水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法*

郭銳, 斗計華

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法*

郭銳, 斗計華

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

在分析水面艦艇單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的基礎(chǔ)上，提出了編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法，對單縱隊、單橫隊、方位隊等典型隊形的編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面進(jìn)行劃分，并給出主要扇面參數(shù)。研究結(jié)論可有效劃分編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)，從而為充分發(fā)揮編隊綜合防空作戰(zhàn)能力提供科學(xué)依據(jù)。

水面艦艇編隊; 艦空導(dǎo)彈; 防空火力區(qū); 防空隊形

0 引言

水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)決定了水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對來襲空中目標(biāo)的作戰(zhàn)能力，其劃分方法成為水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空作戰(zhàn)使用研究中的重難點(diǎn)問題之一。只有在編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分合理的情況下，才能有效實施編隊艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)。然而，目前國內(nèi)外還缺乏得到一致認(rèn)可的水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法[1-12]。針對于此，本文結(jié)合水面艦艇編隊隊形樣式，提出了水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法，建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型，可有效用來劃分編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)，從而充分發(fā)揮水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)能力。

1 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)

單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)是一個立體空域，其主要參數(shù)有：

(1) 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面參數(shù)

單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面主要參數(shù)為水平扇面數(shù)量、水平扇面起始舷角、水平扇面終止舷角、水平扇面的遠(yuǎn)界距離(設(shè)為r)。鑒于艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)遠(yuǎn)界斜距在不同高度上的值是不同的，這里取艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)遠(yuǎn)界斜距在水平面投影的最大值(設(shè)為Lys)。設(shè)Tf為艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)反應(yīng)時間，vm為來襲目標(biāo)最大速度，則r可以表示為[1]

r=Lys+vmTf.

(1)

(2) 單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)參數(shù)

主要包括單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)殺傷區(qū)近界斜距平均值(設(shè)為Ds)、殺傷區(qū)近界最大高低角(設(shè)為β)、殺傷區(qū)低界(設(shè)為hd)、殺傷區(qū)高界(設(shè)為hg)[2]。單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)在垂直平面的投影如圖1所示，將該圖在單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可得到單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)。

圖1 單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)在垂直平面的投影Fig.1 Vertical projection of ship-to-air missile fire zone onboard single ship

2 水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

2.1 編隊同一型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

編隊同一型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分時，要求編隊中各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)型號是一樣的。為了說明的方便，以下的示意圖中顯示的編隊艦艇數(shù)量均為3艘。

2.1.1 單縱隊

單縱隊情況下，2艘相鄰艦艇艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間有重疊區(qū)。由于該重疊區(qū)在右舷，且2艘相鄰艦艇艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，則可按照2艘相鄰艦艇各自負(fù)責(zé)重疊區(qū)一半的原則，劃分水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面。編隊中單艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為與相鄰艦艇不重合部分角度加上重合部分角度的一半。水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分如圖2的實線所示。以下圖均以右舷為例，左舷同理可得。

圖2 單縱隊情況下編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.2 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in single column

(1) 前導(dǎo)艦O1的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A1O1M1，其角度區(qū)間為[α1,α2-β]；

(2) 中間艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面角度區(qū)間為M2O2M3，其角度區(qū)間為[α1+γ,α2-β]；

(3) 殿后艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面角度區(qū)間為M4O3M5，其角度區(qū)間為[α1+γ,α2]。

2.1.2 單橫隊

單橫隊情況下，由于編隊各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，應(yīng)優(yōu)先保障編隊最右側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面，以及編隊最左側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)左側(cè)防御扇面，以此為原則劃分水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面，如圖3的實線所示。

圖3 單橫隊情況下編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.3 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in single row

設(shè)直線O2P與直線O1M的交點(diǎn)為點(diǎn)P1，直線O2Q與直線O1N的交點(diǎn)為點(diǎn)Q1。艦O1與艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間的重疊區(qū)劃分后，剩余的盲區(qū)為區(qū)域O2P1Q1。由于通常l值比r值小很多，則區(qū)域O2P1Q1的面積很小，艦O2的艦空導(dǎo)彈武器可不考慮攔截進(jìn)入?yún)^(qū)域O2P1Q1內(nèi)的目標(biāo)，而是由艦O2的艦炮武器實施攔截。

因此，艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A2O2P+扇形QO2B2。

設(shè)∠MO2O1=θ1，∠NO2O1=θ2，則∠MO2N=θ1+θ2。以艦O2為極點(diǎn)，右為極軸正方向建立極坐標(biāo)系。設(shè)ρ為極坐標(biāo)系中任意一點(diǎn)的極徑，則O1A1直線方程可以表示為

(2)

O1B1直線方程可以表示為

(3)

艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為與相鄰艦O2不重合部分角度加上重合部分角度的1/4，其確定方法同艦O2的確定方法。

