航母编队防空哨戒舰阵位配置方法

朴成日，沈治河

(1.海军大连舰艇学院作战与训练系，辽宁 大连 116018;2.海军大连舰艇学院科研部，辽宁 大连 116018)

0 引言

加强对空防御以保证航母的安全是航母编队指挥员应重点考虑的问题之一，实现对来袭目标的早期预警成为提高编队生命力的关键［1］。防空哨戒舰是为扩大航母编队对空预警纵深而前出的舰艇，因为该舰承担的重要角色，通常由具有较强对空对海观察能力、通信能力和防空作战能力的巡洋舰或驱逐舰来担任，如美军航母编队会指定由“提康德罗加”级导弹巡洋舰或“阿利·伯克”级导弹驱逐舰来担负前出预警任务。因此，研究如何配置防空哨戒舰，提高编队的作战能力具有重要的理论价值和军事意义［2］。

1 防空哨戒舰配置的基本要求

明确防空哨戒舰的基本任务是配置的前提［3］。从外军的实践来看，该舰承担的主要任务如下:

1)对空预警与防空作战

部分敌机在战斗机交战区突围后进入交叉区，正处于该舰的探测范围内时，该舰发现并综合识别后，及时通报编队指挥所和编队内的所有舰艇，按照防空战指挥官的命令，发射舰空导弹拦截敌机［2］。

2)对飞机识别咨询控制

为防止敌机混入己方机群，通常设置雷达有效识别咨询区，由其中1艘防空哨戒舰承担对航母周围一定空域或对某一扇面空域内 (范围取决于该舰对空的探测能力)的所有飞机进行识别，凡进出航母作战区的己方飞机必须向该舰报入和报出。

3)指挥引导飞机作战

当防空哨戒舰发现敌机后，在自身引导范围内指挥引导空中待战或甲板待战飞机前出拦截敌机，阻止敌机向编队接近使用武器。

因此，防空哨戒舰的配置必须满足以下基本要求:

①前出的距离能为编队提供一定的预警纵深;

②在受敌威胁扇面内有一定的警戒宽度;

③该舰配置的方位便于对出航和返航的舰载机进行观察，同时要兼顾敌情威胁方向;

④ 前出的阵位在编队有效通信范围之内［4］;

⑤前出的距离需要得到歼击机的掩护，保证其安全遂行任务。

航母编队兵力的配置需要确定参考的基准点，而这个基准点与编队的状态有关。如果航母编队在航渡中，相对基准点是航母;如果航母编队在综合作战区，相对基准点则是综合作战区的圆心。防空哨戒舰的配置，用相对于基准点的前出距离和方位2个要素来描述。防空哨戒舰配置的方位以编队的威胁轴为基准，关于威胁轴的确定在很多文献中已有讨论，本文把防空哨戒舰前出相对于基准点的距离作为重点来讨论。

2 防空哨戒舰前出距离的确定

防空哨戒舰配置的基本要求④与⑤，实际上是对防空哨戒舰的前出距离进行约束。

根据基本要求④，有

式中:Dqt为防空哨戒舰巡航时阵位相对于基准点的距离;Dtx为防空哨戒舰与航母进行可靠通信的距离。

根据基本要求⑤，防空哨戒舰需要得到歼击机的可靠掩护，歼击机的掩护方式可以分为空中待战与甲板待战2种，指挥引导歼击机的兵力可以是防空哨戒舰或预警机。

如果歼击机以空中待战方式掩护防空哨戒舰，指挥引导兵力为防空哨戒舰自身，当防空哨戒舰发现敌机后指挥引导歼击机前出迎敌。这种情势如图1所示，可以描述为:当防空哨戒舰在巡航时发现了敌机在E点，AE之间的水平距离为防空哨戒舰的探测距离。经过识别确认是敌机后，向编队发出警报，这个过程持续时间为t1。然后指挥引导歼击机前出迎敌，占领攻击阵位C点，这个过程持续时间为t2。在空空导弹最大有效射程上发射，在D点导弹与敌机相遇。AD之间的距离应大于敌空舰导弹的最大有效射程，即在敌机对防空哨戒舰使用武器之前，歼击机对敌机至少完成1次攻击。

图1 歼击机空中待战掩护过程图 (由防空哨戒舰指挥引导)Fig.1 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of air-defense-post ship

