叢紅日，金 添，褚 政

（海軍航空大學(xué)，山東煙臺(tái)264001）

航母編隊(duì)是當(dāng)今海軍最重要的兵力之一，在航母編隊(duì)航渡過程中，通常會(huì)面臨來自敵潛艇的嚴(yán)重威脅。為此，航渡中的航母編隊(duì)需要建立由多種反潛兵力共同構(gòu)建的完整反潛防御體系，以應(yīng)對(duì)敵潛艇的威脅[1]。其中，反潛巡邏機(jī)是建立航母編隊(duì)反潛防御體系的主要兵力之一[2]，其作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，對(duì)航母編隊(duì)的對(duì)潛防御有重要影響。對(duì)于航渡中的航母編隊(duì)，其前方和側(cè)前方通常是敵潛艇（尤其是常規(guī)潛艇）威脅的主要方向[3]，反潛巡邏機(jī)通常配置在航母編隊(duì)航向的前方或側(cè)前方進(jìn)行搜索警戒。因此，研究航母編隊(duì)航渡過程中反潛巡邏機(jī)前方反潛防護(hù)搜索方法，并對(duì)其搜索效能進(jìn)行仿真評(píng)估，對(duì)于指導(dǎo)航母編隊(duì)的反潛防御，確保航母編隊(duì)的對(duì)潛防御安全具有重要意義。

1 航母編隊(duì)航渡時(shí)反潛巡邏機(jī)使用聲吶浮標(biāo)搜潛方法

航母編隊(duì)航渡至敵方潛艇重點(diǎn)威脅海區(qū)時(shí)，通常由反潛巡邏機(jī)與核動(dòng)力攻擊潛艇協(xié)同建立外層反潛防護(hù)區(qū)。根據(jù)反潛巡邏機(jī)的性能特點(diǎn)以及航母編隊(duì)航渡過程中的反潛防御需要，通常在航母編隊(duì)航向前方一定距離上配置2架反潛巡邏機(jī)，建立前方反潛防護(hù)搜索區(qū)進(jìn)行反潛巡邏警戒[4]。

1.1 基本搜索方式及其主要任務(wù)

反潛巡邏機(jī)可以使用機(jī)載搜索雷達(dá)或紅外探測(cè)儀等搜索設(shè)備進(jìn)行大面積警戒搜索，以發(fā)現(xiàn)處于水面、半潛或通氣管狀態(tài)或使用潛望鏡進(jìn)行觀察的敵潛艇。但敵潛艇一般處于水下航行狀態(tài)[5]，對(duì)于反潛巡邏機(jī)來說，聲吶浮標(biāo)是其搜索發(fā)現(xiàn)水下航行狀態(tài)敵潛艇的主要搜索器材。因此，反潛巡邏機(jī)通常使用聲吶浮標(biāo)在反潛防護(hù)搜索區(qū)設(shè)置聲吶浮標(biāo)陣，對(duì)敵潛艇進(jìn)行搜索警戒。這種方法是反潛巡邏機(jī)為航渡中的航母編隊(duì)提供反潛防護(hù)的主要搜索方法，稱之為基本搜索方式，如圖1所示。此外，反潛巡邏機(jī)還可以根據(jù)需要參與應(yīng)召搜索。

圖1 反潛巡邏機(jī)使用聲吶浮標(biāo)在航母編隊(duì)前方搜索警戒示意圖Fig.1 Anti-submarine patrol aircrafts use sonar buoys to search for warning sketches in front of aircraft carrier formation

采用基本搜索方式主要解決2方面的問題：一是搜索發(fā)現(xiàn)并進(jìn)而阻止敵潛艇穿越設(shè)置的反潛防護(hù)搜索區(qū)（這種情況我們稱之為穿越搜索區(qū)），從而接近我航母編隊(duì)并對(duì)我航母編隊(duì)構(gòu)成威脅；二是搜索發(fā)現(xiàn)并進(jìn)而阻止敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位（這種情況我們稱之為占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位），并發(fā)射潛射反艦導(dǎo)彈攻擊我航母編隊(duì)，威脅我航母編隊(duì)的安全。為此，反潛巡邏機(jī)的反潛搜索區(qū)一般應(yīng)設(shè)置在敵潛艇可能的導(dǎo)彈攻擊陣位區(qū)域。

