水面艦艇對潛直線往返巡邏搜索方案優(yōu)選

王洪勝,郭傳福,王書齊,王 楠,蘇 琦

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系，遼寧 大連 116018)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

水面艦艇對潛直線往返巡邏搜索方案優(yōu)選

王洪勝,郭傳福,王書齊,王 楠,蘇 琦

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系，遼寧 大連 116018)

反潛作戰(zhàn)是現(xiàn)代海戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)樣式之一，建立了對潛直線往返巡邏搜索發(fā)現(xiàn)潛艇概率計算模型，計算了3種典型搜潛方案下的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率，對指揮員擬制搜潛方案提供了一定的理論依據(jù)。

水面艦艇;巡邏搜索；反潛作戰(zhàn)；搜潛

進入21世紀(jì)以后，潛艇靜音性、深潛性發(fā)展迅速，水面艦艇對潛搜索愈發(fā)困難,因此，各國海軍紛紛加大了對水面艦艇搜潛方法的研究。按照任務(wù)要求和潛艇活動情況，水面艦艇搜潛方法可概括為3種：檢查搜索、應(yīng)召搜索和巡邏搜索[1-2]，3種搜潛方法作戰(zhàn)目的、適用海域和適用時機均不同，巡邏搜索主要指水面艦艇為保障海軍基地、港口、艦船編隊等目標(biāo)免遭敵潛艇的攻擊，或為及時發(fā)現(xiàn)通過某海區(qū)及在某海區(qū)活動的敵潛艇，在基地、港口、艦船編隊附近，或在敵潛艇可能經(jīng)過及活動的海區(qū)指定特定的巡邏線進行的警戒性對潛搜索活動[1]，主要目的是及時發(fā)現(xiàn)、阻滯或驅(qū)趕敵方潛艇通過上述特定海域。巡邏搜索時，基于敵潛艇的威脅程度、水面艦艇數(shù)量和對潛搜索的要求，又可細分為直線往返巡邏搜索、艦群環(huán)繞巡邏搜索、8字形搜索等多種方式[1]，其中，艦群環(huán)繞巡邏搜索和8字形搜索組織實施復(fù)雜，保持隊形和艦艦協(xié)同都存在一定的難度，通常所需水面艦艇數(shù)量較多，而直線往返巡邏搜索組織實施簡單，對水面艦艇數(shù)量要求不高，在部隊演習(xí)訓(xùn)練中運用十分廣泛。

直線往返巡邏搜索指水面艦艇在指定的巡邏線上沿一個方向搜索，在巡邏結(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[1]?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外文獻對水面艦艇巡邏搜索時控制的巡邏線長度研究較多[3-5]，但依據(jù)任務(wù)需求和可出動的水面艦艇數(shù)量，進行巡邏搜索方案優(yōu)選相關(guān)研究相對較少，基于為指揮員擬制對潛巡邏搜索方案提供決策支持，本研究建立對潛巡邏搜索概率計算模型，以兩艘水面艦艇為例，擬制不同的直線往返巡邏搜索方案，并進行對應(yīng)的搜潛概率計算，最后給出搜潛方案優(yōu)選建議。

1 模型建立

水面艦艇對潛巡邏搜索時，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率取決于水面艦艇一個搜索周期內(nèi)搜索的面積S水面艦艇和一個周期內(nèi)潛艇所處面積的S潛艇之比，一個周期的搜索效果與下一個周期無關(guān)，考慮聲吶接觸概率P接觸后，水面艦艇對潛巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)P發(fā)現(xiàn)概率計算式為[6]

假設(shè)水面艦艇垂直潛艇航向直線往返巡邏搜索，巡邏線的總長度為H，則單艘水面艦艇直線往返巡邏時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P單發(fā)現(xiàn)為[6-7]

