航母編隊防空哨戒艦陣位配置方法

樸成日，沈治河

(1.海軍大連艦艇學院作戰(zhàn)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

加強對空防御以保證航母的安全是航母編隊指揮員應重點考慮的問題之一，實現(xiàn)對來襲目標的早期預警成為提高編隊生命力的關鍵［1］。防空哨戒艦是為擴大航母編隊對空預警縱深而前出的艦艇，因為該艦承擔的重要角色，通常由具有較強對空對海觀察能力、通信能力和防空作戰(zhàn)能力的巡洋艦或驅(qū)逐艦來擔任，如美軍航母編隊會指定由“提康德羅加”級導彈巡洋艦或“阿利·伯克”級導彈驅(qū)逐艦來擔負前出預警任務。因此，研究如何配置防空哨戒艦，提高編隊的作戰(zhàn)能力具有重要的理論價值和軍事意義［2］。

1 防空哨戒艦配置的基本要求

明確防空哨戒艦的基本任務是配置的前提［3］。從外軍的實踐來看，該艦承擔的主要任務如下:

1)對空預警與防空作戰(zhàn)

部分敵機在戰(zhàn)斗機交戰(zhàn)區(qū)突圍后進入交叉區(qū)，正處于該艦的探測范圍內(nèi)時，該艦發(fā)現(xiàn)并綜合識別后，及時通報編隊指揮所和編隊內(nèi)的所有艦艇，按照防空戰(zhàn)指揮官的命令，發(fā)射艦空導彈攔截敵機［2］。

2)對飛機識別咨詢控制

為防止敵機混入己方機群，通常設置雷達有效識別咨詢區(qū)，由其中1艘防空哨戒艦承擔對航母周圍一定空域或?qū)δ骋簧让婵沼騼?nèi) (范圍取決于該艦對空的探測能力)的所有飛機進行識別，凡進出航母作戰(zhàn)區(qū)的己方飛機必須向該艦報入和報出。

3)指揮引導飛機作戰(zhàn)

當防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后，在自身引導范圍內(nèi)指揮引導空中待戰(zhàn)或甲板待戰(zhàn)飛機前出攔截敵機，阻止敵機向編隊接近使用武器。

因此，防空哨戒艦的配置必須滿足以下基本要求:

①前出的距離能為編隊提供一定的預警縱深;

②在受敵威脅扇面內(nèi)有一定的警戒寬度;

③該艦配置的方位便于對出航和返航的艦載機進行觀察，同時要兼顧敵情威脅方向;

④ 前出的陣位在編隊有效通信范圍之內(nèi)［4］;

⑤前出的距離需要得到殲擊機的掩護，保證其安全遂行任務。

航母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(tài)有關。如果航母編隊在航渡中，相對基準點是航母;如果航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)，相對基準點則是綜合作戰(zhàn)區(qū)的圓心。防空哨戒艦的配置，用相對于基準點的前出距離和方位2個要素來描述。防空哨戒艦配置的方位以編隊的威脅軸為基準，關于威脅軸的確定在很多文獻中已有討論，本文把防空哨戒艦前出相對于基準點的距離作為重點來討論。

2 防空哨戒艦前出距離的確定

防空哨戒艦配置的基本要求④與⑤，實際上是對防空哨戒艦的前出距離進行約束。

根據(jù)基本要求④，有

式中:Dqt為防空哨戒艦巡航時陣位相對于基準點的距離;Dtx為防空哨戒艦與航母進行可靠通信的距離。

根據(jù)基本要求⑤，防空哨戒艦需要得到殲擊機的可靠掩護，殲擊機的掩護方式可以分為空中待戰(zhàn)與甲板待戰(zhàn)2種，指揮引導殲擊機的兵力可以是防空哨戒艦或預警機。

如果殲擊機以空中待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導兵力為防空哨戒艦自身，當防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后指揮引導殲擊機前出迎敵。這種情勢如圖1所示，可以描述為:當防空哨戒艦在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，AE之間的水平距離為防空哨戒艦的探測距離。經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。然后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(xù)時間為t2。在空空導彈最大有效射程上發(fā)射，在D點導彈與敵機相遇。AD之間的距離應大于敵空艦導彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖1 殲擊機空中待戰(zhàn)掩護過程圖 (由防空哨戒艦指揮引導)Fig.1 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of air-defense-post ship

得出以下關系式:

