綜合作戰(zhàn)區(qū)中雙航母編隊(duì)區(qū)域防潛艦陣位配置*

樸成日

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系 大連 116018)

綜合作戰(zhàn)區(qū)中雙航母編隊(duì)區(qū)域防潛艦陣位配置*

樸成日

(海軍大連艦艇學(xué)院艦船指揮系 大連 116018)

雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),通常運(yùn)用防潛艦前出一定距離執(zhí)行區(qū)域防潛任務(wù),區(qū)域防潛艦陣位配置理論研究對提高編隊(duì)防潛能力具有重要的軍事意義。研究區(qū)域防潛艦陣位配置問題,難點(diǎn)在于明確區(qū)域防潛艦陣位配置的影響因素及約束條件,這也是建立區(qū)域防潛艦陣位配置模型的關(guān)鍵依據(jù)。基于區(qū)域防潛艦作戰(zhàn)任務(wù),提出了陣位配置的約束條件,針對前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、巡邏線長度、數(shù)量需求等影響因素,運(yùn)用解析法建立了區(qū)域防潛艦陣位配置模型。在此基礎(chǔ)上,通過設(shè)定合理參數(shù),進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證模型。區(qū)域防潛艦陣位配置實(shí)質(zhì)上是在各影響因素之間進(jìn)行平衡,所構(gòu)建模型為區(qū)域防潛艦陣位配置提供了理論依據(jù)。

配置; 區(qū)域防潛; 雙航母編隊(duì); 綜合作戰(zhàn)區(qū)

1 引言

從外軍來看,每支航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)的一個(gè)飛行日定為12小時(shí),當(dāng)需要執(zhí)行超過24小時(shí)的不間斷作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),通常把兩支航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)結(jié)合使用,因此美軍在實(shí)戰(zhàn)中傾向于使用由雙(或多艘)航母編隊(duì)組成航母特混艦隊(duì)。加強(qiáng)防御以保證航母的安全是航母編隊(duì)重點(diǎn)考慮的問題之一,擴(kuò)大防御縱深是提高編隊(duì)生命力的關(guān)鍵[1]。當(dāng)雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動(dòng),為擴(kuò)大編隊(duì)防潛縱深,需要派出警戒艦前出執(zhí)行區(qū)域防潛任務(wù)。因此,研究區(qū)域防潛艦陣位配置模型對提高雙航母編隊(duì)防潛作戰(zhàn)能力具有重要的理論價(jià)值和軍事意義[2]。在可查閱的文獻(xiàn)中,關(guān)于雙航母編隊(duì)兵力配置的理論研究尚屬空白,因此本文研究具有一定的探索性和創(chuàng)新性。

2 區(qū)域防潛艦陣位配置原理

區(qū)域防潛艦主要作戰(zhàn)對象為敵方潛艇,力爭在敵潛艇發(fā)射魚雷攻擊航母之前實(shí)施遠(yuǎn)程攔截[3]。解決區(qū)域防潛艦陣位配置問題,關(guān)鍵在于梳理影響區(qū)域防潛艦陣位配置的因素及約束條件,這既是區(qū)域防潛艦陣位配置理論研究的邏輯起點(diǎn)和基本原則,同時(shí)也是區(qū)域防潛艦陣位配置模型建立的依據(jù)。

根據(jù)航母編隊(duì)兵力編成特點(diǎn),由里向外分別配置航母、近程防潛艦、區(qū)域防潛艦、遠(yuǎn)程防潛兵力。近程防潛艦配置在航母周圍構(gòu)成內(nèi)層警戒幕,隨航母在艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)并擔(dān)任近程防潛。區(qū)域防潛艦配置在近程防潛艦之外,其間距要求保證內(nèi)層警戒幕兵力的機(jī)動(dòng)和防潛攻擊行動(dòng)。區(qū)域防潛艦運(yùn)用拖曳線列陣聲納對敵潛艇實(shí)施遠(yuǎn)程警戒,為編隊(duì)提供一定的防潛縱深[4],原則上防潛縱深越大越好。區(qū)域防潛艦前出后在巡邏線上往返航行,利用拖曳線列陣聲納探測優(yōu)勢,可為編隊(duì)提供一定的防潛扇面角度。區(qū)域防潛艦前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、拖曳線列陣聲納作用距離構(gòu)成了三角函數(shù)關(guān)系。為保證編隊(duì)360°防潛需求,要求有足夠數(shù)量的區(qū)域防潛艦。根據(jù)雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動(dòng)特點(diǎn),區(qū)域防潛艦陣位配置與數(shù)量需求需要考慮到兩個(gè)起降作業(yè)區(qū)間隔影響。

