潜艇可攻区域分析及对策研究*

赵 锐 汪志强 王 海

(海军陆战学院 广州 510430)



潜艇可攻区域分析及对策研究*

赵 锐 汪志强 王 海

(海军陆战学院 广州 510430)

现代条件下,先进的水声探测设备使潜艇发现舰艇的距离更远,使潜艇在舰艇武器攻击范围之外预先占领阵位,并凭借先进的艇载武器在较远距离上对目标进行攻击。论文通过细致详实的数据分析和计算,科学计算出潜艇可攻区域,从而得出编队防潜作战中警戒兵力配置原理。

编队; 潜艇可攻区; 防潜; 警戒兵力; 配置

Class Number TJ63

1 引言

自潜艇出现以来,对潜防御一直都是世界性的难题,也是编队在作战中最薄弱的环节。近年来,潜艇武器技术装备获得飞跃发展,不仅潜艇自身的水下航速大大提高,自噪声逐渐降低,下潜深度不断增大,而且其搭载的武器装备也有了较大的更新换代,这主要表现在艇载声纳探测距离更远、精度更高、目标识别能力更强,并且其装载的武器具有高速和智能的特点[1]。这些都使得编队的兵力反应时间进一步缩短。而AIP技术在常规潜艇上的运用以及通信能力的改进,使得常规潜艇在水下的潜伏时间更长,进一步加大了对编队的威胁[2]。由于编队航渡航速较高,老式常规潜艇速度低,很难占领有利的攻击阵位,并且一经发现,难以逃脱。因此可确定编队对潜防御作战的对象主要是核动力攻击型潜艇及具有现代技术水平的先进常规动力潜艇[3]。

2 潜艇可攻区分析

2.1 潜艇极限射距圆

图1 潜艇对目标的极限射距圆

鱼雷从发射出管到命中目标所经过的航程恰好为鱼雷的最大有效射程时,潜艇所必须进入的海区范围的最远边界连线可近似为一个圆,称为潜射鱼雷极限射距圆[4]。潜射导弹射程较远,大大超出其探测距离,因此可将潜艇对水面舰艇最大发现距离视为潜射导弹的最大有效射程,则潜艇所必须进入的海区范围的最远边界连线可近似为一个圆,称为潜射导弹极限射距圆。潜艇只有进入这个所发射武器圆形区域才能对目标实施攻击,如图1所示。

2.2 潜艇对目标的可攻区

潜艇便用武器攻击敌方舰船,受武器射程、武器速度、武器航行误差、目标信息误差等因素的影响,为使武器达到预期的打击效果,潜艇必须占领一定的射击阵位之后,才能发射武器。这个阵位的连线即为潜艇对目标的极限射距圆,潜艇只有进入对目标的极限射距圆区域内才能实施攻击[6]。但由于所处态势情况的不同,潜艇并不是在任何情况下都能占位攻击。事实上,在潜射武器航速、敌我航速、可攻击距离等因素确定的情况下,存在一个确定的潜艇可攻区域,如图2所示。

图2 潜艇对目标的可攻区

假设潜艇在目标某舷侧,潜艇要攻击的目标位于点M0,航向Y,O点为极限射距圆的圆心。实际上,潜艇往往是通过接敌机动,最终占领攻击阵位的。因此,考虑到潜艇的接敌占位机动过程,潜艇可攻区域是一个扩展的扇面区域。当目标从M0航行到射距圆区域时,潜艇航行方位角为θ,Vq为潜艇速度,Vb为目标速度,β为可攻角,φ为可攻扇面角,得出公式:

(当潜艇航向角大于90°或潜艇航速大于目标航速)

(1)

(当潜艇航向角在0°～90°之间)

(2)

满足式(2)条件时建立模型,如图3所示。

图3 依据式(2)运算图

依图3分析,潜艇占领攻击阵位的可能性,主要取决于潜艇的接敌速度Vq、续航力和目标对潜艇的抗击程度。若潜艇的接敌速度高于目标主航速Vb,并且水下续航力能满足潜艇占位机动的需要,潜艇对发现的目标均能进行占位攻击。若可攻扇角达到90°时,潜艇能够全角度追击编队,即编队速度小于潜艇速度时潜艇可以全方位占领阵位攻击编队。因此,编队速度要大于潜艇最大低噪音速度。由于目前已知潜艇最大低噪音航速为15节,为保证警戒舰的持续护航力和拖曳线列阵声纳使用速度,因此编队航速应选择16节[7]。

由此,依据式(1)建立模型,运算结果如图4所示。

由以上分析可知,当潜射武器射程越远,射击区的范围越广阔,潜艇可攻区的范围就越广阔;潜艇速度越高,可攻区开角越大,其区域也就越广阔。

若潜艇的接敌速度小于目标航速,则潜艇对其所发现的目标能否占位攻击,取决于潜艇发现目标时其处于目标舷角Xd的大小。

当Vqφ,潜艇将失去攻击机会[4]。

通过上述分析可知,潜艇可攻区可等效为针对目标的攻击极限角φ的外边延长线与潜艇发现目标的距离d0所围成的扇形区域。可用两组元表示:

M=(2φ,d0)

(3)