對(duì)于基本搜索方式來講，除我反潛巡邏機(jī)的性能、敵潛艇噪聲特性及其作戰(zhàn)使用以及海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等客觀因素外[6]，主要有2方面的因素影響作戰(zhàn)使用效果：一是反潛防護(hù)搜索區(qū)的位置及其大小[7]；二是如何合理布設(shè)、監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣[8]。

1.2 反潛防護(hù)搜索區(qū)的位置及其大小

1）反潛防護(hù)搜索區(qū)的位置。反潛巡邏機(jī)主要負(fù)責(zé)外層反潛防御區(qū)的對(duì)潛警戒，一般在我航母編隊(duì)航向前方一定距離上設(shè)置反潛防護(hù)搜索區(qū)，該距離稱為前出距離D前出，主要根據(jù)2方面因素確定：一是反潛巡邏機(jī)所在外層反潛防護(hù)區(qū)與相鄰的中層反潛防護(hù)區(qū)之間的協(xié)同要求[9]，從而保證整個(gè)航母編隊(duì)反潛防御體系的完整性和有效性；二是阻止敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位。綜合考慮以上2方面的因素，并參考美軍經(jīng)驗(yàn)，前出距離D前出一般為100km至200km為宜。

2）反潛防護(hù)搜索區(qū)的大小。采用基本搜索方式為航渡中的航母編隊(duì)進(jìn)行護(hù)航反潛搜索時(shí)，需要合理確定反潛防護(hù)搜索區(qū)的范圍（即大小）。通常情況下，為保證航母編隊(duì)航行安全，反潛巡邏機(jī)需結(jié)合自身留空時(shí)間及航母編隊(duì)航行速度，布置矩形反潛區(qū)域，如圖2所示。

圖2 反潛巡邏機(jī)搜索區(qū)域示意圖Fig.2 Search area sketch of anti-submarine patrol aircraft

①搜索區(qū)寬邊的確定。搜索區(qū)寬邊是指矩形反潛搜索區(qū)垂直于航母編隊(duì)航向的那條邊，其大?。ㄟ呴L(zhǎng)）La為反潛防護(hù)搜索區(qū)的防護(hù)寬度，主要取決于敵潛艇的威脅扇面角θ（通常由反潛指揮中心根據(jù)判斷分析得出）、反潛巡邏機(jī)的前出距離D前出，如圖2所示。顯然：

結(jié)合敵潛艇威脅扇面的研究，并參考美軍等的經(jīng)驗(yàn)，搜索區(qū)寬邊邊長(zhǎng)La一般為40km至100km為宜。注意的是：一般情況下，反潛防護(hù)搜索區(qū)通常由2架反潛巡邏機(jī)通過區(qū)域協(xié)同共同建立，如圖1所示。對(duì)于其中單架反潛巡邏機(jī)而言，其所承擔(dān)的反潛防護(hù)搜索區(qū)的寬邊邊長(zhǎng)La單為L(zhǎng)a的一半。即：

②搜索區(qū)長(zhǎng)邊的確定。搜索區(qū)長(zhǎng)邊是指矩形反潛搜索區(qū)平行于航母編隊(duì)航向的那條邊。航渡過程中的航母編隊(duì)處于持續(xù)的運(yùn)動(dòng)過程之中。因此，搜索區(qū)長(zhǎng)邊的大?。ㄟ呴L(zhǎng)）Lb不但能提供反潛防護(hù)縱深，而且決定了所能提供的反潛防護(hù)時(shí)間。

由于航母編隊(duì)需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行航渡，因此，在條件許可的情況下，應(yīng)在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)為航渡中的航母編隊(duì)提供反潛防護(hù)。反潛巡邏機(jī)的反潛防護(hù)區(qū)使用聲吶浮標(biāo)建立，根據(jù)反潛巡邏機(jī)使用聲吶浮標(biāo)搜索的特點(diǎn)，其所能提供的反潛防護(hù)搜索時(shí)間主要取決于聲吶浮標(biāo)陣的最大監(jiān)聽時(shí)間T監(jiān)聽。設(shè)航母編隊(duì)在航渡過程中的航速為v航母，則