式中：d聲吶為水面艦艇聲吶對潛探測距離；V水面艦艇為水面艦艇搜潛速度；V潛艇為潛艇機動速度。

上述模型使用時需滿足以下3個條件：

1) 水面艦艇直線往返巡邏搜索，搜索過程中速度穩(wěn)定；

2) 潛艇的目的是通過巡邏線，上述模型公式中不考慮潛艇先發(fā)現(xiàn)概率和規(guī)避概率。

3) 水面艦艇聲吶在指定巡邏線上對潛艇的探測距離d聲吶不變[8]。

2 對潛直線往返巡邏搜索方案設(shè)計

以兩艘水面艦艇為例進行方案設(shè)計,水面艦艇在指定巡邏線上直線往返巡邏搜索可采用以下3種典型方案：分段直線往返巡邏搜索、單橫隊直線往返巡邏搜索和各自獨立直線往返巡邏搜索。

1) 分段直線往返巡邏搜索

分段直線往返巡邏搜索指將指定巡邏線一分為二，兩艘水面艦艇在兩個巡邏段內(nèi)各自對潛搜索，互不干涉，如圖1所示，其特點是每艘水面艦艇的巡邏線長度較小，同時搜潛縱深也比較小。

圖1 分段直線往返巡邏搜索示意圖

2) 單橫隊直線往返巡邏搜索

單橫隊直線往返巡邏搜索指兩艘水面艦艇組成單橫隊在指定巡邏線上對潛直線往返巡邏搜索，兩艦之間距離為D間距，如圖2所示，其特點是水面艦艇巡邏線長度較長，搜潛縱深比分段直線往返巡邏搜索大。

圖2 單橫隊直線往返巡邏搜索示意圖

3) 各自獨立直線往返巡邏搜索

各自獨立直線往返巡邏搜索指構(gòu)建兩條巡邏線，兩艘水面艦艇各自在指定巡邏線上做直線往返巡邏搜索，互不影響干擾，如圖3所示，其特點是水面艦艇的巡邏線長度較長，搜潛縱深在3種搜潛方案之中最大。

圖3 各自獨立直線往返巡邏搜索示意圖

3 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率計算

假設(shè)兩艘XX型驅(qū)逐艦使用XX型聲吶對指定巡邏線S進行直線往返巡邏搜索，巡邏線長度30海里，水面艦艇聲吶對潛探測距離4海里，兩艦搜潛速度相同，取P接觸=0.8。

1) 分段直線往返巡邏搜索發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率

多艘水面艦艇分段直線往返巡邏搜索時，每艦搜索周期縮短，相當(dāng)于提高了搜索效率，N艘水面艦艇在指定巡邏線S分段直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P分段為[6]

計算可得，兩艘水面艦艇在指定巡邏線S上分段直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率如表1。

2) 單橫隊直線往返巡邏搜索發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率

兩艘水面艦艇組成單橫隊搜索寬度為D間距+2d聲吶，要求d聲吶

取D間距=1.8d聲吶，計算可得，兩艘水面艦艇在指定巡邏線S上組成單橫隊直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率如表2。

3) 各自獨立直線往返巡邏搜索

第一艘水面艦艇在巡邏線上直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P1發(fā)現(xiàn)計算公式為

同理，第二艘水面艦艇在另一條巡邏線上直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P2發(fā)現(xiàn)為

則兩艘水面艦艇各自獨立直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P獨立為

P獨立=1-(1-P1發(fā)現(xiàn))×(1-P2發(fā)現(xiàn))=

計算可得，兩艘水面艦艇各自獨立直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率如表3。

以上3種對潛直線往返巡邏搜索方案，任選一組V潛艇和V水面艦艇對比發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率，可以發(fā)現(xiàn)采用分段直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率最高，因此該方案為上述作戰(zhàn)條件下的最優(yōu)搜潛方案。

另外，當(dāng)指揮員確定好搜潛方案后，往往需要計算每艘水面艦艇控制的巡邏線長度，由此進行兵力部署。若水面艦艇數(shù)量不足，可及時向上級申請增加搜潛兵力，達成上級指定的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率要求。

