吳福初，吳 杰，藍(lán) 天

（1.海軍航空工程學(xué)院指揮系，山東煙臺(tái)264001；2.海軍指揮學(xué)院，南京210016）

反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶對(duì)潛警戒能力分析

吳福初1，吳 杰1，藍(lán) 天2

（1.海軍航空工程學(xué)院指揮系，山東煙臺(tái)264001；2.海軍指揮學(xué)院，南京210016）

針對(duì)航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶對(duì)潛警戒能力問(wèn)題，在分析航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒目的與戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶對(duì)潛警戒能力計(jì)算模型，并結(jié)合某型反潛巡邏機(jī)和典型作戰(zhàn)對(duì)象的戰(zhàn)技性能，對(duì)航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶的對(duì)潛警戒能力進(jìn)行了定量分析。

航母綜合作戰(zhàn)區(qū)；反潛巡邏機(jī)；對(duì)潛警戒能力

水下威脅是航母編隊(duì)作戰(zhàn)運(yùn)用過(guò)程中面臨的最大威脅之一，加強(qiáng)對(duì)潛防御，確保航母安全，是航母綜合作戰(zhàn)區(qū)警戒兵力反潛作戰(zhàn)的根本目的與最重要的任務(wù)[1]。反潛巡邏機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、使用方便、機(jī)載設(shè)備多、反潛作戰(zhàn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御作戰(zhàn)的主要兵力之一[2-3]。本文以反潛巡邏機(jī)在航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛作戰(zhàn)為背景，在分析反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒目的及其戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶對(duì)潛警戒能力計(jì)算模型，并結(jié)合某型反潛巡邏機(jī)和典型作戰(zhàn)對(duì)象的戰(zhàn)技性能，對(duì)航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶的對(duì)潛警戒能力進(jìn)行了定量分析。

1 反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒的目的及戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方法

航母綜合作戰(zhàn)區(qū)，是指為保障航母安全，順利實(shí)施對(duì)岸打擊作戰(zhàn)、有效控制局部?？諈^(qū)域的需要，通過(guò)對(duì)警戒兵力的優(yōu)化配置和使用而構(gòu)建的航母綜合防護(hù)區(qū)域[4]。由于敵潛艇水下隱蔽性好、攻擊突然、毀傷威力大。所以，在有敵潛艇威脅的情況下，通常將反潛作戰(zhàn)作為航母綜合作戰(zhàn)區(qū)警戒兵力防御作戰(zhàn)的重中之重[5]，要求反潛作戰(zhàn)指揮員根據(jù)敵潛艇的威脅、警戒兵力的反潛作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)使用特點(diǎn)，科學(xué)配置警戒兵力，構(gòu)建嚴(yán)密的對(duì)潛防御體系，以保障綜合作戰(zhàn)區(qū)航母的安全和行動(dòng)自由。

警戒兵力在航母綜合作戰(zhàn)區(qū)的反潛作戰(zhàn)行動(dòng)，以阻止敵潛艇使用反艦武器對(duì)航母實(shí)施攻擊，保障航母安全為根本目的，并不以主動(dòng)尋殲敵潛艇為主要目標(biāo)，因而具有海軍兵力巡邏反潛典型的防御性反潛作戰(zhàn)特征[6-7]。由于聲吶浮標(biāo)陣具有作用時(shí)間長(zhǎng)、警戒正面寬度大、對(duì)水下潛艇警戒效果好等方面諸多的優(yōu)點(diǎn)。所以，反潛巡邏機(jī)在遂行航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御任務(wù)時(shí)，通常采取在指定海域布設(shè)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣，然后在其所布設(shè)浮標(biāo)陣上空盤旋監(jiān)聽的方式實(shí)施對(duì)潛警戒。

2 反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒能力計(jì)算模型

在使用浮標(biāo)聲吶建立線型聲吶浮標(biāo)攔截陣實(shí)施對(duì)潛警戒的情況下，反潛巡邏機(jī)的對(duì)潛警戒能力，通常由其所能布設(shè)，并能有效監(jiān)聽的線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大有效長(zhǎng)度來(lái)表征[8-9]。由于反潛巡邏機(jī)運(yùn)載能力強(qiáng)，攜帶的聲吶浮標(biāo)數(shù)量較多。所以，通常情況下，反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒所能建立線型聲吶浮標(biāo)陣的最大有效長(zhǎng)度，主要取決于一定飛行高度上反潛巡邏機(jī)與聲吶浮標(biāo)的有效通信距離以及所采用的飛行監(jiān)聽方法。而根據(jù)反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣時(shí)飛行方式的不同，反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒能力，即其有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大長(zhǎng)度，可分為以下2種情況進(jìn)行計(jì)算。

2.1 平行監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)陣的最大有效長(zhǎng)度計(jì)算模型

