樸成日，沈治河

(1.海軍大連艦艇學(xué)院作戰(zhàn)與訓(xùn)練系，遼寧 大連 116018;2.海軍大連艦艇學(xué)院 科研部，遼寧 大連 116018)

0 引言

艦艇編隊(duì)中的攻擊型潛艇是有效的反潛兵力，其反潛能力遠(yuǎn)優(yōu)于水面艦艇和反潛直升機(jī)。攻擊型潛艇的優(yōu)勢(shì)在于:①行動(dòng)隱蔽，自給力和作戰(zhàn)半徑大;②在有利的聽(tīng)測(cè)水層，遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)敵潛艇;③能在各種氣象條件下，有效地搜索、跟蹤和攻擊敵潛艇。因此，研究編隊(duì)中攻擊型潛艇的配置，提高編隊(duì)對(duì)潛防御能力具有重要的理論價(jià)值和軍事意義［1］。

1 攻擊型潛艇陣位配置的基本要求

明確攻擊型潛艇的任務(wù)是配置的前提。攻擊型潛艇通常配置在遠(yuǎn)程防潛區(qū)域，其主要任務(wù)是:為編隊(duì)提供早期防潛預(yù)警、搜索和攻擊企圖占領(lǐng)導(dǎo)彈射擊陣位的敵潛艇;在艦艇編隊(duì)進(jìn)入某一作戰(zhàn)區(qū)之前，攻擊型潛艇對(duì)該作戰(zhàn)區(qū)實(shí)施嚴(yán)密的反潛清掃，當(dāng)確認(rèn)無(wú)敵潛艇后，編隊(duì)方可高速進(jìn)入陣位。根據(jù)攻擊型潛艇承擔(dān)的任務(wù)和自身的特點(diǎn)，其配置必須滿(mǎn)足以下基本要求:① 前出距離能為編隊(duì)提供一定的防潛縱深;②攻擊型潛艇對(duì)空防御能力弱，前出的距離需要在編隊(duì)殲擊機(jī)的有效掩護(hù)范圍內(nèi);③ 在編隊(duì)進(jìn)入陣位之前，攻擊型潛艇有充足的時(shí)間對(duì)作戰(zhàn)區(qū)實(shí)施嚴(yán)密的反潛清掃;④陣位配置需要考慮安全因素，避免誤傷;⑤在編隊(duì)通信范圍之內(nèi)［2］。

艦艇編隊(duì)兵力的配置需要確定參考的基準(zhǔn)點(diǎn)，而這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與編隊(duì)的狀態(tài)有關(guān)。如果編隊(duì)在航渡中，相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)是指揮艦;如果編隊(duì)在某一作戰(zhàn)區(qū)，相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)則是作戰(zhàn)區(qū)的圓心。攻擊型潛艇的配置，用相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離和方位2個(gè)要素來(lái)描述。攻擊型潛艇配置的方位以編隊(duì)的威脅軸為基準(zhǔn)，威脅軸的確定由指揮員根據(jù)敵情威脅判斷決策，本文把攻擊型潛艇前出相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的距離作為重點(diǎn)來(lái)討論。

2 攻擊型潛艇陣位配置模型

2.1 基于遠(yuǎn)程防潛攻擊型潛艇陣位配置模型

攻擊型潛艇配置在遠(yuǎn)程防潛區(qū)域，其目的是為了搜索和攻擊企圖占領(lǐng)反艦導(dǎo)彈發(fā)射陣位的敵潛艇［3］。

為了保證攻擊型潛艇能在敵潛艇占領(lǐng)反艦導(dǎo)彈發(fā)射陣位之前，對(duì)其及時(shí)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別并實(shí)施攻擊，要求攻擊型潛艇發(fā)現(xiàn)敵潛艇的界線稱(chēng)為遠(yuǎn)程防潛警戒線［4］。警戒線到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離稱(chēng)為遠(yuǎn)程防潛警戒線距離。

攻擊型潛艇搜索和攻擊敵潛艇的作戰(zhàn)過(guò)程可以描述為:O點(diǎn)為參考基準(zhǔn)點(diǎn)，攻擊型潛艇前出配置在B點(diǎn)，探測(cè)到不明潛艇在E點(diǎn)，BE之間的距離為攻擊型潛艇的探測(cè)距離，OE之間的距離為遠(yuǎn)程防潛警戒線距離。經(jīng)過(guò)識(shí)別確認(rèn)是敵潛艇后，指揮員定下決心、確定作戰(zhàn)方案，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t1;攻擊型潛艇機(jī)動(dòng)到C點(diǎn)占領(lǐng)魚(yú)雷射擊陣位，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t2;在魚(yú)雷最大有效射程上發(fā)射，在D點(diǎn)魚(yú)雷與敵潛艇相遇，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t3。經(jīng)過(guò)t1+t2+t3后，指揮艦航行到A點(diǎn)，AD之間的距離應(yīng)大于敵潛艇反艦導(dǎo)彈最大射程，即在敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈射擊陣位前，攻擊型潛艇對(duì)其至少完成1次攻擊，如圖1所示。

