航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置方法

吳福初，徐 寅，吳 杰

（海軍?？展こ虒W院a.指揮系；b.研究生管理大隊，山東煙臺264001）

航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置方法

吳福初a，徐 寅b，吳 杰a

（海軍海空工程學院a.指揮系；b.研究生管理大隊，山東煙臺264001）

針對航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置問題，在分析航渡過程中航母受敵導(dǎo)彈攻擊威脅的基礎(chǔ)上，從有效應(yīng)對敵潛艇導(dǎo)彈攻擊，保障航母安全的要求出發(fā)，對中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置問題進行了研究，提出了中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置原則和方法，對航母編隊反潛作戰(zhàn)的兵力配置具有重要的參考指導(dǎo)作用。

中程對潛防御區(qū)；聲吶艦；配置方法

水下威脅是航母編隊航渡過程中面臨的最大威脅之一。任務(wù)過程中，編隊指揮員如何依據(jù)敵潛艇的威脅，對警戒兵力進行合理的配置；如何根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢和兵力的作戰(zhàn)使用特點，對警戒兵力進行高效的作戰(zhàn)指揮等問題，這些是航母編隊作戰(zhàn)運用過程中指揮員極為關(guān)心和亟待解決的問題[1]。本文以航渡過程中航母編隊反潛防御作戰(zhàn)為背景，從反潛兵力有效應(yīng)對敵潛艇中近程導(dǎo)彈攻擊的目的和要求出發(fā)，提出了航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置的原則和方法，目的是為指揮員優(yōu)化航母編隊的中程對潛防御體系提供參考。

1 航母受敵潛艇導(dǎo)彈攻擊威脅分析

為有效應(yīng)對敵潛艇中近程導(dǎo)彈的威脅，或阻止敵潛艇進一步接近使用魚雷對航母實施攻擊，航渡過程中，編隊指揮員通常根據(jù)敵潛艇中近程反艦導(dǎo)彈的可能攻擊范圍，由攜帶拖曳線列陣聲吶和反潛直升機的水面艦艇（簡稱聲吶艦）前出配置在航母前方的一定陣位，以構(gòu)建航母中程對潛防御體系[2]。其基本要求是：在敵潛艇占領(lǐng)中近程導(dǎo)彈攻擊陣位對航母實施攻擊之前，先機制敵，及時消除敵潛艇對航母的威脅。

航母受敵潛艇導(dǎo)彈攻擊威脅范圍，是指對抗過程中敵潛艇能夠?qū)蕉芍泻侥笇嵤?dǎo)彈攻擊的可能區(qū)域，是一定條件下敵潛艇所能占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位的集合[3]。

1.1 敵潛艇導(dǎo)彈可能攻擊陣位計算模型

敵潛艇導(dǎo)彈攻擊陣位，通常用潛艇對航母實施導(dǎo)彈攻擊時其相對于航母的舷角和距離來表示。由于導(dǎo)彈的飛行速度通常遠大于航母的航渡速度。所以，在忽略導(dǎo)彈飛行過程中航母運動，且潛艇導(dǎo)彈攻擊距離一定的情況下，潛艇導(dǎo)彈可能攻擊陣位主要取決于潛艇所能占領(lǐng)的攻擊舷角α。由于在潛艇水下接敵速度大于航母編隊航渡速度時，潛艇可在任意舷角上通過機動對航母實施導(dǎo)彈攻擊[4]。因此，以下只分析潛艇航速小于航母航速的情況。為此作如下定義。

