航母编队作战中预警机阵位配置研究*

张财生 腊笑璞

（1.海军航空大学209教研室 烟台 264001）（2.中国人民解放军91856部队 上海 201900）

1 引言

航母编队作战中，加强对空防御以保证航母的安全是航母编队重点考虑的问题之一。预警机可以在较远的距离发现对方飞机或导弹，并及时向指挥所报告，根据指挥员的命令指挥引导战斗机实施积极的拦截。舰载预警机的阵位配置，一定程度上决定了航母编队的防空预警效能［1～3］。本文结合美舰载预警机的典型作战样式，对其预警机的阵位配置进行了研究，分析了其预警探测和活动方法的基本要求，然后提出了预警机阵位配置的方法，构建了预警机阵位配置模型，给出了预警机在对海作战中的阵位配置和对空防御中的空域配置，并仿真分析了预警机的前出距离和巡航方位角间的约束关系。

2 航母编队防空预警体系

2.1 航母编队防空区域划分

美航母编队的防空力量主要由航空兵和水面舰艇组成。航母编队的对空防御，主要防御对方航空兵和导弹的空袭。因此，航母编队的对空防御采取舰空一体、远近搭配和软硬并举的方式，构建以航母为中心的全面、立体、多维的环形编队对空防御体系［4］。为确保体系的有效性，便于组织指挥和协同，便于充分发挥各种防御兵力、兵器的效能。美航母编队防空预警体系如图1 所示，通常将编队防空区域划分为远程、中程和近程。

远程防空作战主要由舰载预警机［5］和多用途战斗机来实施，主要任务是探测、发现对方来袭的飞机、导弹，及时向航母编队报警，并实施拦截。远程防空区域的大小，主要取决于舰载预警机的预警探测效能和战斗机部署位置。

中程防空作战［6］主要由水面舰艇来实施。舰艇目标较大容易暴露且舰载雷达对于低空、高速目标探测效果不佳，所以舰艇的部署位置不能太靠前。由于舰空导弹射程小于战斗机普遍使用的较远程空舰导弹的射程，所以中程防空要求防空舰艇准确部署在对方无法避开的来袭航路上，才可能成功拦截对方飞机。

近程防空作战主要由各型舰艇都装备的电子战设备、近程弹炮系统来实施，对突破中远程防空的外机或反舰导弹进行近距离干扰、拦截。

2.2 预警机的作用

若对方飞机或反舰巡航导弹突破由舰载预警机和舰载战斗机组成的远程防空区，那么由于水面舰艇对低空、超低空的战斗机、导弹探测效果不佳，难以尽早发现对方低空来袭兵力，导致准备和拦截时间不足，航母编队的安全受到威胁。由此可见，配备舰载预警机对于航母编队来说是非常有必要的。

依靠舰载预警机的预警探测能力，可以在远距离上探测到对方目标，然后立即报告给指挥所，根据指令指挥引导战斗机实施积极的拦截、攻击，大量歼灭对方来袭的兵力，完成作战任务，保证航母编队的安全。

图1 美航母编队防空预警体系示意图

2.3 预警探测活动方法

预警机对海探测范围需要有效覆盖突击目标所在的海区，对空探测范围则尽量覆盖对方空中活动空域。对应的预警探测活动主要考虑：1）使预警机活动空域在对方雷达探测范围之外，或者尽可能减少在对方雷达探测范围内的暴露时间，保持行动的隐蔽性，减少受对方空中威胁（保持隐蔽性）；2）使预警机活动空域在对方岸、舰防空火力拦截范围外，避免遭对方岸、舰火力直接杀伤，并尽可能远离对方掩护战斗机活动空域或机场；3）尽可能将预警机活动空域设在己方岸（舰）雷达对空探测范围内以及岸（舰）防空导弹掩护范围内，或使预警机活动空域尽可能靠近己方岸（舰）雷达对空探测范围以及岸（舰）空导弹掩护范围，以便于对预警机的指挥和掩护（便于指挥和掩护）；4）考虑己方突击兵力的活动区域，便于掌握突击兵力情况以及指挥引导；5）尽量考虑与己方其他保障兵力的协同需要。