平行監(jiān)聽，是指反潛巡邏機(jī)在其所布設(shè)浮標(biāo)陣上空中央，沿平行于線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的方向盤旋飛行實(shí)施監(jiān)聽的方式[10-11]，如圖1所示。此時(shí)，為確保反潛巡邏機(jī)對(duì)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣監(jiān)聽的有效性，從最不利的情況出發(fā)，令敵潛艇由C1點(diǎn)開始穿越時(shí)，反潛巡邏機(jī)離開A點(diǎn)沿圖1中指定航向運(yùn)動(dòng)，其與最左側(cè)聲吶浮標(biāo)（位于B點(diǎn)）之間的距離剛好超過(guò)其與聲吶浮標(biāo)的有效通信距離。而在敵潛艇到達(dá)C2點(diǎn)之前，要求反潛巡邏機(jī)返回至A點(diǎn)，恢復(fù)對(duì)聲吶浮標(biāo)（位于B點(diǎn)）的有效監(jiān)聽，如圖1、2所示。

由圖1、2可知，反潛巡邏機(jī)采用平行監(jiān)聽方式時(shí)，其所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大長(zhǎng)度為：

式（1）中，dg為相鄰2枚聲吶浮標(biāo)的間隔距離。在直角ΔBEA中，根據(jù)勾股定理可得：

式（2）中：Df為一定飛行高度上反潛巡邏機(jī)與聲吶浮標(biāo)的有效通信距離；Hz為反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行高度。

由圖1容易看出：

式（3）中：Lz為反潛巡邏機(jī)平行監(jiān)聽的直線飛行距離；Rz為反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行的轉(zhuǎn)彎半徑；tq為敵潛艇突破線型聲吶浮標(biāo)攔截陣所需的時(shí)間；tz為反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行的轉(zhuǎn)彎時(shí)間；vz為反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)的巡航速度。

由圖2可知，敵潛艇突破反潛巡邏機(jī)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣所需的時(shí)間為：

式（4）中：vq為敵潛艇突破浮標(biāo)攔截陣時(shí)的航速；W為反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶建立線型攔截陣的有效搜索寬度，其計(jì)算式為：

式（5）中，df為聲吶浮標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)作用距離。

綜合式（1）～（5），可得反潛巡邏機(jī)采用平行監(jiān)聽方式，所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大有效長(zhǎng)度為：

此時(shí)反潛巡邏機(jī)所需布設(shè)聲吶浮標(biāo)的數(shù)量為：

式（7）中，“[]”表示取整數(shù)值。

2.2 垂直監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)陣的最大有效長(zhǎng)度計(jì)算模型

垂直監(jiān)聽是指反潛巡邏機(jī)在其所布設(shè)浮標(biāo)陣上空中央，沿垂直于線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的方向盤旋飛行實(shí)施監(jiān)聽的方式[12]，如圖3所示。

同理，為確保反潛巡邏機(jī)對(duì)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣監(jiān)聽的有效性，從最不利的情況出發(fā)，令敵潛艇由C1點(diǎn)開始穿越時(shí)，反潛巡邏機(jī)離開J′點(diǎn)沿圖3中指定航向運(yùn)動(dòng)，其與最左側(cè)聲吶浮標(biāo)（位于I點(diǎn)）之間的距離剛好超過(guò)其與聲吶浮標(biāo)的有效通信距離。而在敵潛艇到達(dá)C2點(diǎn)之前，要求反潛巡邏機(jī)返回至J′點(diǎn)，恢復(fù)對(duì)聲吶浮標(biāo)（位于I點(diǎn)）的有效監(jiān)聽，如圖2、3所示。

由圖2、3可知，反潛巡邏機(jī)采用垂直監(jiān)聽方式時(shí)，其所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大長(zhǎng)度為：

由于反潛巡邏機(jī)采用垂直監(jiān)聽方式時(shí)，其飛行航線與所布設(shè)的線型聲吶浮標(biāo)攔截陣相垂直，且不在同一平面上，故為求解線段IJ的長(zhǎng)度，構(gòu)建以下垂直剖面直角三角形。如圖4所示。

在直角ΔIJJ′中，由勾股定理可得：

綜合式（8）、（9），可得反潛巡邏機(jī)垂直監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大有效長(zhǎng)度為：

此時(shí)反潛巡邏機(jī)所需布設(shè)聲吶浮標(biāo)的數(shù)量為：

3 反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒能力算例分析

根據(jù)上述反潛巡邏機(jī)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣最大有效長(zhǎng)度計(jì)算模型，結(jié)合某型反潛巡邏機(jī)及典型作戰(zhàn)對(duì)象的戰(zhàn)技性能[13-16]，由計(jì)算條件：①反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣時(shí)的飛行高度為1km；②反潛巡邏機(jī)與聲吶浮標(biāo)的最大有效通信距離為40km；③反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行的轉(zhuǎn)彎時(shí)間為2min；④反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行的轉(zhuǎn)彎半徑為5km；⑤聲吶浮標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)作用距離為3km；⑥相鄰2枚聲吶浮標(biāo)的間隔距離取1.8倍聲吶浮標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)作用距離；⑦反潛巡邏機(jī)監(jiān)聽飛行的巡航速度為350km/h；⑧敵典型潛艇靜噪音突破的航速為6 kn。計(jì)算得出某型反潛巡邏機(jī)采用平行監(jiān)聽和垂直監(jiān)聽方式時(shí)，其所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的最大有效長(zhǎng)度，如表1所示。

