航母中程反潜区声呐舰对潜警戒能力分析

吴福初，高丽媛，张杨，周玲宇

（海军航空大学，山东烟台264001）

潜艇是航母在航渡过程中面临的最大威胁，编队指挥员如何根据潜艇威胁进行警戒兵力的合理配置是极为关键和亟待解决的问题。携带拖曳线列阵声呐的水面舰艇（以下简称声呐舰）是航渡过程中航母中程对潜防御的主要力量之一[1]。如何科学评估声呐舰的对潜警戒能力，是航渡过程中航母编队指挥员进行航母中程反潜区警戒兵力配置和使用必须首先考虑和解决的基本问题[2-4]。从掌握的文献资料看，在国内针对航母编队航渡过程中声呐舰对潜警戒能力的研究，大多假设航母警戒线为圆形，并以此为前提进行研究，而对警戒纵深进行深入研究还很少见。本文以航渡过程中航母编队警戒兵力反潜防御作战为背景，在分析航母中程反潜区声呐舰反潜作战目的、要求的基础上，结合航渡过程中声呐舰的反潜作战过程及其战术行动方法，构建了航母中程反潜区声呐舰对潜警戒纵深计算模型，并通过仿真计算，得出了典型条件下航母中程反潜区声呐舰的对潜警戒扇面角。所得结论可为航母中程反潜区声呐舰的配置和作战使用提供理论依据与参考。

1 航母中程反潜区反潜作战的目的和要求

航渡过程中，航母编队指挥员必须根据敌潜艇中近程反舰导弹的攻击范围，从有效应对敌潜艇导弹鱼雷攻击威胁，保障航母航渡安全的要求出发，构建远、中、近多层立体对潜防御体系[5]。其中，航母中程反潜区，是指为有效应对敌潜艇中近程反舰导弹（以下简称反舰导弹）攻击威胁，保障航渡过程中航母的安全，而由声呐舰和反潜直升机所构成的航母中程对潜防御区域[6-8]。设置航母中程反潜区的根本目的就是为了阻止敌潜艇占领反舰导弹攻击阵位，保障航母免遭敌潜艇反舰导弹的攻击；同时，阻止敌潜艇穿越航母中程反潜区占领鱼雷攻击阵位使用鱼雷对航母实施鱼雷攻击，抵近威胁我航母安全。其基本要求是：警戒兵力能够在敌潜艇占领反舰导弹攻击阵位对我航母实施攻击行动之前采取有效的攻击行动，做到先敌发现、先敌攻击、先机制敌，及时消除敌潜艇对航母的威胁，其行动具有典型的防御性反潜作战的特征[9]。

2 声呐舰对潜警戒能力模型的构建

2.1 声呐舰最小警戒纵深模型

声呐舰最小警戒纵深，是指为保证声呐舰能够在敌潜艇占领导弹攻击阵位对航母实施攻击前做到先敌攻击，先机制敌，而要求声呐舰必须具有的最小警戒纵深[10]，用Dj表示，如图1所示。

图1 声呐舰最迟警戒线、最迟拦截线示意图Fig.1 Sonar ships latest warning and intercept line

由于实际对抗过程中，敌潜艇可以在一定的舷角范围（受航母编队航渡速度、敌潜艇接敌运动速度、敌潜艇反舰导弹攻击距离等因素的影响）内对航母实施导弹攻击[11]。所以，声呐舰最迟警戒线，为敌潜艇以不同舷角来袭时，声呐舰在航母不同舷角上所需最小警戒纵深的连线，如图2所示。

