反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力分析

吴福初，吴 杰，蓝 天

（1.海军航空工程学院指挥系，山东烟台264001；2.海军指挥学院，南京210016）

反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力分析

吴福初1，吴 杰1，蓝 天2

（1.海军航空工程学院指挥系，山东烟台264001；2.海军指挥学院，南京210016）

针对航母综合作战区反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力问题，在分析航母综合作战区反潜巡逻机对潜警戒目的与战术行动方法的基础上，构建了航母综合作战区反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力计算模型，并结合某型反潜巡逻机和典型作战对象的战技性能，对航母综合作战区反潜巡逻机使用浮标声呐的对潜警戒能力进行了定量分析。

航母综合作战区；反潜巡逻机；对潜警戒能力

水下威胁是航母编队作战运用过程中面临的最大威胁之一，加强对潜防御，确保航母安全，是航母综合作战区警戒兵力反潜作战的根本目的与最重要的任务[1]。反潜巡逻机具有机动灵活、使用方便、机载设备多、反潜作战效率高等诸多优点，是航母综合作战区对潜防御作战的主要兵力之一[2-3]。本文以反潜巡逻机在航母综合作战区反潜作战为背景，在分析反潜巡逻机对潜警戒目的及其战术行动方法的基础上，构建了反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力计算模型，并结合某型反潜巡逻机和典型作战对象的战技性能，对航母综合作战区反潜巡逻机使用浮标声呐的对潜警戒能力进行了定量分析。

1 反潜巡逻机对潜警戒的目的及战术行动方法

航母综合作战区，是指为保障航母安全，顺利实施对岸打击作战、有效控制局部海空区域的需要，通过对警戒兵力的优化配置和使用而构建的航母综合防护区域[4]。由于敌潜艇水下隐蔽性好、攻击突然、毁伤威力大。所以，在有敌潜艇威胁的情况下，通常将反潜作战作为航母综合作战区警戒兵力防御作战的重中之重[5]，要求反潜作战指挥员根据敌潜艇的威胁、警戒兵力的反潜作战能力和作战使用特点，科学配置警戒兵力，构建严密的对潜防御体系，以保障综合作战区航母的安全和行动自由。

警戒兵力在航母综合作战区的反潜作战行动，以阻止敌潜艇使用反舰武器对航母实施攻击，保障航母安全为根本目的，并不以主动寻歼敌潜艇为主要目标，因而具有海军兵力巡逻反潜典型的防御性反潜作战特征[6-7]。由于声呐浮标阵具有作用时间长、警戒正面宽度大、对水下潜艇警戒效果好等方面诸多的优点。所以，反潜巡逻机在遂行航母综合作战区对潜防御任务时，通常采取在指定海域布设线型声呐浮标拦截阵，然后在其所布设浮标阵上空盘旋监听的方式实施对潜警戒。

2 反潜巡逻机对潜警戒能力计算模型

在使用浮标声呐建立线型声呐浮标拦截阵实施对潜警戒的情况下，反潜巡逻机的对潜警戒能力，通常由其所能布设，并能有效监听的线型声呐浮标拦截阵的最大有效长度来表征[8-9]。由于反潜巡逻机运载能力强，携带的声呐浮标数量较多。所以，通常情况下，反潜巡逻机对潜警戒所能建立线型声呐浮标阵的最大有效长度，主要取决于一定飞行高度上反潜巡逻机与声呐浮标的有效通信距离以及所采用的飞行监听方法。而根据反潜巡逻机监听声呐浮标阵时飞行方式的不同，反潜巡逻机对潜警戒能力，即其有效监听线型声呐浮标拦截阵的最大长度，可分为以下2种情况进行计算。

2.1 平行监听线型声呐浮标阵的最大有效长度计算模型

平行监听，是指反潜巡逻机在其所布设浮标阵上空中央，沿平行于线型声呐浮标拦截阵的方向盘旋飞行实施监听的方式[10-11]，如图1所示。此时，为确保反潜巡逻机对线型声呐浮标拦截阵监听的有效性，从最不利的情况出发，令敌潜艇由C1点开始穿越时，反潜巡逻机离开A点沿图1中指定航向运动，其与最左侧声呐浮标（位于B点）之间的距离刚好超过其与声呐浮标的有效通信距离。而在敌潜艇到达C2点之前，要求反潜巡逻机返回至A点，恢复对声呐浮标（位于B点）的有效监听，如图1、2所示。

由图1、2可知，反潜巡逻机采用平行监听方式时，其所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的最大长度为：

