遠海作戰預警機在戰斗機掩護下的威脅規避方法*

趙 卿 馮亞軍 尹康銀 李國強 任 川

（1.空軍預警學院 武漢 430019）（2.95668部隊 昆明 650200）

1 引言

預警機作為航空兵海上作戰的重要情報來源和重要指揮中樞［1］，是空中作戰力量的重要組成部分，在我軍海上作戰中發揮著至關重要的作用［2］。遠海作戰中，地面雷達受地形限制，只能部署在少數幾個島嶼擔負對空警戒任務［3］，雖然艦艇雷達可以隨水面艦艇的機動部署發揮一定作用，但是受地球曲率影響，艦載雷達和地面雷達的低空探測性能將受到限制［4］，因此，預警機是遠海作戰預警監視和指揮控制的重要力量［5］。預警機作為高價值目標，必將成為敵方重點打擊的對象［6］。遠海作戰與內陸作戰不同，通常難以常態化部署密集的地面防空火力［7］，因此，戰斗機掩護將成為確保預警機飛行安全的主要依托［8］。

預警機在遠海執行任務時，由于缺少防空火力的掩護，為了提高預警機空中防護能力，殲擊機應當采用間接掩護方式前出設置掩護空域，拓展對敵機的攔截縱深。通常在預警機探測范圍內、飛行空域外靠近敵方可能進攻方向一側，設置殲擊機掩護區域［9］。不管是進攻作戰還是防御作戰，預警機都要事先規劃好在遇到敵機威脅時的規避方案。預警機指揮員應根據當前空中態勢和敵我機飛行動態，進行威脅評估，如敵空中目標對我構成威脅時，應果斷按照規避方案采取緊急避險措施并引導掩護殲擊機前出進行攔截。

當預警機在空執行任務時，如發現敵機目標以高速或者高空飛行形式直接飛向預警機，此時應確保預警機與威脅目標保持足夠的安全距離，以爭取預警機留有足夠的時間向后方飛行逃逸。而當敵機目標與預警機的距離小于安全距離時，為確保預警機自身安全，預警機必須采取威脅規避措施，同時指揮引導擔負掩護任務的戰斗機對敵機進行攔截。

2 預警機威脅規避分析模型

假設t0時刻預警機和擔負掩護任務的殲擊機的相對位置如圖1 所示，預警機和殲擊機都按照雙平行線航線飛行，且飛行速度和相對位置始終保持一致，預警機的位置在O點，殲擊機位置在F點。此時，若敵方殲擊機位置出現在S點，且航向直接指向預警機，則預警機指揮員需要密切監控敵機的飛行動態，確保預警機和敵機保持一定的安全距離。

圖1 戰斗機掩護預警機示意圖

假設敵方殲擊機飛至A點后，預警機必須采取逃逸動作，同時指揮殲擊機前出對敵機進行攔截，OA的長度為預警機最小安全逃逸距離。為增加敵機的追擊距離，提高預警機的逃逸成功率，預警機的逃逸方向應當與敵機的飛行方向一致。為了方便計算，建立以預警機位置O為坐標系原點，以預警機逃逸方向和敵方殲擊機追擊線路為橫軸的直角坐標系（如圖2 所示）。預警機在敵殲擊機飛至A點后首先轉變航向至敵機追擊方向，待航向與敵機一致后再向E點方向逃逸，我殲擊機采用前半球截擊的方式攔截敵殲擊機［10］。由于殲擊機的機動性遠高于預警機，所以本文將殲擊機的反應動作進行忽略，假定殲擊機向著敵機前方某點B飛行，敵機飛至B點時，我機飛至C點，此時敵機剛好處于我殲擊機空空導彈的攻擊射程內。在我殲擊機發射空空導彈后，敵機在擊落前飛至H點，此時預警機飛至E點，令H點剛好處于預警機的最近截擊線上，才能確保敵機發射導彈攻擊預警機前被我方空空導彈擊中。