3 空域配置

舰载预警机的活动空域设置［7］，既要考虑预警机预警侦察能力的发挥，又要考虑其自身安全。因此，配置和选择舰载预警机的活动空域时应考虑其所担负的任务、对方主要空袭方向、航母编队中警戒舰艇对空雷达探测范围、航空母舰的特点及相关防空作战兵力等有关情况。

以美军为例［8～9］，E-2D 从航母群出发，前出进行预警侦察和指挥引导。前出距离受威胁程度、可能的威胁种类（隐形战机、超音速轰炸机等）和航母群自身阵型的影响。太靠前会将航母群的后部甚至侧方（以威胁轴线为前方）暴露给迂回的攻击者，预警机自身安全也受到影响。太靠后又会减小预警探测范围，使前出的空中巡逻战机缺乏预警，进而影响战斗机拦截。

此外，预警机对高速小目标探测距离近，使得前出战机的预警时间进一步缩短。在整个战斗群处于进攻态势的时候，E-2D 会前出的更多。处于防守态势时，E-2D 则会更接近战斗群中心。无飞机伴随掩护时，E-2D 靠近航母，受舰空导弹的保护，并兼顾对舰载战斗机进行指挥引导和为标准6 提供支持；有战斗机提供空中掩护时，舰载预警机可相对靠前部署，扩大航母编队的防御范围。

4 对海作战中的预警机阵位

图2 为阵位确定方法分析图，由图可知在确定预警机阵位［10］时，主要考虑两方面因素。

一是预警机的任务。预警机的首要任务就是预警探测，并将实时情况传输给指挥所。为掌握重点海空域情况，要求预警机尽量靠近目标，并指挥引导己方兵力对目标实施突击。

图2 阵位确定方法分析图

二是预警机的安全。预警机在执行任务时，对方水面舰艇威胁不大，预警机的主要威胁是对方战斗机。为完成预警探测等任务，预警机在己方战斗机实施掩护的情况，可适当靠前部署；若无掩护，则预警机要靠近航母部署。

总之，舰载预警机的阵位配置是为提高编队整体的防空预警效能服务的。

5 阵位配置方法

5.1 基本假设

定义1 威胁轴：以航母为基准点（O 点），对方攻击航母时，其主要来袭方向与航母的连线即为威胁轴。

定义2 预警机阵位：是指航母编队实施对海作战或防空作战时，预警机相对于航母的距离和方位。如图3 所示，点P 为预警机空中巡逻的中心，该点在威胁轴上。θ 为预警机进行空中巡逻时相对于航母的方位，以威胁轴为0°。 L 为预警机的前出距离。R 为转弯半径。