關(guān)系式為:

圖1 遠(yuǎn)程防潛作戰(zhàn)過(guò)程圖Fig.1 The process of long-range anti-submarine operation

式中:DTC為攻擊型潛艇對(duì)敵潛艇探測(cè)距離;VWQ為攻擊型潛艇巡航速度;VDQ為敵潛艇巡航速度;DYL為攻擊型潛艇魚(yú)雷最大有效射程;DDD為敵潛艇反艦導(dǎo)彈最大有效射程;DOB為O與B兩點(diǎn)之間的距離;VH為編隊(duì)航速;VYL為魚(yú)雷航速。

從作戰(zhàn)過(guò)程描述可以看出，攻擊型潛艇提供防潛縱深應(yīng)該大于遠(yuǎn)程防潛警戒線距離DOE，即前出距離應(yīng)該大于DOB。

如果編隊(duì)在航渡中，攻擊型潛艇的陣位配置應(yīng)該是相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的一個(gè)點(diǎn)，前出距離大于DOB，即提供的防潛縱深大于DOE。攻擊型潛艇的前出距離、探測(cè)距離、防潛縱深和防潛扇面角度構(gòu)成了三角函數(shù)關(guān)系，如圖2所示。

圖2 航渡中攻擊型潛艇陣位配置示意圖Fig.2 The disposition of attack submarine in navigation

關(guān)系式為

其中α為攻擊型潛艇提供的防潛扇面角度。

如果編隊(duì)在某一作戰(zhàn)區(qū)，攻擊型潛艇的配置應(yīng)該是一條巡邏線，潛艇在該巡邏線上往返航行巡邏警戒。巡邏線長(zhǎng)度與前出距離、防潛縱深和防潛扇面角度之間的關(guān)系，如圖3所示。

圖3 作戰(zhàn)區(qū)攻擊型潛艇陣位配置示意圖Fig.3 The disposition of attack submarine in theatre of war

設(shè)直線AB為巡邏線，與威脅軸垂直，圖中2個(gè)圓分別是攻擊型潛艇在巡邏線2個(gè)端點(diǎn)A和B的探測(cè)范圍，這樣扇面HKL則是攻擊型潛艇的防潛扇面。在攻擊型潛艇前出距離確定的情況下，其提供的最大防潛縱深為

式中:DQC為攻擊型潛艇巡航時(shí)陣位相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)距離的最大值;DAB為巡邏線AB的長(zhǎng)度。

攻擊型潛艇的前出距離、巡邏線長(zhǎng)度與提供的防潛縱深、防潛扇面角度存在關(guān)系式:

其中:DYJ為攻擊型潛艇在威脅方向上提供的對(duì)潛預(yù)警距離;φ為攻擊型潛艇提供的防潛扇面角度，以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，以DYJ為半徑。

當(dāng)攻擊型潛艇在巡邏線上從A點(diǎn)航行到B點(diǎn)，預(yù)警扇面邊緣KH上的CH段依然在攻擊型潛艇的監(jiān)視范圍內(nèi)。如果作戰(zhàn)區(qū)半徑為R，應(yīng)該保證CH長(zhǎng)度大于 (DOE+R)，即在敵潛艇占領(lǐng)反艦導(dǎo)彈射擊陣位之前，攻擊型潛艇已對(duì)敵潛艇實(shí)施攻擊。關(guān)系式如下:

其中DCH為點(diǎn)C到點(diǎn)H之間的距離。

2.2 基于空中掩護(hù)攻擊型潛艇陣位配置模型

在眾多的反潛平臺(tái)中，能在短時(shí)間內(nèi)迅速對(duì)攻擊型潛艇構(gòu)成威脅當(dāng)屬反潛飛機(jī)，而防空作戰(zhàn)恰恰是攻擊型潛艇的短板。從系統(tǒng)的角度看，編隊(duì)是一個(gè)作戰(zhàn)大系統(tǒng)，應(yīng)該為系統(tǒng)中的攻擊型潛艇提供空中掩護(hù)。掩護(hù)方式可以分為空中待戰(zhàn)與機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)2 種［5］。