根據(jù)以上討論,區(qū)域防潛艦的陣位配置需要綜合考慮相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、巡邏線長度、數(shù)量需求、起降作業(yè)區(qū)間隔等影響因素。這些影響因素相互作用,要求區(qū)域防潛艦的陣位配置必須滿足以下約束條件：

1) 前出距離不能影響編隊(duì)行動(dòng)安全；

2) 能為編隊(duì)提供一定的防潛縱深；

3) 能為編隊(duì)提供一定的防潛扇面角度；

4) 相鄰防潛艦之間形成嚴(yán)密防潛警戒網(wǎng)。

3 區(qū)域防潛艦陣位配置模型

雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動(dòng),兵力配置以綜合作戰(zhàn)區(qū)中某一地理位置為參考基準(zhǔn)點(diǎn),用相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的距離和方位兩個(gè)要素來描述[5]。

3.1 前出距離確定

區(qū)域防潛艦相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離需要滿足：航母在艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)內(nèi)的機(jī)動(dòng)[6]；不影響近程防潛艦對潛攻擊行動(dòng)[7～8]。

艦載機(jī)起降作業(yè)期間,每艘航母機(jī)動(dòng)范圍是以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心、以DHJD為半徑的圓周；近程防潛艦與航母之間的距離為DH-J,隨著航母的機(jī)動(dòng),近程防潛艦機(jī)動(dòng)范圍是以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心、以(DHJD+DH-J)為半徑的圓周,如圖1所示。則有

DQC>DHJD+DH-J+DJCSC

(1)

其中,DQC為區(qū)域防潛艦相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的前出距離；DJCSC為近程防潛艦魚雷射程。

圖1 區(qū)域防潛艦前出距離示意圖

3.2 防潛縱深與防潛扇面角度確定

雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動(dòng)期間,區(qū)域防潛艦需要配置在巡邏線上往返航行[9]。這種情況下,區(qū)域防潛艦的前出距離、巡邏線長度、防潛縱深與防潛扇面角度的關(guān)系需要進(jìn)一步討論。

如圖2所示,區(qū)域防潛艦在巡邏線MN上航行,分別以M點(diǎn)和N點(diǎn)為圓心、以區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離(DSNJL)為半徑做圓,這樣扇面OAB(O為基準(zhǔn)點(diǎn))則是區(qū)域防潛艦為編隊(duì)提供的防潛扇面。

圖2 區(qū)域防潛艦巡邏線配置示意圖

為防止敵潛艇對航母編隊(duì)實(shí)施魚雷攻擊,要求區(qū)域防潛艦提供的防潛縱深(DQYFQZS)必須滿足：

DQYFQZS>DHJD+DH-J+DDYLSC

(2)

其中,DDYLSC為敵潛艇魚雷射程。

區(qū)域防潛艦為編隊(duì)提供的防潛扇面角度(φ)為

(3)

β=arcsin(0.5×DMN/DQC)

(4)

φ=2×(α+β)

(5)

其中,DMN為巡邏線MN的長度；DOA為基準(zhǔn)點(diǎn)到A點(diǎn)的長度。

當(dāng)區(qū)域防潛艦從巡邏線的端點(diǎn)M航行到端點(diǎn)N,防潛扇面邊線OA上的OC段依然在區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用范圍內(nèi)。OC段長度必須滿足編隊(duì)防潛縱深需求。 則有

(6)

DQYFQZS=DQCcos(2β+α)

(7)

3.3 區(qū)域防潛艦數(shù)量需求確定

雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中行動(dòng),需要確定兩艘航母各自艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的間隔(DSHMJG)。兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔需要滿足兩艘航母各自進(jìn)行艦載機(jī)起降作業(yè)互不影響[10]。由此可得

