于 括，譚樂(lè)祖

（1.解放軍92941部隊(duì)45分隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125000；2.海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001）

0 引言

對(duì)空防御是航母編隊(duì)航渡階段主要防御作戰(zhàn)任務(wù)之一。中程防空哨艦是裝備有中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，為航母編隊(duì)提供中程對(duì)空警戒與防空反導(dǎo)防御作戰(zhàn)的水面艦艇，具有對(duì)空探測(cè)距離遠(yuǎn)、防空作戰(zhàn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)[1]。根據(jù)航母編隊(duì)中對(duì)空防御作戰(zhàn)平臺(tái)的數(shù)量、性質(zhì)和特點(diǎn)，當(dāng)航母編隊(duì)在中低度威脅海域航渡時(shí)，通常在威脅方向上配置一定數(shù)量的中程防空哨艦，為航母編隊(duì)提供空情預(yù)警，預(yù)警探測(cè)與監(jiān)視、攔截來(lái)襲目標(biāo)，保證編隊(duì)威脅方向的對(duì)空安全。

防空哨艦擔(dān)任航渡階段威脅方向上[2]的預(yù)警探測(cè)與攔截任務(wù)時(shí)，遂行任務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，連續(xù)性好，作戰(zhàn)資源效費(fèi)比高，且便于長(zhǎng)時(shí)間保持編隊(duì)隊(duì)形，與空中警戒平臺(tái)相比，具有某些效能指標(biāo)上的明顯優(yōu)勢(shì)，因而是長(zhǎng)時(shí)間航渡階段對(duì)空警戒的重要兵力。

中程哨艦在航渡階段的預(yù)警探測(cè)與攔截作戰(zhàn)效能受諸多因素影響。綜合考慮各種影響因素，確定中程哨艦的最優(yōu)配置陣位，是保證哨艦發(fā)揮最大作戰(zhàn)效能的重要環(huán)節(jié)。

1 中程防空哨艦配置陣位影響因素

1）我艦載設(shè)備戰(zhàn)技性能。艦載設(shè)備與武器系統(tǒng)的戰(zhàn)技性能是影響防空哨艦配置陣位的重要因素。相同客觀條件下，對(duì)各種飛行高度、各種屬性目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別與跟蹤距離，主要取決于艦載預(yù)警探測(cè)設(shè)備的戰(zhàn)技性能，其中尤以飛行高度與RCS對(duì)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別與跟蹤距離的影響最大。

2）起飛平臺(tái)或反艦導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)初始距離。起飛平臺(tái)指敵陸基機(jī)場(chǎng)或艦載機(jī)起飛平臺(tái)。反艦導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)初始距離則指敵反艦導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)的初始位置與我航母編隊(duì)的直線距離。在飛機(jī)作戰(zhàn)半徑或反艦導(dǎo)彈航程（進(jìn)行航路規(guī)劃或彈道機(jī)動(dòng)）、射程（不進(jìn)行航路規(guī)劃或彈道機(jī)動(dòng)）一定的條件下，起飛平臺(tái)或發(fā)射平臺(tái)的初始距離越近，則橫向上（垂直于敵我連線的方向）敵對(duì)我可攻范圍越大，中程哨艦的橫向警戒范圍越大，在保證警戒扇面覆蓋程度的條件下，其前出距離越小。在敵機(jī)作戰(zhàn)半徑或反艦導(dǎo)彈航程、射程一定的條件下，敵起飛平臺(tái)或反艦導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)的初始距離越遠(yuǎn)，則敵橫向上可攻擊范圍越小，相應(yīng)地，中程防空哨艦的前出距離可相應(yīng)增大。

3）機(jī)載反艦導(dǎo)彈射程。反艦導(dǎo)彈或其他中遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)武器是攻擊水面艦艇的主要手段。對(duì)掛載反艦導(dǎo)彈的敵飛機(jī)類(lèi)目標(biāo)，通常應(yīng)在其發(fā)射反艦導(dǎo)彈之前進(jìn)行攔截。顯然，殺傷區(qū)[4]的遠(yuǎn)近與其掛載的反艦導(dǎo)彈的射程有關(guān)。隨著機(jī)載反艦導(dǎo)彈射程的增加，對(duì)飛機(jī)的攔截距離越來(lái)越遠(yuǎn)，因而，迫使中程防空哨艦的配置陣位越來(lái)越前置。