图2 声呐舰最迟警戒线示意图Fig.2 Sonar ships latest warning line

由于航母航向前方是航母航渡过程中受敌潜艇威胁的最主要方向。为此，设航渡过程中，声呐舰按要求前出配置于航母航向前方，采用伴随护航方法实施对潜警戒，攻击过程中敌潜艇采用前置点法[12]对位于O1点的航母实施导弹攻击，如图2所示。图中，Q、O点分别为声呐舰发现敌潜艇时，敌潜艇与航母所在位置，Q1、O1点分别为敌潜艇实施导弹攻击时敌潜艇、航母所在位置。则在忽略敌潜艇反舰导弹飞行过程中航母运动的情况下，攻击型潜艇的最迟拦截线为以O1点为圆心，以敌潜艇反舰导弹攻击距离为半径的圆。

由图2可得，航母中程反潜区声呐舰所需的最小警戒纵深Dj的计算模型为：

式（1）中：Vm为航渡过程中航母编队运动速度；Vd为敌潜艇接敌运动速度；Rd为敌潜艇导弹攻击距离；β为声呐舰发现敌潜艇时敌潜艇相对于航母的舷角；T为声呐舰自发现目标至其反潜武器命中敌潜艇所需的时间。

T的大小可根据航母中程反潜区声呐舰的反潜作战过程推导求得，见图3。

图3 声呐舰反潜作战过程及时间节点示意图Fig.3 Sonar ships anti-submarine warfare process and time node

2.2 声呐舰对潜警戒能力计算模型

航渡过程中，声呐舰通常使用拖曳线列阵声呐实施对潜搜索，担负一定责任扇面的对潜警戒任务。其对潜警戒能力，可用声呐舰所能为航母提供的总的警戒扇面角来表征，其大小主要受到航母中程反潜区声呐舰的配置数量、前出距离及其配置方位的影响。

实际作战运用过程中，由于受航母编队警戒兵力数量的限制，航母中程反潜区通常配置2～3艘声呐舰在其所携带的反潜直升机协同下遂行对潜防御任务[13-15]。

2.2.1 2艘声呐舰对潜警戒能力计算模型

1）2艘声呐舰前出距离计算模型。由于航渡过程中航母航向前方是敌潜艇威胁的主要方向[16]。所以，在未知敌潜艇具体威胁方向的情况下，航母编队指挥员通常将2艘声呐舰以航母航向线为基准，左右配置在航母航行前方的两翼。

为便于分析，设2艘声呐舰的声呐战术作用距离为Dt，前出配置距离为Dq2，对潜警戒扇面角为φ2，如图4所示。

图4 2艘声呐舰前出距离和警戒扇面角示意图Fig.4 2 sonar ships forward distance and warning sector horn

图4中，OA为敌潜艇从航母正前方来袭（即舷角β=0）时航母所需的最小警戒纵深。显然，为使声呐舰能够尽可能大地覆盖敌潜艇的来袭扇面，发挥声呐舰的对潜警戒能力，应使声呐舰声呐探测圆能够在航母最迟警戒线上所覆盖的弧长最大[17-18]。这也就是说，应使声呐舰声呐探测圆直径顶点在最迟警戒线上，并且使2艘声呐舰各自的声呐探测圆刚好覆盖A点。

在此条件下，声呐舰前出距离Dq2计算模型为：

式（2）中：D0是当潜艇来袭舷角为0°时所需的最小警戒纵深；λ为根据对潜发现概率要求确定的声呐舰声呐探测圆重叠系数。

2）声呐舰配置方位和对潜警戒扇面角计算模型。根据图4，可以得出2艘声呐舰相对于航母的配置舷角θ2的计算模型为：

2艘声呐舰为航母提供的最大警戒扇面角φ2计算模型为：

2.2.2 3艘声呐舰对潜警戒能力计算模型

1）声呐舰前出距离计算模型。在航母中程反潜区配置3艘声呐舰时，航母编队指挥员通常将1艘声呐舰配置在航母正前方，其余2艘声呐舰则环形配置在以航母航向线为轴线的两翼[19]，见图5。

图5 3艘声呐舰前出距离和警戒扇面角示意图Fig.5 3 sonar ships forward distance and warning sector horn

