航母编队航渡阶段中程防空哨舰前出距离模型

于 括，谭乐祖

（1.解放军92941部队45分队，辽宁 葫芦岛 125000；2.海军航空大学，山东 烟台 264001）

0 引言

对空防御是航母编队航渡阶段主要防御作战任务之一。中程防空哨舰是装备有中远程防空导弹武器系统，为航母编队提供中程对空警戒与防空反导防御作战的水面舰艇，具有对空探测距离远、防空作战能力强的特点[1]。根据航母编队中对空防御作战平台的数量、性质和特点，当航母编队在中低度威胁海域航渡时，通常在威胁方向上配置一定数量的中程防空哨舰，为航母编队提供空情预警，预警探测与监视、拦截来袭目标，保证编队威胁方向的对空安全。

防空哨舰担任航渡阶段威胁方向上[2]的预警探测与拦截任务时，遂行任务时间长，连续性好，作战资源效费比高，且便于长时间保持编队队形，与空中警戒平台相比，具有某些效能指标上的明显优势，因而是长时间航渡阶段对空警戒的重要兵力。

中程哨舰在航渡阶段的预警探测与拦截作战效能受诸多因素影响。综合考虑各种影响因素，确定中程哨舰的最优配置阵位，是保证哨舰发挥最大作战效能的重要环节。

1 中程防空哨舰配置阵位影响因素

1）我舰载设备战技性能。舰载设备与武器系统的战技性能是影响防空哨舰配置阵位的重要因素。相同客观条件下，对各种飞行高度、各种属性目标的发现、识别与跟踪距离，主要取决于舰载预警探测设备的战技性能，其中尤以飞行高度与RCS对发现、识别与跟踪距离的影响最大。

2）起飞平台或反舰导弹发射平台初始距离。起飞平台指敌陆基机场或舰载机起飞平台。反舰导弹发射平台初始距离则指敌反舰导弹发射平台的初始位置与我航母编队的直线距离。在飞机作战半径或反舰导弹航程（进行航路规划或弹道机动）、射程（不进行航路规划或弹道机动）一定的条件下，起飞平台或发射平台的初始距离越近，则横向上（垂直于敌我连线的方向）敌对我可攻范围越大，中程哨舰的横向警戒范围越大，在保证警戒扇面覆盖程度的条件下，其前出距离越小。在敌机作战半径或反舰导弹航程、射程一定的条件下，敌起飞平台或反舰导弹发射平台的初始距离越远，则敌横向上可攻击范围越小，相应地，中程防空哨舰的前出距离可相应增大。

3）机载反舰导弹射程。反舰导弹或其他中远程精确制导武器是攻击水面舰艇的主要手段。对挂载反舰导弹的敌飞机类目标，通常应在其发射反舰导弹之前进行拦截。显然，杀伤区[4]的远近与其挂载的反舰导弹的射程有关。随着机载反舰导弹射程的增加，对飞机的拦截距离越来越远，因而，迫使中程防空哨舰的配置阵位越来越前置。

4）舰载机状态与战备等[5]。舰载机状态是指我舰载机处于空中待战还是甲板待战的状态。中程哨舰发现敌机或载有反舰导弹的水面舰只时，通常应召唤舰载机进行拦截或攻击。通常情况下，空中待战的舰载机反应时间短，距离威胁目标较近，可很快飞赴任务空域遂行拦截或攻击任务。处于不同战备等级的甲板待战舰载机，其飞赴任务空域的时间不同。所以，舰载机状态与战备等级决定了中程防空哨舰发现目标的最近距离。

5）目标飞行高度。无论是水面警戒舰艇还是空中预警平台，对目标的发现距离都将随着目标飞行高度的减小而降低。相同探测设备条件下，水面警戒舰艇对低空超低空或掠海飞机目标的探测距离，主要受视距影响。如舰载对空雷达对飞行高度分别为10 m、100 m、1 000 m和3 000 m目标的视距分别为 18 km、43 km、130 km、226 km 左右。

