周思羽，曲志剛，吳文海，姜玉紅，李偉康

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東 青島 266041）

航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)艦載預(yù)警機(jī)陣位配置及仿真研究

周思羽，曲志剛，吳文海，姜玉紅，李偉康

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東 青島 266041）

為了探究航母編隊(duì)艦載預(yù)警機(jī)使用方法，本文建立了防空作戰(zhàn)艦載預(yù)警機(jī)配置模型，分析了航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)想定條件，針對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)、隱身目標(biāo)、海上低空小目標(biāo)等不同作戰(zhàn)對(duì)象進(jìn)行仿真分析?；诓煌揽兆鲬?zhàn)背景，解算了艦載預(yù)警機(jī)陣位配置、前出距離等要素對(duì)防空作戰(zhàn)的影響，為艦載預(yù)警機(jī)陣位配置提出建議。

航母編隊(duì)；防空；艦載機(jī)；陣位

艦載預(yù)警機(jī)的前出距離（即陣位中心點(diǎn)到航母的距離）足夠大，那么空中巡邏戰(zhàn)斗機(jī)/艦空導(dǎo)彈將會(huì)有更充分的時(shí)間對(duì)目標(biāo)（敵機(jī)/反艦導(dǎo)彈）進(jìn)行攔截；但是，若預(yù)警機(jī)在陣位上采用的巡邏航線等其他因素不變，前出距離增大，單架預(yù)警機(jī)為航母編隊(duì)提供的預(yù)警扇面角將隨之減小，需要更多的預(yù)警機(jī)升空?qǐng)?zhí)勤。因此本文力求找到一個(gè)預(yù)警機(jī)配置與預(yù)警機(jī)前出距離（即陣位最優(yōu)）的方法。

1 問題描述

用β（以航母為頂點(diǎn)）表示來襲目標(biāo)航線與威脅軸之間的夾角，即威脅扇面角α的一半；設(shè)預(yù)警機(jī)前出距離為r，預(yù)警探測區(qū)半徑為h；來襲目標(biāo)的航速為u；探測到來襲目標(biāo)之后信息傳輸、巡邏戰(zhàn)斗機(jī)（接收指令、起飛、編隊(duì)）/艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)（接收指令、發(fā)射）的延遲時(shí)間為Dt；巡邏戰(zhàn)斗機(jī)/艦空導(dǎo)彈的航速v；θ表示以預(yù)警機(jī)陣位中心點(diǎn)為頂點(diǎn)，來襲目標(biāo)航向與威脅軸之間的夾角；要求空中巡邏戰(zhàn)斗機(jī) /艦空導(dǎo)彈攔截線的半徑k（不同的敵方來襲目標(biāo)要求不同的攔截半徑k，敵方投放的武器射程肯定小于攔截半徑k），如圖1所示。

威脅目標(biāo)從點(diǎn)B（在該點(diǎn)目標(biāo)被探測到）航行到點(diǎn)A（目標(biāo)突破攔截線）的時(shí)間1t可以表示為：

巡邏戰(zhàn)斗機(jī) /艦空導(dǎo)彈接到指令后，從“ZZ”點(diǎn)（或者巡邏陣位）到達(dá)攔截線上的點(diǎn)A需要的時(shí)間為延遲時(shí)間與飛行時(shí)間之和，表示為：

圖1 防空作戰(zhàn)艦載預(yù)警機(jī) 配置模型

由余弦定理可知：

如果威脅扇面角為α，則所需出動(dòng)預(yù)警機(jī)的最少數(shù)量為：

2 作戰(zhàn)條件分析

（1）預(yù)警機(jī)探測距離取值范圍分析。

通過式（8）可以得到我預(yù)警機(jī)雷達(dá)對(duì)不同RCS 目標(biāo)的理論最大探測距離。

（2）預(yù)警機(jī)陣位前出距離范圍分析。規(guī)定預(yù)警機(jī)陣位前出距離 r≤ 270km。

（3）艦載巡邏戰(zhàn)斗機(jī)相關(guān)分析。

（4）艦空導(dǎo)彈相關(guān)分析。

3 艦載預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)仿真分析

3.1 與戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)目標(biāo)分析

以美艦載戰(zhàn)斗機(jī) F/A-18E/F 為作戰(zhàn)對(duì)象，分析編隊(duì)對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)的預(yù)警需求。具體仿真結(jié)果如圖2所示。

