航母编队防空作战区战术决策模型研究*

孙卫东　王　勃,2

(1.海军大连舰艇学院作战软件与仿真研究所　大连　116018)(2.92819部队　大连　116018)

SUN Weidong1　WANG Bo1,2

(1. Operation Software and Simulation Institute, Dalian Naval Academy, Dalian　116018) (2. No. 92819 Troops of PLA, Dalian　116018)



航母编队防空作战区战术决策模型研究*

孙卫东1王勃1,2

(1.海军大连舰艇学院作战软件与仿真研究所大连116018)(2.92819部队大连116018)

在分析航母编队防空主要作战行动方法的基础上,采用迭代递推的方法,由内到外依次给出航母编队近程防空区、中程防空区、交叉区、远程防空区和远程预警区的战术决策模型,并进行模型有效性验证。从原理上给出编队防空区域划分的方法,为航母编队防空兵力部署和火力配置等指挥决策提供重要依据。

航母编队; 防空作战区; 战术决策模型

SUN Weidong1WANG Bo1,2

(1. Operation Software and Simulation Institute, Dalian Naval Academy, Dalian116018) (2. No. 92819 Troops of PLA, Dalian116018)

Class NumberE843

1　引言

航母编队防空作战通常采取舰空组合、远近结合的方式,构成以航母为核心的大纵深、多层次的对空防御火力体系。该火力体系由近及远可以划分近程防空区、中程防空区、交叉区、远程防空区与远程预警区等防空作战区[1～2]。

防空作战区划分是航母编队防空作战指挥的重要内容,防空作战区战术决策模型是用来划分防空作战区的数学算法和战术规则的集合,模型的有效性直接决定了航母编队防空作战指挥的合理性。考虑到指控系统计算机设备的运算时效性和指挥决策论断的唯一性、确定性要求,防空作战区战术决策模型应在与防空作战战法及武器装备作战使用方法保持高度一致的基础上,采用明确的决策规则、无二义性的决策逻辑和简练的运算方法,尽量回避计算量庞大、有一定随机性的智能或优化算法。

2　末端防空作战与近程防空区

近程防空区是航母末端防空作战的区域。航母在使用本舰防空武器拦截空中目标时,在武器射击方向一定范围内有可能误伤己方舰艇。因此,在部署区域防空群舰艇时,应首先保证己方舰艇不在本舰末端舰空导弹的射击禁区危险区内。区域防空群舰艇部署示意图如图1所示,某型舰空导弹的射击禁区、危险区如图2所示。

图1　区域防空群舰艇部署示意图

图2　某型舰空导弹的射击禁区危险区示意图

导弹射击危险区远界距离通常大于射击禁区的最远界,可将导弹射击危险区远界Rwy作为航母末端防空作战的最远距离,只要目标进入这个范围,航母本舰即可进行武器射击。区域防空群舰艇不应部署在这个区域范围内,若区域防空群舰艇距离航母的距离Rqy,则可确定近程防空火力区的模型，见表1。

表1　近程防空区模型

3　区域防空作战与中程防空区及交叉区

在中程防空火力区,由区域防空群舰艇对突破远程防空火力区的飞机目标以及已发射的反舰导弹实施拦截。通常,编队应能随时得到外围巡逻战斗机的侦察保障与火力掩护,但受舰载机数量、出动强度及气象等因素的影响限制,舰载机不能保障全时升空[3]。

因此防空哨舰的部署应立足在没有空中飞机的信息与火力支援情况下,能够自行发现目标,并通报指挥所;舰载机起飞迎敌后,向舰载机提供目标指示信息,引导舰载机对空中目标进行拦截[4]。防空哨舰的部署示意图如图3所示。

图3　防空哨舰部署示意图

图中,Rzfy为编队中程防空区(区域防空群导弹拦截区)远界,Rsj为防空哨舰的前出距离,Dsjr为防空哨舰警戒雷达对目标的最远发现距离,Dkk为舰载机空空导弹的发射区远界,Vo为舰载机飞行速度,Vt为来袭飞机飞行速度,t1为舰载机集结完毕进入战斗航向到飞离舰空导弹拦截区远界的飞行时间,t2为防空哨舰发现目标到目标到达舰载机空空导弹发射远界的时间。

中程防空区的范围,即为区域防空群舰空导弹拦截区以内的范围。应能保证防空哨舰及时发现目标,并引导甲板待战飞机起飞拦截;保证舰载机在舰空导弹拦截区外至少对来袭目标完成一次超视距拦截[5]。因此,中程防空区模型如表2所示。

表2　中程防空区模型

表3　交叉区模型

交叉区是为防止误伤追击己方舰载机,在远程防空区和中程防空区之间设置的目标识别区。防空哨舰的预警、引导与识别功能均在交叉区内实现,因此防空哨舰的最远发现距离线即为交叉区的远界[6]。若设定交叉区的纵深为Δj,用Δt表示哨舰发现目标后,报告指挥所、指挥所向航空兵下达命令、舰载机战斗等级转换、起飞、空中集结的时间总和,则可得到交叉区的模型。

若在交叉区近界Rjcj与区域防空群导弹拦截区Rzfy之间的距离较大,则可增加配置多层(2～3层)区域防空舰。

4　舰载机空战与远程防空区

在远程防空区,由舰载机对来袭的飞机目标实施拦截。舰载机空中巡逻的空域位置应适当前伸,争取尽早发现来袭敌机,以有利于指挥员根据巡逻兵力提供的敌情,组织后续兵力截击敌机[7～8]。当巡逻空域难以前伸过远时,空域与航母的距离至少应保证空中巡逻的舰载机在敌机进入中程防空火力区(交叉区)之前,有对敌机进行一次超视距拦截的纵深。舰载机巡逻空域的配置示意图如图4所示。