1.3 聲吶浮標(biāo)陣的布設(shè)及其監(jiān)聽

1.3.1 布設(shè)與監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的方法

使用聲吶浮標(biāo)陣進(jìn)行搜索，主要包含布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣與監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣這2個(gè)方面的工作[10]，這2方面既相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立。如何處理兩者之間的關(guān)系，是使用聲吶浮標(biāo)陣搜索時(shí)首先需要解決的問題。

主要有邊布設(shè)邊監(jiān)聽和先布設(shè)后監(jiān)聽這2種方法[11]，其中，最常用的方法為先布設(shè)后監(jiān)聽。即首先把聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)的所有聲吶浮標(biāo)全部布設(shè)完成后，再集中進(jìn)行監(jiān)聽。本文采用先布設(shè)后監(jiān)聽的方法。

1.3.2 聲吶浮標(biāo)陣陣型

布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣的基本原則是以盡可能少的聲吶浮標(biāo)，取得盡可能大的搜索效能[12]。為此，需要科學(xué)設(shè)計(jì)聲吶浮標(biāo)陣的陣型。

聲吶浮標(biāo)陣陣型是指聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)各枚聲吶浮標(biāo)之間的位置關(guān)系[13]。結(jié)合航母編隊(duì)航渡時(shí)反潛防護(hù)的需要，基本陣型為多列攔截型直線浮標(biāo)陣，具體來說，就是在所確定的反潛防護(hù)搜索區(qū)內(nèi)，沿航母編隊(duì)航向的方向由近至遠(yuǎn)（以航母編隊(duì)為基準(zhǔn)）依次布設(shè)若干道攔截型直線形聲吶浮標(biāo)列，而每列聲吶浮標(biāo)，則是沿垂直于航母編隊(duì)航向的方向（即平行于反潛防護(hù)搜索區(qū)寬邊的方向）布設(shè)。

由于基本搜索方式既要搜索發(fā)現(xiàn)穿越搜索防護(hù)區(qū)的敵潛艇，還要搜索發(fā)現(xiàn)占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位的敵潛艇，這兩者之間并不完全一致。因此，一般情況下，需要綜合這2種情況來科學(xué)布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣。但同一聲吶浮標(biāo)陣，在這2種情況下其搜索效能并不相同。因此，實(shí)際作戰(zhàn)使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)所承擔(dān)的主要任務(wù)是阻止敵潛艇穿越搜索區(qū)還是阻止敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位，來科學(xué)確定聲吶浮標(biāo)陣。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮阻止敵潛艇穿越搜索區(qū)。以下就以這種情況為例來討論如何科學(xué)布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣。

1）直線形聲吶浮標(biāo)列內(nèi)左右間距的確定。每道聲吶浮標(biāo)列內(nèi)左右間隔距離La間隔主要取決于聲吶浮標(biāo)的有效探測(cè)距離d浮標(biāo)[14]，為了保證足夠的搜索效能，相鄰聲吶浮標(biāo)之間的間距應(yīng)小于2倍d浮標(biāo)。實(shí)際使用時(shí)，單列浮標(biāo)陣中相鄰浮標(biāo)之間的距離通常取1.8倍的d浮標(biāo)。

2）相鄰聲吶浮標(biāo)列間距的確定。阻止敵潛艇穿越搜索區(qū)和阻止敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位，這2種不同的任務(wù)，相鄰各列聲吶浮標(biāo)之間距的確定有所不同。

