舰载警戒直升机巡逻距离设定方法研究

第４０卷第３期２０１８年６月
指挥控制与仿真
ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ ４０㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０１８
文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００１９⁃０３
舰载警戒直升机巡逻距离设定方法研究
周㊀严，韩卫国
（解放军９１４０４部队，河北秦皇岛㊀０６６０００）
摘㊀要：以航母编队对空防御作战为背景，以分析舰载警戒直升机前出距离范围的设定方法为目的，通过分析对空防御作战过程，提出前出距离范围确定方法，并用仿真计算方式，定量描述了警戒直升前出距离范围与各影响因素之间的关系㊂为今后航母编队对空防御作战中警戒直升机的阵位配置提供理论参考㊂关键词：航母；舰载警戒直升机；前出距离
中图分类号：Ｅ８４４㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．００５㊀
ＳｅｔｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄＳｔｕｄｙｆｏｒＰａｔｒｏｌＤｉｓｔａｎｃｅｏｆＣａｒｒｉｅｒ⁃ｂａｓｅｄＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇＨｅｌｉｃｏｐｔｅｒ
ＺＨＯＵＹａｎ，ＨＡＮＷｅｉ⁃ｇｕｏ
（Ｕｎｉｔ９１４０４ｏｆＰＬＡ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｂａｓｅｄｏｎａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｏｆａｉｒｃｒａｆｔｃａｒｒｉｅｒ．Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｉｓｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｔｔｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｒａｎｇｅ．Ｂｙｅｍｕｌａｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｏｒｗａｒｄ⁃ｄｉｓｔａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｗａｓｄｅ⁃ｓｃｒｉｂｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｉｄｅｓｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｉｎａａｉｒｃｒａｆｔｃａｒｒｉｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｒｉｅｒ；ｃａｒｒｉｅｒ⁃ｂａｓｅｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ；ｐａｔｒｏｌｄｉｓｔａｎｃｅ
收稿日期：２０１８⁃０３⁃２０
修回日期：２０１８⁃０４⁃０１
作者简介：周㊀严（１９８８⁃），男，河北秦皇岛人，助理工程师，
研究方向为作战指挥系统试验㊂韩卫国（１９６５⁃），男，高级工程师㊂
㊀㊀预警机是航母编队重要兵力组成，是编队预警不可或缺的一部分㊂当前世界各国航母中，除美国 尼米兹 级㊁ 福特 级航母与法国的 戴高乐 号航母外，其他国家航母暂不具备起降固定翼预警机的能力，空中警戒任务主要由航空母舰搭载的舰载警戒直升机完成，研究警戒直升机的使用方法对分析和掌握航母编队战术有重要作用㊂
本文以航母编队对空防御作战为战术背景，分析对空防御作战过程，对舰载警戒直升机的前出距离范围进行研究，构建单架警戒直升机前出距离的数学模型，并将通过仿真计算手段，分析不同因素对警戒直升机前出距离范围造成的影响㊂
１㊀警戒直升机前出距离设置要求
为分析警戒直升机前出距离范围，本文做以下几点假设：１）设定敌方飞机的空舰导弹打击对象为我方航母平台；
２）直升机前出距离在航母编队的通信范围之内；３）警戒直升机能在其雷达最大探测距离上发现
敌机；
４）敌方飞机来袭方向为编队的防空威胁轴方向；
５）警戒直升机部署方向为编队的防空威胁轴方向；
６）警戒直升机的油量满足留空时间需求；７）舰载战斗机初始状态为甲板待战状态；８）舰载战斗机挂载的空空导弹能够在最大射程上命中目标；
９）忽略直升机高度带来的视距影响㊂
在对空防御作战中，航母编队内的水面舰艇编队
受到敌方飞机所挂载的空舰导弹威胁，前出的警戒直升机受到来自于敌方飞机所挂载的空空导弹的威胁㊂如图１所示