式中:DBC為殲擊機前出迎敵距離，根據(jù)殲擊機的留空時間和引導能力恰當選擇;DTC為防空哨戒艦的探測距離，事實上當威脅對象 (飛機、水面艦艇、導彈)不同時，探測距離有明顯的差異，因此該參數(shù)需要根據(jù)威脅對象來確定，本文的討論以敵機作為威脅對象;DWKK為我空空導彈最大有效射程;DDKJ為敵空艦導彈最大有效射程;DJJ為防空哨戒艦陣位與殲擊機陣位之間的水平距離，DJJ為正時，表示殲擊機前出距離比防空哨戒艦大，反之，表示殲擊機前出距離比防空哨戒艦小。

如果殲擊機以甲板待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導兵力為防空哨戒艦自身，當防空哨戒艦發(fā)現(xiàn)敵機后，殲擊機從甲板起飛前出迎敵。這種情勢如圖2所示，可以描述為:當防空哨戒艦在A點巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，AE之間的距離為防空哨戒艦的探測距離。經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)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(xù)時間為t4。在空空導彈最大有效射程上發(fā)射，在C點導彈與敵機相遇。AC之間的距離應大于敵空艦導彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成一次攻擊。

圖2 殲擊機甲板待戰(zhàn)掩護過程圖 (由防空哨戒艦指揮引導)Fig.2 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of air-defense-post ship

得出以下關系式:

式中:DOB為航母到B點的距離;DYH為得到殲擊機掩護條件下，防空哨戒艦可前出的最大距離。

如果殲擊機以空中待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導兵力為預警機，當預警機發(fā)現(xiàn)敵機后指揮引導殲擊機前出迎敵。這種情勢如圖3所示，可以描述為:當預警機在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。然后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(xù)時間為t2。在空空導彈最大有效射程上發(fā)射，在D點導彈與敵機相遇。AD之間的距離應大于敵空艦導彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖3 殲擊機空中待戰(zhàn)掩護過程圖 (由預警機指揮引導)Fig.3 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of early warning aircraft

得出以下關系式:

式中:SJJJ為殲擊機前出巡邏陣位與基準點之間的水平距離;DBC為殲擊機前出迎敵距離;DYJ為預警機在威脅方向上提供的預警距離。

如果殲擊機以甲板待戰(zhàn)方式掩護防空哨戒艦，指揮引導兵力為預警機，當預警機發(fā)現(xiàn)敵機后，殲擊機從甲板起飛迎敵。這種情勢如圖4所示，可以描述為:當預警機在巡航時發(fā)現(xiàn)了敵機在E點，經(jīng)過識別確認是敵機后，向編隊發(fā)出警報，這個過程持續(xù)時間為t1。指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)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(xù)時間為t4。在空空導彈最大有效射程上發(fā)射，在C點導彈與敵機相遇。AC之間的距離應大于敵空艦導彈的最大有效射程，即在敵機對防空哨戒艦使用武器之前，殲擊機對敵機至少完成1次攻擊。

圖4 殲擊機甲板待戰(zhàn)掩護過程圖 (由預警機指揮引導)Fig.4 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of early warning aircraft

得出以下關系式:

由此可以確定，在4種不同情況下，為了得到殲擊機可靠掩護，防空哨戒艦可前出的最大距離為:Dmax=min{DTX，DYH}。

3 防空哨戒艦陣位配置模型及評價指標

防空哨戒艦的配置需要針對航母編隊的2種狀態(tài)分別考慮:一是航母編隊在航渡中;二是航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)。下面對這2種情況下的配置模型分別進行討論。

3.1 編隊航渡中防空哨戒艦的陣位配置模型

航母編隊航渡時，防空哨戒艦和編隊保持相同的航向和航速。該艦的陣位配置以航母為基準點，由相對于航母的方位和前出距離這2個參數(shù)來表征。防空哨戒艦的數(shù)量則根據(jù)防空哨戒艦的對空探測能力和編隊的預警需求來確定。

從圖5可得出防空哨戒艦在威脅方向 (即防空哨戒艦陣位的方位)上的預警距離、預警扇面角度和前出距離。三者之間的關系為

式中:DQC為防空哨戒艦航渡時陣位相對于基準點的距離;DYJ為防空哨戒艦在威脅方向上提供的預警距離，以滿足陣位配置的基本要求①;αDJ為防空哨戒艦提供的預警扇面角度，以航母為圓心，以DYJ為半徑。