得出以下关系式:

式中:DBC为歼击机前出迎敌距离，根据歼击机的留空时间和引导能力恰当选择;DTC为防空哨戒舰的探测距离，事实上当威胁对象 (飞机、水面舰艇、导弹)不同时，探测距离有明显的差异，因此该参数需要根据威胁对象来确定，本文的讨论以敌机作为威胁对象;DWKK为我空空导弹最大有效射程;DDKJ为敌空舰导弹最大有效射程;DJJ为防空哨戒舰阵位与歼击机阵位之间的水平距离，DJJ为正时，表示歼击机前出距离比防空哨戒舰大，反之，表示歼击机前出距离比防空哨戒舰小。

如果歼击机以甲板待战方式掩护防空哨戒舰，指挥引导兵力为防空哨戒舰自身，当防空哨戒舰发现敌机后，歼击机从甲板起飞前出迎敌。这种情势如图2所示，可以描述为:当防空哨戒舰在A点巡航时发现了敌机在E点，AE之间的距离为防空哨戒舰的探测距离。经过识别确认是敌机后，向编队发出警报，这个过程持续时间为t1。指挥员收到警报、定下决心、下达歼击机起飞命令，甲板待战歼击机接到出动命令后首架开始起飞，这个过程持续时间为t2。歼击机起飞后并完成空中集合所需时间为t3。编队飞行一段时间后，到达B点占领攻击阵位，这个过程持续时间为t4。在空空导弹最大有效射程上发射，在C点导弹与敌机相遇。AC之间的距离应大于敌空舰导弹的最大有效射程，即在敌机对防空哨戒舰使用武器之前，歼击机对敌机至少完成一次攻击。

图2 歼击机甲板待战掩护过程图 (由防空哨戒舰指挥引导)Fig.2 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of air-defense-post ship

得出以下关系式:

式中:DOB为航母到B点的距离;DYH为得到歼击机掩护条件下，防空哨戒舰可前出的最大距离。

如果歼击机以空中待战方式掩护防空哨戒舰，指挥引导兵力为预警机，当预警机发现敌机后指挥引导歼击机前出迎敌。这种情势如图3所示，可以描述为:当预警机在巡航时发现了敌机在E点，经过识别确认是敌机后，向编队发出警报，这个过程持续时间为t1。然后指挥引导歼击机前出迎敌，占领攻击阵位C点，这个过程持续时间为t2。在空空导弹最大有效射程上发射，在D点导弹与敌机相遇。AD之间的距离应大于敌空舰导弹的最大有效射程，即在敌机对防空哨戒舰使用武器之前，歼击机对敌机至少完成1次攻击。

图3 歼击机空中待战掩护过程图 (由预警机指挥引导)Fig.3 The process of covering provided by fighter through airborne alert under the command of early warning aircraft

得出以下关系式:

式中:SJJJ为歼击机前出巡逻阵位与基准点之间的水平距离;DBC为歼击机前出迎敌距离;DYJ为预警机在威胁方向上提供的预警距离。

如果歼击机以甲板待战方式掩护防空哨戒舰，指挥引导兵力为预警机，当预警机发现敌机后，歼击机从甲板起飞迎敌。这种情势如图4所示，可以描述为:当预警机在巡航时发现了敌机在E点，经过识别确认是敌机后，向编队发出警报，这个过程持续时间为t1。指挥员收到警报、定下决心、下达歼击机起飞命令，甲板待战歼击机接到出动命令后首架开始起飞，这个过程持续时间为t2。歼击机起飞后并完成空中集合所需时间为t3。编队飞行一段时间后，到达B点占领攻击阵位，这个过程持续时间为t4。在空空导弹最大有效射程上发射，在C点导弹与敌机相遇。AC之间的距离应大于敌空舰导弹的最大有效射程，即在敌机对防空哨戒舰使用武器之前，歼击机对敌机至少完成1次攻击。

图4 歼击机甲板待战掩护过程图 (由预警机指挥引导)Fig.4 The process of covering provided by fighter through deck alert under the command of early warning aircraft

得出以下关系式:

由此可以确定，在4种不同情况下，为了得到歼击机可靠掩护，防空哨戒舰可前出的最大距离为:Dmax=min{DTX，DYH}。

3 防空哨戒舰阵位配置模型及评价指标

防空哨戒舰的配置需要针对航母编队的2种状态分别考虑:一是航母编队在航渡中;二是航母编队在综合作战区作战。下面对这2种情况下的配置模型分别进行讨论。

3.1 编队航渡中防空哨戒舰的阵位配置模型

航母编队航渡时，防空哨戒舰和编队保持相同的航向和航速。该舰的阵位配置以航母为基准点，由相对于航母的方位和前出距离这2个参数来表征。防空哨戒舰的数量则根据防空哨戒舰的对空探测能力和编队的预警需求来确定。

从图5可得出防空哨戒舰在威胁方向 (即防空哨戒舰阵位的方位)上的预警距离、预警扇面角度和前出距离。三者之间的关系为

式中:DQC为防空哨戒舰航渡时阵位相对于基准点的距离;DYJ为防空哨戒舰在威胁方向上提供的预警距离，以满足阵位配置的基本要求①;αDJ为防空哨戒舰提供的预警扇面角度，以航母为圆心，以DYJ为半径。

图5 航渡中防空哨戒舰阵位配置示意图Fig.5 The disposition of air-defense-post ship in navigation

如果航母编队在威胁方向上提出的预警需求DYJ＞(DTC+DQC)，显然超出了防空哨戒舰的探测能力。

如果航母编队在威胁方向上提出的预警需求DYJ＜(DTC－DQC)，预警扇面角 αDJ=360°，则1艘防空哨戒舰可为编队提供全方位的预警。

当(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)时，则有:

为满足阵位配置的基本要求②，用编队预警扇面角度需求作为指标来度量，即ψ为编队预警扇面角度需求，以航母为圆心，以DYJ为半径。

则编队所需防空哨戒舰的数量为

防空哨戒舰的前出距离为DQC，至于阵位的方位需要根据N的奇偶数来定。如果N为奇数，1艘防空哨戒舰先配置在编队预警扇面角平分线上，沿角平分线分别向逆时针和顺时针方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒舰;如果N为偶数，从编队预警扇面一边起始，间隔 (ψ/2N)°配置第1艘舰，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒舰。指派1艘便于对出航和返航舰载机进行观察的防空哨戒舰承担飞机咨询控制任务。

3.2 编队在综合作战区中防空哨戒舰的配置

综合作战区，是为保障航母编队顺利实施对岸打击作战、有效控制局部地区海空域而设置的综合防护区。防空哨戒舰的阵位配置以综合作战区圆心为基准点，由相对于基准点的方位和前出距离这2个参数来表征。防空哨戒舰的数量则根据防空哨戒舰的对空探测能力和编队的预警需求来确定。

在综合作战区作战期间，防空哨戒舰不可能固定在一个点上，而是以该点为基准 (航线中心)进行机动，机动航线通常与该舰前出的方位轴线垂直，如图6所示。为保持在该扇面内预警的可靠性，航线长度不宜过长。防空哨戒舰在该航线上往返航行。航线上的每一点与航母综合作战区基准点的距离不能大于Dmax，有

式中:L为三角形斜边长度;S为巡逻线的长度。

图6 综合作战区中防空哨戒舰机动配置示意图Fig.6 The disposition of air-defense-post ship in combined theatre of war

从图6可以看出，预警距离、防空哨戒舰前出距离与预警扇面角度之间的关系式为:

式中:φ为防空哨戒舰提供的预警扇面角度，以综合作战区基准点为圆心，以DYJ为半径。

如果航母编队在威胁方向上提出的预警需求DYJ＞(DTC+DQC)，显然超出了防空哨戒舰的探测能力。

如果航母编队在威胁方向上提出的预警需求DYJ＜(DTC－DQC)，预警扇面角 αDJ=360°，则1艘防空哨戒舰可为编队提供全方位的预警。

当(DTC－DQC)＜DYJ＜(DTC+DQC)时，则有:

为满足阵位配置的基本要求②，用编队预警扇面角度需求作为指标来度量，即ψ为编队预警扇面角度需求，以综合作战区基准点为圆心，以DYJ为半径。则编队所需防空哨戒舰的数量为

