航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求_黄国辉.pdf

收稿日期：2021-07-25修回日期：2021-09-19作者简介：黄国辉（1973-），男，湖北天门人，博士。研究方向：海军航空兵战术与仿真。摘要：警戒直升机的预警、指挥、机动与滞空能力相对较弱，发展和装备长航时、探测能力强的舰载预警无人机，是弥补滑跃式甲板航母空中预警能力不足最有效的办法。初步研究了航母编队远海作战拦截敌反舰导弹远、中、近 3 种方式与预警需求，舰载预警无人机单独或与警戒直升机协同预警方法，航母编队对舰载预警无人机的性能指标要求与所需搭载的数量。研究认为，舰载预警无人机能有效增强航母编队对低空目标的预警能力，通过合理配置预警无人机数量，能够在较低成本的条件下提升航母编队不间断的低空预警能力。关键词：航母编队；预警无人机；需求；舰载；作战中图分类号：TJ761.1+4文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2022.11.009引用格式：黄国辉，冀春雷，周晓光，等.航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求 J.火力与指挥控制，2022，47（11）：48-51.航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求黄国辉，冀春雷，周晓光，郭亚楠（海军航空大学，山东烟台264000）Tactical Requirements for Shipborne Early Warning Drones in AircraftCarrier Formations for Distant Sea OperationsHUANG Guohui，JI Chunlei，ZHOU Xiaoguang，GUO Yanan（Naval Aviation University，Yantai 264000，China）Abstract：Currently，the earlywarning，command，mobilityandhangingcapabilities of earlywarning helicopter are relatively weak;therefore，developing and equipping long-endurance，detection-capable shipborne early warning drones is the most effective way to make up for the lack of airborneearly warning capabilities of sliding-deck aircraft carriers.Three kinds of modes of interception oflong，middle and short-range anti-ship missites of enemy in aircraft carrier formations for distant seaoperations and early warning requirments，shipborne early warning drones alone or coordination earlywarning method with alert helicopters，the performance requirements and the number needed by aircraftcarrier formations for shipborne early warning drones are preliminarily studied.The study shows thatshipborne early warning drones can effectively enhance the early warning capability of aircraft carrierformations against low-altitude targets，and by reasonably allocating the number of early warningdrones，it can improve the uninterrupted low-altitude early warning capability of aircraft carrierformations at a lower cost.Key words：aircraft carrier formations；early warning drones；requirements；shipborne；operationCitation format：HUANG G H，JI C L，ZHOU X G，et al.Tactical requirements for shipborne earlywarning drones in aircraft carrier formations for distant sea operationsJ.Fire Control&Command Con-trol，2022，47（11）：48-51.0引言现代化战争中，航母作战力量是决定多域协同海上作战的关键因素，构建体系完备的航母作战力量成为各国军事发展的重要任务1-3。