潜艇与侦察兵力协同布雷建模及仿真*

孙永芹 ，李居伟 ，纪金耀 ，朱晓春

（1.解放军91206部队，山东 青岛 266108；2.海军航空大学青岛校区，山东 青岛 266041；3.海军潜艇学院，山东 青岛 266199）

0 引言

现代布雷作战中［1-4］，潜艇是实施海上布雷的主要平台，但它长期在水下活动，且自身探测距离有限，在当前目标反潜体系较强的情况下，仅靠潜艇兵力难以隐蔽安全完成布雷作战任务。侦察兵力可以为潜艇提供布雷作战所需的战场信息，从而保障布雷潜艇隐蔽安全到达布雷海域。因此，为获得实时的目标威胁，及时准确地实施布雷，需要潜艇与侦察兵力协同作战［5-8］。本文结合信息化条件下的现代布雷作战的特点，针对现有协同布雷研究的不足，提出一种新的潜艇与侦察兵力协同布雷方法。

1 潜艇与侦察兵力协同布雷研究概述

目前，潜艇与侦察兵力协同布雷作战，主要是在侦察兵力的保障下，潜艇在目标编队航向前机动布雷，其示意图如下页图1所示。图中△Hd是测定目标舰船的航向误差；D是开始布雷时距目标警戒舰艇的距离；L是水雷线长度；Df是布雷结束时距目标警戒舰艇的距离。其中：

式中，Vd是目标舰艇速度，Vq是我潜艇布雷速度。

这种布雷方法可以减少与目标舰船的直接对抗，既可以达到袭击目标舰船的目的，又有利于保证潜艇的安全。但是该方法所使用的模型较为粗糙，例如水雷线长度L的计算模型，简单认为水雷线与目标舰艇航向夹角为90°，这与实际情况不太相符。D与Df的关系模型也只是在水雷线与目标舰艇航向夹角为90°基础之上的近似模糊，显然与事实不符。

2 潜艇与侦察兵力协同布雷研究

在布雷作战的不同阶段，布雷潜艇需要侦察兵力协同作战。其一，需要侦察兵力在关键时间节点为其提供目标信息，特别是突破布雷阶段，需要侦察兵力为其提供目标重要基地港口机动反潜兵力的活动情况，从而完成战场预警任务。其二，在潜艇采用引导布雷方式时，也需要侦察兵力为其提供目标舰船活动信息，从而完成战场引导任务。所以，潜艇与侦察兵力协同布雷需分情况分别进行研究。

2.1 侦察兵力为布雷潜艇担负警戒建模

侦察兵力为布雷潜艇担负警戒任务时，两者以区分海域协同为主，其目的是保障侦察兵力在发现目标反潜封锁区时，能够及时引导布雷潜艇走出目标反潜兵力搜索带，避免被目标反潜兵力过早发现潜艇。侦察兵力与布雷潜艇的距离要满足一定条件：侦察兵力发现目标反潜兵力后，对潜指挥机关能够根据其信息及时将布雷潜艇引导出目标反潜兵力搜索带，其距离计算如下：

式中：t1是侦察兵力查明目标信息至上报指挥所所用时间；t2是从侦察兵力上报指挥所至指挥所收到报告与指挥所向潜艇下达指示至潜艇收到指示时间之和；t3是指挥所作决策所需时间；Vfq是目标反潜水面舰艇航速；f1、f2分别是侦察兵力和布雷潜艇位置最大误差；△drx是潜艇在展开中，位置允许超前或滞后的距离；dfq是目标反潜兵力的探潜器材发现潜艇的距离。

2.2 侦察兵力为布雷潜艇担负引导建模

随着我军潜艇装备的逐步完善，新型潜艇实施引导布雷的技术条件逐渐成熟。在现代布雷作战中，侦察兵力担负引导作战任务，协同潜艇实施对目标舰艇编队航线布雷，其引导布雷行动如图2所示。图中，△Hd是侦察兵力引导潜艇布雷时，测定目标舰船的航向误差，一般可取5°；D是开始布雷时距目标警戒舰艇的距离；L是水雷线长度；Df是布雷结束时距目标警戒舰艇的距离，此距离应保证不被目标舰船发现。

布雷潜艇在接到引导通报后，首先根据目标舰艇的位置点和运动要素，判明机动布雷的可能性，然后转入接近航向。并在机动过程中绘算目标舰艇的航线和航行误差宽度，同时进行雷线长度、水雷间隔、投雷间隔时间、开始布雷阵位等的计算。根据计算结果进行布雷阵位，然后根据与目标的相对态势，适时转入布雷航向。接着根据布雷计算结果，准确地实施布雷。布雷结束后，布雷潜艇迅速离开布雷区域。该布雷方法概括来说即是：预先将布雷潜艇隐蔽地配置在目标舰艇必经航路之侧，在侦察兵力的保障下，引导在目标航向前布雷。这种方法是引导截击法和在目标航向前机动布雷方法的结合，是对在目标航向前机动布雷方法的改进。这种布雷方法的优点是布雷潜艇不必与目标建立直接的战术接触，行动隐蔽安全，便于使用多艇布设多线雷障，给目标以沉重打击。