圖5 航渡中防空哨戒艦陣位配置示意圖Fig.5 The disposition of air-defense-post ship in navigation

如果航母編隊在威脅方向上提出的預警需求DYJ＞(DTC+DQC)，顯然超出了防空哨戒艦的探測能力。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預警需求DYJ＜(DTC－DQC)，預警扇面角 αDJ=360°，則1艘防空哨戒艦可為編隊提供全方位的預警。

當(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)時，則有:

為滿足陣位配置的基本要求②，用編隊預警扇面角度需求作為指標來度量，即ψ為編隊預警扇面角度需求，以航母為圓心，以DYJ為半徑。

則編隊所需防空哨戒艦的數(shù)量為

防空哨戒艦的前出距離為DQC，至于陣位的方位需要根據(jù)N的奇偶數(shù)來定。如果N為奇數(shù)，1艘防空哨戒艦先配置在編隊預警扇面角平分線上，沿角平分線分別向逆時針和順時針方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦;如果N為偶數(shù)，從編隊預警扇面一邊起始，間隔 (ψ/2N)°配置第1艘艦，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦。指派1艘便于對出航和返航艦載機進行觀察的防空哨戒艦承擔飛機咨詢控制任務。

3.2 編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中防空哨戒艦的配置

綜合作戰(zhàn)區(qū)，是為保障航母編隊順利實施對岸打擊作戰(zhàn)、有效控制局部地區(qū)?？沼蚨O置的綜合防護區(qū)。防空哨戒艦的陣位配置以綜合作戰(zhàn)區(qū)圓心為基準點，由相對于基準點的方位和前出距離這2個參數(shù)來表征。防空哨戒艦的數(shù)量則根據(jù)防空哨戒艦的對空探測能力和編隊的預警需求來確定。

在綜合作戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)期間，防空哨戒艦不可能固定在一個點上，而是以該點為基準 (航線中心)進行機動，機動航線通常與該艦前出的方位軸線垂直，如圖6所示。為保持在該扇面內(nèi)預警的可靠性，航線長度不宜過長。防空哨戒艦在該航線上往返航行。航線上的每一點與航母綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點的距離不能大于Dmax，有

式中:L為三角形斜邊長度;S為巡邏線的長度。

圖6 綜合作戰(zhàn)區(qū)中防空哨戒艦機動配置示意圖Fig.6 The disposition of air-defense-post ship in combined theatre of war

從圖6可以看出，預警距離、防空哨戒艦前出距離與預警扇面角度之間的關系式為:

式中:φ為防空哨戒艦提供的預警扇面角度，以綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點為圓心，以DYJ為半徑。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預警需求DYJ＞(DTC+DQC)，顯然超出了防空哨戒艦的探測能力。

如果航母編隊在威脅方向上提出的預警需求DYJ＜(DTC－DQC)，預警扇面角 αDJ=360°，則1艘防空哨戒艦可為編隊提供全方位的預警。

當(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)時，則有:

為滿足陣位配置的基本要求②，用編隊預警扇面角度需求作為指標來度量，即ψ為編隊預警扇面角度需求，以綜合作戰(zhàn)區(qū)基準點為圓心，以DYJ為半徑。則編隊所需防空哨戒艦的數(shù)量為

防空哨戒艦的前出距離為DQC，至于陣位的方位需要根據(jù)N的奇偶數(shù)來定。如果N為奇數(shù)，1艘防空哨戒艦先配置在編隊預警扇面角平分線上，沿角平分線分別向逆時針和順時針方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦;如果N為偶數(shù)，從編隊預警扇面一邊起始，間隔 (ψ/2N)°配置第1艘艦，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒艦。指派1艘便于對出航和返航的艦載機進行觀察的防空哨戒艦承擔飛機咨詢控制任務。

