用時間+到達攻擊陣位時間+己方空空導彈達到最大射程時間；右邊為對方所用時間：從己方艦載預警機發(fā)現(xiàn)對方飛機開始至對方飛機飛至發(fā)射陣位時間（該時間內(nèi)對方飛機飛行距離為：預警機前出距離+預警機探測距離-對方飛機空艦導彈射程）。

要保證成功攔截對方飛機，則不等式（1）中左邊時間≤右邊時間。

攔截過程：首先根據(jù)預警機的預警探測信息，以及由對方導彈射程推算，得出對方飛機發(fā)射陣位；然后預警機指揮引導己方戰(zhàn)斗機進行攔截，爭取在對方飛機發(fā)射空艦導彈前，成功攔截到對方飛機。

（2）對海作戰(zhàn)中預警機前出距離算法

對于來襲的水面艦艇，同理。

5.3.2 巡航方位角計算

由式（1）、（2）計算出預警機前出距離L，根據(jù)三角函數(shù)計算出巡航角θ

式（5）中，V 為艦載預警機的巡航速度；θ 為預警機巡航角。因此，式（1）、（2）和（5）可用來計算航母編隊對海作戰(zhàn)時預警機的前出距離和巡航角；也可用來計算航母編隊在防空預警作戰(zhàn)時，預警機的前出距離和巡航角。

5.4 仿真分析

加入相應參數(shù)，由式（1）～（4）可計算出預警機的最小前出距離為200km，再根據(jù)式（5），計算出對應的巡航角為23°。所以，由此模型得出，艦載預警機的陣位配置為前出距離200km，以威脅軸為正北，±23°范圍內(nèi)巡邏。

圖4 艦載預警機前出距離與巡航角關系圖

由圖4 可知，艦載預警機的前出距離L 與巡航角θ 成反比例關系［12］，即L 越大，θ 越小。實際情況下，為保證預警機自身安全，尤其在對空防御作戰(zhàn)中，預警機多為靠近航母部署。如果確定對方來襲方向，為達成先發(fā)現(xiàn)、盡早攔截等戰(zhàn)術目的，可適當前出，此時預警機巡航角可適當減小，使預警機和來襲兵力的連線垂直預警機巡邏邊長，這樣可在最遠作用距離上盡快探測發(fā)現(xiàn)對方飛機，結(jié)果與實際情況相符。此外，實際中可根據(jù)對方飛機∕艦船型號、掛載武器等不同，設置不同參數(shù)，來進行分析，為航母編隊對海作戰(zhàn)、對空防御起一定的參考。

6 結(jié)語

為解決艦載預警機陣位配置問題，本文首先介紹了美軍航母編隊防空預警體系，分析了預警機在體系中發(fā)揮的作用，由此提出了預警機預警探測和活動方法的基本要求，并分析了預警機陣位確定的方法。為確保己方水面艦艇編隊的安全，預警機要在對方對艦船有效打擊范圍之外，發(fā)現(xiàn)并引導己方兵力對其攔截，最后仿真計算了預警機的前出距離和巡航方位角間的相互制約關系。