基于空中通信中繼的預警機配置研究*

崔 凱，沈治河，楊興寶，樸成日，張 國

（海軍大連艦艇學院，遼寧 大連 116018）

0 引言

艦載固定翼預警機是航母編隊對空預警的重要組成部分，預警機在航母編隊遠海防空作戰(zhàn)中起著至關(guān)重要的作用，其活動范圍決定了編隊的預警范圍，預警機活動范圍受編隊通信能力的影響，如何優(yōu)化現(xiàn)有預警兵力部署，增大編隊預警范圍需要深入研究。文獻［1］以預警機實時探測能力為基礎(chǔ)，給出了預警機航線規(guī)劃的定量公式；文獻［2］針對航母編隊艦載戰(zhàn)斗機在甲板待戰(zhàn)和空中巡邏時，分別對預警機前出距離進行計算分析；文獻［3］根據(jù)預警機是否實時有效地全覆蓋任務(wù)線為具體決策準則，構(gòu)建了多預警機空域配置估算模型；文獻［4］通過精確模型分析敵可能攻擊路線，對預警機的前出距離和配置數(shù)量進行了定量研究，分析了雙方態(tài)勢和裝備參數(shù)對預警機配置的影響。文獻［5］指出UHF 波段是艦載固定翼預警機的最佳通信頻段；文獻［6-9］對預警機巡邏空域的設(shè)置、預警機指揮編隊協(xié)同作戰(zhàn)、艦艇和預警機聯(lián)合航跡規(guī)劃等進行了分析；文獻［10］針對帶狀責任探測區(qū)多架預警機協(xié)同探測問題，量化了不同協(xié)同模式，確定協(xié)同部署優(yōu)化決策模型?，F(xiàn)有預警機配置研究基本上是在不超出其通信范圍和作戰(zhàn)半徑的前提下進行的，本文根據(jù)預警機具有空中指揮中心功能的特點，將編隊部分艦載固定翼預警機作為空中通信中繼，超出編隊原有通信范圍綜合配置中繼預警機和遠距離前出預警機，最大化擴展編隊預警范圍。

1 編隊預警兵力分析

航母編隊所屬兵力中，影響其對空預警能力的主要有艦載固定翼預警機、艦載戰(zhàn)斗機、屬艦等，其中艦載戰(zhàn)斗機裝備的小型數(shù)據(jù)鏈不具備中繼功能，裝備數(shù)據(jù)鏈的屬艦雖有中繼功能，由于地球曲率影響，對其他作戰(zhàn)單元的中繼能力有限，預警機具有探測、通信、指揮等樞紐功能，所以最佳中繼兵力選擇為預警機，且預警機數(shù)據(jù)鏈可實現(xiàn)多級中繼通信。

圖1 基于通信中繼的航母編隊預警示意圖

2 編隊預警距離與預警機前出距離關(guān)系模型

預警機的活動范圍確定了航母編隊預警探測范圍，在作戰(zhàn)過程中有空中通信中繼兵力支援下，編隊數(shù)據(jù)鏈通信范圍增加，預警機可前出的距離隨之變大，借助數(shù)據(jù)鏈形成的編隊網(wǎng)絡(luò)傳感器預警縱深得到延伸，同時預警機雷達的探測區(qū)域?qū)Σ煌轿荒繕税l(fā)現(xiàn)距離不同，進而編隊對不同方向目標獲取的預警距離不同。

航母編隊防空作戰(zhàn)中，艦載固定翼預警機前出探測目標，將目標信息回傳至編隊指揮所，指揮所確定攔截方式和兵力（艦載機戰(zhàn)斗機或區(qū)域防空屬艦），攔截兵力獲取攔截命令及信息后，艦載戰(zhàn)斗機從甲板待戰(zhàn)（或空中待機）區(qū)飛向目標攔截，或者屬艦發(fā)射區(qū)域艦空導彈攔截，整個過程所用時間應(yīng)小于預警機發(fā)現(xiàn)目標到目標飛行至遭遇點的時間，編隊才能完成攔截任務(wù)，由編隊防空作戰(zhàn)敵我態(tài)勢關(guān)系建立模型。

圖2 航母編隊對空預警及防御示意圖

OA 為預警機前出距離，用L 表示；AB 為預警機在有通信中繼時延伸的距離，用ΔL 表示；OC 為預警機發(fā)現(xiàn)空中目標時，目標距編隊中心的距離，即編隊預警距離，用D 表示；BC 為預警機對空發(fā)現(xiàn)距離，用Rfx表示；Rzz為預警機作戰(zhàn)半徑，Rtx為預警機通信距離；a 為目標攻擊我編隊的方位。

根據(jù)敵我態(tài)勢得，

解得D 值，根據(jù)實際情況取編隊預警距離的較大值，得

3 綜合配置中繼預警機及遠距離前出預警機

圖3 通信中繼預警機配置示意圖

3.1 遠距離預警機所需前出距離時的綜合配置模型

圖4a 中繼預警機及遠距離預警機綜合配置模型示意圖

3.2 遠距離預警機所需前出距離時的綜合配置模型

遠距離預警機結(jié)合中繼預警機配置如圖4b 所示，其中三角形為遠距離預警機配置位置，五角星為通信中繼預警機配置位置，紅色弧線為編隊所需預警機線。

圖4b 中繼預警機及遠距離預警機綜合配置模型示意圖

4 作戰(zhàn)想定

一個航母編隊攜帶艦載固定翼預警機4～5 架，假設(shè)預警機最大通信距離Rtx為350 km、作戰(zhàn)半徑Rzz為650 km，預警機在一定高度對某類目標的發(fā)現(xiàn)距離Rfx為250 km，編隊所需預警扇面半徑Dreq=800 km，扇面角ωD=90°。

圖4c 中繼預警機及遠距離預警機綜合配置示意圖

5 結(jié)論

基于航母編隊遠海作戰(zhàn)預警需求及預警機的網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)中繼功能，本文提出將編隊所屬部分艦載固定翼預警機作為空中通信中繼兵力，延伸預警機前出距離來擴大編隊預警范圍的方法，增強編隊遠距離預警能力，滿足遠距離預警需要。通過實例驗證了該方法的優(yōu)越性和可行性，提出了通信中繼預警機和遠距離前出預警機的綜合配置方法，為預警機的作戰(zhàn)訓練提供了理論參考。