预警机距敌战斗机待战空域安全距离解析

黄国辉，刘晓东，郑 昌

（海军航空兵学院，辽宁 葫芦岛 125001）

预警机距敌战斗机待战空域安全距离解析

黄国辉，刘晓东，郑 昌

（海军航空兵学院，辽宁 葫芦岛 125001）

信息化战争离不开预警机的侦察预警和指挥引导，而作战中预警机面临的最大威胁是敌空中待战的战斗机。初步研究了预警机距敌战斗机待战空域的安全距离问题，主要通过预想作战背景提出研究问题，并对研究条件作合理、适度的简化抽象；运用数学方法解析、推导安全距离的计算公式；最后运用Unity3d的NGUI来辅助解决安全区域测算问题。

预警机，安全距离，战斗机

0 引言

现代预警机是集预警、指挥、控制和通信等功能于一体的信息化“空中指挥所”，信息化战争离不开预警机的侦察预警和指挥引导，而作战中敌方空中待战战斗机是预警机面临的最大威胁。

1 预警机距敌战斗机待战空域安全距离问题

预警机作战运用时，首先要考虑其探测范围应覆盖主要交战区域，以满足对敌侦测条件和对己方作战兵力实施有效的指挥控制。其次还要考虑自身的安全。为保障预警机的安全，通常以战斗机采取伴随掩护或机场待战的方式进行掩护，当预警机位于我地面、海上防空作战力量火力范围时，防空火力也可以对其实施掩护［1］。当敌空中待战战斗机对我预警机实施攻击，而我伴随掩护飞机不足以实施有效拦截，且机场待战兵力来不及实施补充拦截时，敌战斗机将直接威胁到我预警机的安全。可见，我预警机必须与敌空中待战的战斗机保持适当距离［2］。

如下页图1所示，在某方向作战中，已知敌预警机活动空域（H1）、敌战斗机的待战空域（H2），在设置我预警机空域（H3）时，应考虑与敌战斗机待战空域的距离（D）。此距离的确定，与敌战斗机的最大追击速度、我预警机的最大机动速度，以及敌预警机的探测范围等因素相关。本文重点研究当敌战斗机突破我方拦截直接威胁到我预警机安全时的这种情况。

图1 预警机距敌战斗机待战空域距离示意图

2 预警机距敌战斗机待战空域安全距离问题的简化抽象与计算公式推导

为有效引入数学方法，将实际的作战问题在遵循相关战术原则的前提下进行适当简化、抽象。

2.1 简化抽象

2.1.1 敌预警机探测范围的简化

作战中，敌预警机通常在某一相对固定的空域实施预警和指挥，其探测范围总覆盖区相对固定［3］。当敌预警机的巡逻半径较小时，其探测范围总覆盖区近似等于其最大探测距离所形成的区域。本文视敌预警机位置相对固定，其探测范围总覆盖区为其最大探测距离的总覆盖区。

2.1.2 敌战斗机机载雷达探测距离的简化

第三代战斗机的机载雷达对RCS5m2目标的探测距离约为100 km左右。由于战斗机的速度远大于预警机的速度，当战斗机机载雷达能探测到预警机时，预警机就不可能摆脱战斗机的追击［4］。先不考虑敌战斗机的探测距离，当计算公式推导后，再将敌战斗机机载雷达的探测距离考虑进去。

2.1.3 敌战斗机追击路线的简化

我预警机向某一方向机动撤离时，敌战斗机在其预警机的指挥引导下对我实施追击，我机动方向与敌追击方向存在一定夹角，敌战斗机的追击路线是一条曲率不大的曲线，这里近似地把它看作是直线追击。

2.1.4 我预警机安全范围的抽象

敌战斗机通常在其预警机的指挥引导下对我预警机实施追击，如果我预警机机动至敌预警机探测范围之外，且敌战斗机机载雷达不能探测到我预警机，这样导致敌追击目标的丢失，则视为我预警机已处于安全空域［5］。

2.1.5 敌机与我机飞行高度差的简化

由于我预警机与战斗机在飞行高度上可能相差数百米至数千米，而这数值相对于两者之间的距离差——几十到几百千米而言，可不予简化。本文视我预警机与敌歼击机近似处于同一个高度，将追击行动近似看作在一个平面内的行动。