空中待戰(zhàn)掩護(hù)過(guò)程可以描述為:O點(diǎn)為參考基準(zhǔn)點(diǎn)，預(yù)警機(jī)前出配置在A點(diǎn)，殲擊機(jī)前出配置在B點(diǎn)，攻擊型潛艇前出配置在D點(diǎn)。預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)敵反潛飛機(jī)在F點(diǎn)，AF之間的距離為預(yù)警機(jī)的探測(cè)距離。經(jīng)過(guò)識(shí)別確認(rèn)是敵機(jī)后，向編隊(duì)發(fā)出警報(bào)，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t1。指揮引導(dǎo)殲擊機(jī)前出迎敵，占領(lǐng)攻擊陣位C點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t2。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在E點(diǎn)導(dǎo)彈與敵機(jī)相遇，DE之間的距離應(yīng)大于敵反潛飛機(jī)對(duì)攻擊型潛艇的攻擊距離，即在敵機(jī)對(duì)攻擊型潛艇使用武器之前，殲擊機(jī)對(duì)敵反潛飛機(jī)至少完成1次攻擊，如圖4所示。

圖4 空中待戰(zhàn)掩護(hù)過(guò)程圖Fig.4 The process of covering provided by fighter through airborne alert

得出以下關(guān)系式:

式中:DBC為殲擊機(jī)前出迎敵距離;DTC為預(yù)警機(jī)對(duì)敵反潛巡邏機(jī)的探測(cè)距離;DWKK為我空空導(dǎo)彈最大有效射程;DDGJ為敵反潛巡邏機(jī)對(duì)潛艇的最大攻擊距離;VJJJ為殲擊機(jī)的航速;VDJ為敵反潛巡邏機(jī)的航速。

當(dāng)殲擊機(jī)采取空中待戰(zhàn)掩護(hù)方式時(shí)，攻擊型潛艇的前出距離不能大于DOD。

殲擊機(jī)以機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)方式掩護(hù)攻擊型潛艇，當(dāng)預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)敵機(jī)后，殲擊機(jī)從機(jī)場(chǎng)起飛前出迎敵，這種情勢(shì)如圖5所示?？梢悦枋鰹?攻擊型潛艇配置在C點(diǎn)，當(dāng)預(yù)警機(jī)在A點(diǎn)巡航時(shí)發(fā)現(xiàn)了敵機(jī)在E點(diǎn)，AE之間的距離為預(yù)警機(jī)的探測(cè)距離。經(jīng)過(guò)識(shí)別確認(rèn)是敵機(jī)后，向編隊(duì)發(fā)出警報(bào)，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t1。指揮員收到警報(bào)、定下決心、下達(dá)殲擊機(jī)起飛命令，機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)殲擊機(jī)接到出動(dòng)命令后首架開(kāi)始起飛，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t2。殲擊機(jī)起飛后并完成空中集合所需時(shí)間為t3。編隊(duì)飛行一段時(shí)間后，到達(dá)B點(diǎn)占領(lǐng)攻擊陣位，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為t4。在空空導(dǎo)彈最大有效射程上發(fā)射，在D點(diǎn)導(dǎo)彈與敵機(jī)相遇。DC之間的距離應(yīng)大于敵反潛巡邏機(jī)最大攻擊距離，即在敵機(jī)對(duì)攻擊型潛艇使用武器之前，殲擊機(jī)對(duì)敵反潛飛機(jī)至少完成1次攻擊。

圖5 機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)掩護(hù)過(guò)程圖Fig.5 The process of covering provided by fighter through airport alert

得出以下關(guān)系式:

當(dāng)殲擊機(jī)采取機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)掩護(hù)方式時(shí)，攻擊型潛艇的前出距離不能大于DOC。

2.3 基于反潛清掃攻擊型潛艇陣位配置模型

當(dāng)艦艇編隊(duì)在某一作戰(zhàn)區(qū)存在敵潛艇威脅時(shí)，攻擊型潛艇根據(jù)指揮所的指揮，預(yù)先適時(shí)配置在該作戰(zhàn)區(qū)內(nèi)，進(jìn)行先期反潛清掃。攻擊型潛艇直接抵達(dá)作戰(zhàn)區(qū)附近待機(jī)或從航渡過(guò)程中轉(zhuǎn)入作戰(zhàn)區(qū)附近待機(jī)，然后根據(jù)編隊(duì)指揮所指揮，在規(guī)定時(shí)刻進(jìn)入該區(qū)域，選擇有利的搜索航速、搜索方式和搜索深度進(jìn)行反潛搜索，待編隊(duì)兵力抵達(dá)安全線時(shí)，攻擊型潛艇正好完成對(duì)作戰(zhàn)區(qū)的反潛清掃，接著攻擊型潛艇迅速撤離該區(qū)域，轉(zhuǎn)為編隊(duì)遠(yuǎn)程反潛力量。