式（1）中，dg为相邻2枚声呐浮标的间隔距离。在直角ΔBEA中，根据勾股定理可得：

式（2）中：Df为一定飞行高度上反潜巡逻机与声呐浮标的有效通信距离；Hz为反潜巡逻机监听飞行高度。

由图1容易看出：

式（3）中：Lz为反潜巡逻机平行监听的直线飞行距离；Rz为反潜巡逻机监听飞行的转弯半径；tq为敌潜艇突破线型声呐浮标拦截阵所需的时间；tz为反潜巡逻机监听飞行的转弯时间；vz为反潜巡逻机监听声呐浮标的巡航速度。

由图2可知，敌潜艇突破反潜巡逻机线型声呐浮标拦截阵所需的时间为：

式（4）中：vq为敌潜艇突破浮标拦截阵时的航速；W为反潜巡逻机使用浮标声呐建立线型拦截阵的有效搜索宽度，其计算式为：

式（5）中，df为声呐浮标的战术作用距离。

综合式（1）～（5），可得反潜巡逻机采用平行监听方式，所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的最大有效长度为：

此时反潜巡逻机所需布设声呐浮标的数量为：

式（7）中，“[]”表示取整数值。

2.2 垂直监听线型声呐浮标阵的最大有效长度计算模型

垂直监听是指反潜巡逻机在其所布设浮标阵上空中央，沿垂直于线型声呐浮标拦截阵的方向盘旋飞行实施监听的方式[12]，如图3所示。

同理，为确保反潜巡逻机对线型声呐浮标拦截阵监听的有效性，从最不利的情况出发，令敌潜艇由C1点开始穿越时，反潜巡逻机离开J′点沿图3中指定航向运动，其与最左侧声呐浮标（位于I点）之间的距离刚好超过其与声呐浮标的有效通信距离。而在敌潜艇到达C2点之前，要求反潜巡逻机返回至J′点，恢复对声呐浮标（位于I点）的有效监听，如图2、3所示。

由图2、3可知，反潜巡逻机采用垂直监听方式时，其所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的最大长度为：

由于反潜巡逻机采用垂直监听方式时，其飞行航线与所布设的线型声呐浮标拦截阵相垂直，且不在同一平面上，故为求解线段IJ的长度，构建以下垂直剖面直角三角形。如图4所示。

在直角ΔIJJ′中，由勾股定理可得：

综合式（8）、（9），可得反潜巡逻机垂直监听线型声呐浮标拦截阵的最大有效长度为：

此时反潜巡逻机所需布设声呐浮标的数量为：

3 反潜巡逻机对潜警戒能力算例分析

根据上述反潜巡逻机线型声呐浮标拦截阵最大有效长度计算模型，结合某型反潜巡逻机及典型作战对象的战技性能[13-16]，由计算条件：①反潜巡逻机监听声呐浮标阵时的飞行高度为1km；②反潜巡逻机与声呐浮标的最大有效通信距离为40km；③反潜巡逻机监听飞行的转弯时间为2min；④反潜巡逻机监听飞行的转弯半径为5km；⑤声呐浮标的战术作用距离为3km；⑥相邻2枚声呐浮标的间隔距离取1.8倍声呐浮标的战术作用距离；⑦反潜巡逻机监听飞行的巡航速度为350km/h；⑧敌典型潜艇静噪音突破的航速为6 kn。计算得出某型反潜巡逻机采用平行监听和垂直监听方式时，其所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的最大有效长度，如表1所示。

表1 某型反潜巡逻机声呐浮标阵最大有效长度及其布设浮标数量Tab.1 Number and maximum effective length of a certain type anti-submarine patrol aircraft’s buoy sonar

4 对计算结果的分析

1）反潜巡逻机机动能力强、作战半径大、留空时间长、携带的声呐浮标数量多、攻潜武器齐全，具有较强的对潜警戒能力和攻击能力，是航母综合作战区对潜防御的重要兵力。因此，在航母编队遂行任务的过程中，由于警戒兵力数量有限，难以满足航母综合作战区对潜防御需要的情况下，战时可将岸基反潜巡逻机作为航母综合作战区对潜防御重要的加强兵力。

2）声呐浮标作用时间长，对水下潜艇发现能力强。所以，布设线型声呐浮标拦截阵是反潜巡逻机在航母综合作战区对潜警戒的主要方式。由于反潜巡逻机采用平行监听方式所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的长度，明显大于其采用垂直监听方式所能有效监听线型拦截阵的长度。所以，在战场条件允许的情况下，反潜巡逻机应尽可能采用平行监听方式对线型声呐浮标阵实施监听，以提高对潜警戒的效率。

