航母编队防空作战重点威胁方向预警机阵位规划_赵卿.pdf

总第345期1引言航母编队防空作战是航母编队的重要作战样式之一1。航母编队易被侦察发现，容易遭受来自空中的攻击。提高航母编队的对空防御能力，是指挥员在筹划海上联合作战中应当首先考虑的问题2。预警机按照圆形航线部署虽然能够为航母提供全方位的预警情报保障，但是在实际作战过程中，若敌机起飞平台距离我航母编队较远，敌方战斗机受载油量的限制，在没有加油机中途加油的情况下无法绕至航母后方实施攻击，敌机只能选择从正面或者侧翼发动攻击袭击。因此，在敌方主要威胁方向合理规划部署预警机即能确保敌机及时被搜索发现，又能最大程度减少预警机资源的浪费。2航母编队防空区域划分航母编队在防空作战中，主要由舰载机和护卫舰艇构成大纵深、多层次、立体多维的环形防空作战区域3。防空区域以航母为圆心，分为预警区和作战区4。预警区由外到内分别是预警征候与警报区、探测与跟踪区。预警征候与警报区距离航母500海里800海里，情报获取主要依靠上级和友邻的通报。探测与跟踪区距离航母300海里500海里，主要依靠舰载对空警戒雷达和预警机共同担负对空预警监视任务。作战区分为外层防御区、目标识别区和内层防御区三个区域。外层防御区距离航母 200 海里收稿日期：2022年9月11日，修回日期：2022年10月21日作者简介：赵卿，男，硕士，研究方向：预警机任务规划。冯亚军，男，硕士，副教授，研究方向：作战模拟与仿真。尹康银，男，博士，讲师，研究方向：作战模拟与仿真。贾立刚，男，助理工程师，研究方向：预警雷达探测与指挥。简久生，男，硕士，研究方向：预警指挥与控制。航母编队防空作战重点威胁方向预警机阵位规划赵卿1，2冯亚军1尹康银1贾立刚2简久生1（1.空军预警学院武汉430019）（2.95668部队昆明650200）摘要预警机阵位的合理配置关系着航母编队的空防安全。论文从航母编队防空阵位划分、敌机进攻路径和预警机探测强效区之间的逻辑关系分析为切入点，并根据预警机探测强效区宽度大小的不同情况，得到了预警机的阵位配置方法的量化分析模型。为航母编队设置预警机阵位提供了一种合理的规划方法。关键词威胁方向；航母编队；防空作战；预警机；阵位规划中图分类号E843DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.03.012Position Configuration of Early Warning Aircraft for AircraftCarrier Formation in Key Threat Direction of Air Defense OperationZHAO Qing1，2FENG Yajun1YIN Kangyin1JIA Ligang2JIAN Jiusheng1（1.Air Force Early Warning Academy，Wuhan430019）（2.No.95668 Troops of PLA，Kunming650200）AbstractThe reasonable configuration of EWA position is related to the carrier fleet air defense security.In this paper，according to the division from the aircraft carrier fleet air defense array，the enemy attack path and EWA detection the logical relationship between powerful area analysis as the breakthrough point，and according to the different situation of EWA detection potent zonewidth size，the EWA position configuration method of quantitative analysis model is gotten，which provides a reasonable programming method for setting the position of EWA of aircraft carrier and array.Key Wordsthreat direction，aircraft carrier，air defense combat，early warning aircaraft，position configurationClass NumberE843舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 345 期2023 年第 3 期Vol.43 No.350舰 船 电 子 工 程2023 年第 3 期300海里，主要由舰载机在预警机的引导下对来袭敌空中目标进行拦截。目标识别区也称为交叉区，距离航母150海里200海里，目标识别区主要用于对敌我目标进行识别，防止舰空导弹误击。内层防御区距离航母150海里以内，主要由护卫舰艇发射舰空导弹对突破外层防御区的目标进行拦截。