當(dāng)攻擊型潛艇在作戰(zhàn)區(qū)內(nèi)以指定概率搜索時(shí)，潛艇的搜索時(shí)間一般與搜索面積、敵我雙方潛艇聲吶探測(cè)距離及敵我雙方潛艇航速有關(guān)［6］。關(guān)系式為:

式中:T為攻擊型潛艇以指定概率對(duì)作戰(zhàn)區(qū)敵潛艇的搜索時(shí)間;P為上級(jí)指定攻擊型潛艇在作戰(zhàn)區(qū)對(duì)敵潛艇的搜索概率;S為作戰(zhàn)區(qū)面積;dW為攻擊型潛艇聲納作用距離;dD為敵潛艇聲納作用距離;DGB為敵潛艇規(guī)避距離，一般取值為0.6～0.8 dD;VWQ為攻擊型潛艇航速;VDQ為敵潛艇航速。

攻擊型潛艇需要比艦艇編隊(duì)其他兵力提前T，進(jìn)入作戰(zhàn)區(qū)入口開(kāi)始實(shí)施反潛清掃。

2.4 基于安全因素攻擊型潛艇陣位配置模型

從安全角度考慮，為了避免誤傷，要求攻擊型潛艇陣位與艦艇編隊(duì)其他艦艇陣位之間的距離必須大于安全距離L。表達(dá)式為

式中:dmax為攻擊型潛艇或己方其他艦艇，發(fā)現(xiàn)對(duì)方的最大距離;ξ1為攻擊型潛艇的艦位誤差;ξ2為己方其他艦艇的艦位誤差;δ為攻擊型潛艇或己方其他艦艇設(shè)定的緩沖距離。

3 攻擊型潛艇行動(dòng)方法

攻擊型潛艇在陣位內(nèi)行動(dòng)可以采取2種方式:一種是攻擊型潛艇機(jī)動(dòng)搜索，潛艇的平均航速同編隊(duì)的航速相同，這種方法稱(chēng)為直接伴隨法;另一種是檢掃伴隨法，即在艦艇編隊(duì)航速較高時(shí)，攻擊型潛艇為保證先敵發(fā)現(xiàn)而采取“高、低、高”的航速，對(duì)編隊(duì)正前方或前方翼側(cè)進(jìn)行檢查性搜索。直接伴隨法比較簡(jiǎn)單，不必多做討論，但檢查性搜索需要做進(jìn)一步的討論。該方法是利用拖曳線列陣聲吶探測(cè)距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施低速搜索、高速航行，從而提高搜索效率。高速航行的時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足［7］:

式中:VWD和VWG分別為攻擊型潛艇低速搜索和高速跳躍時(shí)的速度;TD和TG分別為對(duì)應(yīng)低、高速航行的時(shí)間。

4 實(shí)例仿真分析

首先設(shè)定基本作戰(zhàn)參數(shù):攻擊型潛艇對(duì)敵潛艇探測(cè)距離為30 km，巡航速度為18 kn;魚(yú)雷航速為40 kn;最大有效射程為15 km，編隊(duì)航速為18 kn，作戰(zhàn)區(qū)半徑為30 km，有可靠的通信保障;預(yù)警機(jī)對(duì)敵反潛巡邏機(jī)的探測(cè)距離為400 km，前出距離200 km;殲擊機(jī)的航速為300 m/s，前出距離為250 km;空空導(dǎo)彈最大有效射程為100 km，速度4 Ma;敵反潛巡邏機(jī)航速為140 m/s，對(duì)潛艇的最大攻擊距離為10 km;敵潛艇巡航速度為8 kn，反艦導(dǎo)彈最大有效射程為130 km，敵潛艇聲吶作用距離為20 km。反潛作戰(zhàn)中，指揮員確定作戰(zhàn)方案，持續(xù)時(shí)間為3 min;防空作戰(zhàn)中，預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)敵機(jī)后，綜合識(shí)別并發(fā)出警報(bào)時(shí)間為30 s，指揮員收到警報(bào)、定下決心、下達(dá)殲擊機(jī)起飛命令，機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)殲擊機(jī)接到出動(dòng)命令后首架開(kāi)始起飛，這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為5 min;殲擊機(jī)起飛后并完成空中集合所需時(shí)間為3 min;上級(jí)指定攻擊型潛艇在某一作戰(zhàn)區(qū)對(duì)敵潛艇的搜索概率為0.9，作戰(zhàn)區(qū)面積為3000 km2，敵潛艇規(guī)避距離取值為0.7dD;攻擊型潛艇或己方其他艦艇，發(fā)現(xiàn)對(duì)方的最大距離為30 km，攻擊型潛艇的艦位誤差為1 km，己方其他艦艇的艦位誤差為1 km，攻擊型潛艇或己方其他艦艇設(shè)定的緩沖距離為3 km。