①敵潛艇穿越搜索區(qū)時(shí)。聲吶浮標(biāo)陣布設(shè)完成后，需要長(zhǎng)時(shí)間對(duì)聲吶浮標(biāo)陣進(jìn)行監(jiān)聽，以搜索發(fā)現(xiàn)敵潛艇。對(duì)于敵潛艇穿越所設(shè)定的反潛防護(hù)搜索區(qū)的情況而言，在監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的過程中，敵潛艇一般從航母編隊(duì)航向的前方或側(cè)前方相對(duì)航母編隊(duì)航行，即沿航母編隊(duì)航向大致相反的航向航行，以便迅速接近航母編隊(duì)，設(shè)敵潛艇的航速為v敵潛艇，監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的最大監(jiān)聽時(shí)間為T監(jiān)聽，則相鄰各列聲吶浮標(biāo)之間的間隔距離Lb間隔為

②敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)。而敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)，既可能從航母編隊(duì)的前方或側(cè)前方進(jìn)入，又可能從與航母編隊(duì)航向大致垂直的2個(gè)方向進(jìn)入。因此，為了取得比較好的搜索效能，與敵潛艇穿越搜索區(qū)時(shí)的情況相比，應(yīng)大幅縮小相鄰聲吶浮標(biāo)列之間的間距，一般情況下，應(yīng)為聲吶浮標(biāo)有效探測(cè)距離d浮標(biāo)的2至4倍。

1.3.3 布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣所需聲吶浮標(biāo)數(shù)量

反潛防護(hù)搜索區(qū)的寬邊邊長(zhǎng)和直線形聲吶浮標(biāo)列內(nèi)相鄰聲吶浮標(biāo)的間距確定了，每列聲吶浮標(biāo)所需要的聲吶浮標(biāo)數(shù)量就相應(yīng)能夠確定，反潛防護(hù)搜索區(qū)的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)和相鄰浮標(biāo)列的間距確定了，所需要的聲吶浮標(biāo)列的數(shù)量也就確定了。綜合這2方面的因素，就可以確定布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣所需聲吶浮標(biāo)的數(shù)量：

實(shí)際布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣時(shí)，還要考慮反潛巡邏機(jī)所攜載的聲吶浮標(biāo)數(shù)量n攜載浮標(biāo)。如果

則按照所設(shè)定的聲吶浮標(biāo)陣布設(shè)即可。而如果

則反潛巡邏機(jī)所攜載的聲吶浮標(biāo)不足以布設(shè)所設(shè)定的聲吶浮標(biāo)陣，由于反潛巡邏機(jī)數(shù)量有限，而且為航母編隊(duì)護(hù)航時(shí)一般遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)。因此，一般難以采取多架次接力式布設(shè)的方法，此時(shí)，一般情況下，應(yīng)視情增大La間隔或Lb間隔的取值，或者縮小La單或Lb的取值，特別是增大Lb間隔的取值，直至滿足式（7）的要求。

1.3.4 聲吶浮標(biāo)陣的監(jiān)聽

訓(xùn)練和作戰(zhàn)的實(shí)踐以及相關(guān)研究均表明，聲吶浮標(biāo)陣一旦布設(shè)，其搜索效能隨著監(jiān)聽時(shí)間的增加而增加，或至少不會(huì)降低[15]。因此，在可能的情況下，應(yīng)盡可能增加聲吶浮標(biāo)陣的監(jiān)聽時(shí)間，已取得盡可能高的搜索效能。

聲吶浮標(biāo)陣的監(jiān)聽時(shí)間T監(jiān)聽主要取決于反潛巡邏機(jī)的有效留空時(shí)間（即反潛巡邏機(jī)能用于監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)的留空時(shí)間）以及聲吶浮標(biāo)的有效工作時(shí)間，一般情況下，反潛巡邏機(jī)的留空時(shí)間較長(zhǎng)，一般能滿足監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的需要，而聲吶浮標(biāo)的有效工作時(shí)間相對(duì)有限。因此，正常情況下，聲吶浮標(biāo)陣的監(jiān)聽時(shí)間T監(jiān)聽主要取決于聲吶浮標(biāo)的有效工作時(shí)間。

結(jié)合聲吶浮標(biāo)陣的陣型，監(jiān)聽時(shí)，反潛巡邏機(jī)一般應(yīng)采用方形飛行監(jiān)聽或“8”字形飛行監(jiān)聽的方法進(jìn)行監(jiān)聽，即反潛巡邏機(jī)在所布設(shè)的聲吶浮標(biāo)陣上空以一定的飛行高度和飛行速度沿方形或“8”字形飛行路徑飛行，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)聽。