定義1：在潛艇航速小于航母航速的條件下，潛艇以最大速度航行所能成功占位的最大舷角稱為占位臨界角α1，見圖1。

圖1 潛艇攻擊臨界角示意圖Fig.1 Grneral view of submarine critical attack angle

由圖1所示的速度三角形可知，若潛艇與航母有唯一相遇點，則潛艇的航向為垂直于潛艇最大速度圓切線的方向。由此可得

式（1）中：vq為潛艇最大接敵速度；vm為航母運動速度。

實際攻擊過程中，潛艇對航母實施導(dǎo)彈攻擊，并不需要潛艇本身與航母相遇，只需潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位，就可對目標實施攻擊。即在實際攻擊過程中，導(dǎo)彈的有效射程能夠增大潛艇實際的占位攻擊范圍，從而形成潛艇導(dǎo)彈攻擊的占位增角Δα1，見圖2。

圖2 潛艇占位增角示意圖Fig.2 Grneral view of submarine position increase angle

設(shè)對抗過程中，潛艇沿垂直于其最大速度圓切線方向Hq航行，并在Qs點對位于M點的目標實施導(dǎo)彈攻擊，且導(dǎo)彈飛行完其最大有效射程Rd時恰好命中目標，則可在潛艇航向線上得點Q，即潛艇能在Q點以其最大航速接敵機動，占領(lǐng)點Qs陣位，在導(dǎo)彈的最大有效射程上，對航母實施攻擊[5-7]。則此時，Δα1+α1即為潛艇實施導(dǎo)彈攻擊的極限占位角。

設(shè)潛艇導(dǎo)彈最大有效射程為Rd，導(dǎo)彈攻擊的速度為vd，開始接受己方引導(dǎo)兵力引導(dǎo)信息時，潛艇與航母之間的距離為Dm，則有：

當Dm≤Rd時，即目標在潛艇反艦導(dǎo)彈最大有效射程范圍之內(nèi)，潛艇可在任意舷角上立即對目標實施導(dǎo)彈攻擊；

當Dm＞Rd時，根據(jù)敵潛艇占位所需時間、潛艇導(dǎo)彈飛行所需時間之和與航母從點M航行到點Ms所需時間相等的特點，可得敵潛艇占位增角為

由此可得潛艇極限占位角αj為：

1.2 航母受敵典型潛艇導(dǎo)彈威脅扇面角計算

根據(jù)式（3），結(jié)合敵典型潛艇及其潛射導(dǎo)彈戰(zhàn)技性能，計算出一定條件下航母受敵典型潛艇導(dǎo)彈攻擊威脅扇面角的大小，見表1、2。表1計算條件：①航母航速vm=18 kn；②“基洛”級潛艇“克拉布”反艦導(dǎo)彈最大有效射程Rd=220km；③“克拉布”反艦導(dǎo)彈攻擊目標的速度vd=0.71 Ma。表2計算條件：①航母航速vm=18 kn；②“蒼龍”級潛艇“魚叉”反艦導(dǎo)彈最大有效射程Rd=130km；③“魚叉”反艦導(dǎo)彈攻擊目標的速度vd=0.9 Ma。

表1 航母受“基洛”級潛艇導(dǎo)彈威脅扇面角Tab.1 Threat sector angle of“Kilo”class submarine missile attacking (°)

表2 航母受“蒼龍”級潛艇導(dǎo)彈威脅扇面角Tab.2 Threat sector angle of“soruy”class submarine missile attacking (°)

根據(jù)表1、2，結(jié)合潛艇作戰(zhàn)使用情況，可得出：

1）在潛艇水下接敵速度小于航母航速，且Dm＞Rd時，航母受敵潛艇導(dǎo)彈攻擊的威脅范圍為航母航向前方的一定扇形區(qū)域，且威脅扇面角隨著敵潛艇接敵速度的增大而增大，隨著引導(dǎo)接敵時潛艇與航母之間的距離增大而減??；

2）由于敵潛艇反艦導(dǎo)彈的射程較大，因而在有其他兵力引導(dǎo)條件下，敵潛艇對航母實施導(dǎo)彈攻擊的威脅范圍較大，反潛兵力要有效阻止敵潛艇在遠距離對航母實施導(dǎo)彈攻擊需要防御的范圍較大。