防空哨戒舰的前出距离为DQC，至于阵位的方位需要根据N的奇偶数来定。如果N为奇数，1艘防空哨戒舰先配置在编队预警扇面角平分线上，沿角平分线分别向逆时针和顺时针方向每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒舰;如果N为偶数，从编队预警扇面一边起始，间隔 (ψ/2N)°配置第1艘舰，以后每隔 (ψ/N)°配置1艘防空哨戒舰。指派1艘便于对出航和返航的舰载机进行观察的防空哨戒舰承担飞机咨询控制任务。

3.3 防空哨戒舰阵位配置评价指标

通过以上分析，可以总结出评价防空哨戒舰阵位配置的指标:在威胁扇面上能提供的预警距离和预警扇面角度。

4 实例仿真

首先设定基本作战参数。防空哨戒舰对空探测距离350 km，与航母通信距离为500 km。红方预警机前出距离240 km，预警机为编队提供的预警距离为600 km。红方发现敌机后，综合识别并发出警报时间为10 s;指挥员收到警报、定下决心、下达歼击机起飞命令，甲板待战歼击机接到出动命令后首架开始起飞，这个过程持续时间为5 min;歼击机起飞后并完成空中集合所需时间为3 min。红方歼击机巡航速度900 km/h，空中待战时前出距离为250 km，前出迎敌距离100 km，空空导弹最大有效射程为120 km，速度4 Ma。红方舰空导弹最大有效射程为150 km，速度800 m/s。蓝方攻击机巡航速度1100 km/h，空空导弹最大有效射程为150 km，速度4 Ma，空舰导弹射程为160 km。

1)计算防空哨戒舰的前出距离

情况1:当歼击机掩护方式为空中待战，指挥引导兵力为防空哨戒舰，由式(1)～式(6)得:DJJ= －60 km，DYH=310 km，Dmax=min{500，310}=310 km，此时，防空哨戒舰前出距离的取值区间为(0，310)。

情况2:当歼击机掩护方式为甲板待战，指挥引导兵力为防空哨戒舰，由式(7)～式(10)得:t4＜0，无法掩护防空哨戒舰。

情况3:当歼击机掩护方式为空中待战，指挥引导兵力为预警机，由式(11)～式(14)得:DJJ=－44 km，DYH=294 km，Dmax=min{500，294}=294 km，此时，防空哨戒舰前出距离的取值区间为 (0，294)。

情况4:当歼击机掩护方式为甲板待战，指挥引导兵力为预警机，由式(15)～式(18)得:DYH=87 km，Dmax=min{500，87}=87 km，此时，防空哨戒舰前出距离的取值区间为 (0，87)。

2)仿真计算防空哨戒舰前出距离、预警距离与预警扇面角度

当航母编队在航渡中，防空哨戒舰配置在相对基准点的某一方位上，对防空哨戒舰前出距离分别为90，100，…，230，240 km时，通过仿真，防空哨戒舰提供的预警距离与预警扇面角度对应关系如图7所示。

图7 航渡中防空哨戒舰预警距离与预警扇面角度关系图Fig.7 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in navigation

当航母编队在综合作战区中，防空哨戒舰巡逻线长度S=12 n mile。对防空哨戒舰前出距离分别为90，100，…，230，240 km时，通过仿真，防空哨戒舰提供的预警距离与预警扇面角度对应关系如图8所示。

从图7和图8中可以看出，在防空哨戒舰提供的预警扇面角度一定的情况下，随着前出距离的增加，预警距离也在增加，但预警距离随着预警扇面角度的增加开始急剧下降。

图8 综合作战区防空哨戒舰预警距离与预警扇面角度关系图Fig.8 The relation between the range and the covering angle of early warning provided by air-defense-post ship in combined theatre of war

5 结语

本文以防空哨戒舰的任务为分析起点，明确了阵位配置的基本要求，针对航母编队在航渡中和在综合作战区中2种情况，运用解析法建立了阵位配置模型。通过对防空哨戒舰配置方法的探讨，结合实例仿真，可以看出防空哨戒舰的前出距离约束了在威胁轴上能提供的预警距离，前出距离和预警距离又决定了预警扇面角度。得出结论:防空哨戒舰的配置实质上是在防空哨戒舰的前出距离、预警距离与预警扇面角度之间进行平衡。

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