3）声呐浮标的有效通信距离，是影响反潜巡逻机对潜警戒能力的重要因素。虽然反潜巡逻机携带的浮标数量较多，并能够快速飞临布设阵位布设浮标，但实际使用过程中，由于浮标的通信距离有限，从而严重限制了反潜巡逻机所能有效监听线型声呐浮标拦截阵的长度，从而制约了反潜巡逻机使用浮标声呐对潜警戒能力的发挥。所以，如何增大声呐浮标的通信距离，已成为航空反潜装备能力建设的重要方面。

5 结束语

水下敌潜艇的威胁，是战时我航母编队遂行任务过程中面临的最大威胁之一[17-18]。如何基于反潜兵力的性能和作战使用特点，对反潜兵力的对潜警戒能力进行科学合理的分析，是未来我航母编队作战运用过程中，反潜作战指挥员极为关心和亟待深入研究的问题。而反潜巡逻机采用建立线型声呐浮标拦截阵实施对潜警戒的方法，具有布设浮标速度快、反潜作业时间长、对潜警戒能力强等诸多优点，是航母综合作战区反潜巡逻机对潜防御的主要方式。所以，认真研究反潜巡逻机在航母综合作战区的战术行动方法，客观分析其对潜警戒能力，对于有效发挥反潜巡逻机在航母综合作战区对潜防御中的重要作用，保障航母的安全和作战任务的完成具有重要的意义。

[1]沈治河，朴成日.基于作战行动航母编队兵力配置[J].舰船科学技术，2014，36（3）：131-135. SHEN ZHIHE，PIAO CHENGRI.Disposition of aircraftcarrier formation based on operational action[J].Ship Science and Technology，2014，36（3）：131-135.（in Chinese）

[2]朴成日，沈治河.基于作战能力需求航母编队兵力编成模型[J].兵工自动化，2013，32（11）：12-15. PIAO CHENGRI，SHEN ZHIHE.Force composition model of aircraft carrier formation based on combat ability[J].Ordnance Industry Automation，2013，32（11）：12-15.（in Chinese）

[3]吴杰，孙明太，刘海光，等.固定翼反潜巡逻机作战效能评估[J].火力指挥与控制，2016，41（1）：92-95. WU JIE，SUN MINGTAI，LIU HAIGUANG，et al.Operational effectiveness evaluation of shoreborne anti-submarine patrol aircraft[J].Fire Control&Command Control，2016，41（1）：92-95.（in Chinese）

[4]沈治河，朴成日.航母编队反潜巡逻机空域配置方法研究[J].军事运筹与系统工程，2013，27（1）：51-56. SHEN ZHIHE，PIAO CHENGRI.Research on airspace allocation of anti-submarine patrol aircraft in aircraft carrier formation[J].Military Operations Research and Systems Engineering，2013，27（1）：51-56.（in Chinese）

[5]吴福初，徐寅，张海峰，等.航母综合作战区警戒兵力对潜警戒能力及配置[J].指挥控制与仿真，2016，38（4）：1-7. WU FUCHU，XU YIN，ZHANG HAIFENG，et al.Antisubmarine alert capability and forces deployment of aircraft carrier formation in synthetical operations area[J]. Command Control&Simulation，2016，38（4）：1-7.（in Chinese）

[6]丛红日，栾玉佳，刘建东.岸基反潜巡逻机支援航母编队护航反潜阵位配置研究[J].舰船电子工程，2015，35（10）：34-36. CONG HONGRI，RUAN YUJIA，LIU JIANDONG.Position research on shore-based anti-submarine patrol aircraft in supporting aircraft carrier formation[J].Ship Electronic Engineering，2015，35（10）：34-36.（in Chinese）

[7]孙明太，刘海光，吴杰.潜艇对抗反潜巡逻机作战方法综述[J].电光与控制，2015，22（6）：1-5. SUN MINGTAI，LIU HAIGUANG，WU JIE.A summary on methods of submarine in countering with anti-submarine patrol aircraft[J].Electronics Optics&Control，2015，22（6）：1-5.（in Chinese）

[8]杨兵兵，鞠建波，张鑫磊.反潜巡逻机浮标布阵应召搜潜效能研究[J].系统仿真技术，2015，11（3）：202-206. YANG BINGBING，JU JIANBO，ZHANG XINLEI.Efficiency research for on-call search submarine by anti-submarine patrol aircraft dropping sonobuoy array[J].System Simulation Technology，2015，11（3）：202-206.（in Chinese）

[9]李居伟，宋旭，孙明太.反潜巡逻机使用浮标声呐和自导深弹攻潜模型仿真[J].弹箭与制导学报，2011，31（1）：219-222. LI JUWEI，SONG XU，SUN MINGTAI.Antisubmarine models and simulation of homing depth charge for sonobuoy directed patrol aircraft[J].Journal of Projectiles，Rockets，Missiles and Guidance，2011，31（1）：219-222.（in Chinese）

