空中搜救行動(dòng)錐體空間管控方法*

閆靜茹，蘇英振

（空軍指揮學(xué)院，北京 100097）

0 引言

自馬航失聯(lián)事件以來，空中搜救行動(dòng)愈發(fā)受到世界各國重視，它不僅事關(guān)人員生命安全，而且影響國家形象和軍隊(duì)聲譽(yù)，近些年，隨著空中搜救行動(dòng)地位作用不斷提升，國內(nèi)外逐步涌現(xiàn)出部分有關(guān)空中搜救行動(dòng)的理論研究成果。就其本質(zhì)而言，空中搜救行動(dòng)是以搜救目標(biāo)位置為中心，根據(jù)相關(guān)信息計(jì)算得出的有限空間內(nèi)，所實(shí)施的一種特定作戰(zhàn)行動(dòng)。參與行動(dòng)的各型空中搜救力量根據(jù)性能任務(wù)不同，分別部署于不同高度層，于同一空間內(nèi)協(xié)調(diào)有序、相互配合，共同形成搜救力量優(yōu)勢。由此來看，為達(dá)成最佳搜救力量效能，空間管控必然成為空中搜救行動(dòng)重點(diǎn)。

關(guān)于空中搜救行動(dòng)空間管控問題，目前相關(guān)研究成果較少，比較典型的是本文作者蘇英振教授與其學(xué)生張博共同于文獻(xiàn)［1］中提出的“空中搜救錐”概念。該概念形象生動(dòng)地描述了空中搜救行動(dòng)特點(diǎn)規(guī)律、兵力分布和實(shí)施條件，尤其是創(chuàng)新性揭示出空中搜救行動(dòng)錐體空間特性。而之后，文獻(xiàn)［2］中，再次對(duì)“空中搜救錐”的提出根據(jù)、構(gòu)建方法和運(yùn)用要點(diǎn)展開系統(tǒng)論述，具體觀點(diǎn)與文獻(xiàn)［1］一致。應(yīng)當(dāng)說，“空中搜救錐”作為一種作戰(zhàn)概念，既描述了一種作戰(zhàn)思想，同時(shí)描述了一種作戰(zhàn)空間。基于此，決定以“空中搜救錐”概念為支撐，重點(diǎn)挖掘空中搜救錐“空間”屬性，通過建模與分析，試圖在空中搜救行動(dòng)空間管控方面有所突破與發(fā)現(xiàn)，以此推動(dòng)空中搜救行動(dòng)空間管控問題得以有效解決。

1 建立“錐體空間”模型

“空中搜救錐”概念指出，空中搜救行動(dòng)本質(zhì)上為體系支撐下的點(diǎn)行動(dòng)，此理論旨在強(qiáng)調(diào)空中搜救行動(dòng)應(yīng)以搜救目標(biāo)為核心，錐內(nèi)各層行動(dòng)均以有利于下層為原則，最終優(yōu)先服務(wù)于搜救目標(biāo)救援工作，由此產(chǎn)生的錐形物理空間，同樣聚焦于搜救目標(biāo)所在位置點(diǎn)。但實(shí)際上，這種錐形空間更適合于描述空中搜救行動(dòng)懸停吊救階段，并非適用于空中搜救行動(dòng)全過程。對(duì)此，決定區(qū)分空中搜救行動(dòng)階段，建立不同模式下錐體空間模型。

