航母編隊防空作戰有效艦載機量化評估模型

于藝彬，由大德，郭傳福

(海軍大連艦艇學院 a.研究生管理大隊; b.訓練部; c.艦船指揮系，遼寧 大連 116018)

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航母編隊防空作戰有效艦載機量化評估模型

于藝彬a，由大德b，郭傳福c

(海軍大連艦艇學院 a.研究生管理大隊; b.訓練部; c.艦船指揮系，遼寧 大連 116018)

在航母編隊防空作戰中,艦載戰斗機前出實施對空攔截發揮著非常重要的作用；但并不是所有前出的艦載機都能夠在敵機向航母本艦發射導彈前就可將其攔截；針對能夠起到有效防空作用的艦載戰斗機數量建立了量化評估模型,并在敵機單波次來襲及多波次來襲等多種情況下進行了仿真,得到了典型作戰樣式下的提高航母本艦對空防御能力的原則方法,以及避免“過早”或“過晚”停止艦載機前出的判定規則,同時提出了作戰中預判敵機類型及反艦導彈類型的理論依據；通過該模型能夠在實戰中準確把握停止艦載機起降的最佳時機,為提高航母編隊艦載機使用效益和輔助指揮員正確決策提供科學的算法支撐。

航空母艦；艦載機；防空

航母編隊防空作戰的主要目的是為了爭奪制空權和保護己方艦艇的安全，尤其是航母本艦的安全。防空作戰中，在艦載戰斗機作戰性能及掛載武器不改變的情況下，作戰能力主要由前出進行攔截作戰的飛機架數決定[1]。由于航母編隊作戰具有縱深大、范圍廣的特點，前出的艦載機不能夠都成為可以對敵實施有效攔截，本文就在實戰中如何判定有效艦載機數量進行研究。

1 航母編隊防空作戰基本情況

航母編隊防空作戰通常設置遠程攔截區、中程攔截區、近程攔截區[2]3個防御層次，遠程攔截區通常設置在距航母本艦180～400 km處，配置的防空兵力兵器為巡邏機和支援戰斗機[3]攜帶近程自衛格斗導彈或中程空空導彈實施對空攔截或進攻作戰；中程攔截區通常設置在距航母本艦50～180 km處，配置的兵力主要是位空中待戰和位航母甲板待戰的飛機，以及配備遠程防空導彈、負責區域防空警戒任務的艦艇[4]；近程攔截區通常設置在距離航母本艦50 km以內，在該區域內，防空兵力兵器主要是各艦艇自身配置的中、近程防空導彈、近程艦炮防御系統以及艦載有源、無源電子戰武器以抗擊敵來襲導彈。

防空作戰中，當敵機來襲時，指揮員在判定我方位空中巡邏的艦載戰斗機不足以將來襲敵機或后續來襲的敵機全部攔截的情況下，指揮艦載機前出。艦載機應盡可能地在敵機到達發射反艦導彈陣位之前就將其成功攔截。將作戰中從航母本艦前出的，能夠在敵飛機發射反艦導彈之前就可對其實施攔截(至少可以完成1次對敵機的攻擊)的己方艦載戰斗機稱為有效艦載機。由于航母編隊在對空防御中預警機[5]、殲擊機的空域配置方法[6]、艦載航空兵防空作戰指揮流程時間性能分析[7]及警戒艦陣位配置[8-9]等問題在諸多文獻中已有討論，在此不再贅述。

2 艦載機在編隊作戰中的作用

一是艦載預警機、預警直升機的部署，可以有效增強航母編隊對空預警探測距離，增加航母編隊對空防御作戰的準備時間，引導和指揮艦載戰斗機前出進行空中交戰。

二是艦載戰斗機空中巡邏待戰部署將有效增強航母編隊對空防御能力，艦載戰斗機甲板待戰部署在需要前出時立即起飛參與對空作戰或接替前出兵力[3]，也將有效加強航母編隊空中攔截力量。

三是艦載電子戰飛機、反潛機及各類直升機能夠提供包括電子戰支援、反潛、搜救及后勤保障等功能。

航母編隊作戰中，通常情況下，己方前出防御的艦載戰斗機只對敵方飛機進行攔截，不對敵方飛機發射的反艦導彈進行攔截，對于采取單波次進攻的敵方飛機而言，只要敵方飛機已發射反艦導彈，則我方后續前出的艦載機對同一批來襲的敵機就是沒有意義的；如果敵方飛機是多波次進攻，我方后續起飛的艦載機必須要在敵方后續波次艦載機到達其對航母本艦發射反艦導彈的陣位前將其成功攔截，那么艦載機的前出對航母本艦的防衛才是有效的。

