航母编队航渡中警戒舰阵位配置模型∗

朴成日

（海军大连舰艇学院舰船指挥系 大连 116018）

1 引言

警戒舰是护卫航母的重要力量，承担着编队防御任务，航母编队警戒舰阵位配置模型是作战软件工程实现的理论基础，该问题是当前指控领域中研究的热点。近年来，针对航母编队警戒舰配置问题的研究成果较多。在可查阅的文献中，发现多数研究都是针对某一威胁展开，文献［1～3］基于防空探讨航母编队警戒舰配置，文献［4～6］基于防潜探讨航母编队警戒舰配置。事实上，警戒舰阵位配置需要综合考虑诸多影响因素，这样构建的模型才具有更强的鲁棒性和适应性，在作战软件工程上也更加实用，这是本文研究的着眼点。

2 警戒舰阵位配置影响因素分析

通过研究梳理，航母编队警戒舰阵位配置实质包括系统考虑作战任务、作战协同、作战行动、敌情威胁等影响因素，将警戒舰布置在适当的位置以保护航母［7］。

基于影响图理论［8］，对航母编队警戒舰阵位配置影响因素进行综合分析，从理论上揭示航母编队警戒舰阵位配置约束模型，从而解决兵力配置影响因素难以量化研究的问题，如图1所示。从作战任务角度考虑，警戒舰要以航母为核心成环形配置，为保护航母承担防空与防潜任务。从作战协同角度考虑，警戒舰与外层兵力之间的配置以层次协同为主，警戒舰与航母之间采用距离、方位协同，警戒舰之间的配置以方向协同为主［9］。从作战行动角度考虑，警戒舰配置需要满足航海安全；防空作战行动中，警戒舰配置需要考虑舰空导弹射击安全，相邻舰之间形成严密的防空火力网［10］；防潜作战行动中，警戒舰配置需要考虑声纳运用。从敌情威胁角度考虑，防空作战时警戒舰阵位配置要求能拦截敌方来袭飞机和反舰导弹，防潜作战时警戒舰阵位配置要求能阻止敌潜艇对编队实施鱼雷攻击［11］。

图1 警戒舰配置影响因素示意图

基于影响图理论分析，综合考虑作战任务、作战协同、作战行动、敌情威胁等因素，建立警戒舰阵位配置模型。航渡中，警戒舰阵位配置以航母为参考基准点，用相对于航母的前出距离和方位间隔角度两个参数来表征。

3 警戒舰阵位配置模型

3.1 基于对空防御阵位配置

在对空防御中，警戒舰阵位配置以拦截敌方来袭导弹为主，兼顾拦截敌机。

3.1.1 前出距离确定

警戒舰前出距离是由航海安全和舰空导弹射击安全两个因素来决定。

航海安全，即要求编队中航母与警戒舰之间距离、相邻两艘警戒舰之间距离必须大于二者旋回直径之和。

警戒舰发射舰空导弹时，为防止误伤邻舰，要求弹目最后一个拦截点到航母之间的距离必须大于安全距离，如图2所示。

图2 基于射击安全警戒舰配置

由此可得：

其中，DAQ为射击安全距离；DHJ为警戒舰与航母之间的距离；Pmax为舰空导弹最大航路捷径；qmax为舰空导弹最大航路角。

通过以上分析，航海安全和警戒舰舰空导弹射击安全都能解析出一个距离，警戒舰前出距离需要在二者中取大。

3.1.2 方位间隔角度确定

方位间隔角度是由舰空导弹火力重叠程度来决定的。针对来袭反舰导弹，为有效护卫航母，要求相邻两舰舰空导弹杀伤区之间有重叠，在间隔距离小于两倍航路捷径的前提下，重叠区域大小取决于抗击程度。如图3所示，DSSY为舰空导弹杀伤区远界，VD为敌方来袭导弹航速，Δtjg为舰空导弹发射间隔时间，Δtzh为舰空导弹系统转火时间，k为每次射击发射舰空导弹数量，m为警戒舰对同一目标射击次数，n为单艘警戒舰抗击目标数量，ΔMN为相邻警戒舰杀伤区之间重叠纵深，ΔAB为相邻警戒舰之间的距离。则有：

相邻警戒舰方位间隔角度φ为

3.2 基于对潜防御阵位配置

3.2.1 前出距离确定

对潜防御时，要求警戒舰阵位配置能为航母提供一定的防潜纵深［12］。

定义：在敌潜艇对航母实施攻击之前，警戒舰需要及时发现、识别并攻击敌潜艇，要求警戒舰发现敌潜艇的界线称为防潜警戒线。防潜警戒线到航母距离称为防潜警戒距离。

防潜警戒距离确定方法可以通过防潜作战过程来描述，如图4所示，航母位于A点，警戒舰前出于C点，发现目标于E点，警戒舰对目标进行识别上报，指挥员经过判断下达作战命令，反潜兵力出击并实施攻击，整个过程持续时间为tFQ。敌潜艇在D点遭到攻击，此时航母航行至B点，BD之间的距离应大于敌方鱼雷有效射程，这样AE之间的距离便是防潜警戒距离。