2.1.3 方位隊

方位隊情況下，應(yīng)優(yōu)先保障編隊最右側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面，以及編隊最左側(cè)艦艇艦空導(dǎo)彈武器負(fù)責(zé)左側(cè)防御扇面，以此為原則劃分水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面，如圖4中的實線所示。

圖4 方位隊情況下編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分示意圖Fig.4 Horizontal sector division of formation ship-to-air missile fire zone in bearing

艦O1負(fù)責(zé)右側(cè)防御扇面最大，其艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面保持原有不變，為扇形A1O1B1，其角度區(qū)間為[α1,α2]。

艦O2的防御遠(yuǎn)界弧A2B2與艦O1的水平扇面始邊、終邊分別交于M，N點(diǎn)，則艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面為扇形A2O2M+扇形NO2B2。

艦O1與艦O2的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)之間的重疊區(qū)劃分后，剩余的盲區(qū)為區(qū)域MO2NO1。由于通常l值比r值小很多，則區(qū)域MO2NO1的面積很小，艦O2的艦空導(dǎo)彈武器可不考慮攔截進(jìn)入?yún)^(qū)域MO2NO1內(nèi)的目標(biāo)，而是由艦O2的艦炮武器實施攔截。

(4)

因此，扇形A2O2M的角度區(qū)間為[α1,Q-θR1]。

(5)

因此，扇形NO2B2的角度區(qū)間為[Q-θR2,α2]。

艦O3的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面確定方法同O2的確定方法。

2.1.4 人字隊

人字隊可看作是左右2個方位隊，按照左側(cè)方位隊僅負(fù)責(zé)左側(cè)防御、右側(cè)方位隊僅負(fù)責(zé)右側(cè)防御的原則，根據(jù)方位隊情況下編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分方法，劃分編隊各艦艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面。

2.2 編隊不同型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法

水面艦艇編隊不同型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法步驟為：

第1步：將編隊的一般隊形分解為單縱隊、單橫隊、方位隊、人字隊等隊形；

第2步：將編隊中相同型號的艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)歸為一組；

第3步：判斷該組的隊形，根據(jù)單縱隊、單橫隊、方位隊、人字隊等隊形情況下的同一型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分方法，對該組實施一次性的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面劃分；

第4步：獲得不同型號的艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面后，對不同型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)水平扇面的重疊區(qū)，根據(jù)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高度或距離性能指標(biāo)，不同型號艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)負(fù)責(zé)不同高度范圍段或距離范圍段的水平扇面。

3 應(yīng)用事例

設(shè)由1號艦、2號艦、3號艦組成的水面艦艇編隊執(zhí)行艦空導(dǎo)彈防空作戰(zhàn)任務(wù)，這3艘艦艇的艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能相同，編隊中心位置經(jīng)緯度分別為33.4°N，123.4°E，編隊航向為0°，艦間距為6 km，r=27 km，α1=15°，α2=150°，方位隊與人字隊看齊角均為60°。根據(jù)已知數(shù)據(jù)和編隊同一型號艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分方法，單縱隊、單橫隊、方位隊、人字隊情況下水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分仿真結(jié)果分別如圖5a)～d)所示。

圖5 各種情況下編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)的水平扇面劃分仿真示意圖Fig.5 Horizontal sector division simulation of formation ship-to-air missile fire zone in different condition

4 結(jié)束語

本文提出的水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分方法對水面艦艇編隊艦艇數(shù)量沒有限制，通用性很強(qiáng)，其劃分的水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)可有效界定編隊分散指揮方式下，編隊中各艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的防空火力立體空域。一旦某一個目標(biāo)進(jìn)入到水面艦艇編隊中單艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的防空火力立體空域，就由該艦艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)攔截該目標(biāo)，以充分發(fā)揮水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈協(xié)同防空作戰(zhàn)能力，同時也為水面艦艇編隊艦空導(dǎo)彈防空火力區(qū)劃分提供了一種新的研究方法。

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Formation Ship to Air Missile Fire Zone Division Method

GUO Rui, DOU Ji-hua

(Dalian Navy Academy, Liaoning Dalian 116018，China)

Based on the proposed single ship ship to air missile fire zone method, formation ship to air missile fire zone division method is proposed, which can divide the plane sectors of the formation ship to air missile fire zone for representative orders such as single column, single row and azimuth order, and present the main parameters of the sectors. The formation ship to air missile fire zone can be effectively divided by the research results, and it can provide scientific gist for fully exerting the integrated air defense capability of the formation.

surface ship formation; ship to air missile; fire zone; aerial defense order

2013-11-22；

2014-07-03

郭銳(1973-)，男，安徽泗縣人。副教授，博士，研究方向為海軍戰(zhàn)術(shù)、軍事運(yùn)籌。

通信地址：116018 遼寧省大連市海軍大連艦艇學(xué)院科研部 E-mail：msegr@163.com

10.3969/j.issn.1009-086x.2015.03.004

TJ762.3+3

A

1009-086X(2015)-03-0020-05