1.1 搜索模式

搜索模式，主要用于搜索發(fā)現(xiàn)階段，且尚未受到敵方阻射攔截。此時(shí)，預(yù)警機(jī)、電子偵察機(jī)位于最高層偵察探測敵情，制空戰(zhàn)斗機(jī)及其他壓制、掩護(hù)力量分別保持于較高位置實(shí)施警戒巡邏，且武裝直升機(jī)伴隨搜救直升機(jī)飛行，與搜救直升機(jī)配置于相同高度。由此，建立空中搜救行動(dòng)搜索模式錐體空間模型，如圖1 所示。模型以空間盒為參考基準(zhǔn)，同時(shí)考慮時(shí)間對(duì)空中搜救行動(dòng)的重要影響，將時(shí)間作為另一水平坐標(biāo)橫軸附加于空間盒之上，從而構(gòu)建以空間盒為基礎(chǔ)，同時(shí)兼顧高度、時(shí)間，且能夠覆蓋全球區(qū)域位置，具有時(shí)空屬性的空中搜救行動(dòng)空間坐標(biāo)體系。設(shè)定搜救直升機(jī)以扇形搜索方式，于預(yù)定搜救區(qū)域上空實(shí)施搜索發(fā)現(xiàn)，搜索半徑為R1，O點(diǎn)為搜救起始點(diǎn)，A 點(diǎn)為搜救目標(biāo)最后已知位置點(diǎn)，A'點(diǎn)（E2，S2，0，t）為t 時(shí)刻預(yù)定搜救目標(biāo)位置，預(yù)定搜救區(qū)域?yàn)橐訟'點(diǎn)為圓心，R1為半徑的圓形區(qū)域S，錐體空間內(nèi)采取高度協(xié)調(diào)線管控規(guī)則，共設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，分別為S1和S2，各高度層力量分布情況如圖1 所示。搜救空間V 可表示為由C 點(diǎn)（E2，S2，HC，t）為圓心、R1為半徑的底部區(qū)域S'，B 點(diǎn)（E2，S2，HB，t）為圓心、R2為半徑的頂部區(qū)域S''，以及高度HBC所構(gòu)成的錐體空間。其中，R2為預(yù)警機(jī)或電子偵察機(jī)在頂部區(qū)域S''內(nèi)的最大飛行半徑。由圖1 可知，搜救空間V 的底部區(qū)域S'，實(shí)際上可看作搜救區(qū)域S 投射于空中的圓形區(qū)域，由此，搜救空間V的空間容量可表示為：

圖1 搜索模式錐體空間模型

1.2 作戰(zhàn)模式

作戰(zhàn)模式，主要在搜救行動(dòng)受到敵方阻射攔截時(shí)使用。此時(shí)，預(yù)警機(jī)、電子偵察機(jī)位于最高層偵察探測敵情，制空戰(zhàn)斗機(jī)等其他壓制、掩護(hù)力量通常以高制低，從高空消滅或阻擊敵空中力量，同時(shí)壓制敵防空火力，而此時(shí)武裝直升機(jī)則需要低于搜救直升機(jī)飛行，掩護(hù)搜救直升機(jī)安全，并先期肅清敵地對(duì)空火力。以上述搜索模式為基礎(chǔ)，搜救原始條件不變，建立空中搜救行動(dòng)作戰(zhàn)模式錐體空間模型，如下頁圖2 所示。設(shè)定我方在搜索發(fā)現(xiàn)階段突遭敵航空火力襲擊，于是啟動(dòng)作戰(zhàn)模式。為保障搜救直升機(jī)安全，確保武裝直升機(jī)順利實(shí)施對(duì)地打擊，決定在搜救直升機(jī)與武裝直升機(jī)之間設(shè)置緩沖區(qū)S3，由此，搜救空間內(nèi)共設(shè)置3 個(gè)緩沖區(qū)，分別為S1、S2和S3。搜救空間V 可表示為由C 點(diǎn)（E2，S2，HC，t）為圓心、R3為半徑的武裝直升機(jī)作用區(qū)域S'，B 點(diǎn)（E2，S2，HB，t）為圓心、R2為半徑的頂部區(qū)域S''，以及高度HBC所構(gòu)成的錐體空間。其中，R3為武裝直升機(jī)作戰(zhàn)半徑。由此，搜救空間V 的空間容量可表示為：

圖2 作戰(zhàn)模式錐體空間模型

1.3 救援模式

救援模式，主要用于懸停吊救階段。此時(shí)，預(yù)警機(jī)、電子偵察機(jī)位于最高層偵察探測敵情，制空戰(zhàn)斗機(jī)等壓制、掩護(hù)力量保持較高高度實(shí)施警戒巡邏，武裝直升機(jī)與搜救直升機(jī)位于同一高度層，負(fù)責(zé)掩護(hù)搜救直升機(jī)行動(dòng)，且稍高于搜救直升機(jī)，搜救直升機(jī)位于較低高度對(duì)搜救目標(biāo)實(shí)施懸停吊救。由此，保持搜救原始條件不變，建立空中搜救行動(dòng)救援模式椎體空間模型，如圖3 所示。搜救空間內(nèi)共設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，分別為S1和S2。搜救空間V 可看作以B（E2，S2，HB，t）為圓心、R2為半徑的底部區(qū)域S'，以及高度HB所構(gòu)成的完整錐體空間。由此，搜救空間V 的空間容量可表示為：

圖3 救援模式錐體空間模型

2 “錐體空間”模型在空間管控方面的應(yīng)用

建立空中搜救行動(dòng)錐體空間模型后，便可以模型為依托，將空中搜救行動(dòng)空間管控問題融入模型當(dāng)中，通過研究“錐體空間”管控模型、“錐體空間”動(dòng)態(tài)管控，以及“錐體空間”管控方法，對(duì)空中搜救行動(dòng)空間管控問題作進(jìn)一步探討與分析。