图4　舰载机巡逻空域配置示意图

根据舰载机巡逻空域的配置情况,可以确定远程防空火力区的空间范围。远程防空区的划分模型如表4所示。

表4　远程防空区模型

其中,α为编队威胁扇面角。不同巡逻空域间隔取1.5倍的雷达发现距离,以保证飞行安全,并使各相邻空域的搜索区有一定重叠,不致造成警戒间隙。

5　预警机的使用与远程预警区

在远程防空区外围设置远程预警区,由预警机负责在外围探测敌方导弹发射平台及远程反舰巡航导弹等目标[9]。预警机巡逻阵位尽量前伸,力争在最远距离发现目标;同时还应使预警机处于航母编队的掩护范围内,至少保证在敌机对预警机发起攻击前舰载机能对其完成一次超视距拦截[10～11]。预警机的部署方法如图5所示。

图5　预警机部署示意图

模型名称模型要素模型内容远程预警区预警机前出阵位RyjVt×t6+Dkk=Dyjrt7=t6-ΔtRyj=Vo×t7预警区近界RyfjRxl=Ryfy-Dxlr-Dxlw/2预警区远界RyyyRyyy=Ryj+Dyjr巡逻线长度Ryjlβ=arcsin{[Ryyy-Ryj/cos(α/2)]×sin(α/2+π/2)/Dyjr}γ=π/2-α/2-βAB=Dyjr×sinγ/sin(α/2+π/2)Ryjl=2×[Ryj×tan(α/2)-AB]

注:在ΔABC中,通过解三角函数求得角β、γ的大小和线段AB的长度。

图中,Ryj为预警机的前出阵位,Ryjl为预警机横向巡逻线的长度,Dyjr为预警机雷达的最远警戒距离,t6为从预警机发现目标到巡逻舰载机对目标实施第一次超视距拦截的时间,t7为舰载机机从转入战斗航向开始到对敌实施第一次超视距拦截的时间,Ryyy为远程预警区的远界,其它变量的含义同图3及图4。

6　模型的有效性验证

通过对航母编队防空作战区战术决策模型的分析不难看出,航母编队所属武器装备的性能,直接决定了防空区域的大小及区域内兵力的部署。现以美国海军及其主要作战对手在某历史时期的武器装备状况为例,如表6,分析美航母编队防空作战区域划分的方法,以验证防空区战术决策模型的有效性。

将上述参数代入防空作战区模型,可计算得到美航母编队各防空作战区的具体参数,将部分计算值与该时期美航母编队防空作战区实际使用值比对如表7所示。

表6　美航母编队及其作战对象相关作战参数

表7　防空作战区部分计算值与实际值比对

通过比对可见,计算值与实际值基本吻合,说明所建防空作战区战术决策模型有效可信。

7　结语

在分析航母编队防空作战的主要行动和战法的基础上,采用迭代递推的方法,由内到外依次给出防空哨舰、舰载战斗机与预警机的部署方法以及航母编队近程防空区、中程防空区、交叉区、远程防空区和远程预警区的战术决策模型,并进行了模型有效性验证。模型的决策逻辑清晰、决策规则明确、算法简练,可为航母编队的防空兵力部署和火力配置等提供指挥决策依据。

[1] 刘海鹰.航空母舰编队的作战能力与战术使用[J].现代舰船,2009(1):14-17.

[2] 本杰明·朗伯斯.新世纪初叶美国航母空中作战力量[M].北京:海军装备研究院综合所,2006:4-6.

[3] 尹文彬,许腾,盖世昌.美航母编队舰载战斗机防空作战出动能力分析[J].兵工自动化,2011(1):8-11.

[4] 张永生,杨楠楠.近程警戒舰艇在航母编队防空作战中的兵力需求[J].舰船科学技术,2011(7):112-114.

[5] 陈国宾,吴晓海,吉海鹏.雷达哨舰在编队对空预警中的前出阵位研究[J].指挥控制与仿真,2008(4):30-33.

[6] 徐圣良,王振波,吴晓锋.航母编队航渡过程中防空哨舰阵位确定方法研究[J].指挥控制与仿真,2007(8):54-57.

[7] 陈传铮.航母舰载机[J].现代舰船,2005(12):39-41.

[8] 沈治河,朴成日.航母编队在对空防御中歼击机空域配置方法[J].指挥信息系统与技术,2012(3):29-34.

[9] 江雨.中国海军舰载预警机的另类观点[J].舰载武器,2005,5:28-32.

[10] 邓中卫.预警机的现状和发展趋势[J].国防,2005(3):41-44.

[11] 徐圣良,吴晓锋,赵小龙.航母编队航渡过程中预警机阵位确定方法研究[J].指挥控制与仿真,2007(2):56-58.

Tactics-decision Model about Formation Antiaircraft of Aircraft Carrier*

In the analysis of the major combat operations method about aircraft carrier formation air defense, the tactical decision model is given about short-range air defense zone, medium range air defense zone, cross area, remote area air defense warning and remote areas for the aircraft carrier formation from the inside to the outside in turn, based on using iterative method. And the validity of the model is verified. The method about how to divide the formation air defense area is given by principle. Then an important basis is provided for command decision-making of air defense forces and firepower allocation for aircraft carrier formation.

aircraft carrier formation, air defense area, tactics-decision model

2015年2月7日,

2015年3月18日

中国博士后科学基金项目(编号:2014M562557)资助。

孙卫东,男,博士,助理研究员,研究方向:海军战术与作战仿真。王勃,男,博士后,工程师,研究方向:系统工程与作战仿真。

E843

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.013