该区域的大小随潜艇与编队速度比的增大而增大,且随潜艇发现目标距离的增大而增大。

3 针对性策略研究

3.1 声纳探测距离

为计算方便,现假设我方编队主航速16节,设定取对15节最大低噪音航速潜艇和常规潜艇超过了临界航速的发现距离为40km。敌方常规潜艇采用临界航速以下的低噪音航速时,其辐射噪声级较低,此时我方拖曳线列阵声纳对目标的发现距离会有所下降。为满足隐蔽性和快速性的需求,当敌常规潜艇以最大低噪音航速(即临界航速的0.8倍)接敌,考虑到我方可能作战对手潜艇性能的先进性,对其发现距离应保守取值,则设定取值为20km,则单舰对潜艇的声纳探测范围示意图如下。而通过对深海声道声能第三会聚区认知,可以得出敌潜艇在海水深度达到600m以上时,对我水面舰艇的最远探测距离为90km,远远大于对潜最大发现距离50km,即可视为其对水面舰艇的导弹打击距离为90km。而在水深低于600m的近海,潜射反舰导弹射程取决于潜艇声纳探测距离[8]。

为计算方便,假设其航速50节,最大航程为50km,则其最大有效航程可取30km(最大有效航程通常为最大航程的1/2至2/3),声纳最远探测距离50km。可知,当潜艇航速高于临界航速时,我方编队中单舰对其探测距离远,范围较大,能够覆盖大部分极限射距圆;而当潜艇航速小于或等于最大低噪音航速时,单舰对其探测距离较近,范围较小,极限射距圆前方大部分暴露于声纳探测范围之外。

综合以上信息,可以得出只要在敌发射反舰导弹阵位进行预先搜索,即可破坏敌潜艇对我水面舰艇实施导弹和鱼雷打击。在满足以上条件的基础之上,警戒舰兵力也应考虑自身的防潜安全问题,使敌潜艇处于不利于同时进行多目标攻击的态势。一旦两艘警戒舰被敌同时命中,将会使被保护平台周围的水声警戒幕出现很大的漏洞,对警戒舰造成威胁,对被保护平台的安全十分不利[9]。因此警戒兵力应分为警戒舰防潜兵力和直升机防潜兵力。舰艇兵力由于数量有限,因此一般多为统一部署,即实施预先扫海(确保航母编队集结、展开区域水下安全)、编队展开后实施区域防潜警戒、发现敌潜艇后或单独或与反潜直升机配合进行防潜作战。直升机防潜兵力根据配置要求主要配置于潜射导弹针对内层舰艇射距圆左近,从而在较远距离上破坏敌潜艇发射反舰导弹或者对编队进行渗透[10]。

3.2 警戒兵力配置

(4)

dsj=(Vb/V1)·R

(5)

(6)

配置原理如图5所示。

图5 配置原理图

根据关于可攻区的分析可知,在最大低噪音航速对应的可攻区夹角之外,潜艇若要占领攻击阵位,就必须以高于最大低噪音航速的速度机动,此时,潜艇可能达到甚至超过临界速度而发出强噪音,于是中层警戒舰的拖曳线列阵声纳可在远距离上发现潜艇,其对潜探测态势与图2所示类似。

4 结语

综合以上分析,针对潜艇威胁建立其可能攻击范围,并依此进行警戒舰的配置,其方法可归结为:作出潜艇对航母的极限射距圆。警戒舰按照一定方法沿潜艇对攻击目标极限射距圆配置,形成警戒体系;作出潜艇采取可能的最大低噪音航速时对攻击目标的可攻区。作出针对各艘警戒舰的极限射距圆,确定多目标攻击区域,确定针对警戒舰编队近似极限射距圆;警戒舰针对编队近似极限射距圆进行配置时,一般配置于两翼。由于潜艇在编队两翼突破、渗透需要较高航速,因此编队两翼各配置一个舰艇编组。两舰舰间距离为拖曳声纳探测距离的1.8倍。并可根据水下威胁等级召唤支援兵力进行自身防护。但配置的同时,还要科学考虑防空阵位配置,不能出现漏洞而影响整个体系。

[1] 高山星.海军战术基础[D].大连:海军大连舰艇学院,2002:113-120.

[2] 沈云春,贺传臣.浅谈潜艇兵力展开面临的问题与对策[J].海军学术研究,2004(12):26-27.

[3] 维克托,托伊卡.常规潜艇在未来海战中的应用[J].当代海军,1999(2):40-43.

[4] 孟庆玉,张静远,宋保维.鱼雷作战效能分析[M].北京:国防工业出版社,2003:66-70.

[5] 谭安胜.编队作战运筹分析[M].北京:国防工业出版社,2008,10:78-80.

[6] 袁彩锦,黄鑫强,秦刚,等.潜艇与航母的交战[M].南京:海军指挥学院,1994,8:43-47.

[7] 赵晓哲,沈治河,等.海军作战数学模型[M].北京:国防大学出版社,2003:56-60.

[8] 李训诰.利用会聚区隐蔽解算目标运动要素的方法[J].火力与指挥控制,2008,3(1):53-56.

[9] 王景奇,等.机动目标对搜索的最优规避[J].军事运筹与系统工程,2001(1):13-16.

[10] 谭安胜,叶丹,赵全强.驱护舰编队对潜防御效率与决策分析[J].军事运筹与系统工程,2006,20(4):65-69.

Attacking Area of Submarine and Solution

ZHAO Rui WANG Zhiqiang WANG Hai

(Naval Marine Academy, Guangzhou 510430)

In modern times, advanced sound of water machine making submarine has further discover distance, making it fire earlier than Ship-borne Weapons in attacking area of submarine. Through particularity analysis and numeration in this article, the attacking area of submarine is calculated, making the collocation principle of guard against military in defense submarine combat of surface ship.

surface ship formation, attacking area of submarine, defense submarine, guard against military, collocation

2014年9月3日,

2014年10月26日

赵锐,男,硕士研究生,研究方向:海军战术基础理论。汪志强,男,硕士研究生,研究方向:海军战术建模与仿真。王海,男,硕士研究生,研究方向:海军兵种作战指挥理论与应用。

TJ63

10.3969/j.issn1672-9730.2015.03.001