在信息化海战中，完善的预警体系是航母编队远海作战的重要文章编号：1002-0640（2022）11-0048-04Vol.47，No.11Nov，2022火 力 与 指 挥 控 制Fire Control&Command Control第 47 卷第 11 期2022 年 11 月48（总第 47-）保障4-6。滑跃式甲板航母仅能搭载警戒直升机，它相比固定翼预警机探测距离近、滞空时间短、巡航速度慢，难以为航母编队提供全时域、大范围、伴随快速机动的空中预警。随着战斗机隐身性、机动性的提升，反舰导弹突防能力的增强，仅依靠警戒直升机对航母编队实施空中预警更显不足。无人机力量作为智能化、信息化战争的标配，正在深刻影响现代军事发展与变革。构建强大的海上作战力量，需要加快舰载无人机的应用研究7-9。为弥补滑跃式甲板航母编队空中预警能力的不足，加强航母编队远海作战力量，应快速发展续航时间长、效费比高、风险性小的舰载预警无人机，来增强航母编队的整体预警能力10-15。1航母编队拦截敌反舰导弹的方式与预警需求敌空舰/舰舰导弹是航母编队的主要威胁，为有效拦截敌反舰导弹，航母编队通常构建多层反导拦截区，使用不同兵力、武器对来袭导弹进行拦截，以提升拦截成功的概率。拦截方式 1：在远程防空火力区外，可使用舰载战斗机发射空空导弹对反舰导弹实施拦截。对常规远程反舰导弹而言，此阶段处于巡航状态，其飞行速度较慢，具有一定的拦截成功率，当然，此阶段的拦截行动对远距离预警能力要求高。预警需求：最不利的情况，当敌机或其他平台隐蔽发射远程反舰导弹，而我方没有任何情报征候。面对返航导弹这类掠海飞行、不易探测的“小目标”，要求航母编队具有在远距离、大范围探测敌反舰导弹的能力。拦截方式 2：使用舰载远程防空火力拦截敌反舰导弹。编队水面舰艇及航母，根据预先火力协同方案，对本舰火力拦截任务区内目标发射远程防空导弹拦截。这是航母编队拦截敌反舰导弹的重要火力区，通常在远程防空火力最大射程的 2/3 左右实施首次拦截，并做好第 2 次拦截准备。预警需求：此种条件通常需要在舰载远程防空火力有效射程以外，能有效探测、跟踪来袭导弹目标。假定预警探测距离需求为 H0，拦截行动如图 1所示，其预警需求距离为：（1）拦截方式 3：在近程区域，由编队水面舰艇发射近程防空导弹，或使用近防炮系统进行拦截。预警需求：这一区域的预警距离较近，通常依托舰载警戒雷达/火控雷达进行探测和跟踪。综合来看：反舰导弹为掠海飞行的“小目标”，对其预警探测难度大，主要依靠空中预警。在中远距离上拦截反舰导弹，对预警能力要求最高，此区域目前只能依托警戒直升机从空中探测。而警戒直升机难以担负长时间、远距离、大区域预警探测任务，必须发展舰载预警无人机来增强编队空中预警探测能力。2航母编队舰载预警无人机的运用方式航母编队对舰载预警无人机的需求，既与预警无人机的技战术性能指标相关，也与其在航母编队作战运用的方式相关，其作战运用基本方式主要有以下两种：2.1与警戒直升机协同预警当敌情威胁较大，既需要对较远区域的空中目标实施预警，也要加强中近程区域对反舰导弹的预警探测。此时应将警戒直升机部署在靠近航母编队舰艇掩护火力区远端附近，而舰载预警无人机则部署在警戒直升机预警探测区远端附近。这样既能增大编队整体预警探测距离和范围，还能提升警戒直升机的安全性。预警无人机与警戒直升机以数据链相联，实时进行情报信息传递。舰载预警无人机协同警戒直升机防空预警配置方式如图 2 所示。图 1航母编队防御反舰导弹的预警需求图 2预警无人机协同警戒直升机预警黄国辉，等：航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求491903（总第 47-）火 力 与 指 挥 控 制2022 年第 11 期此种协同预警方式，通常对敌情方向有基本判断，或者需要加强某个方向预警时采用。预警无人机作为警戒直升机的外围补充，其配置距离较远，若要达成对航母编队较大的预警扇面，则应根据单架预警无人机的探测能力，配置相应数量的预警无人机。2.2舰载预警无人机单独实施预警当敌情威胁较小时，或警戒直升机出动受限，或为了保持其战力，使用舰载预警无人机单独实施空中预警。此时，可以适当减小舰载预警无人机的前出配置距离。主要任务是对低空的敌战斗机、反舰导弹进行预警，可根据预警任务区范围确定舰载预警无人机的数量，注意减小各机之间预警探测弱效区的范围，防止敌目标从各机预警探测区边缘突防。舰载预警无人机单独实施预警如图 3 所示。图 3预警无人机单独实施预警以上是航母编队舰载预警无人机作战运用两种基本方式，其中，与警戒直升机协同预警的运用相对较多，协同预警效果也最好。3航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求现役中型侦察无人机受载荷能力影响，其雷达探测距离通常在 100 km 以内，探测能力相对有限。如果增大无人机的有效载荷，则需增大无人机机体，而过大的无人机上舰，其舰载适配性又会出现问题。这些种种因素制约了舰载预警无人机的发展。在保证预警无人机能满足上舰要求的同时，尽可能增加其有效载荷，是当前舰载预警无人研发的焦点。基本条件：假设舰载预警无人机的探测距离为R，前出距离为 H无，根据敌威胁程度和可能方向，使用多架舰载预警无人机前出部署，对航母编队形成的预警扇面角为。