若上級要求在指定巡邏線S上直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率P要求=0.9，當(dāng)采用分段直線往返巡邏搜索時，每艘水面艦艇可控制的巡邏線長度L控制為

計算可得，上述條件下單艘水面艦艇可控制的巡邏線長度如表4。

表1 兩艘水面艦艇分段直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率

表2 兩艘水面艦艇組成單橫隊直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率

表3 兩艘水面艦艇各自獨立直線往返巡邏搜索時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率

表4 單艘水面艦艇可控制的巡邏線長度

則搜索指定巡邏線S所需水面艦艇配置數(shù)量N為

計算可得，上述條件下所需水面艦艇配置數(shù)量如表5所示。

表5 搜索巡邏線S所需水面艦艇配置數(shù)量

4 結(jié)束語

以兩艘水面艦艇為例，對水面艦艇直線往返巡邏搜索時的搜潛方案進行了分析，并結(jié)合對應(yīng)的模型對3種搜潛方案的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率進行了計算，通過對比得出分段直線往返巡邏搜索是上述作戰(zhàn)條件下最優(yōu)方案的重要結(jié)論，該結(jié)論可推廣至多艘水面艦艇對潛直線往返巡邏搜索；另外，當(dāng)上級指定了搜潛時的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率，對采用分段直線往返巡邏搜索時所需的水面艦艇配置數(shù)量進行了計算，相關(guān)計算模型及結(jié)論對指揮員擬制搜潛方案和提出相關(guān)作戰(zhàn)需求均具有參考借鑒作用。

[1] 海軍裝備論證中心.國外反潛作戰(zhàn)[M].北京:海潮出版社,1987：20-50.

[2] 槐萬景.水面艦艇編隊對潛檢查搜索方法研究與效果分析[D].大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2004.

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[4] 張會,吳 鵬,李長軍.單兵力線式巡邏有效封鎖寬度分析模型[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2013,35(4):84-87.

[5] 羅翔,郭萬海,姜志勇.水面艦艇編隊巡邏搜索時的組織與戰(zhàn)術(shù)計算[J].指揮控制與仿真，2007，29(4)：60-62.

[6] 紀(jì)金耀.俄羅斯海軍反潛戰(zhàn)術(shù)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,1992:40-58.

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[8] 張煜霄,王甲興.新型護衛(wèi)艦編隊對潛搜索兵力運用問題研究[J].艦船電子工程,2010(7):8-10,27.

[9] 羅木生，侯學(xué)隆，王培源.反潛巡邏機與反潛直升機協(xié)同反潛建模[J].火力與指揮控制，2014(1):53-57.

(責(zé)任編輯周江川)

Scheme Selection for Warship Linear Roundtrip Patrol in Searching Submarine

WANG Hong-sheng, GUO Chuan-fu, WANG Shu-qi, WANG Nan, SU Qi

(Department of Surface Ship Command, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

Anti-submarine is an important modern sea warfare pattern, and this thesis established the detection probability model of warship linear roundtrip patrol in searching submarine and constructed the detection probability based on three typical schemes, which provides a useful theoretic guide to the formulating searching submarine plan.

surface ship; patrol search; anti-submarine battle; submarine search

2016-07-25；

王洪勝(1981—),男,碩士,講師,主要從事水面艦艇攻防戰(zhàn)術(shù)與仿真研究。

10.11809/scbgxb2016.12.007

王洪勝,郭傳福,王書齊,等.水面艦艇對潛直線往返巡邏搜索方案優(yōu)選[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(12):31-34.

format:WANG Hong-sheng, GUO Chuan-fu, WANG Shu-qi, et al.Scheme Selection for Warship Linear Roundtrip Patrol in Searching Submarine[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(12):31-34.

E925.6

A

2096-2304(2016)12-0031-04

修回日期：2016-08-15