作战区三种区域范围的具体划分还要根据战斗规模的大小、航母面临的威胁大小和航母编队的兵力数量等因素来确定5。预警机通常和歼击机一起部署在目标识别区之外6（如图1所示）。预警征候与警报区（上级通报与友邻情报）探测与跟踪区（编队自身传感器）外层防御区交叉区内层防御区800500 300 200 150150 200 300 500800图1航母编队防空区域划分示意图3预警机阵位方向的确定假设在作战过程中，指挥员判定敌机群来袭的范围，是以航母为圆心的扇形，该扇形的圆心角称为威胁扇面角，用表示，扇形的角平分线称作威胁轴（如图2所示）。预警机部署阵位的确定，大致要考虑三个因素：前出位置、前出距离，以及飞行高度。对单架预警机来说，通常将其部署在敌人最可能来袭的方向上，即将预警机部署在威胁扇面的中心轴上，其飞行航线应采用双平行线航线，航线垂直于威胁轴，且被威胁轴平分7。威胁轴截击线图2航母编队中的预警机阵位示意图4敌方战斗机进攻路线分析敌机发起进攻时，敌机可从敌岸上的机场或是海上的敌航空母舰上起飞，可以采取直线方式向我飞行并实施进攻，也可取曲线绕过航空母舰从我侧翼发起攻击，在这种情况下，敌机能够从不同的方向上对我方单位造成全方位的威胁。假设E1表示我方航母的位置，E2表示敌方陆上机场或者航母的位置。假设S1表示敌机的战术航程，敌机空舰导弹的射程为S2，则敌机的战术航程和空舰导弹的射程之和为一定值，假设该定值用2a来表示8，即2a=S1+S2（1）ME1O-a-c-bNE2MXcabNY图3航母编队防空作战敌机进攻路线示意图由于敌机的进攻路径，是由敌机飞行的路径S1和空舰导弹飞行的路径S2的总和，且为定值2a，这与椭圆的性质相一致。那么敌机的任何可能的进攻路线，其范围都不会超出椭圆的边界9。如图3所示，椭圆的两个焦点分别为E1和E2，该椭圆的长轴为2a，并以两焦点所连接的直线为X轴（威胁轴），以线段E1E2的中点O为原点，以过原点且垂直于X轴的直线为Y轴，建立直角坐标系。点M、M、N、N分别为椭圆相交于X轴和Y轴的4个顶点。线段E1E2为圆心距，表示敌战机起飞平台到我航母的直线距离，假设用2a表示。线段NN为短轴，假设用2b表示。由椭圆的性质可知：b2=a2-c2（2）因为a和c为已知，所以b的值可由式（2）求出，整个椭圆的形状可以确定。在直角坐标系里，各点的坐标为E1(-c,0)、E2(c,0)、M(-a,0)、M(a,0)、N(0,b)、N(0，-b)。5预警机配置阵位分析由于敌机的进攻路线不会超过椭圆的边界，配置预警机时应尽量确保预警机的探测强效区覆盖敌方来袭的所有可能区域10。设预警机的转弯半径为r，预警机探测距离为R，直线航线的长度为L，则预警机强效区是由双平行线航线的两个转弯圆心为圆心，半径为R-r为半径的两个圆的相交部分组成11。令预警机巡逻空域距离航母的距离为d，预警机强效区宽度为D，通过计算可以得到：D=2（R-r）-L（3）51总第345期ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2图4预警机阵位与探测与跟踪区的关系如图4所示，航母编队探测与跟踪区的内外层分界线与椭圆的边界分别相交于N1N1点和N2N2点，令N1N1的直线长度为2b1，N2N2的直线长度为2b2。探测与跟踪区外侧边界距离航母的距离为R1，内侧边界距离航母的距离为R2。预警机部署于交叉识别区外，从预警机做与威胁轴垂直的直线，令直线与椭圆的边界的交点为A和B，AB的长度为2b，则：点N1N1所在的圆形方程为(x1+c)2+y12=R21（4）点N2N2所在的圆形方程为(x2+c)2+y22=R22（5）椭圆的方程为x2a2+y2b2=1（6）求解得到，探测与跟踪区外侧边界与椭圆的交点的坐标(x1,y1)和(x1,-y1)以及N1N1的距离2b1为2b1=2y1（7）同理，探测与跟踪区外侧边界与椭圆的交点的坐标(x2,y2)和(x2,-y2)以及N2N2的距离2b2为2b2=2y2（8）预警机的阵位可以分三种情况计算：1）当D2b时。此时预警机的强效区能够覆盖敌机所有可能的进攻路线，预警机部署在威胁轴上任意位置都能对敌机进行无盲区预警探测，应将预警机配置在威胁轴上合适位置，确保预警机的强效区覆盖航母编队的探测与跟踪区在椭圆内部的区域即可。如图5所示，预警机的位置由E1点向E2点移动，直到预警机强效区与椭圆的两个交点恰好为N2和N2时，此时预警机的雷达探测威力恰好能够将探测与跟踪区在椭圆内部的重叠区域进行无盲区覆盖，预警机巡逻航线中心点距离航母的距离为预警机距离航母的最小距离。ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2O P图5D2b时预警机阵位示意图距离预警机任意位置处的强效区宽度为12Lm=2 R2-()OP+r2-L（9）其中，Lm=2y2，N2N2与威胁轴的交点为P，预警机航线中心点为O，预警机转弯半径为r，可以求得：OP=R2-（2y2+L）24-r（10）E1P=R22-y22（11）由式（10）、（11），可以得到预警机距离航母的距离：E1O=E1P-OP=R22-y22-R2-（2y2+L）24-r（12）同时预警机还要确保航线设置在航母编队的识别与跟踪区外，预警机与航母的最小距离要大于识别与跟踪区的外侧边界Ds。