基于搜索效能的水面舰艇编队搜潜对策研究＊

刘 斌 陈建华 李微波

（海军兵种指挥学院 广州 510430）

1 引言

水面舰艇反潜是水面舰艇在海上搜索和攻击潜艇的战斗行动，而对潜搜索是攻击潜艇的先决条件。现代条件下，由于潜艇战术技术性能的提高，通常单艘水面舰艇难以顺利完成反潜任务，因此，水面舰艇对潜搜索主要以编队的形式来完成的。对水面舰艇编队对潜搜索效能进行分析和评估是制定搜索计划、确定搜索兵力和搜索机动方案的重要依据。

2 水面舰艇编队对潜搜索队形及效能评估基本思路

2.1 水面舰艇编队对潜搜索队形

水面舰艇编队在对潜搜索的组织实施中，为便于组织指挥及对敌攻击，反潜舰艇应保持一定的搜索队形，常见的队形有横队、侧翼前伸队、楔形队及方位队等［2］。本文选取搜索过程中舰艇机动简便、搜索所需时间较短、发现潜艇概率较高的单横队平行搜索法作为研究对象。

2.2 效能评估基本思路

实施搜索过程中，衡量编队对潜搜索效能的基本尺度是水面舰艇编队在单位时间内能有效搜索的面积。当潜艇速度大于水面舰艇搜索速度时，只要潜艇能够掌握合适的机动方法，总能逃脱编队的搜索，故水面舰艇编队对潜搜索有效区域是指在水面舰艇编队搜索速度大于潜艇速度的前提下，潜艇不能逃脱水面舰艇编队搜索带的有效范围［3］。

3 水面舰艇编队反潜搜索模型

3.1 基本假设

1）潜艇发现水面舰艇编队的距离大于编队发现潜艇的距离；

2）潜艇在指定搜索区域内的位置和航向服从均匀分布，搜索方法是在该区域内进行均等搜索。

3.2 模型建立

水面舰艇编队搜索兵力的搜索能力是判断其搜索效能的基本指标，通常用舰艇搜索群在单位时间内能有效搜索的面积表示［4］。因此水面舰艇搜索群在指定区域内搜潜时，其发现概率可表示为［5］

式（1）中：Uss为水面舰艇编队单位时间的对潜搜索能力，Tss为搜索所持续的时间，S为搜索区域的面积，其中Uss由以下表达式确定：

式（2）中：Byx为水面舰艇有效搜索带宽度，Pno为潜艇不能逃离编队搜索带的概率，Pv为潜艇进入声纳垂直面作用范围的概率，Pjc为水面舰艇编队与敌潜艇确定接触并正确判明接触的概率，一般取经验值0.7，Vz为编队搜索的主航速。

图1 水面舰艇编队搜潜态势示意图

建立如图1所示搜索态势图，JKLM所围为搜索海域，并设定如下参数：

α为编队曲折机动角，Djt为相邻舰艇间距，dsn为水面舰艇声纳作用距离，Vd为敌潜艇逃离平均速度，Vb为编队搜索航速，且Vz＝Vb·cosα，Dgb为潜艇开始规避时距水面舰艇编队的距离。

假设编队由N艘水面舰艇组成单横队搜索潜艇，则：

临界舷角［6］：

搜索队形的宽度

三角形ABC的底边长

三角形ABC的底边高

由式（5）、式（6）两个要素所确定的三角形ABC所围区域为“对潜搜索遭遇区”（忽略OBR及PCS所围的不规则区域），潜艇在此区域内无论怎样机动，都逃脱不了水面舰艇编队搜索带的覆盖。

当d0＞dzy且Dgb＞dzy时，此时潜艇在“对潜搜索遭遇区”外，只要潜艇采取合适的规避措施，均可摆脱编队的搜索覆盖；当Dgb＜dzy时，若潜艇从EF或GH段采取合适的战术动作进行规避，则能成功逃离编队搜索；若从FG段开始规避，则说明潜艇已经陷入“对潜搜索遭遇区”，此时将难以逃离编队的搜索覆盖范围，且进入越深，逃离概率越小［7］，将潜艇不能逃脱编队搜索覆盖的线段FG称为编队有效搜索宽度。可以确定水面舰艇编队对潜搜索有效宽度为

假定潜艇处于水面舰艇编队对潜搜索有效区内，Pno为潜艇不能逃离编队有效搜索带的概率，则［8］：

式（9）中：h声纳为舰艇声纳工作距离内，舰艇声纳覆盖的海水深度，H潜艇为潜艇机动深度范围；

综合可得：

4 计算与分析

假设水面舰艇编队在长为100海里，宽为50海里的指定海域进行反潜搜索作业，当部分搜索参数固定时，其余相关要素对于发现概率的影响如下：

1）发现概率Pfx受搜索时间Tss及敌与我主航速之比Vd／Vz的影响情况。

表1 搜索作业基本要素想定表一

利用Matlab对其进行仿真计算，结果如图2所示。

2）发现概率Pfx受搜索机动角α及舰艇编队舰间距Djt的影响情况。

表2 搜索作业基本要素想定表二

利用Matlab对其进行仿真计算，结果如图3所示。

图2 发现概率与搜索时间、敌我主航速之比关系示意图

图3 发现概率与搜索机动角、舰间距关系示意图

3）发现概率Pfx受水面舰艇声纳作用距离dsn及敌潜艇开始规避距离Dgb的影响情况

表3 搜索作业基本要素想定表三

利用Matlab对其进行仿真计算，结果如图4所示。

4）发现概率Pfx受水面舰艇数量N及声纳作用距离dsn的影响情况。

表4 搜索作业基本要素想定表四

利用Matlab对其进行仿真计算，结果如图5所示。

图4 发现概率与声纳作用距离、敌潜艇开始规避距离关系示意图

分析搜索模型及在既定条件下的仿真结果可得出以下结论及对策建议：

1）发现概率Pfx随敌潜艇与我搜索编队主航速比值Vd／Vz的增加而减少，在Vd／Vz值越接近于1时减少越快，且在Vd／Vz等于1时，发现概率Pfx降为0，因此搜索编队在搜潜过程中，应以确保声纳在满足相关性能要求的最大速度进行搜索；

2）发现概率Pfx随舰艇间距及机动角的增加先增加后减小，当搜索编队内舰艇数目不足时，可采取适当增加舰艇间距及搜索机动角的搜索策略，以防止舰艇间距过大时，敌潜艇可能从我舰艇间隙突防；

3）发现概率Pfx与舰艇声纳作用距离正相关，与敌潜艇规避距离负相关，从装备研制和作战使用角度而言，改善声纳性能并降低搜索舰艇的声学特征以缩短敌潜艇规避距离，是提高舰艇对潜搜索能力的有效途径；

4）发现概率Pfx与水面舰艇数目正相关，为增加发现潜艇的概率，可在指挥及舰艇机动允许的条件下，增加搜潜舰艇数目。

5 结语

水面舰艇编队对潜探测搜索是一个复杂的过程，本文通过对水面舰艇反潜搜索进行建模及计算，定性、定量分析了在编队搜索潜艇过程中各相关要素的对搜索概率的影响，这对于如何合理运用和部署水面舰艇对潜搜索兵力及采取合适的战术动作具有重要的意义。在未来反潜作战中指挥员可根据各相关要素对搜潜的影响，采取有效措施，抑制不利影响，发挥有利因素，以提高水面舰艇编队对潜搜索探测效果。

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