圖2 敵機攻擊預警機示意圖

3 預警機安全逃逸距離計算

圖中α角為敵機飛行方向相對預警機和我方殲擊機初始位置的夾角，β為殲擊機相對敵機的攔截陣位角［11］，可以求得圖中角θ=180°-β。DAB為敵機在被我殲擊機導彈鎖定前的飛行距離，DFC為我機前出攔截敵機后，到發射空空導彈前的飛行距離，DOF為我殲擊機到預警機之間初始距離。設預警機飛行速度為V預。我方殲擊機的飛行速度為V我，敵方殲擊機的飛行速度為V敵，敵機由A 點飛至B點時所用的時間為T，我方空空導彈的速度為V導，敵方空空導彈的射程為D敵，我空空導彈的射程為D我，可以得出DBC=D我，DEH=D敵。需要計算的變量為O點到A點的距離DOA、β。不考慮距離截獲概率、速度截獲概率、角度截獲概率和空空導彈殺傷概率的影響，可以求得：

敵機飛由A點飛至B點的距離為

我機由F點飛至C點的距離為

敵機由B點飛至H點的距離可近似的由我空空導彈飛行時間和敵機飛行速度計算得出：

預警機轉彎半徑R轉可由轉彎坡度和預警機的飛行速度求出，β為預警機的轉彎坡度，g為重力加速度，計算R轉時應將V預的單位轉換為m/s［12］。

如圖2 所示，考慮最壞的情況，假設敵機飛至A點時，預警機正與敵機相對而行，敵機航向與預警機和我方殲擊機位置的夾角為α，可以確定預警機航向的需要順時針旋轉φ=90°+α，才能使預警機與敵機航向一致。通過式（4），可以計算得到預警機的轉彎時間T轉：

代入R轉后得到：

預警機在轉向完畢后才能由O點向E點飛行，由O點飛至E點的距離可由敵機飛行的總時間和預警機的飛行速度求出：

根據三角函數公式，可得：

從圖中可以得知，DAH+DEH=DOE+DOA，由式（3）、（6）、（7）可得：

由式（8）、（9）、（10），可以求得DOA、T和θ，由β=180°-θ可求得攔截陣位角β。

若角α為自變量，那么可以由式（8）、（9）、（10）求得角α和DOA的關系式，以此來建立α和DOA在極坐標系下的關系圖，得到預警機在所有方位的最小安全逃逸范圍圖。但是計算時預警機需要轉向角度φ的值會隨著α的值變化而出現區間性變化。

需要說明的是，當敵機的航線與我殲擊機空空導彈攻擊范圍有交點時，即敵機必定會在飛行中的某一時刻出現在我殲擊機的攻擊范圍內，此時，我殲擊機只需在現有空域盤旋待戰，預警機無需組織逃逸動作。如圖3 所示，預警機在原點O，殲擊機在預警機前方F點處擔負掩護任務，我殲擊機空空導彈的射程形成以F點為圓心，空空導彈射程D我為半徑的圓，由原點O引出兩條與該圓相切的直線。

圖3 敵機有效攻擊路線示意圖

4 仿真與驗證

某時刻，預警機在戰斗機掩護下執行巡邏任務，預警機和戰斗機都采用雙平行線航線，且航線參數保持一致，戰斗機的掩護陣位距離預警機陣位100km。敵機攜帶空空導彈欲從α=60°方向對我預警機實施攻擊（圖4 所示），量化分析條件如表1所示。求預警機的安全逃逸距離DOA和我殲擊機的攔截陣位角β，以及當α未知時預警機的安全逃逸范圍。

表1 量化分析條件

圖4 敵機攻擊路線

由式（4）可以得到R轉=15km ，再由式（8）、（9）、（10）可以計算得到當α=60° 時，DOA=116km，β=112.4°。

當α未知時，通過Matlab軟件仿真得到預警機在所有方位的安全逃逸范圍。如圖5 所示，藍色實線為預警機在所有方位的安全逃逸范圍，紅色圓形實線為我殲擊機空空導彈可攻擊范圍，若敵機從兩條虛線范圍內進攻，則敵機飛行航線在我掩護戰機的攻擊范圍內，此時預警機無需采取規避措施。

圖5 預警機的安全逃逸范圍仿真結果

5 結語

本文提供了一種預警機在戰斗機掩護條件下對敵機威脅進行規避的分析方法，通過對比分析預警機和敵我戰斗機的戰術動作，建立了量化分析模型，得到了預警機與敵機之間的安全距離邊界。對于分析模型仍有許多有待優化的地方，這將在后續學習中進行研究。