2.2.1 侦察兵力协同潜艇引导布雷行动建模

侦察兵力协同潜艇引导布雷行动时，要求满足一定条件：海区条件适宜布雷；潜艇布设雷线的长度必须能遮拦目标舰船航向误差宽度；水雷间隔应不漏过目标舰船（可不受最小布雷间隔限制）；布完最后一个水雷时，潜艇与目标舰船应保持—定距离，不被目标舰船发现；目标舰船到达雷线时，水雷已进入危险状态。所以水雷线计算如下：

其中，f舰船为分析的敌舰船编队通过雷障时位置最大误差；f侦察为侦察兵力确定的目标舰船位置的最大误差；f潜艇为侦察兵力引导到布雷布设雷障，潜艇位置最大累计误差。

其中，Vd是目标舰艇速度；Vq是我潜艇布雷速度。

其中，Vd是目标舰艇速度；Vq是我潜艇布雷速度；θ是雷线与目标航线的夹角，且

其中，Rp是水雷破坏半径；B是目标或编队宽度；Dj是布雷间隔。

2.2.2 侦察兵力协同潜艇引导布雷模型仿真分析

由图3和图4可知，在Vq=3 kn时，随着D和Vd的变化，Df有最优的最小值。但随着Vq的增大，Vq=8 kn时，例如，（x，y，z）=（D，Vd，Df），则有（130，13，131），（140，14，141），（150，15，151.1），（180，18，181.3）等，即：Vd＞D／10，才有 D＞Df，而在Vd≤D／10时，Df≥D。 Df的数值大于D时，在实际的侦察兵力协同潜艇作战中，是不符合实际情况的，也就是Df≥D没有实际意义。所以，对目标单个舰艇而言，该模型不符合实际的布雷作战。

由图5和图6可知，Df的数值都大于D，而Df≥D没有实际意义。所以，当目标是舰艇编队时，该模型也不符合实际的布雷作战。

假设 f舰船=0.5 n mil，f侦察=1 n mil，f潜艇=1 n mil，△Hd=5°，根据模型，则 Vq=3 kn、4 kn、6 kn、8 kn 时，D-Vd-Df的三维关系如图7～图10所示。

由图7～图10可知，Vd一定的情况下，应当选择合适的D，避免布雷结束时，Df过小。而且Vd和D一定的情况下，潜艇布雷速度越大，布雷结束时，距目标舰越远，我艇越安全。

取图7和图8中部分数据分别如下页表1和表2所示。

假设目标舰船声纳发现潜艇的距离为40链，从表1和2中可以看出，要保证潜艇布雷结束后不被目标舰船发现，目标舰船速度越大，所需侦察兵力引导的距离越大；潜艇布雷速度越大，越有利于完成引导布雷任务，也有利于布雷隐蔽。

3 结论

国内对潜艇与侦察兵力协同布雷的研究还只停留在初步阶段，对其规律的认识不够深刻，对水雷线计算模型等诸多影响因素对协同布雷的影响等都还没有成形的规律，更没有实战或演习数据可供参考，所有这些都限制了协同布雷理论的发展和研究的深入。本文针对现代布雷作战中现有协同布雷方法的不足，提出一种新的潜艇与侦察兵力协同布雷方法。尽管该模型缺乏实践检验，但大致符合了联合封锁作战潜艇与侦察兵力协同布雷作战的实际。

表1 我潜艇布雷速度3 kn时

表2 我潜艇布雷速度4 kn时

［1］HAMILTON M D.Blockade:why this 19th century nelsonian tool remains operationally relevant today［R］.AD Report of USA，2007.

［2］BARNETT R W.Technology and naval blockade:past impact and future prospects［R］.AD Report of USA ，2005.

［3］RYAN J M.Some practical advice for a joint force commander contemplating the use of blockage，visit and search，maritime interception operations，maritime exclusion zones，cordon sanitaire，and maritime warning zones during times of international armed conflict［R］.AD Report of USA，2000.

［4］朱振光，李成刚.浅析马岛战争中英军联合海上封锁作战的经验教训［J］.军事历史，2013（1）：39-42.

［5］李通旭.掩埋水雷目标探测技术研究［D］.西安:西北工业大学，2015.

［6］魏勇，衡辉，李祥珂.潜射水雷水下雷位散布特性建模与仿真［J］.计算机仿真，2013，30（5）:19-22，45.

［7］徐晓明，颜冰，刘群杰.基于ADC模型的无人布雷系统布雷阶段效能评估［J］.水雷战与舰船防护，2016，24（1）:32-38.

［8］吴金平，王海京，陆铭华.基于HLA的潜艇作战仿真训练系统［J］.火力与指挥控制，2006，31（12）:63-67.