結(jié)論 1：如圖2（a）所示，當(dāng)威脅扇面角確定為 45 °時(shí)， 出動(dòng)一架預(yù)警 機(jī) 可以滿足對(duì) F/A-18E/F的預(yù)警需求，但此時(shí)對(duì)單架艦載預(yù)警機(jī)預(yù)警性能要求較高。例如，預(yù)警機(jī)的陣位前出距離達(dá)到 100km時(shí)，則探測距離要求幾乎接近設(shè)定的雷達(dá)理論探測距離的極限。通過增加預(yù)警機(jī)陣位的前出距離r可以在一定程度上降低對(duì)其預(yù)警性能h的要求，但這樣會(huì)增加預(yù)警機(jī)被擊落的可能。

結(jié)論 2：如圖2（b）所示，當(dāng)威脅扇面角確定為 45°，出動(dòng)兩架預(yù)警機(jī)時(shí)，單架預(yù)警機(jī)負(fù)責(zé)的預(yù)警區(qū)覆蓋半角β減半，可以明顯降低對(duì)我艦載預(yù)警機(jī)探測性能的需求。例如，同樣保證預(yù)警機(jī)探測區(qū)覆蓋 45°的威脅扇面角，預(yù)警機(jī)陣位的前出距離為100km 的情況下，對(duì) F/A-18E/F 的探測距離達(dá)到178 公里左右即可；如果探測性能進(jìn)一步提高，預(yù)警機(jī)陣位的前出距離可以進(jìn)一步后移，可以采用不同的巡邏航線為整個(gè)編隊(duì)提供更全面的預(yù)警范圍，從而大大提高預(yù)警機(jī)對(duì)空作戰(zhàn)的靈活性。

圖2 對(duì) F/A-18E/F 作戰(zhàn)需求

結(jié)論 3：如圖2（c）所示，當(dāng)威脅扇面角確定為 90°時(shí)，出動(dòng) 1 架預(yù)警機(jī)已無法滿足需要，編隊(duì)防空縱深要求對(duì) F/A-18E/F 的探測距離已經(jīng)大于我預(yù)警機(jī)對(duì) F/A-18E/F 的最大探測距離，單架預(yù)警機(jī)的性能已經(jīng)無法滿足編隊(duì)的預(yù)警要求，必須出動(dòng)第二架預(yù)警機(jī)參戰(zhàn)。

結(jié)論 4：如圖2（d）所示，當(dāng)威脅扇面角為90°，出動(dòng)兩架預(yù)警機(jī)參戰(zhàn)時(shí)，每架預(yù)警機(jī)陣位前出距離不能低于 90km，才能保證單架預(yù)警機(jī)在所負(fù)責(zé)的威脅扇面角區(qū)域內(nèi)達(dá)到對(duì) F/A-18E/F 的最大探測距離。

3.2 與敵隱身目標(biāo)作戰(zhàn)的性能要求分析

以美 F-22 為作戰(zhàn)對(duì)象，仿真結(jié)果如圖3 所示。

圖3

仿真結(jié)果表明即使威脅扇面角設(shè)為 45°，航母編隊(duì)出動(dòng)兩架預(yù)警機(jī)并且陣位前出到 270km，依然難以為艦載戰(zhàn)斗機(jī)提供有效的空中預(yù)警攔截縱深。所以只能考慮通過艦空導(dǎo)彈對(duì) F/A-22 進(jìn)行攔截。

如圖4所示，仿真結(jié)果表明兩架預(yù)警機(jī)陣位前出距離大于 210km 時(shí)，就可以在威脅扇面角為α= 45°的 空 域 內(nèi)， 為 編 隊(duì) 艦 空 導(dǎo) 彈 抗 擊 F/A-22 提供有效的預(yù)警。

圖4

但是，僅僅依靠內(nèi)層艦空導(dǎo)彈保護(hù)和設(shè)置α= 45°威脅扇面角對(duì)于整個(gè)航母編隊(duì)來說都非常危險(xiǎn)的，而且要求的預(yù)警機(jī)陣位前出距離已經(jīng)接近我空中巡邏戰(zhàn)斗機(jī)攔截線的邊緣，預(yù)警機(jī)本身被敵擊落的概率也非常大，所以僅以單航母編隊(duì)與 F/A-22編隊(duì)對(duì)抗實(shí)際上是非常困難和危險(xiǎn)的。

4 結(jié)語

為了探究艦載預(yù)警機(jī)在航母編隊(duì)防空作戰(zhàn)中的陣位配置方法，本文建立了數(shù)學(xué)模型，分析了多種作戰(zhàn)對(duì)象，基于仿真解算，提出防空作戰(zhàn)艦載預(yù)警機(jī)陣位配置建議，為艦載預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)使用提供參考。

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