基于想定，根據(jù)式(1)～式(6)計(jì)算，DOB=123 km，航渡中遠(yuǎn)程防潛警戒線距離DOE=153 km，作戰(zhàn)區(qū)遠(yuǎn)程防潛警戒線距離為183 km。當(dāng)編隊(duì)在航渡中時(shí)，攻擊型潛艇前出距離必須大于123 km，才能保證在威脅方向上的對(duì)潛遠(yuǎn)程警戒;同理，當(dāng)編隊(duì)在作戰(zhàn)區(qū)時(shí)，攻擊型潛艇前出距離必須大于153 km。

根據(jù)式(15)～式(19)計(jì)算，殲擊機(jī)采用空中待戰(zhàn)掩護(hù)方式，攻擊型潛艇的前出距離不能大于500 km;根據(jù)式(20)～式(23)計(jì)算，殲擊機(jī)采用機(jī)場(chǎng)待戰(zhàn)掩護(hù)方式，攻擊型潛艇的前出距離不能大于375 km。

根據(jù)式(24)～式(25)計(jì)算，T=21 h，攻擊型潛艇需要比艦艇編隊(duì)其他兵力提前21 h進(jìn)入作戰(zhàn)區(qū)入口開(kāi)始實(shí)施反潛清掃;根據(jù)式(26)計(jì)算，安全距離為35 km。

當(dāng)編隊(duì)在航渡中，根據(jù)式(7)，對(duì)攻擊型潛艇前出距離分別為130，150，……，490，510 km進(jìn)行仿真計(jì)算，攻擊型潛艇提供的防潛縱深和防潛扇面角度之間的關(guān)系如圖6所示。

當(dāng)編隊(duì)在某一作戰(zhàn)區(qū)中，根據(jù)式(9)～式(14)，對(duì)攻擊型潛艇前出距離分別為160，180，……，480，500 km進(jìn)行仿真計(jì)算，攻擊型潛艇提供的防潛縱深和防潛扇面角度之間的關(guān)系如圖7所示，防潛縱深和巡邏線長(zhǎng)度之間的關(guān)系如圖8所示。

圖6 航渡中防潛扇面角度隨防潛縱深變化圖Fig.6 The relation between the covering angle and the range for submarine defense in navigation

圖7 作戰(zhàn)區(qū)中防潛扇面角度隨防潛縱深變化圖Fig.7 The relation between the covering angle and the range for submarine defense in theatre of war

從圖6和圖7可看出，由于攻擊型潛艇探測(cè)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離較小以及前出距離較大，所以提供的防潛扇面角度較小，只能提供所在方位附近的對(duì)潛預(yù)警。從圖8可看出，攻擊型潛艇前出距離一定時(shí)，防潛縱深隨巡邏線長(zhǎng)度的增大而增大。

如果攻擊型潛艇運(yùn)用檢掃伴隨法行動(dòng)，采取“高、低、高”的航速，根據(jù)式 (27) ～式 (28)，對(duì)高速分別為20，22，……，28，30 kn，低速分別為4，6，……，8，10 kn進(jìn)行計(jì)算，對(duì)應(yīng)的高速和低速航行時(shí)間如表1所示，單位min。

圖8 防潛縱深隨巡邏線長(zhǎng)度變化圖Fig.8 The relation between the range of submarine defense and the length of patrol line

表1 不同航速下對(duì)應(yīng)的航行時(shí)間Tab.1 Sailing time under different speed

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)攻擊型潛艇陣位配置方法的探討，結(jié)合實(shí)例仿真可以看出;編隊(duì)遠(yuǎn)程防潛需求、空中掩護(hù)方式等因素影響了攻擊型潛艇的前出距離，攻擊型潛艇的探測(cè)能力和前出距離對(duì)提供的防潛縱深和防潛扇面角度產(chǎn)生影響。通過(guò)分析諸多影響因素，本文運(yùn)用解析法建立了攻擊型潛艇陣位配置模型，為艦艇編隊(duì)攻擊型潛艇陣位配置提供了參考依據(jù)。

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