即：dmaxE1O,Ds（13）2）当min2b1，2b2D2b时。如图6所示，此时预警机的强效区不足以完全覆盖椭圆的短轴，将预警机部署在椭圆短轴附近容易发生漏情，但是预警机的强效区宽度D大于2b1和2b2中的较小值，为了给后方航母编队和舰载机留下足够的反应时间，预警机的部署应当确保预警机的强效区对探测与跟踪区与椭圆重叠部分的无盲区覆盖。ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区B N1N2图6min 2b1，2b2 D2b时时预警机阵位示意图此时预警机距离航母的距离分为两种情况：赵卿等：航母编队防空作战重点威胁方向预警机阵位规划52舰 船 电 子 工 程2023 年第 3 期（1）当2b12b2时。探测与跟踪区与椭圆的交点全部在椭圆中轴线的左侧，将预警机的位置由E1点向E2点移动，预警机的强效区与椭圆的两个交点恰好为N2和N2时，此时预警机巡逻航线中心点距离航母的距离为预警机距离航母的最小距离。此时令预警机航线中心点为O1，预警机距离航母的距离E1O1的计算同式（12）（如图7所示）。E1O1=E1P-O1P=R22-y22-R2-（2y2+L）24-r（14）ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2PO1图7预警机的强效区第一次与N2和N2相交ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2PO2图8预警机的强效区第二次与N2和N2相交如图7所示，将预警机的位置继续点向E2点移动，当预警机的强效区与椭圆的两个交点第二次与点N2和N2重合时，得到预警机距离航母的最大距离，若继续将预警机向前方部署，则会出现探测盲区。此时，令预警机航线中心点为O2，预警机距离航母的距离E1O2为E1O2=E1P+O2P=R22-y22+R2-（2y2+L）24-r（15）同时，预警机与航母的最小距离要大于识别与跟踪区的外侧边界Ds。预警机与航母的距离d要满足下列关系式：maxE1O1,DsdE1O2（16）（2）当2b12b2时。如图 9所示，探测与跟踪区与椭圆的交点全部在椭圆中轴线的右侧，预警机只需要部署在使得点A和B之间的长度2b等于强效区宽度D的位置的右侧，即能确保预警机的强效区能够覆盖敌机所有可能的进攻路线，由此计算预警机距离航母的距离d如下为ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2图92b12b2时预警机阵位示意图由式（3）可得预警机强效区与椭圆交点A的纵坐标yA=D/2，通过椭圆方程，可以求得点 A的横坐标xA。预警机距离航母的最小距离d为d=c+xA（17）所以，预警机距离航母距离的取值范围为dmaxc+xA,Ds（18）3）当Dmin2b1，2b2时。此时无论单架预警机如何部署，预警机的强效区只能部分覆盖敌机的所有可能进攻路线，需要上级至少增派1架预警机，多架预警机以并联航线的形式部署在目标识别区外，航线方向垂直于威胁轴方向，确保各预警机的强效区相互之间要有部分重合，且能确保探测与跟踪区无进攻盲区即可（如图10所示）。ME1O-a-c-bNE2MXcabNYN1N2A探测与跟踪区BN1N2图10Dmin 2b1，2b2 时预警机阵位示意图通过对预警机强效区宽度和点A和B之间的距离2b进行对比，可以确定预警机的最少出动数量n和预警机的巡逻空域距离航母的距离。n=2b/D（19）“”为向上取整。6结语本文研究了航母编队针对重点威胁方向预警53总第345期机的阵位设置问题，按照预警机探测强效区的大小与敌机进攻路线的关系，分不同情况进行了讨论。但是对于多预警机协同配合条下阵位设置研究还不够深入，这将在后续研究中予以侧重。参 考 文 献1孟庆操，杨光.航母编队防空作战中预警机预警探测模型分析 J.兵工自动化，2015，34（10）：12-14.2纪军，吴峰，马培蓓，等.航母编队远程防空作战预警机巡逻区域大小设置 J.指挥控制与仿真，2014，36（1）：78-83.3 深度军事 编委会.航母战斗群作战指南 M.北京：清华大学出版社，2018：201.4纪军，马培蓓，孙国磊.航母防空作战中预警机巡逻区域方位配置研究 J.计算机仿真，2014，31（6）：78-82.5程子光，姜礼平，朱建冲，等.大型海上力量空中警戒力量优化部署 J.电光与控制，2013，20（02）：57-60.6韩宇，马政伟，吉泽.防空作战中航母编队预警机阵位配置 J.舰船电子工程2019，39（07）：18-22.7申战胜，夏惠诚，徐亚光.航母编队对海作战中预警机的阵位配置 J.舰船科学技术，2011，33（7）：115-118.8徐圣良，吴晓峰，王振波.航母编队进入综合作战区后预警机阵位研究 J.舰船电子工程，2008，28（1）：41-43.9周红波，万福，秦华.航母编队防空作战中预警机配置研究 J.航天电子对抗，2016，32（5）：56-61.10朴成日.航母编队远程防空兵力配置方法 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