航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置方法?

（海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系 大連 116018）

1 引言

對(duì)空防御一直是航母編隊(duì)在作戰(zhàn)中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，通常航母編隊(duì)將兵力按照遠(yuǎn)、中、近進(jìn)行配置以實(shí)現(xiàn)大縱深、多層次的防御體系，兵力配置是航母編隊(duì)實(shí)施防空作戰(zhàn)的前提和基礎(chǔ)[1]。其中，遠(yuǎn)程防空兵力由預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)、防空哨艦等兵力組成。

文獻(xiàn)[2～4]通過(guò)總結(jié)航母編隊(duì)預(yù)警機(jī)陣位確定原則，按先敵發(fā)射和敵搶先機(jī)建立了預(yù)警機(jī)陣位配置數(shù)學(xué)模型；文獻(xiàn)[5]在對(duì)艦載戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行航母防空作戰(zhàn)任務(wù)問(wèn)題進(jìn)行描述的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了艦載戰(zhàn)斗機(jī)巡邏陣位與攔截距離的關(guān)系；文獻(xiàn)[6～9]針對(duì)防空哨戒艦所承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)，提出以打擊距離和攔截效果兩個(gè)方面來(lái)建立防空哨艦配置模型。以上文獻(xiàn)基于防空作戰(zhàn)分別對(duì)預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)、防空哨艦等兵力的陣位配置進(jìn)行了研究，不足之處在于：把預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)、防空哨艦等兵力孤立對(duì)待，分別研究在防空作戰(zhàn)中各自陣位的配置，沒(méi)有從體系作戰(zhàn)綜合考慮遠(yuǎn)程防空兵力的配置問(wèn)題。本文研究是在建立起三者關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，綜合考慮遠(yuǎn)程防空兵力體系的配置問(wèn)題。

2 航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置理論

研究航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置問(wèn)題，關(guān)鍵在于梳理遠(yuǎn)程防空兵力在防空作戰(zhàn)中擔(dān)負(fù)的任務(wù)、配置制約因素及相互關(guān)系，這是遠(yuǎn)程防空兵力配置理論研究的邏輯起點(diǎn)，同時(shí)也是模型建立的依據(jù)。

2.1 航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力任務(wù)

預(yù)警機(jī)是為擴(kuò)大航母編隊(duì)對(duì)空預(yù)警的空中平臺(tái)，其任務(wù)是：在指定空域內(nèi)巡邏警戒，遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、跟蹤空中目標(biāo)，特別是低空和超低空來(lái)襲目標(biāo)，為航母編隊(duì)提供防空預(yù)警，為艦載殲擊機(jī)遠(yuǎn)程攔截?cái)硻C(jī)提供指揮引導(dǎo)[2]。

防空哨艦是為擴(kuò)大航母編隊(duì)對(duì)空預(yù)警而前出的艦艇，通常由防空作戰(zhàn)能力較強(qiáng)的戰(zhàn)斗艦艇來(lái)?yè)?dān)任，其任務(wù)是：在指定海域內(nèi)巡邏警戒，遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、跟蹤空中目標(biāo)，側(cè)重于中高空來(lái)襲目標(biāo)（與預(yù)警機(jī)形成互補(bǔ)），對(duì)航母編隊(duì)周圍一定空域內(nèi)的空中目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，在引導(dǎo)范圍內(nèi)指揮艦載戰(zhàn)斗機(jī)前出攔截?cái)硻C(jī)[8]。

殲擊機(jī)在航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)中擔(dān)任重要角色，其任務(wù)是：在指定空域內(nèi)警戒飛行，發(fā)現(xiàn)敵機(jī)后迅速前出攔截以阻止其威脅航母編隊(duì)，并掩護(hù)預(yù)警機(jī)、防空哨艦等遠(yuǎn)程預(yù)警兵力[5]。

2.2 航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置制約因素

通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程防空兵力任務(wù)的梳理，可以總結(jié)出遠(yuǎn)程防空兵力配置必須考慮以下制約因素：

