潛艇交叉機動發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率因素分析

李本江，高 孟，李貴彬

(海軍潛艇學(xué)院，山東 青島266042)

0 引 言

交叉機動是潛艇反潛封鎖的重要機動樣式［1－2］。如何運用交叉機動樣式以達到最佳的封鎖效果，需要對影響反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率的影響因素進行分析。本文利用蒙特卡羅方法對影響因素進行仿真實驗，并與垂直敵航向的往返直線機動作比較，可以為潛艇平臺運用交叉機動反潛封鎖提供一定的輔助決策依據(jù)。

1 反潛封鎖與交叉機動樣式

反潛封鎖是指將反潛兵力或兵器部署在敵潛艇基地、駐泊點，以及海峽、水道和己方海軍基地等敵潛艇必定或經(jīng)常出入的海域進行陣地設(shè)伏，通過毀傷或威懾的方法阻止敵潛艇通過該海域，迫使敵潛艇繞遠道進入作戰(zhàn)區(qū)和返航，進而縮短其在作戰(zhàn)區(qū)的時間，達到削弱敵潛艇威脅、保護己方兵力不被敵潛艇攻擊，奪取與保持制海權(quán)的目的［3－4］。

反潛潛艇進行反潛封鎖時的搜索機動樣式主要有平行于敵潛艇可能航向的往返機動搜索、垂直于敵潛艇可能航向的往返機動搜索和“8”字形(或稱交叉)機動搜索等［5－6］。交叉機動是指單艘反潛潛艇沿交叉航向?qū)嵤C動的搜索方法，如圖1所示。反潛潛艇從O1點機動到O2點，然后從O2點機動到O3點，再從O3點機動到O4點，最后從O4點機動返回至O1點，這樣循環(huán)往復(fù)下去。其中從O2點向O3點機動和從O4點機動到O1點的航向與敵潛艇的可能航向平行。

圖1 交叉機動樣式示意圖Fig.1 Cross manoeuvre sketch map

2 交叉機動搜索發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率的影響因素

在敵潛艇的航速和機動寬度W 一定的情況下，影響反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率的因素主要有反潛潛艇的航速、聲吶的作用距離，機動的縱深L。

2.1 系統(tǒng)仿真設(shè)置

為便于仿真計算作如下假設(shè):

1)由于雙方作戰(zhàn)環(huán)境基本相同，發(fā)現(xiàn)對方的距離比較近，當敵潛艇突破反潛潛艇交叉機動線時，突破點是任意的，敵以平均概率穿越交叉機動線;

2)反潛潛艇聲吶探測范圍是以ds 為半徑的圓;

3)當敵潛艇與反潛潛艇的距離小于或等于ds時，敵潛艇即被發(fā)現(xiàn);

4)交叉機動寬度W 為150 n mile，敵潛艇速度Vt為4 kn，反潛潛艇速度為Vd。

2.2 交叉機動的縱深對發(fā)現(xiàn)概率的影響

當反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇的距離分別為3 n mile，5 n mile 時，機動縱深L 對發(fā)現(xiàn)概率P 的影響如圖2和圖3所示。

由圖2 和圖3 可見，機動縱深對反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇的概率影響較為明顯，并存在突變點。在反潛潛艇航速為4 kn 的情況下，機動縱深8 n mile 封鎖效果比較好;在航速為8 kn 的情況下，機動縱深16 n mile 封鎖效果比較好;在航速為12 kn 的情況下，機動縱深24 n mile 封鎖效果比較好。

圖2 反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇距離為3 n mile 時機動縱深對發(fā)現(xiàn)概率的影響Fig.2 When detecting distance of sonar is 3 n mile，the influence of manoeuvre depth on detecting probability

圖3 反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇距離為5 n mile 時機動縱深對發(fā)現(xiàn)概率的影響Fig.3 When detecting distance of sonar is 5 n mile，the influence of manoeuvre depth on detecting probability

2.3 交叉機動搜索速度對發(fā)現(xiàn)概率的影響

假設(shè)聲吶探測距離不隨反潛潛艇速度的改變而變化。當反潛潛艇聲吶探測距離分別為3 n mile，5 n mile 時，交叉機動搜索速度Vd對發(fā)現(xiàn)概率P 的影響如圖4 和圖5所示。