定义3 前出距离：舰载预警机在进行空中巡逻时，其阵位的中心点到航母的最小水平距离［11］，即为图2中OP 长度，用L 表示。

图3 舰载预警机阵位配置图

5.2 配置要求与影响因素分析

1）要求

（1）建立严密的预警侦察体系，及时发现对方舰艇编队、飞机的活动情况和行动企图，尽可能引导己方兵力对其实施先发制人的打击；

（2）预警机阵位所在区域威胁较小，便于己方兵力采取有效的海空掩护措施。

2）考虑因素

（1）对方舰艇编队可能活动海域、主要空袭方向。尽可能使预警侦察范围覆盖对方活动区域，确保全面、及时掌握战场情况，以便于引导拦截对方兵力；

（2）航母编队防御需求。将舰载预警机配置在对方威胁较大的方向，为航母编队提供较远距离的情报保障。

（3）考虑其所担负的任务、航母编队中警戒舰艇对空雷达探测范围、航空母舰的特点及相关防空作战兵力等有关情况。

5.3 阵位配置模型

5.3.1 前出距离算法

1）作战背景假设

假设己方战斗机数量有限，无空中巡逻阵位战斗机，即预警机无战斗机进行空中掩护；对方攻击对象是航母，即不考虑对方攻击预警机；

2）模型的输入变量和输出变量

输入变量：雷达参数、飞机性能参数、作战相关参数

输出变量：预警机前出距离3）公式及参数和变量说明

（1）对空防御中预警机前出距离算法

tZ为预警机转180°所需时间；tKZ为预警机发现对方飞机后至携带空空导弹的飞机开始出动的时间；tJZ为预警机发现对方舰艇后至携带空舰导弹的飞机开始出动的时间；tP为预警机空中巡逻时平飞时间；sKD为携带空舰导弹空空导弹的射程；sJD为空舰导弹的射程；D1为舰载预警机对战斗机的作用距离；D2为舰载预警机对水面舰艇的作用距离；S1为对方飞机携带空舰导弹的射程；S2为对方水面舰艇舰舰导弹的射程；vKL为己方空中拦截飞机的速度；vJL为己方对海拦截飞机的速度；vKD为己方飞机发射的空空导弹的速度；vDJ为对方飞机速度；vJD为己方飞机发射的空舰导弹的速度；vJT为对方水面舰艇的航速。

不等式（1）中，不等号左边为己方从发现对方飞机到成功拦截对方飞机所用时间：从舰载预警机发现对方飞机开始到己方飞机出动所用时间+到达攻击阵位时间+己方空空导弹达到最大射程时间；右边为对方所用时间：从己方舰载预警机发现对方飞机开始至对方飞机飞至发射阵位时间（该时间内对方飞机飞行距离为：预警机前出距离+预警机探测距离-对方飞机空舰导弹射程）。

要保证成功拦截对方飞机，则不等式（1）中左边时间≤右边时间。

拦截过程：首先根据预警机的预警探测信息，以及由对方导弹射程推算，得出对方飞机发射阵位；然后预警机指挥引导己方战斗机进行拦截，争取在对方飞机发射空舰导弹前，成功拦截到对方飞机。

（2）对海作战中预警机前出距离算法

对于来袭的水面舰艇，同理。

5.3.2 巡航方位角计算

由式（1）、（2）计算出预警机前出距离L，根据三角函数计算出巡航角θ

式（5）中，V 为舰载预警机的巡航速度；θ 为预警机巡航角。因此，式（1）、（2）和（5）可用来计算航母编队对海作战时预警机的前出距离和巡航角；也可用来计算航母编队在防空预警作战时，预警机的前出距离和巡航角。

5.4 仿真分析

加入相应参数，由式（1）～（4）可计算出预警机的最小前出距离为200km，再根据式（5），计算出对应的巡航角为23°。所以，由此模型得出，舰载预警机的阵位配置为前出距离200km，以威胁轴为正北，±23°范围内巡逻。

图4 舰载预警机前出距离与巡航角关系图

由图4 可知，舰载预警机的前出距离L 与巡航角θ 成反比例关系［12］，即L 越大，θ 越小。实际情况下，为保证预警机自身安全，尤其在对空防御作战中，预警机多为靠近航母部署。如果确定对方来袭方向，为达成先发现、尽早拦截等战术目的，可适当前出，此时预警机巡航角可适当减小，使预警机和来袭兵力的连线垂直预警机巡逻边长，这样可在最远作用距离上尽快探测发现对方飞机，结果与实际情况相符。此外，实际中可根据对方飞机∕舰船型号、挂载武器等不同，设置不同参数，来进行分析，为航母编队对海作战、对空防御起一定的参考。

6 结语

为解决舰载预警机阵位配置问题，本文首先介绍了美军航母编队防空预警体系，分析了预警机在体系中发挥的作用，由此提出了预警机预警探测和活动方法的基本要求，并分析了预警机阵位确定的方法。为确保己方水面舰艇编队的安全，预警机要在对方对舰船有效打击范围之外，发现并引导己方兵力对其拦截，最后仿真计算了预警机的前出距离和巡航方位角间的相互制约关系。