1）預(yù)警機(jī)和防空哨艦前出能為航母編隊(duì)提供一定的預(yù)警距離和預(yù)警扇面；

2）預(yù)警機(jī)和殲擊機(jī)前出距離需要考慮自身的留空時(shí)間；

3）殲擊機(jī)前出距離需要保證對(duì)敵機(jī)及時(shí)發(fā)起攻擊，以阻止敵機(jī)對(duì)航母編隊(duì)、預(yù)警機(jī)、防空哨艦使用武器；

4）殲擊機(jī)的行動(dòng)空域需要在預(yù)警機(jī)或防空哨艦的指揮引導(dǎo)范圍內(nèi)。

由此可以看出三者之間的關(guān)聯(lián)：預(yù)警機(jī)和防空哨艦前出增大了航母編隊(duì)對(duì)空預(yù)警，為殲擊機(jī)前出攔截?cái)硻C(jī)提供反應(yīng)時(shí)間和指揮引導(dǎo)；殲擊機(jī)前出攔截?cái)硻C(jī)減輕航母編隊(duì)中近程防空作戰(zhàn)壓力，并掩護(hù)預(yù)警機(jī)、防空哨艦等遠(yuǎn)程預(yù)警兵力。

2.3 航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置方法

航母編隊(duì)兵力的配置需要確定參考的基準(zhǔn)點(diǎn)，而這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與編隊(duì)的狀態(tài)有關(guān)。如果航母編隊(duì)在航渡中，相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)是航母；如果航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)，相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)則是綜合作戰(zhàn)區(qū)的圓心。兵力配置用相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離和方位兩個(gè)要素來(lái)描述[10]。根據(jù)航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)特點(diǎn)，由里向外分別配置航母、近程防空兵力、中程防空兵力、遠(yuǎn)程防空兵力。根據(jù)作戰(zhàn)區(qū)域劃分，由里向外分別設(shè)置近程防空區(qū)、中程防空區(qū)、交叉識(shí)別區(qū)、遠(yuǎn)程防空區(qū)等[11]。按照威脅程度，遠(yuǎn)程防空兵力由里向外分別配置防空哨艦、預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)，其中預(yù)警機(jī)和殲擊機(jī)需要配置在交叉識(shí)別區(qū)之外，配置方位以編隊(duì)的威脅軸為基準(zhǔn)[12]，關(guān)于威脅軸的確定在很多文獻(xiàn)中已有討論，在此不再贅述。

防空哨艦和預(yù)警機(jī)為編隊(duì)提供防空預(yù)警，殲擊機(jī)為編隊(duì)提供防空縱深，原則上預(yù)警距離和防空縱深越大越好。遠(yuǎn)程防空兵力前出后在巡邏線上往返航行，發(fā)揮探測(cè)性能和攔截優(yōu)勢(shì)，可為編隊(duì)提供一定的預(yù)警和防御扇面角度。遠(yuǎn)程防空兵力前出距離、預(yù)警距離（防空縱深）、預(yù)警扇面角度（防御扇面角度）、探測(cè)距離（攔截距離）構(gòu)成了三角函數(shù)關(guān)系。根據(jù)以上討論，遠(yuǎn)程防空兵力配置需要綜合考慮相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離、預(yù)警距離（防空縱深）、預(yù)警扇面角度（防御扇面角度）、巡邏線長(zhǎng)度等影響因素。

3 航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置模型

3.1 前出距離確定

預(yù)警機(jī)和殲擊機(jī)需要配置在交叉識(shí)別區(qū)之外，預(yù)警機(jī)和殲擊機(jī)續(xù)航時(shí)間（tXH）、備份時(shí)間（tBF）、巡航速度（VJJJHS）是一定的，前出距離取決于巡邏時(shí)間（tXL）。