DSHMJG>2×(DHJD+DJHBD)

(8)

其中,DJHBD為艦載機(jī)起飛后集合編隊(duì)直線飛行距離。

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS

(9)

則單艘區(qū)域防潛艦可為雙航母提供360°區(qū)域防潛。區(qū)域防潛艦需要配置在E或F點(diǎn),即兩基準(zhǔn)點(diǎn)的連線并延長DQC的距離,如圖3所示。

圖3 起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的間隔

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS>DSNJL-DQC-DHJD-DSHMJG
DQYFQZS

(10)

則單艘區(qū)域防潛艦可為單航母提供360°區(qū)域防潛,此時(shí),雙航母編隊(duì)需要2艘區(qū)域防潛艦即可。每艘區(qū)域防潛艦以各自基準(zhǔn)點(diǎn)為準(zhǔn),配置在前出距離為DQC圓周上的任意一點(diǎn)。配置陣位朝向外側(cè)比較好,如果配置在E和F點(diǎn)最為理想。

當(dāng)存在關(guān)系式

DQYFQZS>DSNJL-DQC-DHJD

(11)

則單艘區(qū)域防潛艦只能為單艘航母提供一定角度扇面內(nèi)的區(qū)域防潛。此時(shí),雙航母編隊(duì)區(qū)域防潛艦數(shù)量需求要進(jìn)一步討論。分別以艦載機(jī)起降作業(yè)區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心、以DQYFQZS為半徑做圓,兩圓弧將相交于D、K兩點(diǎn),如圖4所示。

圖4 區(qū)域防潛艦陣位配置圖

則有

(12)

此時(shí),為滿足雙航母編隊(duì)360°區(qū)域防潛需求,區(qū)域防潛艦的數(shù)量需求為

(13)

區(qū)域防潛艦需要配置在以O(shè)點(diǎn)為圓心、以DQC為半徑的圓周上,以O(shè)D′D為起始、逆時(shí)針間隔角度φ/2配置第一艘區(qū)域防潛艦,隨后每間隔角度φ配置一艘區(qū)域防潛艦,如圖4所示。另一艘航母區(qū)域防潛艦配置類似,配置在以O(shè)′點(diǎn)為圓心、以DQC為半徑的圓周上,以O(shè)K′K為起始、逆時(shí)針間隔角度φ/2配置第一艘區(qū)域防潛艦,隨后每間隔角度φ配置一艘區(qū)域防潛艦。

4 實(shí)例仿真

設(shè)定基本參數(shù)：航母在起降作業(yè)區(qū)內(nèi)的機(jī)動(dòng)半徑為10km,近程防潛艦相對于航母的前出距離為10km,近程防潛艦魚雷射程為10km,區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離為50km,艦載機(jī)起飛后集合編隊(duì)直線飛行距離為10km,敵潛艇魚雷射程為20km。

4.1 影響因素分析

根據(jù)式(1),區(qū)域防潛艦前出距離最小值為

DQC>10+10+10=30km

根據(jù)式(2),編隊(duì)防潛縱深需求必須滿足：

DQYFQZS>10+10+20=40km

根據(jù)式(8),兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔最小值為

根據(jù)式(3)～(7),針對區(qū)域防潛艦巡邏線長度分別為20km、30km、40km,前出距離分別為35km、40km、…、75km、80km,進(jìn)行仿真,區(qū)域防潛縱深與防潛扇面角度之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 區(qū)域防潛縱深與防潛扇面角度關(guān)系圖

從圖5中可以看出,區(qū)域防潛艦前出距離越小,提供的防潛縱深變化范圍相對較小,而防潛扇面角度變化范圍相對較大；反之,區(qū)域防潛艦前出距離越大,提供的防潛縱深變化范圍相對較大,而防潛扇面角度變化范圍相對較小。巡邏線長度對防潛縱深和防潛扇面角度影響不大。

根據(jù)式(9),單艘區(qū)域防潛艦無法為雙航母提供360°區(qū)域防潛,如果單艘區(qū)域防潛艦為雙航母提供360°區(qū)域防潛且防潛縱深大于40km,則要求區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離必須大于120km。

