航母编队防空作战舰载预警机阵位配置及仿真研究

周思羽，曲志刚，吴文海，姜玉红，李伟康

（海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041）

航母编队防空作战舰载预警机阵位配置及仿真研究

周思羽，曲志刚，吴文海，姜玉红，李伟康

（海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041）

为了探究航母编队舰载预警机使用方法，本文建立了防空作战舰载预警机配置模型，分析了航母编队防空作战想定条件，针对战斗机、隐身目标、海上低空小目标等不同作战对象进行仿真分析。基于不同防空作战背景，解算了舰载预警机阵位配置、前出距离等要素对防空作战的影响，为舰载预警机阵位配置提出建议。

航母编队；防空；舰载机；阵位

舰载预警机的前出距离（即阵位中心点到航母的距离）足够大，那么空中巡逻战斗机/舰空导弹将会有更充分的时间对目标（敌机/反舰导弹）进行拦截；但是，若预警机在阵位上采用的巡逻航线等其他因素不变，前出距离增大，单架预警机为航母编队提供的预警扇面角将随之减小，需要更多的预警机升空执勤。因此本文力求找到一个预警机配置与预警机前出距离（即阵位最优）的方法。

1 问题描述

用β（以航母为顶点）表示来袭目标航线与威胁轴之间的夹角，即威胁扇面角α的一半；设预警机前出距离为r，预警探测区半径为h；来袭目标的航速为u；探测到来袭目标之后信息传输、巡逻战斗机（接收指令、起飞、编队）/舰空导弹系统（接收指令、发射）的延迟时间为Dt；巡逻战斗机/舰空导弹的航速v；θ表示以预警机阵位中心点为顶点，来袭目标航向与威胁轴之间的夹角；要求空中巡逻战斗机 /舰空导弹拦截线的半径k（不同的敌方来袭目标要求不同的拦截半径k，敌方投放的武器射程肯定小于拦截半径k），如图1所示。

威胁目标从点B（在该点目标被探测到）航行到点A（目标突破拦截线）的时间1t可以表示为：

巡逻战斗机 /舰空导弹接到指令后，从“ZZ”点（或者巡逻阵位）到达拦截线上的点A需要的时间为延迟时间与飞行时间之和，表示为：

图1 防空作战舰载预警机 配置模型

由余弦定理可知：

如果威胁扇面角为α，则所需出动预警机的最少数量为：

2 作战条件分析

（1）预警机探测距离取值范围分析。

通过式（8）可以得到我预警机雷达对不同RCS 目标的理论最大探测距离。

（2）预警机阵位前出距离范围分析。规定预警机阵位前出距离 r≤ 270km。

（3）舰载巡逻战斗机相关分析。

（4）舰空导弹相关分析。

3 舰载预警机作战仿真分析

3.1 与战斗机作战目标分析

以美舰载战斗机 F/A-18E/F 为作战对象，分析编队对战斗机作战的预警需求。具体仿真结果如图2所示。

结论 1：如图2（a）所示，当威胁扇面角确定为 45 °时， 出动一架预警 机 可以满足对 F/A-18E/F的预警需求，但此时对单架舰载预警机预警性能要求较高。例如，预警机的阵位前出距离达到 100km时，则探测距离要求几乎接近设定的雷达理论探测距离的极限。通过增加预警机阵位的前出距离r可以在一定程度上降低对其预警性能h的要求，但这样会增加预警机被击落的可能。

结论 2：如图2（b）所示，当威胁扇面角确定为 45°，出动两架预警机时，单架预警机负责的预警区覆盖半角β减半，可以明显降低对我舰载预警机探测性能的需求。例如，同样保证预警机探测区覆盖 45°的威胁扇面角，预警机阵位的前出距离为100km 的情况下，对 F/A-18E/F 的探测距离达到178 公里左右即可；如果探测性能进一步提高，预警机阵位的前出距离可以进一步后移，可以采用不同的巡逻航线为整个编队提供更全面的预警范围，从而大大提高预警机对空作战的灵活性。

图2 对 F/A-18E/F 作战需求

结论 3：如图2（c）所示，当威胁扇面角确定为 90°时，出动 1 架预警机已无法满足需要，编队防空纵深要求对 F/A-18E/F 的探测距离已经大于我预警机对 F/A-18E/F 的最大探测距离，单架预警机的性能已经无法满足编队的预警要求，必须出动第二架预警机参战。

结论 4：如图2（d）所示，当威胁扇面角为90°，出动两架预警机参战时，每架预警机阵位前出距离不能低于 90km，才能保证单架预警机在所负责的威胁扇面角区域内达到对 F/A-18E/F 的最大探测距离。

3.2 与敌隐身目标作战的性能要求分析

以美 F-22 为作战对象，仿真结果如图3 所示。

图3

仿真结果表明即使威胁扇面角设为 45°，航母编队出动两架预警机并且阵位前出到 270km，依然难以为舰载战斗机提供有效的空中预警拦截纵深。所以只能考虑通过舰空导弹对 F/A-22 进行拦截。

如图4所示，仿真结果表明两架预警机阵位前出距离大于 210km 时，就可以在威胁扇面角为α= 45°的 空 域 内， 为 编 队 舰 空 导 弹 抗 击 F/A-22 提供有效的预警。

图4

但是，仅仅依靠内层舰空导弹保护和设置α= 45°威胁扇面角对于整个航母编队来说都非常危险的，而且要求的预警机阵位前出距离已经接近我空中巡逻战斗机拦截线的边缘，预警机本身被敌击落的概率也非常大，所以仅以单航母编队与 F/A-22编队对抗实际上是非常困难和危险的。

4 结语

为了探究舰载预警机在航母编队防空作战中的阵位配置方法，本文建立了数学模型，分析了多种作战对象，基于仿真解算，提出防空作战舰载预警机阵位配置建议，为舰载预警机作战使用提供参考。

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