2.1 “錐體空間”管控模型

空中搜救行動(dòng)空間管控目的，在于保證完成空中搜救行動(dòng)任務(wù)前提下，通過調(diào)整力量部署，優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)，減少由于空間配置造成的各型搜救力量間矛盾沖突，促使搜救力量整體效能達(dá)到最優(yōu)化。由此得出，搜救效能、搜救安全和搜救經(jīng)濟(jì)性可作為評(píng)價(jià)搜救空間管控的3 個(gè)重要方面。

搜救效能，即在特定搜救空間內(nèi)，通過對(duì)各型力量進(jìn)行有效配置，同時(shí)對(duì)高度和火力范圍作出協(xié)同規(guī)定，促使各型力量所能達(dá)到的最大整體搜救效能。包括搜索效能、救援效能和防護(hù)效能。

搜救安全，即搜救力量整體安全，包括自身裝備性能安全、各型力量飛行安全，以及搜救行動(dòng)整體安全。搜救安全是確保搜救行動(dòng)順利實(shí)施的重要前提，而搜救空間內(nèi)高度層劃分、力量配置的前后高低順序，均將在一定程度上影響搜救安全。

搜救經(jīng)濟(jì)性，即在搜救行動(dòng)中，通過合理分配空間資源，堅(jiān)持以空間容量為基準(zhǔn)，對(duì)各型力量數(shù)量規(guī)模、配置高度和飛行航線作出合理規(guī)定，以有效減免因各型力量誤擊誤撞而造成的自我耗損。在保證高效完成搜救任務(wù)前提下，應(yīng)以最低力量成本和最優(yōu)化空間配置，全面實(shí)現(xiàn)和提高搜救行動(dòng)經(jīng)濟(jì)性。

通過上述分析，決定以搜救效能、搜救安全、搜救經(jīng)濟(jì)性為指標(biāo)，對(duì)空中搜救行動(dòng)空間管控效能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。由于三者之間并非完全獨(dú)立，此處將利用積性效用函數(shù)，在空間管控與搜救效能、搜救安全、搜救經(jīng)濟(jì)性之間建立數(shù)學(xué)關(guān)系。分別將搜救效能、搜救安全、搜救經(jīng)濟(jì)性設(shè)定為P、S、E，搜救空間管控評(píng)價(jià)函數(shù)可表示為：

隨后，需要根據(jù)我方有無奪取制空權(quán)，區(qū)分兩種情況對(duì)搜救效能P 進(jìn)行討論。

2.1.1 未完全奪取制空權(quán)

未完全奪取制空權(quán)情況下，必須重點(diǎn)考慮敵情威脅，搜救過程中仍需預(yù)警機(jī)位于高空實(shí)施大范圍偵察探測，制空戰(zhàn)斗機(jī)在大范圍內(nèi)進(jìn)行警戒巡邏，由此形成上寬下窄的反向錐體空間。此時(shí)，采取一般力量配置模式，即“2+X+Y+1”模式，2 架搜救直升機(jī)，X 架武裝直升機(jī)，Y 架制空戰(zhàn)斗機(jī)，1 架預(yù)警機(jī)。其中，武裝直升機(jī)與制空戰(zhàn)斗機(jī)的數(shù)量視戰(zhàn)場情況和敵情威脅程度而定，如圖4 所示。設(shè)定此時(shí)處于搜索模式，搜救行動(dòng)原始條件保持不變。為保證各高度層力量有序?qū)嵤?duì)敵打擊，搜救空間內(nèi)共設(shè)置S1、S2兩個(gè)緩沖區(qū)。

圖4 “2+x+y+1”力量模式錐體空間模型

由圖4 可知，搜救空間容量為：

2.1.2 已奪取制空權(quán)

已奪取制空權(quán)情況下，雖然搜救區(qū)域不變，但由于所面對(duì)敵情威脅較小，空中視野開闊，預(yù)警機(jī)可位于較小范圍內(nèi)實(shí)施偵察探測，由此形成上窄下寬的正向錐體空間。且無需派遣制空戰(zhàn)斗機(jī)等壓制、掩護(hù)力量，可采取簡化的力量配置模式，即“2+1”模式，2架搜救直升機(jī)和1 架預(yù)警機(jī)。其中，1 架搜救直升機(jī)負(fù)責(zé)懸停吊救，另一架負(fù)責(zé)武裝警戒，如圖5 所示。設(shè)定此時(shí)處于搜索模式，搜救行動(dòng)原始條件保持不變，且搜救空間內(nèi)僅設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)S1。