根據(jù)式(10),單艘區(qū)域防潛艦無法為單航母提供360°區(qū)域防潛,如果單艘區(qū)域防潛艦為單航母提供360°區(qū)域防潛且防潛縱深大于40km,則要求區(qū)域防潛艦拖曳線列陣聲納作用距離必須大于80km。

根據(jù)式(11),單艘區(qū)域防潛艦只能為單艘航母提供一定角度扇面內(nèi)的區(qū)域防潛。

根據(jù)式(12)、(13),針對兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔距離分別為40km、50km、60km、區(qū)域防潛艦數(shù)量分別為4、6、8、10艘時(shí),防潛縱深與防潛扇面角度變化關(guān)系如圖6所示。

圖6 數(shù)量確定時(shí)單艦防潛縱深與防潛扇面角度關(guān)系圖

從圖6中可以看出,當(dāng)兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔距離確定時(shí),區(qū)域防潛艦數(shù)量越多,單艦防潛扇面角度隨防潛縱深變化幅度不大；反之,區(qū)域防潛艦數(shù)量越少,單艦防潛扇面角度隨防潛縱深變化幅度較大。

4.2 典型配置方案

根據(jù)實(shí)例,結(jié)合仿真圖5、6,給出區(qū)域防潛艦幾種典型的配置方案。方案確定原則：當(dāng)區(qū)域防潛艦數(shù)量、前出距離、作業(yè)區(qū)間隔距離等一定時(shí),防潛縱深盡可能大。

方案一：區(qū)域防潛艦4艘,前出距離為35km,巡邏線長度為20km,提供防潛縱深為50km。

方案二：區(qū)域防潛艦6艘,前出距離為55km,巡邏線長度為30km,提供防潛縱深為57km。

方案三：區(qū)域防潛艦8艘,前出距離為45km,巡邏線長度為30km,提供防潛縱深為65km。

方案四：區(qū)域防潛艦10艘,前出距離為55km,巡邏線長度為40km,提供防潛縱深為70km。

從以上方案可以看出：配置參數(shù)與美軍雙航母編隊(duì)區(qū)域防潛艦配置比較接近。

5 結(jié)語

本文旨在分析雙航母編隊(duì)在綜合作戰(zhàn)區(qū)中區(qū)域防潛艦的配置問題,在確定配置原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用解析法建立了區(qū)域防潛艦配置模型。結(jié)合實(shí)例仿真,可以看出：區(qū)域防潛艦前出距離約束了為編隊(duì)提供的防潛縱深,前出距離、防潛縱深和巡邏線長度決定了防潛扇面角度,防潛縱深、兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔距離和防潛扇面角度又決定了防潛艦數(shù)量。結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)作業(yè)區(qū)的間隔距離一定時(shí),區(qū)域防潛艦的配置實(shí)質(zhì)上是在防潛艦的前出距離、防潛縱深、防潛扇面角度、防潛艦數(shù)量之間進(jìn)行平衡。

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Disposition Method of Zone Anti-submarine Ships for Dual Aircraft-Carriers Formation in Combined Theatre of War

PIAO Chengri

(Department of Surface Ship Command, Dalian Naval Academy, Dalian 116018)

Anti-submarine ship is often used to perform zone defense in combined theatre of war. It is important for the study of the disposition of zone anti-submarine ship to improve the anti-submarine operation capabilities for dual submarine-carriers formation. To make definite effect factors and restraint conditions is critical to study the disposition of zone anti-submarine ship and establish mathematical models. Basic requirements for the disposition of anti-submarine ship are put forward based on the zone defense task. On the conditions of the forward-distance, defense in depth, sector angle of anti-submarine, range of patrol line, quantitative demand respectively, the mathematical models of the disposition for the zone anti-submarine ship is established by using of analytical method. According to the above, the models are analyzed and proved through simulation by a reasonable scenario. The crux of the disposition for the zone anti-submarine ship is to equilibrium various effect factors. The models are feasible, which provides reference for the disposition of anti-submarine ship in zone defense.

disposition, zone anti-submarine, dual aircraft-carriers formation, combined theatre of war

E925

2016年9月7日,

2016年10月21日

樸成日,男,博士,副教授,研究方向：戰(zhàn)術(shù)學(xué)。

E925

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.006