3 有效艦載機量化評估模型

設定來襲敵機進攻目標均為我方航空母艦，航母編隊防空作戰部署與停止艦載機起降時機關系如圖1所示。

圖1 航母編隊防空作戰部署與停止艦載機起降時機關系

圖1中，o為我方航母本艦所在位置；x1為我編隊近程攔截區邊界；x2為我方航母編隊中程攔截區邊界；x3為我方編隊的預警兵力或支援兵力提供的最大預警探測和有效敵我識別距離；xfs為敵機發射反艦導彈的位置(該位置在圖中相對位置可變，用虛線表示)，與o之間的距離即為敵機反艦導彈的射程；S為敵目標(飛機或導彈)到達S時，我方指揮員下令停止艦載機起降本艦準備對空抗擊(該位置在圖中相對位置可變，用虛線表示)，即停止艦載機起降的時機。

3.1 敵單波次來襲時有效艦載機數量模型

顯然，從航母本艦起飛的艦載機不都是有效艦載機，而是需要在敵機到達xfs前我方空空導彈與敵機相遇，這樣的有效艦載機數量用Nyx表示。從航母本艦角度看，在敵目標到達S前，艦載機可以正常進行起降行動。設定在x3處發現敵空中目標來襲時，指揮員下令放飛艦載機前出進行對空攔截。在敵目標到達S時，停止艦載機的起降行動。當來襲敵機為單波次進攻時，停止艦載機起降的時機與前出的有效艦載機數量之間的關系模型為

當S≥xfs時：

(1)

有效艦載機數量為

Nyx=Njsyx+Nhxyx

(2)

當S

(3)

有效艦載機數量為

Nyx=min{Nff,Njsyx}

(4)

式(3)中，vdf為敵機來襲時的平均飛行速度；Tzh為我方指揮決策及指令信息傳遞所需的總時間；Nff為S前我方可以放飛的艦載機總數量；Δtjg為我方飛機從航母本艦起飛的平均最小時間間隔；xwdsc為我方飛機空空導彈射程；vwfqc為我方飛機前出時的平均飛行速度；vwd為我方飛機空空導彈的平均飛行速度；Njsyx為在我方停止艦載機起降時空中即時有效艦載機數量；Nhxzd為我方在停止艦載機起降后后續可以成為有效艦載機的最大數量；Nhxyx為我方在停止艦載機起降后后續成為有效艦載機的數量；vdfdd為敵方飛機發射的反艦導彈飛行速度(在實際計算中，Nyx向小數點前取正整數)。

3.2 敵多波次來襲時有效艦載機數量模型

來襲敵機為多波次進攻，且我方判定位于空中待戰的飛機不足以將敵第一波次進攻的飛機全部攔截，需要航空母艦放飛艦載機前出時：

當S≥xfs時：

(5)

有效艦載機數量為

Nyx=Njsyx+Nhxyx

(6)

當S

(7)

有效艦載機數量為

Nyx=min{Nff,Njsyx}

(8)

其中，Shxi(i= 2,3,…,n)為后續第i個波次的來襲敵機與第i-1個波次的來襲敵機之間的距離。

4 案例仿真

4.1 情況設定

4.1.1 仿真條件設定

敵機進攻的對象均為我方航空母艦；敵方飛機及掛載的導彈型號性能指標一致，我方飛機及掛載的導彈型號性能指標一致。我方艦載機在進行對空攔截時，編隊所提供的對空預警探測距離及作戰指揮和空中引導能力不變。

4.1.2 原始參數值設定

設定航母編隊防空作戰仿真基本參數值如表1所示。

表1 仿真基本參數參考值

4.2 仿真結果

對式(1)(2)(3)(4)進行仿真后，各曲線關系如圖2所示。

圖2 敵機單波次來襲時停止艦載機起降時機與有效艦載機數量關系(有效艦載機數量用虛線表示)

設定敵機為雙波次、三波次來襲時對式(5)(6)(7)(8)進行仿真，各曲線關系如圖3所示。

圖3 敵機雙波次、三波次來襲停止艦載機起降時機與有效艦載機數量關系(有效艦載機數量用虛線表示)