表1 某型反潛巡邏機(jī)聲吶浮標(biāo)陣最大有效長(zhǎng)度及其布設(shè)浮標(biāo)數(shù)量Tab.1 Number and maximum effective length of a certain type anti-submarine patrol aircraft’s buoy sonar

4 對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析

1）反潛巡邏機(jī)機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、作戰(zhàn)半徑大、留空時(shí)間長(zhǎng)、攜帶的聲吶浮標(biāo)數(shù)量多、攻潛武器齊全，具有較強(qiáng)的對(duì)潛警戒能力和攻擊能力，是航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御的重要兵力。因此，在航母編隊(duì)遂行任務(wù)的過(guò)程中，由于警戒兵力數(shù)量有限，難以滿足航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御需要的情況下，戰(zhàn)時(shí)可將岸基反潛巡邏機(jī)作為航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御重要的加強(qiáng)兵力。

2）聲吶浮標(biāo)作用時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水下潛艇發(fā)現(xiàn)能力強(qiáng)。所以，布設(shè)線型聲吶浮標(biāo)攔截陣是反潛巡邏機(jī)在航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛警戒的主要方式。由于反潛巡邏機(jī)采用平行監(jiān)聽方式所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的長(zhǎng)度，明顯大于其采用垂直監(jiān)聽方式所能有效監(jiān)聽線型攔截陣的長(zhǎng)度。所以，在戰(zhàn)場(chǎng)條件允許的情況下，反潛巡邏機(jī)應(yīng)盡可能采用平行監(jiān)聽方式對(duì)線型聲吶浮標(biāo)陣實(shí)施監(jiān)聽，以提高對(duì)潛警戒的效率。

3）聲吶浮標(biāo)的有效通信距離，是影響反潛巡邏機(jī)對(duì)潛警戒能力的重要因素。雖然反潛巡邏機(jī)攜帶的浮標(biāo)數(shù)量較多，并能夠快速飛臨布設(shè)陣位布設(shè)浮標(biāo)，但實(shí)際使用過(guò)程中，由于浮標(biāo)的通信距離有限，從而嚴(yán)重限制了反潛巡邏機(jī)所能有效監(jiān)聽線型聲吶浮標(biāo)攔截陣的長(zhǎng)度，從而制約了反潛巡邏機(jī)使用浮標(biāo)聲吶對(duì)潛警戒能力的發(fā)揮。所以，如何增大聲吶浮標(biāo)的通信距離，已成為航空反潛裝備能力建設(shè)的重要方面。

5 結(jié)束語(yǔ)

水下敵潛艇的威脅，是戰(zhàn)時(shí)我航母編隊(duì)遂行任務(wù)過(guò)程中面臨的最大威脅之一[17-18]。如何基于反潛兵力的性能和作戰(zhàn)使用特點(diǎn)，對(duì)反潛兵力的對(duì)潛警戒能力進(jìn)行科學(xué)合理的分析，是未來(lái)我航母編隊(duì)作戰(zhàn)運(yùn)用過(guò)程中，反潛作戰(zhàn)指揮員極為關(guān)心和亟待深入研究的問(wèn)題。而反潛巡邏機(jī)采用建立線型聲吶浮標(biāo)攔截陣實(shí)施對(duì)潛警戒的方法，具有布設(shè)浮標(biāo)速度快、反潛作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)潛警戒能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是航母綜合作戰(zhàn)區(qū)反潛巡邏機(jī)對(duì)潛防御的主要方式。所以，認(rèn)真研究反潛巡邏機(jī)在航母綜合作戰(zhàn)區(qū)的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方法，客觀分析其對(duì)潛警戒能力，對(duì)于有效發(fā)揮反潛巡邏機(jī)在航母綜合作戰(zhàn)區(qū)對(duì)潛防御中的重要作用，保障航母的安全和作戰(zhàn)任務(wù)的完成具有重要的意義。

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Warning Ability Against Submarine Analysis of Anti-Submarine Patrol Aircraft Using Sonobuoy

WU Fuchu1,WU Jie1,LAN Tian2
（1.Department of Command,NAAU,Yantai Shandong 264001,China; 2.Naval Command College,Nanjing 210016,China）

In the light of the anti-submarine warning ability problem of anti-submarine patrol aircraft using sonobuoy in aircraft carrier synthetical operational area,on the basis of analyzing anti-submarine alert purpose and tactics application methods of anti-submarine patrol aircraft in aircraft carrier synthetical operational area,the computing models on defense ability against submarine was built up in this paper,and the defense ability against submarine of anti-submarine patrol air?craft using sonobuoy on the foundation of certain anti-submarine patrol aircraft’s and typical operation object’s tactics and technology function was studied.

aircraft carrier synthetical operation area;anti-submarine patrol aircraft;warning ability against submarine

E843

：A

1673-1522（2017）01-0171-05

10.7682/j.issn.1673-1522.2017.01.013

2016-10-30；

：2016-12-07

吳福初（1963-），男，教授，博士。