3.3 防空哨戒艦陣位配置評價指標

通過以上分析，可以總結出評價防空哨戒艦陣位配置的指標:在威脅扇面上能提供的預警距離和預警扇面角度。

4 實例仿真

首先設定基本作戰(zhàn)參數(shù)。防空哨戒艦對空探測距離350 km，與航母通信距離為500 km。紅方預警機前出距離240 km，預警機為編隊提供的預警距離為600 km。紅方發(fā)現(xiàn)敵機后，綜合識別并發(fā)出警報時間為10 s;指揮員收到警報、定下決心、下達殲擊機起飛命令，甲板待戰(zhàn)殲擊機接到出動命令后首架開始起飛，這個過程持續(xù)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。紅方殲擊機巡航速度900 km/h，空中待戰(zhàn)時前出距離為250 km，前出迎敵距離100 km，空空導彈最大有效射程為120 km，速度4 Ma。紅方艦空導彈最大有效射程為150 km，速度800 m/s。藍方攻擊機巡航速度1100 km/h，空空導彈最大有效射程為150 km，速度4 Ma，空艦導彈射程為160 km。

1)計算防空哨戒艦的前出距離

情況1:當殲擊機掩護方式為空中待戰(zhàn)，指揮引導兵力為防空哨戒艦，由式(1)～式(6)得:DJJ= －60 km，DYH=310 km，Dmax=min{500，310}=310 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為(0，310)。

情況2:當殲擊機掩護方式為甲板待戰(zhàn)，指揮引導兵力為防空哨戒艦，由式(7)～式(10)得:t4＜0，無法掩護防空哨戒艦。

情況3:當殲擊機掩護方式為空中待戰(zhàn)，指揮引導兵力為預警機，由式(11)～式(14)得:DJJ=－44 km，DYH=294 km，Dmax=min{500，294}=294 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為 (0，294)。

情況4:當殲擊機掩護方式為甲板待戰(zhàn)，指揮引導兵力為預警機，由式(15)～式(18)得:DYH=87 km，Dmax=min{500，87}=87 km，此時，防空哨戒艦前出距離的取值區(qū)間為 (0，87)。

2)仿真計算防空哨戒艦前出距離、預警距離與預警扇面角度

當航母編隊在航渡中，防空哨戒艦配置在相對基準點的某一方位上，對防空哨戒艦前出距離分別為90，100，…，230，240 km時，通過仿真，防空哨戒艦提供的預警距離與預警扇面角度對應關系如圖7所示。

圖7 航渡中防空哨戒艦預警距離與預警扇面角度關系圖Fig.7 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in navigation

當航母編隊在綜合作戰(zhàn)區(qū)中，防空哨戒艦巡邏線長度S=12 n mile。對防空哨戒艦前出距離分別為90，100，…，230，240 km時，通過仿真，防空哨戒艦提供的預警距離與預警扇面角度對應關系如圖8所示。

從圖7和圖8中可以看出，在防空哨戒艦提供的預警扇面角度一定的情況下，隨著前出距離的增加，預警距離也在增加，但預警距離隨著預警扇面角度的增加開始急劇下降。

圖8 綜合作戰(zhàn)區(qū)防空哨戒艦預警距離與預警扇面角度關系圖Fig.8 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in combined theatre of war

5 結語

本文以防空哨戒艦的任務為分析起點，明確了陣位配置的基本要求，針對航母編隊在航渡中和在綜合作戰(zhàn)區(qū)中2種情況，運用解析法建立了陣位配置模型。通過對防空哨戒艦配置方法的探討，結合實例仿真，可以看出防空哨戒艦的前出距離約束了在威脅軸上能提供的預警距離，前出距離和預警距離又決定了預警扇面角度。得出結論:防空哨戒艦的配置實質(zhì)上是在防空哨戒艦的前出距離、預警距離與預警扇面角度之間進行平衡。

［1］徐圣良，王振波.航母編隊航渡過程中防空哨戒艦陣位確定方法研究［J］.指揮控制與仿真，2007，29(4):54 －58.

［2］陳國賓，吳曉海，吉海鵬.雷達哨艦在編隊對空預警中的前出陣位研究［J］.指揮控制與仿真，2008，30(4):30 －33.

［3］沈治河.艦艇警戒幕防空隊形的最佳配置［J］.海軍大連艦艇學院學報，1993，16(3):9 －12.

［4］譚安勝，邱延鵬，汪德虎.新型驅(qū)護艦編隊防空隊形配置［J］.火力與指揮控制，2003，28(6):5 －9.

［5］趙小龍，吳曉鋒.航母編隊反潛聲納艦陣位確定方法研究［J］.指揮控制與仿真，2007，29(3):45 －48.

［6］賀揚清，沈治河.大型水面艦艇編隊航渡中直接反潛警戒艦陣位仿真研究［J］.指揮控制與仿真，2010，32(4):38－41.