4）艦載機(jī)狀態(tài)與戰(zhàn)備等[5]。艦載機(jī)狀態(tài)是指我艦載機(jī)處于空中待戰(zhàn)還是甲板待戰(zhàn)的狀態(tài)。中程哨艦發(fā)現(xiàn)敵機(jī)或載有反艦導(dǎo)彈的水面艦只時(shí)，通常應(yīng)召喚艦載機(jī)進(jìn)行攔截或攻擊。通常情況下，空中待戰(zhàn)的艦載機(jī)反應(yīng)時(shí)間短，距離威脅目標(biāo)較近，可很快飛赴任務(wù)空域遂行攔截或攻擊任務(wù)。處于不同戰(zhàn)備等級(jí)的甲板待戰(zhàn)艦載機(jī)，其飛赴任務(wù)空域的時(shí)間不同。所以，艦載機(jī)狀態(tài)與戰(zhàn)備等級(jí)決定了中程防空哨艦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的最近距離。

5）目標(biāo)飛行高度。無(wú)論是水面警戒艦艇還是空中預(yù)警平臺(tái)，對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)距離都將隨著目標(biāo)飛行高度的減小而降低。相同探測(cè)設(shè)備條件下，水面警戒艦艇對(duì)低空超低空或掠海飛機(jī)目標(biāo)的探測(cè)距離，主要受視距影響。如艦載對(duì)空雷達(dá)對(duì)飛行高度分別為10 m、100 m、1 000 m和3 000 m目標(biāo)的視距分別為 18 km、43 km、130 km、226 km 左右。

2 中程防空哨艦最小前出距離模型

航母航渡階段，中程防空哨艦通常配置于空中威脅主軸上[6-7]，通過(guò)對(duì)影響陣位配置因素的優(yōu)化計(jì)算，確定前出距離。如圖1所示，O為航母編隊(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，以O(shè)為圓心、以敵空艦導(dǎo)彈射程為半徑的虛線圓為保證艦載機(jī)起飛攔截而確定的最小攔截距離OA，用Djj表示。Os為防空哨艦配置陣位，以O(shè)s為圓心、以r=OsC為半徑的圓為防空哨艦對(duì)空預(yù)警探測(cè)范圍，用Dst表示。Od為敵空中突擊兵力起飛平臺(tái)，R為敵機(jī)最大作戰(zhàn)半徑，敵空艦導(dǎo)彈的射程Dkj=OA，以Dkj為半徑的圓對(duì)我航母編隊(duì)稱(chēng)之為艦載機(jī)最近攔截線，用Djj表示。防空哨艦前出距離Dsq=OOs，探測(cè)距離Dst=OC，為保證防空哨艦引導(dǎo)艦載機(jī)在敵機(jī)發(fā)射空艦導(dǎo)彈之前至少完成一次攻擊，預(yù)警距離Dyj=Dsq+Dst存在最小值，則最小值為航母編隊(duì)的最小預(yù)警距離，記為Dyj。

圖1 中程防空哨艦協(xié)同防空作戰(zhàn)示意圖

2.1 最小預(yù)警距離模型

設(shè)敵航空兵沿威脅主軸突擊，據(jù)圖1，上述幾何關(guān)系可以表示為：

其中，Dwh為我艦載航空兵前出距離；Dkk為我空空彈飛行距離；t0為航母編隊(duì)防空系統(tǒng)從跟蹤識(shí)別目標(biāo)、將目標(biāo)傳送航母編隊(duì)指揮部，到指揮部下定決心，我航空兵起飛的總時(shí)間；t1為我航空兵接敵時(shí)間；t2為空空導(dǎo)彈飛行時(shí)間；Dd1、Dd2、Dd3分別為敵機(jī)在 t0、t1和t2時(shí)間內(nèi)的飛行距離；Vwh、Vdh和Vkk分別表示我、敵航空兵和我空空導(dǎo)彈飛行速度。