[10]岳增坤，高晓光.固定翼反潜巡逻机及其作战效能分析[J].火力与指挥控制，2007，32（5）：27-30. YUE ZENGKUN，GAO XIAOGUANG.Operational effectiveness analysis of anti-submarine warfare patrol aircraft[J].Fire Control&Command Control，2007，32（5）：27-30.（in Chinese）

[11]张红胜，赵阳扬，史扬.基于AHP的P-3C反潜巡逻机反潜搜索方案优选问题研究[J].潜艇学术研究，2007，25（6）：78-80. ZHANG HONGSHENG，ZHAO YANGYANG，SHI YANG.Research on search scheme optimization of P-3C anti-submarine patrol aircraft based on AHP[J].Submarine Academic Research，2007，25（6）：78-80.（in Chinese）

[12]张磊，朱琳，顾颀.舰艇编队舰机协同反潜警戒模型研究[J].指挥控制与仿真，2012，34（2）：18-22. ZHANG LEI，ZHU LIN，GU QI.Guard model of naval ship formation antisubmarine research in the surface ship and helicopter coordination[J].Command Control&Simulation，2012，34（2）：18-22.（in Chinese）

[13]蒋志忠，杨日杰，李大龙，等.反潜巡逻机布放包围浮标阵应召搜潜建模与仿真[J].海军航空工程学院学报，2011，26（4）：38-41. JIANG ZHIZHONG，YANG RIJIE，LI DALONG，et al. Modeling and simulation for on-call search submarine by anti-submarine patrol aircraft dropping encircle sonobuoy array[J].Journal of Naval Aeronautical and Aeronautical University，2011，26（4）：38-41.（in Chinese）

[14]丛红日，周海亮，于吉红.基于网络化航空搜潜体系的声呐浮标检查性搜索方法[J].海军航空工程学院学报，2016，31（2）：195-200.CONG HONGRI，ZHOU HAILIANG，YU JIHONG.Sonobuoy checking search method based on networked aviation anti-submarine search system[J].Journal of Naval Aeronautical and Aeronautical University，2016，31（2）：195-200.（in Chinese）

[15]陈庆风，鞠建波，赵明.反潜巡逻线中声呐浮标的作战使用与搜潜方法[J].火力与指挥控制，2011，36（9）：112-114. CHEN QINGFENG，JU JIANBO，ZHAO MING.Using and detection methods of sonobuoy in searching submarine at beat[J].Fire Control and Command Control，2011，36（9）：112-114.（in Chinese）

[16]丁松林，闫国玉.反潜巡逻线搜索中声呐浮标发现概率的定量评估[J].舰船电子对抗，2005，28（5）：31-32. DING SONGLIN，YAN GUOYU.Quantitative assessment of sonobuoy detection probability in searching submarine at beat[J].Shipboard Electronic Warfare，2005，28（5）：31-32.（in Chinese）

[17]叶敬礼，罗德刚，宋裕农.舰载飞机使用声呐浮标搜潜阵式分析[J].火力与指挥控制，2002，27（S1）：53-55. YE JINGLI，LUO DEGANG，SONG YUNONG.Research of ship carried sonobuoy maneuvers to search submarine[J].Fire Control and Command Control，2002，27（S1）：53-55.（in Chinese）

[18]郭新奇，付霖宇，蒋志忠，等.机载声呐浮标作用距离建模与仿真[J].电光与控制，2011，18（8）：21-25. GUO XINQI，FU LINYU，JIANG ZHIZHONG，et al. Modeling and simulation for operating range of airborne sonobuoys[J].Electronics Optics&Control，2011，18（8）：21-25.（in Chinese）

Warning Ability Against Submarine Analysis of Anti-Submarine Patrol Aircraft Using Sonobuoy

WU Fuchu1,WU Jie1,LAN Tian2
（1.Department of Command,NAAU,Yantai Shandong 264001,China; 2.Naval Command College,Nanjing 210016,China）

In the light of the anti-submarine warning ability problem of anti-submarine patrol aircraft using sonobuoy in aircraft carrier synthetical operational area,on the basis of analyzing anti-submarine alert purpose and tactics application methods of anti-submarine patrol aircraft in aircraft carrier synthetical operational area,the computing models on defense ability against submarine was built up in this paper,and the defense ability against submarine of anti-submarine patrol air⁃craft using sonobuoy on the foundation of certain anti-submarine patrol aircraft’s and typical operation object’s tactics and technology function was studied.

aircraft carrier synthetical operation area;anti-submarine patrol aircraft;warning ability against submarine

E843

：A

1673-1522（2017）01-0171-05

10.7682/j.issn.1673-1522.2017.01.013

2016-10-30；

：2016-12-07

吴福初（1963-），男，教授，博士。