DQCJL為在保證巡邏時(shí)間的前提下，遠(yuǎn)離基準(zhǔn)點(diǎn)的最大距離。

防空哨艦前出距離結(jié)合殲擊機(jī)掩護(hù)來(lái)討論。

3.2 預(yù)警距離確定

預(yù)警兵力前出后需要在一定長(zhǎng)度的巡邏線上往返航行，該巡邏線與威脅軸垂直。為方便研究，以巡邏線遠(yuǎn)離基準(zhǔn)點(diǎn)的長(zhǎng)邊進(jìn)行討論。

如圖1所示，設(shè)直線OO′為巡邏線，垂直于威脅軸，圖中兩個(gè)圓分別是預(yù)警兵力在巡邏線兩個(gè)端點(diǎn)O和O′的探測(cè)范圍，這樣扇面HMN則是預(yù)警兵力的預(yù)警扇面。

圖1 預(yù)警兵力配置圖

由圖1可知，預(yù)警兵力提供的最大預(yù)警距離為

DYJ為預(yù)警兵力在威脅軸上提供的預(yù)警距離；DQC為預(yù)警兵力巡航時(shí)陣位相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的最大值；為巡邏線OO′的長(zhǎng)度。

預(yù)警兵力的前出距離、巡邏線長(zhǎng)度與提供的預(yù)警距離、預(yù)警扇面角度存在關(guān)系式：

φ為預(yù)警兵力提供的預(yù)警扇面角度，以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，以DYJ為半徑。

當(dāng)預(yù)警兵力在巡邏線上從O點(diǎn)航行到O′點(diǎn)，預(yù)警扇面邊緣MH上的KH段依然在預(yù)警兵力的監(jiān)視范圍內(nèi)，KH段長(zhǎng)度即是航母編隊(duì)所需的最小預(yù)警距離（DYJJL）。表達(dá)式為

通過(guò)以上討論可以看出，預(yù)警兵力的前出距離約束了在威脅軸上能提供的預(yù)警距離，前出距離、預(yù)警距離和巡邏線長(zhǎng)度決定了預(yù)警扇面角度。

3.3 掩護(hù)距離確定

殲擊機(jī)前出后需要掩護(hù)預(yù)警機(jī)、防空哨艦等遠(yuǎn)程預(yù)警兵力，而殲擊機(jī)作戰(zhàn)又依賴于預(yù)警機(jī)提供的反應(yīng)時(shí)間和指揮引導(dǎo)。當(dāng)預(yù)警機(jī)前出距離確定后，預(yù)警距離和預(yù)警扇面角度按照三角函數(shù)關(guān)系變化，也必然對(duì)防空哨艦、殲擊機(jī)前出距離形成約束。如圖2所示，以H點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，DHO為預(yù)警機(jī)前出距離，DHP為防空哨艦最大前出距離，DHQ為殲擊機(jī)最小前出距離。從最不利情形來(lái)討論，當(dāng)敵機(jī)從A點(diǎn)開(kāi)始突防，殲擊機(jī)恰好在巡邏線的另一端點(diǎn)Q′，收到警報(bào)后立即返航到點(diǎn)Q，此時(shí)敵機(jī)航行至點(diǎn)B進(jìn)入殲擊機(jī)攻擊距離內(nèi)（DJJJGJ），殲擊機(jī)在點(diǎn)Q發(fā)射空空導(dǎo)彈對(duì)敵機(jī)發(fā)起攻擊，空空導(dǎo)彈在點(diǎn)C與敵機(jī)相遇。此時(shí)，要求OC兩點(diǎn)之間的距離必須大于敵機(jī)對(duì)預(yù)警機(jī)攻擊距離（DDKGJ），PC兩點(diǎn)之間的距離必須大于敵機(jī)對(duì)防空哨艦攻擊距離（DDJGJ），HA兩點(diǎn)之間的距離則是航母編隊(duì)所需的最小預(yù)警距離（DYJJL）。