2 搜索效能模型

2.1 搜索效能指標(biāo)

對(duì)于反潛巡邏機(jī)為航渡中的航母編隊(duì)進(jìn)行反潛防護(hù)搜索，最重要的是能夠搜索發(fā)現(xiàn)進(jìn)入到搜索區(qū)的敵潛艇[16]。因此，核心搜索效能指標(biāo)為搜索概率，即在布設(shè)了聲吶浮標(biāo)陣的反潛防護(hù)搜索區(qū)內(nèi)，如果有敵潛艇活動(dòng)，則能夠通過監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣搜索發(fā)現(xiàn)敵潛艇的概率。

2.2 搜索機(jī)理分析

由于采用先布設(shè)后監(jiān)聽的方法，反潛巡邏機(jī)布設(shè)完聲吶浮標(biāo)陣后，開始以一定方法對(duì)所布設(shè)的聲吶浮標(biāo)陣進(jìn)行監(jiān)聽，通過監(jiān)聽搜索發(fā)現(xiàn)敵潛艇。根據(jù)聲吶浮標(biāo)陣的工作原理，當(dāng)敵潛艇進(jìn)入到組成聲吶浮標(biāo)陣的任意一枚聲吶浮標(biāo)的有效探測(cè)范圍時(shí)，就認(rèn)為搜索到了敵潛艇[17]。在監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的過程中，敵潛艇一般處于持續(xù)的運(yùn)動(dòng)過程中[18]。因此，在監(jiān)聽時(shí)間內(nèi)，只要敵潛艇的航行軌跡經(jīng)過了聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)任意一枚聲吶浮標(biāo)的有效搜索范圍，如圖3所示，則認(rèn)為搜索到了敵潛艇。

圖3 聲吶浮標(biāo)搜潛機(jī)理示意圖Fig.3 Diagrammatic sketch of Sonar buoy searching submarine Mechanism

2.3 敵潛艇運(yùn)動(dòng)模型

敵潛艇通常按固定航線航行，也就是說，在一定時(shí)間內(nèi)，敵潛艇的航向、航速均保持不變。設(shè)敵潛艇在任意時(shí)刻的位置坐標(biāo)為(x,y)，敵潛艇在初始時(shí)刻（即剛開始監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的時(shí)刻）的位置坐標(biāo)為(x0,y0)，敵潛艇航行時(shí)間為t，敵潛艇的航向角為β，在不考慮敵潛艇航行深度的前提下，敵潛艇的運(yùn)動(dòng)可用二維平面坐標(biāo)表示，如圖4所示。

則敵潛艇運(yùn)動(dòng)方程為：

敵潛艇的航速v敵潛艇雖然未知但可以根據(jù)所掌握的情況進(jìn)行合理假定。而敵潛艇的初始位置坐標(biāo)(x0,y0)以及敵潛艇的航向角β是未知的，且服從某種概率分布。

圖4 敵潛艇二維空間坐標(biāo)表示Fig.4 Enemy submarine two-dimensional space coordinate map

1）敵潛艇的初始位置分布，按照搜索效能仿真的需要，必須假定敵潛艇在所設(shè)定的反潛防護(hù)搜索區(qū)內(nèi)。否則，就無法進(jìn)行搜索效能仿真。敵潛艇的初始位置雖然是未知的，但一般認(rèn)為服從均勻分布，設(shè)ξ1和ξ2為2個(gè)相互獨(dú)立的服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)，且0≤ξ1≤1，0≤ξ2≤1，則敵潛艇的初始位置坐標(biāo)(x0,y0)可表示為：

2）敵潛艇的航向分布。敵潛艇的航向分布與敵潛艇的意圖密切相關(guān)，在穿越搜索區(qū)和占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位這2種情況下，敵潛艇的航向分布是不同的。