2 中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置

拖曳線列陣聲吶具有較好的遠程對潛警戒能力，而艦載反潛直升機具有機動靈活、反應(yīng)速度快、對潛攻擊效率高等優(yōu)點。所以，聲吶艦與艦載反潛直升機的結(jié)合，既使聲吶艦具備了強大的遠距離對潛探測能力，同時又有了可伸縮的快速攻擊平臺，從而使聲吶艦成為航母中程對潛防御區(qū)對潛防御的主要兵力。

2.1 中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置原則

由于敵潛艇對航母實施導(dǎo)彈攻擊的威脅范圍較大，而航母中程對潛防御區(qū)的聲吶艦數(shù)量有限，致使聲吶艦的警戒扇面通常難以完全覆蓋敵潛艇的導(dǎo)彈攻擊范圍。為充分發(fā)揮聲吶艦反潛作戰(zhàn)的優(yōu)勢，提高航母中程對潛防御區(qū)的對潛警戒能力，航渡過程中航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置應(yīng)遵循如下基本原則[8-10]。

1）突出重點威脅方向的對潛防御。航渡過程中，編隊指揮員應(yīng)根據(jù)航母受敵潛艇導(dǎo)彈攻擊的威脅范圍和特點，重點將聲吶艦配置在航母受敵潛艇威脅的主要方向，即航母編隊航向的前方。

2）先敵發(fā)現(xiàn)、先機制敵。聲吶艦應(yīng)在敵潛艇占領(lǐng)攻擊陣位對我航母實施導(dǎo)彈攻擊之前，能夠?qū)硨嵤┯行У墓簦皶r消除敵潛艇對航母的威脅。

3）加強協(xié)同與配合。由于拖曳線列陣聲吶使用過程中在聲吶艦前方存在一定的探測盲區(qū)，而航向前方又是敵潛艇威脅的主要方向。所以，在敵潛艇對聲吶艦威脅較大的情況下，應(yīng)將反潛直升機配置在聲吶艦前方，以填補聲吶艦前方的探測盲區(qū)[11]。同時，應(yīng)根據(jù)中程對潛防御區(qū)反潛兵力的戰(zhàn)術(shù)特點和武備使用要求，保證各反潛兵力的行動安全和互不妨害。

4）利于指揮與控制。反潛作戰(zhàn)使用過程中，要保證聲吶艦、反潛直升機與編隊反潛作戰(zhàn)指揮所以及其他反潛兵力進行及時有效的通信，以保證編隊指揮所對聲吶艦和反潛直升機的反潛作戰(zhàn)行動進行有效的指揮與控制。

2.2 中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置

2.2.1 聲吶艦前出距離的確定

聲吶艦前出距離，是指為保證聲吶艦?zāi)軌蛟跀碀撏д碱I(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位之前對敵實施有效攻擊，聲吶艦應(yīng)前出配置的距離。

1）聲吶艦前出配置距離計算模型。聲吶艦前出配置距離是否合理，直接關(guān)系到航渡過程中航母編隊對潛防御的效果。其基本要求是先敵發(fā)現(xiàn)、先敵攻擊，要在敵潛艇占領(lǐng)反艦導(dǎo)彈攻擊陣位前對敵實施先敵攻擊，確保航母免受敵反艦導(dǎo)彈的攻擊[12]。因此，在聲吶艦發(fā)現(xiàn)可疑目標后，應(yīng)立即對目標進行跟蹤、定位與識別。當確認目標為敵潛艇時，在滿足攻擊條件后應(yīng)立即實施對敵攻擊，并迅速恢復(fù)與敵潛艇的聲吶接觸，對攻擊效果進行評估，視情實施再次攻擊。其對潛攻擊過程的時間節(jié)點，如圖3所示。