通过以上简化和抽象后，本文的研究问题可以图2的数量关系来表示。

图2 预警机与敌战斗机、预警机的位置关系简化图

如图 2，E（R，R）点为敌预警机所处位置，A（x2，y2）点为敌战斗机所处位置，敌预警机探测范围为圆E所覆盖区域，圆半径为R预警机的探测距离［6］。以敌预警机最大探测范围建立坐标系。我预警机位于敌预警机探测范围内的某一点P（x1，y1）。目前，已知敌预警机的位置E（R，R）、敌战斗机的位置A（x2，y2）和速度 VA。我预警机位于圆内某 P（x1，y1）点向敌预警机最大探测范围的圆上某点以D（x，y）最大速度机动，当我预警机刚好机动到D（x，y）点，而敌战斗机也刚好追击到D点时，认为敌战斗机正好追上，追击的时间为t。

2.2 计算公式推导

我预警机与敌战斗机在t时刻相遇，则有tAD=tPD。

代入坐标值并乘方展开得：

式（3）、式（4）是一个一元二次函数，对其求解。

首先，通过Δ判断式（3）是否有解，

若Δ＜0，无解。

同理，通过Δ判断式（4）是否有解。

通过上述分析，可以得到以下结论：

以上，在已知我预警机的位置、敌战斗机位置时，可以判断能否安全撤离。需要求解所有的安全区域，因此，应对区域内的主要位置点进行测算。

3 预警机距敌战斗机待战空域安全距离（区域）的辅助计算

为了找出预警机的安全空域范围，可通过穷举敌预警机探测半径内的所有点，考察我预警机在所有该点能否成功撤离至敌预警机探测范围之外，以此来确定我预警机的安全空域区域。取点的具体方法如图3所示。

将图中所有点的值依次代入 P（x1，y1）中，并通过前文的计算方法验证能否机动至敌预警机探测范围之外。

图3 预警机与敌战斗机、预警机的位置关系

由于计算公式比较复杂，需要计算的位置点也很多，为了方便计算，可使用Unity3d引擎开发测算程序来替代繁琐的计算，以提高计算效率和精准度。

使用NGUI插件作为开发扩展包，能快速完成程序编写。程序实现思路为：先制作放置点的prefab、战斗机的prefab。通过使用者设定的数值来加载所有放置点，并把这些放置点存放在一个容器list里，形成一个简单的数据结构。然后通过让放置点材质变色的方式让战斗机的初始位置和敌方的侦查范围在场景中显示出来。尔后递归已做好的数据结构，导出放置点信息，用这些坐标数值与敌战斗机的位置坐标数值、双方的移动速度进行计算，最后得出两个list，一个存放着安全放置点的位置信息，另一个为危险放置点的信息。最后遍历这两个list，让存放的放置点prefab进行简单的变色，用绿色和黄色在场景中表示出安全放置点与危险放置点。

图4 预警机的安全区与非安全区示意图

通过该程序测算，结果如图4所示，中间椭圆形阴影区（黄色）表示非安全区，其外侧则表示安全区。

4 结论

预警机距敌战斗机待战空域的距离关系着预警机的战场生存，影响着战争全局。本文所提供的辅助决策方法，能较好地协助指挥员快速决策和指挥，确保预警机既充分发挥其作战效能又兼顾自身安全。

［1］陈锐，陈明军.如何有效提高预警机的作战生存能力［J］.领航，2014，17（2）：48-49.

［2］陈云翔，张毅.基于作战方向的预警机需求确定方法［J］.火力与指挥控制，2014，39（8）：95-96.

［3］张峰，谢振华.改进嫡系数法的预警机探测引导能力评估［J］.火力与指挥控制，2015，40（2）：161-162.

［4］周银龙，冯伟强.突袭空中预警机的新装备新战法探析［J］.海军后勤学术研究，2014，30（1）：30-31.

［5］孟庆操，杨光.航母编队防空作战中预警机预警探测模型分析［J］.兵工自动化，2015，36（10）：12-13.

［6］祁炜，李侠.空袭中预警机阵位选择及航线规划［J］.火力与指挥控制，2016，41（12）：64-65.

Analyze of Safe Distance between Alert Airspace of Fighters and Early Warning Aircraft

HUANG Guo-hui，LIU Xiao-dong，ZHENG Chang
（Naval Aviation Academy，Huludao 125001，China）

It is necessary of the reconnaissance and early warning，command and guidance in the IT-based air-operations.The Fighters are the serious threats to the early warning aircraft.This article preliminarily studies the safe distance between the fighters and the early warning aircraft.It conceives the operation background and does some reasonable predigestion，and uses the mathematical method to infer the calculation formula，and uses the unity of the Unity3d to solve the problem of the safe area guess and estimate.

early warning aircraft，safe distance，fighters

1002-0640（2017）10-0079-03

V271.4

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.10.017

2016-09-06

2016-10-09

黄国辉（1973- ），男，湖北天门人，博士。研究方向：海军航空兵战术。