设声呐舰的声呐战术作用距离均为Dt，航母正前方声呐舰前出配置距离为Dq1，两翼声呐舰前出距离为Dq3，B、C、E、F点分别为3艘声呐舰声呐探测圆与最迟警戒线的交点。3艘声呐舰提供的对潜警戒扇面角为φ3，见图5。

同理，为使声呐舰能够尽可能大地覆盖敌潜艇的来袭扇面，应使3艘声呐舰声呐探测圆直径顶点均在航母最迟警戒线上。

显然，航母正前方声呐舰的前出距离Dq1计算模型为：

式（5）中，Dj1为敌潜艇来袭舷角为α时，声呐舰所需最小警戒纵深。

两翼2艘声呐舰的前出距离Dq3计算模型为：

式（6）中，Dj3为敌潜艇来袭舷角为μ时，声呐舰所需最小警戒纵深。

这里，μ=α+γ，γ为OB与OF的夹角。

2）声呐舰配置方位对潜警戒扇面角计算模型。根据图5，可以得出两翼声呐舰配置舷角θ3的计算模型为：

3艘声呐舰能够为航母提供的警戒扇面角φ3计算模型为：

3 声呐舰对潜警戒能力量化分析

3.1 量化分析的条件

1）声呐舰拖曳线列阵声呐战术作用距离：40km。

2）声呐舰声呐探测圆重叠系数：1.6。

3）声呐舰自发现目标至攻潜武器命中目标所需时间：10min。

4）敌潜艇导弹攻击距离：130～230km。

5）航母速度：16～22 kn。

6）敌潜艇接敌运动速度：4～10 kn。

3.2 量化分析的结果

依据所构建的声呐舰对潜警戒能力计算模型，结合量化分析的条件，分别得出当敌潜艇反舰导弹攻击距离为130km，航母中程反潜区分别配置2艘、3艘声呐舰时，声呐舰所能为航母提供的对潜警戒扇面角，见表1、2。

表1 2艘声呐舰对潜警戒扇面角Tab.1 Warning sector horn of 2 sonar ships(°)

表2 3艘声呐舰对潜警戒扇面角Tab.2 Warning sector horn of 3 sonar ships(°)

当航母中程反潜区配置3艘声呐舰，航母编队航渡速度为22 kn，敌潜艇接敌速度为8 kn时，声呐舰对潜警戒扇面角随敌潜艇导弹攻击距离的变化规律，如图6所示。

图6 敌潜艇导弹攻击距离对声呐舰警戒扇面角的影响Fig.6 Missile attack distance affects the sonar ship warning sector

3.3 量化结果的分析

依据所构建的声呐舰对潜警戒能力模型，结合量化分析的结果，可以得出如下主要的结论。

1）敌潜艇导弹攻击距离对声呐舰的对潜警戒能力具有重要影响。敌潜艇导弹攻击距离越远，声呐舰所需前出配置的距离越大，声呐舰所能为航母提供的对潜警戒能力越小。

2）敌潜艇接敌速度和航母编队航渡速度对声呐舰的对潜警戒能力具有一定的影响，但影响关系较小。

3）实际作战使用过程中，由于配置于航母中程反潜区的声呐舰数量有限，从而可能出现敌潜艇来袭舷角超出声呐舰对潜警戒扇面而使声呐舰难以防御的情况。

4 结束语

声呐舰对潜警戒能力，是航母编队指挥员确定航母中程反潜区声呐舰配置与使用的基本依据[20]。本文以航母编队航渡过程中的反潜防御作战为背景，从声呐舰有效应对敌潜艇反舰导弹攻击，保障航母航渡安全的目的和要求出发，根据航母中程反潜区声呐舰配置数量及其战术行动方法，构建了声呐舰对潜警戒能力模型，并依据模型结合量化分析的条件，计算得出了典型配置条件下声呐舰对敌典型潜艇的对潜警戒能力。所得结论对于优化声呐舰的配置，提高声呐舰的反潜作战能力具有重要的参考使用价值。