圖5 “2+1”力量模式錐體空間模型

由圖5 可知，搜救空間容量為：

2.2 “錐體空間”動(dòng)態(tài)管控

空中搜救行動(dòng)面臨情況復(fù)雜多樣，空間管控過程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注目標(biāo)位置、自然環(huán)境和戰(zhàn)場環(huán)境的發(fā)展變化，以便及時(shí)對(duì)錐體空間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保空間管控始終能夠滿足戰(zhàn)時(shí)空中搜救行動(dòng)需要。

目標(biāo)位置。搜救目標(biāo)位置不同，必然引起搜救區(qū)域改變，進(jìn)而導(dǎo)致搜救方式、力量配置，以及空間態(tài)勢依次作出相應(yīng)調(diào)整。應(yīng)當(dāng)說，整個(gè)空中搜救行動(dòng)過程中，錐體空間始終以搜救目標(biāo)位置為中心，時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)調(diào)整管控過程中。

自然環(huán)境。伴隨自然環(huán)境變化，錐體空間將呈現(xiàn)出不同態(tài)勢。海洋環(huán)境下，受海面風(fēng)、潮流作用影響，表現(xiàn)為平底動(dòng)態(tài)錐體空間；平原環(huán)境下，氣象條件一般較為穩(wěn)定，表現(xiàn)為平底靜態(tài)錐體空間；高原或山地環(huán)境下，地形起伏較大，且受大風(fēng)和強(qiáng)氣流擾動(dòng)影響，表現(xiàn)為斜底動(dòng)態(tài)錐體空間。

戰(zhàn)場環(huán)境。戰(zhàn)場環(huán)境不同，錐體空間形態(tài)也將有所不同。搜救目標(biāo)位于敵方控制區(qū)內(nèi)，敵情威脅較大時(shí)，需要制空戰(zhàn)斗機(jī)位于高層進(jìn)行大范圍警戒巡邏，通常表現(xiàn)為上寬下窄的反向錐體空間；而當(dāng)搜救目標(biāo)位于我方控制區(qū)內(nèi)，敵情威脅較小時(shí)，則表現(xiàn)為上窄下寬的正向椎體空間。

2.3 “錐體空間”管控方法

針對(duì)空中搜救行動(dòng)錐體空間，特提出以下管控方法，以便進(jìn)一步強(qiáng)化管控效果，確保空中搜救行動(dòng)空間管控活動(dòng)有力實(shí)施。

一是各型力量必須嚴(yán)格遵守空間管控規(guī)定，始終保持在各自空間范圍內(nèi)實(shí)施和參與搜救行動(dòng)，若遇緊急情況，需臨時(shí)突破空間范圍，應(yīng)及時(shí)報(bào)請(qǐng)相應(yīng)指揮機(jī)構(gòu)審核批準(zhǔn)；

二是空中搜救行動(dòng)錐體空間應(yīng)根據(jù)各階段任務(wù)不同，規(guī)定不同模式下生效時(shí)段，各型力量應(yīng)緊密配合，力爭在生效時(shí)段范圍內(nèi)高效完成各項(xiàng)搜救任務(wù)；

三是搜救行動(dòng)過程中，錐體空間呈封閉狀態(tài)，以便更好地形成整體力量優(yōu)勢，并確保搜救行動(dòng)安全可靠。如有需要增加或減少搜救力量時(shí)，需報(bào)請(qǐng)相應(yīng)指揮機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，否則，在特定生效時(shí)段內(nèi)，任何力量未經(jīng)允許不得隨意出入。

3 結(jié)論

考慮空中搜救行動(dòng)是于特定空間內(nèi)，將各型搜救力量優(yōu)化配置，共同實(shí)施的作戰(zhàn)行動(dòng)，因此，空間管控必然成為空中搜救行動(dòng)予以考慮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于“空中搜救錐”概念，結(jié)合空中搜救行動(dòng)特點(diǎn)規(guī)律，區(qū)分不同行動(dòng)階段，分別建立相應(yīng)的錐體空間模型，最終依據(jù)模型，總結(jié)并歸納出空中搜救行動(dòng)空間管控方法。經(jīng)研究表明，基于“空中搜救錐”概念，建立錐體空間模型，以模型為基礎(chǔ)，對(duì)空中搜救行動(dòng)實(shí)施空間管控的方法可行。