此時(shí)中程防空哨艦必須滿(mǎn)足的最小預(yù)警距離為：

2.2 敵按預(yù)定航向來(lái)襲時(shí)最小前出距離模型

出航方位角是指敵方航空兵出航航向與威脅主軸的夾角即α角，如圖2。設(shè)敵航空兵在最大出航角范圍內(nèi)按任意預(yù)定航向角來(lái)襲，中途不改變預(yù)定航向。

圖2 抗擊不同決策的航空兵力示意圖

由定義，當(dāng)OdC=R時(shí)，出航方位角取得最大值：

ΔOdCO中由余弦定理，得防空哨艦最小前出距離：

同理：

最小前出距離目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

2.3 敵按預(yù)定航向出航且根據(jù)告警信息改變航線時(shí)最小前出距離模型

設(shè)敵機(jī)載告警設(shè)備感應(yīng)到我艦載雷達(dá)探測(cè)信號(hào)且發(fā)出告警信息時(shí)，當(dāng)敵進(jìn)入我中程防空哨艦探測(cè)區(qū)偵測(cè)到雷達(dá)探測(cè)信號(hào)，采取沿最短路徑突擊策略時(shí)，易證AB為敵航空兵到發(fā)射陣位最短飛行距離，點(diǎn)B為OB的連線與截?fù)艟€的交點(diǎn)且滿(mǎn)足如下關(guān)系式：

最小前出距離目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

3 仿真分析

設(shè)仿真參數(shù)如表1所示。

表1 仿真基本參數(shù)參考值

仿真結(jié)果：

結(jié)論1當(dāng)敵航空兵沿威脅主軸發(fā)動(dòng)突襲的情況下，航母編隊(duì)的最小預(yù)警距離必須滿(mǎn)足：

此時(shí)防空哨艦沿威脅主軸最小前出距離：

結(jié)論2敵按預(yù)定航向來(lái)襲時(shí)，我防空哨艦最小前出距離與敵出航角關(guān)系如下頁(yè)圖3中虛線所示。隨著敵出航角增大，敵航空兵從被我防空哨艦探測(cè)到發(fā)射導(dǎo)彈的航程逐漸增大，我防空哨艦隨之減小前出距離，仍能保證引導(dǎo)我航空兵在敵發(fā)射空艦導(dǎo)彈前對(duì)其進(jìn)行至少攔截一次。

圖3 防空哨艦前出距離仿真結(jié)果

結(jié)論3敵按預(yù)定航向出航且根據(jù)告警信息改變航線時(shí)，我防空哨艦最小前出距離隨敵出航角變化如圖3中實(shí)線曲線所示。敵出航角增大，我防空哨艦有效的預(yù)警距離減小，為保證有效預(yù)警距離，我防空哨艦前出距離增大。

綜上所述，在不確定敵方航向角和預(yù)定航線的前提下，為保證我航空兵總能在敵進(jìn)入發(fā)射陣位前進(jìn)行至少一次攔截，防空哨艦的最小前出距離要取仿真結(jié)果的最大值。

4 結(jié)論

通過(guò)建模和仿真結(jié)果，為保證艦載航空兵在規(guī)定范圍內(nèi)至少對(duì)來(lái)襲航空兵進(jìn)行一次攔截，中程防空哨艦必須在最小預(yù)警距離外發(fā)現(xiàn)敵方航空兵，繼而推算防空哨艦的最小前出距離。航母編隊(duì)最小前出距離的計(jì)算直接關(guān)系到航母編隊(duì)的防空安全，所以在仿真計(jì)算中對(duì)敵我兵力仿真參數(shù)的設(shè)定要極為嚴(yán)苛。本文的研究也為進(jìn)一步分析航母編隊(duì)航渡階段防空作戰(zhàn)的陣位配置問(wèn)題打下了理論基礎(chǔ)。