2 中程防空哨舰最小前出距离模型

航母航渡阶段，中程防空哨舰通常配置于空中威胁主轴上[6-7]，通过对影响阵位配置因素的优化计算，确定前出距离。如图1所示，O为航母编队基准点，以O为圆心、以敌空舰导弹射程为半径的虚线圆为保证舰载机起飞拦截而确定的最小拦截距离OA，用Djj表示。Os为防空哨舰配置阵位，以Os为圆心、以r=OsC为半径的圆为防空哨舰对空预警探测范围，用Dst表示。Od为敌空中突击兵力起飞平台，R为敌机最大作战半径，敌空舰导弹的射程Dkj=OA，以Dkj为半径的圆对我航母编队称之为舰载机最近拦截线，用Djj表示。防空哨舰前出距离Dsq=OOs，探测距离Dst=OC，为保证防空哨舰引导舰载机在敌机发射空舰导弹之前至少完成一次攻击，预警距离Dyj=Dsq+Dst存在最小值，则最小值为航母编队的最小预警距离，记为Dyj。

图1 中程防空哨舰协同防空作战示意图

2.1 最小预警距离模型

设敌航空兵沿威胁主轴突击，据图1，上述几何关系可以表示为：

其中，Dwh为我舰载航空兵前出距离；Dkk为我空空弹飞行距离；t0为航母编队防空系统从跟踪识别目标、将目标传送航母编队指挥部，到指挥部下定决心，我航空兵起飞的总时间；t1为我航空兵接敌时间；t2为空空导弹飞行时间；Dd1、Dd2、Dd3分别为敌机在 t0、t1和t2时间内的飞行距离；Vwh、Vdh和Vkk分别表示我、敌航空兵和我空空导弹飞行速度。

此时中程防空哨舰必须满足的最小预警距离为：

2.2 敌按预定航向来袭时最小前出距离模型

出航方位角是指敌方航空兵出航航向与威胁主轴的夹角即α角，如图2。设敌航空兵在最大出航角范围内按任意预定航向角来袭，中途不改变预定航向。

图2 抗击不同决策的航空兵力示意图

由定义，当OdC=R时，出航方位角取得最大值：

ΔOdCO中由余弦定理，得防空哨舰最小前出距离：

同理：

最小前出距离目标函数：

约束条件：

2.3 敌按预定航向出航且根据告警信息改变航线时最小前出距离模型

设敌机载告警设备感应到我舰载雷达探测信号且发出告警信息时，当敌进入我中程防空哨舰探测区侦测到雷达探测信号，采取沿最短路径突击策略时，易证AB为敌航空兵到发射阵位最短飞行距离，点B为OB的连线与截击线的交点且满足如下关系式：

最小前出距离目标函数：

约束条件：

3 仿真分析

设仿真参数如表1所示。

表1 仿真基本参数参考值

仿真结果：

结论1当敌航空兵沿威胁主轴发动突袭的情况下，航母编队的最小预警距离必须满足：

此时防空哨舰沿威胁主轴最小前出距离：

结论2敌按预定航向来袭时，我防空哨舰最小前出距离与敌出航角关系如下页图3中虚线所示。随着敌出航角增大，敌航空兵从被我防空哨舰探测到发射导弹的航程逐渐增大，我防空哨舰随之减小前出距离，仍能保证引导我航空兵在敌发射空舰导弹前对其进行至少拦截一次。

图3 防空哨舰前出距离仿真结果

结论3敌按预定航向出航且根据告警信息改变航线时，我防空哨舰最小前出距离随敌出航角变化如图3中实线曲线所示。敌出航角增大，我防空哨舰有效的预警距离减小，为保证有效预警距离，我防空哨舰前出距离增大。

综上所述，在不确定敌方航向角和预定航线的前提下，为保证我航空兵总能在敌进入发射阵位前进行至少一次拦截，防空哨舰的最小前出距离要取仿真结果的最大值。

4 结论

通过建模和仿真结果，为保证舰载航空兵在规定范围内至少对来袭航空兵进行一次拦截，中程防空哨舰必须在最小预警距离外发现敌方航空兵，继而推算防空哨舰的最小前出距离。航母编队最小前出距离的计算直接关系到航母编队的防空安全，所以在仿真计算中对敌我兵力仿真参数的设定要极为严苛。本文的研究也为进一步分析航母编队航渡阶段防空作战的阵位配置问题打下了理论基础。