圖2 遠(yuǎn)程防空兵力前出距離

得出以下關(guān)系式：

殲擊機(jī)提供的防御扇面角度（θ）為

4 實(shí)例仿真

首先設(shè)定基本作戰(zhàn)參數(shù)。紅方預(yù)警機(jī)對(duì)低空戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)現(xiàn)距離為400km，巡航速度480km/h，續(xù)航時(shí)間6h；防空哨艦對(duì)空探測(cè)距離300km；紅方殲擊機(jī)續(xù)航時(shí)間為3h20min，巡航速度為1000km/h，上級(jí)提出的巡邏時(shí)間為2h，備份時(shí)間20min，對(duì)敵機(jī)攻擊距離為50km，空空導(dǎo)彈航速4Ma。藍(lán)方戰(zhàn)斗機(jī)巡航速度1000km/h，對(duì)預(yù)警機(jī)攻擊距離為80km，對(duì)防空哨艦攻擊距離為150km。

根據(jù)式（1）可以得出紅方殲擊機(jī)前出最大距離為500km。

根據(jù)式（2）～（7），進(jìn)行仿真，當(dāng)預(yù)警機(jī)前出距離分別為270km、280km、……、410km、420km時(shí)，預(yù)警距離與預(yù)警扇面角度對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。預(yù)警機(jī)前出距離一定時(shí)，預(yù)警扇面角度隨預(yù)警距離增大線性遞減；預(yù)警扇面角度一定時(shí)，預(yù)警距離隨預(yù)警機(jī)前出距離增大而增大。

圖3 預(yù)警扇面角度隨預(yù)警距離變化圖

從關(guān)系式中可以看出，當(dāng)預(yù)警機(jī)前出距離確定時(shí)，掩護(hù)預(yù)警兵力所需的預(yù)警距離取決于殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度。根據(jù)式（8）～（9），進(jìn)行仿真，當(dāng)預(yù)警機(jī)前出距離分別為270km、280km、……、410km、420km時(shí)，掩護(hù)預(yù)警兵力所需預(yù)警距離與殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4所示。預(yù)警機(jī)前出距離一定時(shí)，掩護(hù)預(yù)警兵力所需預(yù)警距離與殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度呈線性增長(zhǎng)；掩護(hù)預(yù)警兵力所需預(yù)警距離一定時(shí)，隨著殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度增加，預(yù)警機(jī)前出距離不斷減小。

圖4 編隊(duì)所需預(yù)警距離與殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度關(guān)系圖

根據(jù)式（10）～（12），進(jìn)行仿真，預(yù)警機(jī)前出距離與殲擊機(jī)、防空哨艦前出距離對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示。殲擊機(jī)、防空哨艦的最大前出距離隨預(yù)警機(jī)前出距離呈線性增長(zhǎng)。

根據(jù)式（13），進(jìn)行仿真，當(dāng)殲擊機(jī)前出距離分別為310km、320km、……、450km、460km時(shí)，殲擊機(jī)提供的防御扇面角度與殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示。當(dāng)殲擊機(jī)前出距離一定時(shí)，殲擊機(jī)提供的防御扇面角度與殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度基本呈線性增長(zhǎng)；當(dāng)殲擊機(jī)提供的防御扇面角度一定時(shí)，殲擊機(jī)巡邏線長(zhǎng)度隨著殲擊機(jī)前出距離增大而增大。

圖5 殲擊機(jī)和防空哨艦前出距離隨預(yù)警機(jī)前出距離變化圖

圖6 殲擊機(jī)防御扇面角度隨巡邏線長(zhǎng)度變化圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文提供了航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置方法。遠(yuǎn)程防空兵力的配置是航母編隊(duì)遂行防空作戰(zhàn)的重要環(huán)節(jié)，本文通過(guò)梳理遠(yuǎn)程防空兵力之間配置的制約因素及相互關(guān)系，著眼于體系作戰(zhàn)，建立了遠(yuǎn)程防空兵力配置模型。通過(guò)實(shí)例，分析了模型中有關(guān)參數(shù)對(duì)遠(yuǎn)程防空兵力配置的影響。這些工作為航母編隊(duì)遠(yuǎn)程防空兵力的配置提供了定量的理論方法。