5 結論

1) 對于敵人采取單波次進攻，我方放飛的艦載機中可成為有效艦載機的數量是較為有限的，若希望減少航母本艦末端防空時需抗擊的導彈數量，就必須提前增加在敵來襲方向(主要威脅方向)上空中巡邏的艦載戰斗機數量；對于敵人采取多波次進攻，如果過早停止艦載機起飛前出或過早停止艦載機著艦回收，將無法有效對敵后續來襲空中目標進行攔截，將會導致編隊及本艦陷入一直被動防御的極為不利態勢。

2) “過早”或“過晚”停止艦載機行動都不利于航母本艦的末端對空防御，所謂的“過早”指的是在放飛的艦載機仍然可以成為有效艦載機之前停止艦載機起降；所謂的“過晚”指的是后續前出的艦載機已無法成為有效艦載機，而不停止起降行動，將導致航母本艦防空兵力的浪費，并且由于艦載機的起降行動將影響到航母本艦對空抗擊軟硬武器的使用，也將使航母本艦末端對空抗擊能力降低。

3) 最大預警探測距離在模型中有著較大意義，能很大程度的影響我方可前出的有效艦載機數量，所以作戰中應注重保護我方空中預警兵力和預警哨戒艦安全，并盡可能遠地拓展編隊整體預警探測距離，為編隊提供更多的防御反應時間；盡快判明敵方可能發射的導彈類型及射程，也就是盡早確定xfs非常重要，這對于通過模型正確算出停止艦載機起降的最佳時機有著重要的意義。

4) 本文對于作戰指揮員正確指揮決策具有一定的指導意義，能在實戰中結合具體情況提供科學的輔助決策建議，有著較好的應用前景。

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[2] 張冬興，繆旭東.美航母編隊防空作戰能力分析[J].飛航導彈，2010(8)：60-62.

[3] 周曉光，趙仁厚，姜大偉，等.艦載戰斗機執行航母防空作戰仿真建模分析[J].火力與指揮控制，2014，39(12)：63-65.

[4] 陳霞，李凌昊.美航母編隊防空反導作戰指揮體系研究[J].艦船科學技術，2015，37(6)：239-240.

[5] 沈治河，樸成日.航母編隊在對空防御中預警機空域配置的方法[J].指揮控制與仿真， 2012，34(6)：14-17.

[6] 沈治河，樸成日.航母編隊在對空防御中殲擊機空域配置方法[J].指揮信息系統與技術，2012，3(3)：29-34.

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(責任編輯 周江川)

Quantitative Evaluating Model of Effective Carrier-Based Aircraft in Air Defence of the Carrier Formation

YU Yibina, YOU Dadeb, GUO Chuanfuc

(a.Department of Postgraduate Management; b.Dalian Naval Academy Training Division;c.Dalian Naval Academy Warship Command Department, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

The initiative attack action of carrier-based aircraft plays an important role in the air defense of carrier formation. But some of them are not effective carrier-based aircraft, which should successfully attack enemy planes before they launch guided missiles. Directed against the intercept action of the carrier-based aircraft, this paper establishes a quantitative evaluating model of effective carrier-based aircraft, on the situation of one or more time of the enemy planes attack, by using simulation analysis, and gives the principle and method of enhancing the ability of carrier formation in the typical air defense, and the regulation of the problem about avoiding the “prematurely” and “too late” to restrict carrier-based aircraft, and presents the theoretical foundation of prejudging the type of enemy planes and the guided missiles. By using this model, we can grasp the best opportunity of stopping carrier-based aircraft’s action, and also, it can enhance the service efficiency of carrier-based aircraft in the air defense of carrier formation and provides commander the scientific arithmetic in decision-making.

aircraft carrier; carrier-based aircraft; air defense

10.11809/scbgxb2017.07.010

2017-03-26；

2017-04-21

于藝彬(1986—)，男，碩士研究生，主要從事水面艦艇防御戰術研究。

由大德(1962—)，男，教授，博士生導師，主要從事艦炮武器系統與戰斗使用研究。

format:YU Yibin, YOU Dade,GUO Chuanfu.Quantitative Evaluating Model of Effective Carrier-Based Aircraft in Air Defence of the Carrier Formation[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(7):46-49.

E843

A

2096-2304(2017)07-0046-04

本文引用格式：于藝彬，由大德，郭傳福.航母編隊防空作戰有效艦載機量化評估模型[J].兵器裝備工程學報，2017(7):46-49.