图4 防潜作战过程

则有：

其中，DFQJL为防潜警戒距离，VDQT为敌潜艇航速，DYL为敌方鱼雷有效射程，VBD为航母编队航速，DDQTC为警戒舰对潜艇探测距离。

警戒舰提供的防潜纵深DZS应大于DFQJL。

3.2.2 方位间隔角度确定

在满足防潜纵深大于防潜警戒距离的前提下，方位间隔角度是由对潜探测范围重叠程度决定的，如图5所示。

图5 基于防潜警戒舰配置

则有：

φ为单艘警戒舰警戒扇面角度，即相邻两舰方位间隔角度。

4 基于综合防御警戒舰阵位配置模型集成

航母编队航渡期间，面临的威胁复杂难以预料，如果能综合考虑防空与防潜，阵位配置模型将具有更强的适应性。

通过以上讨论，可以得出结论：从防空角度考虑，警戒舰前出距离需要在航海安全距离、舰空导弹射击安全距离之间取大；警戒舰之间的方位间隔角度取决于抗击目标数量及每次抗击次数。从防潜角度考虑，警戒舰前出距离需要在航海安全距离、防潜纵深距离之间取大；警戒舰之间方位间隔角度取决于对潜探测范围重叠程度。

为了同时满足防空与防潜需求，阵位配置模型集成原则：警戒舰与航母之间的距离应该在防空前出距离和防潜前出距离二者中取大。警戒舰与航母之间的距离一定时，警戒舰防空对应的方位间隔角度、防潜对应的方位间隔角度也分别明确。如果二者大小相近，比较理想；如果两者相差较大，方位间隔则以小者为依据配置警戒舰。方位间隔角度决定警戒舰数量。

警戒舰相对于航母采用距离、方位协同，警戒舰与外层兵力之间采用层次协同，警戒舰之间采用方向协同。

5 实例仿真分析

设定基本作战参数：航母旋回直径为1500m，警戒舰旋回直径为750m，编队航速18kn；警戒舰舰空导弹射击安全距离为5km，航路捷径为9km，航路角为70°，杀伤区远界为12km，发射间隔时间为1s，转火时间为15s，每个目标射击一次发射两枚；警戒舰声纳探测距离为15km，反潜作战持续时间为10min。敌反舰导弹速度为300m/s，潜艇突破编队警戒航速为12kn，鱼雷最大有效射程为12km。

基于航海安全，航母与警戒舰之间的距离大于2.25km，相邻警戒舰之间的距离大于1.5km。基于舰空导弹射击安全，根据式（1），警戒舰前出距离大于6km。警戒舰前出距离要求在航海安全和舰空导弹射击安全之间取大，即DHJ>6km。

相邻警戒舰之间的距离要求大于航海安全距离，小于两倍航路捷径，即ΔAB在区间（1.5km，18km）。

根据式（2）和式（3），计算出抗击目标数量与抗击纵深、间隔距离对应数值，如表1所示。通过表1可以看出，随着抗击目标数量的增加，间隔距离ΔAB随之变小，进而方位间隔角度也将变小，警戒舰数量需求增多。针对算例，抗击目标数量为2时警戒舰之间间隔距离ΔAB比较适宜。

表1 抗击目标数量与抗击纵深、间隔距离

在防潜作战中，根据式（5）和式（6），得出防潜警戒距离为21.3km，即警戒舰前出距离要求大于6.3km。

从模型中可以看出，由于舰空导弹杀伤远界、声呐对潜探测距离是一定的，所以方位间隔角度主要随前出距离变化。

通过上述计算，对防空和防潜进行综合仿真分析。针对防空，以单艘警戒舰抗击2个目标、间隔距离ΔAB为17.4 km为准；针对防潜，以防潜警戒距离21.3km为准。依据防空与防潜模型集成方法，前出距离需要在二者中取大，即DHJ>6.3km。考虑到警戒舰前出距离过小时，为满足防潜警戒距离，方位间隔角度会比较小，不适用于实际。根据式（4）和式（7），对前出距离以8km为始点、30km为终点、1km为步长进行仿真计算，方位间隔角度随前出距离变化如图6所示。从图中可以看出，防空与防潜两条曲线交会于（13km，84°），航母编队需要4艘警戒舰，前出距离为13km，方位间隔角度为84°，基本可以满足航母编队防空与防潜需求。当前出距离在区间（8km，13km）变化时，依据模型集成方法，方位间隔角度以防潜为准；当前出距离在区间（13km，30km）变化时，方位间隔角度则以防空为准。

图6 方位间隔角度随前出距离变化图

6 结语

本文针对航渡中航母编队警戒舰阵位配置问题，将内涵本质作为研究逻辑起点，基于影响图理论综合分析了影响因素，构建了警戒舰阵位配置模型，基于综合防御提出了阵位配置模型集成方法。通过仿真分析，可以看出警戒舰战术技术性能是常数，相邻警戒舰之间距离可以确定，方位间隔角度主要随前出距离而变化，方位间隔角度决定了编队警戒舰数量。综上所述，航母编队警戒舰阵位配置实质上就是在前出距离与警戒舰数量之间进行平衡。