定義2：為有效阻止敵潛艇占領(lǐng)攻擊陣位對航母實施導(dǎo)彈攻擊，聲吶艦最遲必須攔截敵潛艇的界線稱為聲吶艦最遲攔截線。

定義3：為保證聲吶艦?zāi)軌蛟谧钸t攔截線前完成對敵潛艇的攻擊，要求聲吶艦最遲發(fā)現(xiàn)敵潛艇的界線稱為最遲發(fā)現(xiàn)線。最遲發(fā)現(xiàn)線到航母的水平距離稱為聲吶艦最小警戒距離，用Ds表示，如圖4所示。圖中，Q、O點分別為聲吶艦發(fā)現(xiàn)目標時潛艇、航母所在位置，Q1、O1點分別為潛艇實施導(dǎo)彈攻擊時潛艇、航母所在位置。

圖3聲吶艦對敵潛艇攻擊過程的時間節(jié)點圖Fig.3 Time node graph of the process that sonar warship attacks enemy submarine

圖4 聲吶艦最小警戒距離示意圖Fig.4 Grneral view of sonar warship minimum alert distance

由圖4可得，航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦所需的最小警戒距離Ds的計算模型為：

式（4）中：T為聲吶艦從發(fā)現(xiàn)目標到對敵潛艇實施攻擊結(jié)束所需要的時間；vd為敵潛艇接敵速度；β為敵潛艇被反潛兵力發(fā)現(xiàn)時相對于航母的舷角。

定義4：為保證聲吶艦?zāi)軌蛟跀碀撏д碱I(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位之前對敵實施有效攻擊，聲吶艦必須前出的最小距離Dx稱聲吶艦最小前出距離，如圖5所示。

圖5 聲吶艦最小前出距離示意圖Fig.5 Grneral view of sonar warship minimum disposition distance

根據(jù)圖5，得出中程對潛防御區(qū)聲吶艦最小前出距離計算模型[8-9]：

式中，Dt為聲吶艦拖曳式線列陣聲吶戰(zhàn)術(shù)作用距離。

2）算例分析。依據(jù)所構(gòu)建的航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦前出距離計算模型，結(jié)合量化分析的條件，計算得出“蒼龍”級潛艇位航母不同舷角條件下，航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦使用拖曳線列陣聲吶所需前出的最小距離，如表3所示。表3計算條件：①聲吶艦拖曳線列陣聲吶戰(zhàn)術(shù)作用距離Dt=30km；②聲吶艦從發(fā)現(xiàn)目標到對敵潛艇實施攻擊結(jié)束所需時間T=10min；③航母運動速度vm=18 kn。

表3 中程對潛防御區(qū)聲吶艦最小前出距離Tab.3 Minimum disposition distance of sonar warship in medium-range defenses area km

2.2.2 聲吶艦配置方位的確定

1）聲吶艦配置方位計算模型。依據(jù)航母編隊的兵力編成和典型配置方案，實際作戰(zhàn)時航母中程對潛防御區(qū)通常配置2～3艘聲吶艦遂行對潛防御任務(wù)[13]。由于航渡過程中航母航向前方是敵潛艇威脅的主要方向，所以在未知敵潛艇具體威脅方向的情況下，通常依據(jù)中程對潛防御區(qū)聲吶艦數(shù)量作如下典型配置。

①中程對潛防御區(qū)配置2艘聲吶艦時。在配置2艘聲吶艦情況下，通常以航母航向線為基準，將聲吶艦配置在航母航行前方的兩翼[14]，見圖6。

圖6 中程對潛防御區(qū)2艘聲吶艦配置方位示意圖Fig.6 Grneral view of configuration direction of two sonar warships in medium-range defenses area

顯然，在2艘聲吶艦攜帶同類型拖曳線列陣聲吶，且與航母保持同向同速運動的條件下，聲吶艦的配置舷角為：

式（6）中：λ為聲吶艦拖曳線列陣聲吶探測圓的間隔系數(shù)，通常取為1.2～1.8；Dx1為敵潛艇位航母舷角θ時聲吶艦最小前出距離。

②中程對潛防御區(qū)配置3艘聲吶艦時。在航母中程對潛防御區(qū)配置3艘聲吶艦情況下，應(yīng)將聲吶艦環(huán)形配置在以主要威脅方向（通常為航母航向線）為軸線的左右兩翼[15]，見圖7。