则：舰载预警无人机的探测距离R，与需求数量 N 之间的关系如下：（2）其中，为探测区域重叠系数，即两架舰载预警无人机并列部署时，为增大相邻区域探测纵深，降低漏警率，两架预警无人机探测区域需要一定的重叠量。如图 4 所示。值为：（3）图 4预警探测区部分重叠值的范围：当不发生重叠时（即重叠量 R重=0），探测区边缘相接，值为 1。当采取较大重叠量约为探测半径的 1/2 时，值为 0.25。重叠越多，综合探测面积就越少，整体战术能力就越低，重叠区通常应小于探测半径的 1/2。因此，值通常位于 0.251 之间。补充条件：为保证对敌反舰导弹有效拦截，舰载预警无人机提供的预警时间，必须满足远程防空导弹实施两次拦截行动的反应时间要求。为较好利用舰载预警无人机整体预警探测效能，取重叠系数=0.9；分别为 60、90、120、150、180；探测距离 R 为 100 km400 km；前出部署距离为 250 km600 km。根据式（2）使用 MAT-LAB 进行计算仿真，结果如下：图 5 为 60的仿真结果图 5 中：扇面角 为 60时，舰载预警无人机需求数量 N，随其探测半径 R 和部署距离 H 的变化而出现的数值。可取样：当 H 为 300 km 时，探测半径 R 为 100 km150 km，N 值介于 12 之间，需 2架；当探测半径 R 大于 175 km 时，N 值为 1，即需要501904（总第 47-）黄国辉，等：航母编队远海作战对舰载预警无人机的战术需求（下转第 58 页）1 架。图 6 中：扇面角 为 90时，舰载预警无人机需求数量 N，随着探测半径 R 和部署距离 H 的变化而出现的数值。图 6 为 90的仿真结果图 7 中：扇面角 为 150时，舰载预警无人机需求数量 N，随着探测半径 R 和部署距离 H 的变化而出现的数值。图 7 为 150的仿真结果从上述仿真结果可以得出以下结论：1）当 H 值增加，需求值 N 随之增加，说明距航母越远，预警范围增大，所需架次数量增加；2）当 R 值增大，需求值 N 随之减小，说明舰载预警无人机单机的探测能力越强，所需架次数量就会减少；3）当 的值变大，需求值 N 随之增加，说明探测扇面增大，所需架次数量就会增加；4）以较强敌情威胁条件下的预警需求为例：舰载预警无人机部署距离 H 为 400 km，扇面角 为150，如图 7 所示，预警无人机探测距离 R 变化时，需求数量 N 的值：R100-N=6R125-N=5R150-N=4R175-N=4R200-N=3R300-N=2从这组数值可以看出，随着 R 值增大时，N 值会逐步减小。当 R 为 100 km 时，在空舰载预警无人机需要 6架，考虑出动率，航母编队应搭载 9 架以上。当 R 为 150 km 时，在空舰载预警无人机需要 4架，考虑出动率，航母编队需搭载 6 架以上。当 R 为 200 km 时，在空舰载预警无人机需要 3架，考虑出动率，航母编队需搭载 45 架。对航母本舰而言，编队所需搭载的舰载预警无人机数量应越少越好。因此，可以得出以下结论：1）当舰载预警无人机的探测距离在 100 km 左右时，可称为“基本堪用”，仅可作为提升航母编队预警能力的基本补充；2）当预警无人机的探测距离在 150 km 左右时，可称为“可以使用”，能较好地提升航母编队的预警能力；3）当预警无人机的探测距离在 200 km 以上时，可称为“能够胜任”，既很好地提升航母编队的预警能力，又不过多增加航母的搭载负担。4结论为弥补滑跃式甲板航母编队低空预警能力的不足，需大力发展舰载预警无人机，以增强航母编队远海作战整体预警能力。本文对航母编队舰载预警无人机的性能指标需求与所需搭载的数量进行研究分析。通过仿真实验发现，舰载预警无人机能有效增强航母编队对低空目标的预警能力，当其机载雷达的探测距离在 200 km 左右时，航母编队需搭载 45 架，能独立或与警戒直升机协同实施预警，长时间保持航母编队不间断的低空预警能力。参考文献：1石剑琛.美国海军航母作战系统发展及展望 J.舰船科学技术，2012，34（4）：132-135.2刚建勋，袁红斌，于鸿源.航母编队基于作战任务的能力需求分析研究 J.指挥与控制学报，2019，5（2）：121-127.3位秀雷，张曦.航母编队防空作战效能指标体系构建与评估方法研究 J.舰船电子工程，2019，39（1）：14-17，26.4孙秀文，吴刚，唐晨.航母编队航渡中舰载预警机兵力行动分析 J.舰船电子工程，2022，42（2）：21-24.5天鹰.预警直升机 中国海军作战体系的重要构成 J.舰载武器，2020，28（5）：38-44.6曾利凯，李归，薛慧.美航母编队侦察预警体系现状及发511905（总第 47-）火 力 与 指 挥 控 制2022 年第 11 期（上接第 51 页）展趋势 J.电讯技术，2022，62（4）：540-546.7代威，张洪涛，惠俊鹏.无人机在未来海战场中的应用分析 J.兵器装备工程学报，2018，39（1）：21-24.8张洋.基于无人机的预警探测装备J.无人机，2017，2（3）：13-14.9闫明松.舰载无人机作战使用及关键技术综述 J.航空电子技术，2020，51（2）：16-20.10黄国辉，刘晓东，郑昌.预警机距离敌战斗机待战空域安全距离浅析 J.火力与指挥控制，2017，42（10）：79-86.11胡峥涛，贺凯，谭安胜.舰载无人机对低空目标预警配置方法研究 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