圖4 反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇距離為3 n mile 時交叉機動速度對發(fā)現(xiàn)概率的影響Fig.4 When detecting distance of sonar is 3 n mile，the influence of manoeuvre velocity on detecting probability

圖5 反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇距離為5 n mile 時交叉機動速度對發(fā)現(xiàn)概率的影響Fig.5 When detecting distance of sonar is 5 n mile，the influence of manoeuvre velocity on detecting probability

由圖4 和圖5 可見，在反潛潛艇機動縱深分別為8，16 和24 n mile 情況下，反潛潛艇分別采用4，8 和10 kn 速度航行的封鎖效果是比較好的。

2.4 聲吶探測距離對發(fā)現(xiàn)概率的影響

反潛潛艇機動縱深L 為8 和16 n mile，反潛潛艇速度Vd為8 kn，聲吶探測距離ds 對發(fā)現(xiàn)概率P的影響如圖6所示。

圖6 聲吶探測距離對發(fā)現(xiàn)概率的影響Fig.6 The influence of detecting distance of sonar on detecting probability

由圖6 可見，反潛潛艇的聲吶探測距離與反潛潛艇發(fā)現(xiàn)潛艇的概率是正相關(guān)的。

3 垂直敵航向的往返直線機動

垂直敵航向的往返直線機動是潛艇反潛封鎖的基本方法，如圖7所示。1 艘反潛潛艇在垂直敵航向的巡邏線上沿1 個方向搜索，在巡邏線的結(jié)束點轉(zhuǎn)向180°繼續(xù)反向搜索，直到巡邏線的開始點，再轉(zhuǎn)向180°繼續(xù)搜索，依此類推。

圖7 垂直敵航向的往返直線機動示意圖Fig.7 Manoeuvre of vertical enemy courses beeline sketch map

敵潛艇航速4 kn，反潛潛艇在聲吶探測距離3和5 n mile，速度4，8 和12 kn 的情況下發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率的仿真結(jié)果見表1。

表1 反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇概率Tab.1 Detecting probability of anti-sub submarine

4 結(jié) 語

通過以上仿真分析可知:反潛潛艇與敵潛艇相比在速度沒有優(yōu)勢的情況下，采用垂直敵航向的往返直線機動比交叉機動封鎖效果要好，反潛潛艇如果速度有優(yōu)勢，則采用交叉機動封鎖效果好;在敵潛艇速度及機動寬度一定的情況下，潛艇交叉機動反潛封鎖發(fā)現(xiàn)潛艇的概率受反潛潛艇速度、聲吶探測距離、機動縱深影響存在突變點，聲吶探測距離與反潛潛艇發(fā)現(xiàn)潛艇概率是正相關(guān)的。因此，潛艇在進行交叉機動反潛封鎖時，應(yīng)當根據(jù)封鎖的正面寬度、敵潛艇的大概航速、發(fā)現(xiàn)敵潛艇的大概距離，合理的選定機動縱深及航速，以使反潛潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇的概率最大。當反潛潛艇機動寬度為15 n mile，敵潛艇航速為4 kn，聲吶探測距離為3 和5 n mile的情況下，反潛潛艇采用8 kn 航速和160 n mile 機動縱深的封鎖效果最好;如果在目標速度、聲吶探測距離不確定的情況下，反潛潛艇最好采用垂直敵航向的往返直線機動。

［1］海軍裝備論證中心．國外反潛作戰(zhàn)［M］．北京:海軍出版社，1987．

Navy Equipment Argument Center．Foreign Antisubmarine［M］．Beijing:Navy Press，1987．

［2］Surface Warfare Development Group．ASW screen planner TDA user manual［M］．Norfolk:TACMEMO SWDG 3－21．

［3］The future role of undersea warfare［J］．Naval Forces，2002(2)．

［4］Antisubmarine warfare in shallow waters［J］．Naval Forces，2000(1)．

［5］趙曉哲，沈治河．海軍作戰(zhàn)數(shù)學(xué)模型［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2004．

ZHAO Xiao-zhe，SHEN Zhi-he．The Model of Navy Operation［M］．Beijing:National Defense Industry Press，2004．

［6］WASHBURN A．4th Search and Dection［M］．Linthicum:Institute for Operations Research the Management Sciences，2002．