①敵潛艇穿越搜索區(qū)時(shí)的航向分布。當(dāng)敵潛艇穿越所設(shè)定的反潛防護(hù)搜索區(qū)時(shí)，敵潛艇朝著我航母編隊(duì)的方向航行，敵潛艇的初始位置一旦確定，則敵潛艇的航向角β就相應(yīng)確定：

②敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)的航向分布。敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)，既可從與我航母編隊(duì)航向大致相反的方向進(jìn)入，又可從2個(gè)側(cè)向進(jìn)入，如圖5所示。

圖5 敵潛艇占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)的航向分布示意圖Fig.5 Direction distribution diagram of submarine occupying missile attack position

在這180°的角度范圍內(nèi)，可以認(rèn)為敵潛艇的航向服從均勻分布。設(shè)ξ3為服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)，且0≤ξ3≤1，則

3 搜索效能仿真分析

3.1 想定條件

某年某月某日，我航母編隊(duì)在某海域航行，經(jīng)判斷，該海域有敵潛艇活動(dòng)，對(duì)我航母編隊(duì)安全構(gòu)成重大威脅，為此，出動(dòng)反潛巡邏機(jī)采用基本搜索方式為航渡中的航母編隊(duì)進(jìn)行反潛防護(hù)搜索。

我航母編隊(duì)的航行速度v航母為××kn。

反潛巡邏機(jī)在航母編隊(duì)航向前方建立反潛防護(hù)搜索區(qū)，搜索區(qū)距離航母編隊(duì)的距離D前出為××km。

根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和敵情威脅分析，所設(shè)定的反潛防護(hù)搜索區(qū)的搜索防護(hù)寬度（即搜索區(qū)寬邊邊長(zhǎng)La）為××km，出動(dòng)2架反潛巡邏機(jī)通過上文所述的區(qū)域協(xié)同方法進(jìn)行協(xié)同搜索，相應(yīng)地，每架反潛巡邏機(jī)搜索區(qū)寬邊邊長(zhǎng)La單為××km。

我反潛巡邏機(jī)在所設(shè)定的反潛防護(hù)搜索區(qū)內(nèi)使用某型號(hào)被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)按上述的方法布設(shè)聲吶浮標(biāo)陣進(jìn)行搜索，該型號(hào)聲吶浮標(biāo)的有效作用距離d浮標(biāo)為××km。監(jiān)聽聲吶浮標(biāo)陣的總時(shí)間T監(jiān)聽為××h。

經(jīng)分析判斷，敵潛艇為××型號(hào)常規(guī)動(dòng)力潛艇，其航速v敵潛艇為××kn。

為了進(jìn)行仿真分析，設(shè)定2個(gè)仿真變量：一是聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)相鄰2列聲吶浮標(biāo)之間的間距Lb間隔分別按式（4）和式（5）進(jìn)行設(shè)定，在想定條件下，Lb間隔的取值分別為37.5 km和4 km；二是敵潛艇的意圖不同，分別是穿越搜索區(qū)和占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位這2種情況，在這2種不同情況下，如上文所述，敵潛艇的航向分布不同，在其他條件相同的情況下，搜索效能也不同。這2方面的因素進(jìn)行組合，相應(yīng)地，就有4種仿真想定，如表1所示。

表1 仿真想定Tab.1 Simulation scenario

3.2 搜索效能仿真

使用蒙特卡洛法對(duì)搜索效能進(jìn)行仿真。設(shè)搜索效能為P，仿真次數(shù)為N，搜索發(fā)現(xiàn)敵潛艇的次數(shù)為M，則

使用Matlab編寫仿真程序進(jìn)行搜索效能仿真。仿真結(jié)果如圖6所示。圖6中所示的4種仿真結(jié)果，分別為上文所述的4種仿真想定條件下的仿真結(jié)果。

圖6 仿真結(jié)果Fig.6 Simulation result

3.3 仿真結(jié)果分析

從仿真結(jié)果可以看出，本文所提的作戰(zhàn)使用方法能夠取得較高的搜索效能，證明了所提出作戰(zhàn)使用方法的合理性和有效性。此外，通過對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出能夠?qū)χ笇?dǎo)作戰(zhàn)使用有益的結(jié)論或啟示。