圖7 中程對潛防御區(qū)3艘聲吶艦配置方位示意圖Fig.7 Grneral view of configuration direction of three sonar warships in medium-range defenses area

顯然，在3艘聲吶艦攜帶同類型拖曳線列陣聲吶，且與航母保持同向同速運動的情況下，聲吶艦的配置舷角應(yīng)滿足：

式（7）中，Dx0為敵潛艇位航母正前方時聲吶艦所需最小前出距離。

由式（7）變換可得：

2）算例分析。依據(jù)所構(gòu)建的航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置方位計算模型，結(jié)合量化分析的條件，計算得出敵潛艇位航母不同舷角情況下，中程對潛防御區(qū)聲吶艦使用拖曳線列陣聲吶的配置方位，如表4所示。表4計算條件：①聲吶艦拖曳線列陣聲吶戰(zhàn)術(shù)作用距離Dt=30km；②聲吶艦從發(fā)現(xiàn)目標到對敵潛艇實施攻擊結(jié)束所需時間T=10min；③航母運動速度vm=18 kn；④“蒼龍”級潛艇“魚叉”反艦導(dǎo)彈最大有效射程Rd=130km；⑤“蒼龍”級潛艇接敵速度vd=6 kn；⑥聲吶艦拖曳線列陣聲吶探測圓的間隔系數(shù)λ=1.8。

表4 航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦配置方位Tab.4 Medium-rang defenses area of the aircraft carrier for the sonar warship

通過算例可見，聲吶艦具有伴隨護航能力強，與艦載反潛直升機配合反潛作戰(zhàn)能力好等優(yōu)點[16-18]。

3 結(jié)束語

聲吶艦是遂行航母編隊中程反潛防御的主要兵力，其在中程反潛防御區(qū)的配置是否合理，直接關(guān)系到航母中程反潛防御的效果。本文采用戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)相結(jié)合，定性與定量分析相結(jié)合的方法，在分析航母受敵中近程導(dǎo)彈攻擊威脅的基礎(chǔ)上，從有效應(yīng)對敵潛艇中近程導(dǎo)彈攻擊威脅，保障航母航渡安全的目的和要求出發(fā)，對航渡過程中航母中程反潛防御區(qū)聲吶艦的配置原則和配置方法進行了較為深入的研究。所得結(jié)論，可為編隊指揮員優(yōu)化航母中程對潛防御區(qū)聲吶艦的配置提供決策支持，對于優(yōu)化航母反潛兵力的配置，提高航母編隊的航渡反潛作戰(zhàn)能力具有重要的理論指導(dǎo)意義和參考使用價值。

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Configuration Method of Sonar Warship for the Aircraft Carrier in Medium-Range Defenses Area

WU Fuchua,XU Yinb,WU Jiea
（Naval Aeronautical and Astronautical University a.Department of Command; b.Graduate Students’Brigade,Yantai Shandong 264001,China）

In this paper,on the configuration of sonar warship for the aircraft carrier in medium-range defenses area,based on analyzing the threat of enemy submarine missle to the aircraft carrier in navigation,the configuration of sonar warship for the aircraft carrier in medium-range defenses area was discussed,and the principle and methods of sonar warship con?figuration was put forward,according to the demand of effctive response to enemy submarine missle attacks and protection of aircraft carrier.The conclusion was of important reference and guiding significance to the allocation of antisubmarine forces in aircraft carrier formation.

medium-range defenses area;sonar warship;configuration method

E925

A

1673-1522（2016）06-0671-06

10.7682/j.issn.1673-1522.2016.06.013

2016-08-24；

2016-09-20

吳福初（1963-），男，教授，博士。