從仿真結(jié)果可以看出，隨著監(jiān)聽時(shí)間的增加，無論在哪種仿真想定條件下，搜索效能均不斷提高或至少不降低。也就是說，搜索效能是監(jiān)聽時(shí)間的單調(diào)遞增函數(shù)。但在不同情況下，其影響是不同的：當(dāng)相鄰聲吶浮標(biāo)列之間的間距較?。绰晠雀?biāo)陣內(nèi)聲吶浮標(biāo)的密度較大）時(shí)，無論敵潛艇是穿越搜索區(qū)還是占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位，當(dāng)監(jiān)聽時(shí)間超過某一數(shù)值時(shí)（分別大約為35min和45min）時(shí)，再增加監(jiān)聽時(shí)間，搜索效能基本不再提高。因此，如果聲吶浮標(biāo)陣密度足夠大（相應(yīng)地，所需要的聲吶浮標(biāo)數(shù)量增加），那么，用較少的監(jiān)聽時(shí)間就能取得較好的搜索效果；而當(dāng)相鄰聲吶浮標(biāo)列之間的間距較大（即聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)聲吶浮標(biāo)的密度較小，所需要的聲吶浮標(biāo)數(shù)量也較少）時(shí)，無論敵潛艇是穿越搜索區(qū)還是占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位，隨著監(jiān)聽時(shí)間的增加，搜索效能持續(xù)提高。因此，為了能保證一定的搜索效能，聲吶浮標(biāo)數(shù)量與監(jiān)聽時(shí)間之間存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，即：如果使用較少的聲吶浮標(biāo)，則需要增加監(jiān)聽時(shí)間，而如果要減少監(jiān)聽時(shí)間，則需要使用較多的聲吶浮標(biāo)。

另一方面，敵潛艇的意圖（也就決定了其活動(dòng)規(guī)律）對(duì)搜索效能有顯著影響：當(dāng)敵潛艇意圖穿越搜索區(qū)時(shí)，雖然相鄰浮標(biāo)列之間的間距對(duì)搜索效能有一定影響，但只要監(jiān)聽時(shí)間足夠長(zhǎng)，就能取得較為理想的搜索效能；而當(dāng)敵潛艇意圖占領(lǐng)導(dǎo)彈攻擊陣位時(shí)，當(dāng)相鄰浮標(biāo)列之間的間距較小時(shí)，能夠取得較高的搜索效能，而如果相鄰浮標(biāo)列之間的間距較大，則搜索效能較低，難以對(duì)敵潛艇有效進(jìn)行搜索，因此，為了保證足夠的搜索效能，必須增加聲吶浮標(biāo)陣內(nèi)聲吶浮標(biāo)的密度，或者采用更加科學(xué)的陣型。因此，在反潛巡邏機(jī)為航渡中的航母編隊(duì)進(jìn)行反潛防護(hù)搜索時(shí)，應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地對(duì)敵潛艇的意圖進(jìn)行分析判斷，從而有針對(duì)性地制定作戰(zhàn)使用方案。

4 結(jié)束語

結(jié)合航渡中航母編隊(duì)反潛防護(hù)的特點(diǎn)和要求以及反潛巡邏機(jī)使用聲吶浮標(biāo)搜索的作戰(zhàn)使用特點(diǎn)，研究提出了反潛巡邏機(jī)使用聲吶浮標(biāo)為航渡中的航母編隊(duì)進(jìn)行反潛防護(hù)搜索的作戰(zhàn)使用方法，并使用蒙特卡洛法在想定條件下對(duì)所提出的作戰(zhàn)使用方法的搜索效能進(jìn)行了仿真研究，進(jìn)而通過仿真結(jié)果的分析，提出了對(duì)作戰(zhàn)使用具有指導(dǎo)意義的意見建議。對(duì)于指導(dǎo)反潛巡邏機(jī)支援航母編隊(duì)反潛的訓(xùn)練和作戰(zhàn)使用，提供了理論依據(jù)和重要參考。