㊂
图１㊀编队预警示意图
图中：Ｄ为警戒直升机的前出距离；Ｒ为警戒直升机对空最大探测距离；Ｄｋｊ为敌方飞机空舰导弹射程；Ｄｋｋ为敌方飞机空空导弹射程㊂
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２０㊀周㊀严，等：舰载警戒直升机巡逻距离设定方法研究第４０卷
图中战斗想定为：航母编队在航渡过程中，警戒直升机沿防空威胁轴方向前出执行对空警戒，敌方飞机以速度Ｖ敌沿防空威胁轴方向向水面舰艇编队突击，在Ａ点进入警戒直升机的探测范围，并被发现，警戒直升机向上级通报目标信息，请示舰载机对目标进行拦截，处于甲板待战状态的舰载机得到命令后，立即升空，这一过程时间设为ｔ１，舰载机沿ＯＥ方向前出迎敌，以速度Ｖ１经过ｔ２时间后到达Ｅ点，并在Ｅ点发射导弹进行拦截，导弹最大射程为Ｓｄ，飞行ｔ３时间后，命中目标㊂此过程要求在敌方飞机到达Ｂ或Ｃ点前对其完成拦截动作，若敌方飞机到达Ｂ点，则具备了向警戒直升机攻击的条件，若敌方飞机到达Ｃ点，则具备向水面编队攻击的条件㊂
因此，警戒直升机的前出距离应同时满足以下两点要求：
１）在直升机能力范围内，能够为航母编队提供一定的预警纵深，保证航母编队不受敌方空舰导弹威胁，满足要求的前出距离最小值定义为Ｄｍｉｎ；２）前出距离在舰载歼击机的保护范围之内，不受敌方空空导弹威胁，满足要求的前出距离值最大值定
义为Ｄｍａｘ㊂
同时，应有：ＤｍｉｎɤＤɤＤｍａｘ㊂
２㊀对空防御时警戒直升机前出距离范围设
定方法
㊀㊀确定Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ后，即可得出警戒直升机前出距离范围㊂将图１分别针对Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ进行分解，得到如图
２
图２㊀最大最小前出距离示意图
Ｄｍａｘ确定方法：警戒直升机发现目标后，我方飞机
以速度Ｖ１到达发射阵位并发射导弹，导弹刚好在Ｂ点命中敌机时，此时直升机前出的距离即为Ｄｍａｘ㊂
Ｄｍａｘ＝ＯＢ－Ｄｋｋ＝Ｖ１ｔ２＋Ｓｄ－Ｄｋｋ
式中，ｔ２＝Ｒ－Ｄｋｋ－Ｖ敌ｔ１＋ｔ３()()／Ｖ敌，将ｔ２代
入上式中可得：
Ｄｍａｘ＝Ｖ１Ｒ－Ｄｋｋ－Ｖ敌ｔ１＋ｔ３()()／Ｖ敌＋Ｓｄ－Ｄｋｋ（１）
Ｄｍｉｎ确定方法：警戒直升机发现目标后，我方飞机
以速度Ｖ１到达发射阵位并发射导弹，导弹刚好在Ｃ点命中敌机时，直升机的前出距离即为Ｄｍｉｎ㊂
Ｄｍｉｎ＝Ｄｋｊ－Ｒ－ＡＣ()
＝Ｄｋｊ－Ｒ－Ｖ敌ｔ１＋ｔ２＋ｔ３()()
式中，ｔ２＝Ｄｋｊ－Ｓｄ()／Ｖ１，将ｔ２代入上式可得：
Ｄｍｉｎ＝Ｄｋｊ－Ｒ－Ｖ敌ｔ１＋Ｄｋｊ－Ｓｄ()／Ｖ１＋ｔ３()()
（２）
由式（１）㊁（２）可以确定Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ，可以看出，
Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ是与Ｄｋｊ㊁Ｒ㊁Ｖ敌㊁Ｖ１㊁Ｓｄ㊁ｔ３㊁ｔ１㊁Ｄｋｋ因素有关的变量，根据实际情况的不同，Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ的值也不尽相同㊂在实际使用中，导弹的飞行时间ｔ３在导弹最大射程和速度确定后即为定值，空空导弹和空舰导弹的最大射
程也属于固定指标，准备时间ｔ１是与人员素质有关的指标，在通过长时间的训练及实战积累后，其时间可视为常量㊂因此，Ｄｍｉｎ㊁Ｄｍａｘ实际上是与Ｒ㊁Ｖ敌㊁Ｖ１三个变量有关㊂下面通过仿真方法，分别讨论几项因素对前
出距离范围的影响㊂
３㊀仿真计算
参数选取如表１所示㊂对于机载雷达，不同的空中目标探测距离存在差异，本文分别以高空战斗机和低空战斗机为例，雷达探测Ｒ分别取４５０ｋｍ和３００ｋｍ，以此为前提，绘制警戒直升机前出距离范围与我方飞机速度Ｖ１㊁敌方飞机速度Ｖ敌关系图如图３㊁图４㊁图５㊁图６所示㊂
表１㊀仿真计算参数选择
参数名称参数设置
机载雷达对目标的高空战斗机Ｒ＝４５０探测距离／ｋｍ低空战斗机Ｒ＝３００
目标速度Ｖ敌／（ｋｍ／ｈ）
６００－２０００舰载战斗机速度Ｖ１／（ｋｍ／ｈ）６００－２０００舰载战斗机准备时间ｔ１
２ｍｉｎ空空导弹射程Ｓｄ／ｋｍ：１２０飞行速度／马赫Ｍａ＝２．５
空舰导弹射程／ｋｍ３００
㊀
３．１㊀警戒直升机前出距离范围与我机速度关系
将敌方飞机速度设为定值，可绘制出警戒直升机前出距离范围与我方飞机速度关系曲线㊂如图３㊁图４所示㊂
图３㊁图４共同点在于，当我方飞机的速度较小时，Ｄｍａｘ＜Ｄｍｉｎ，此时，不论警戒直升机前出多少距离，都无法同时保证编队及自身的安全；伴随我方飞机飞行速
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第３期指挥控制与仿真２１
㊀
图３㊀前出距离范围与我方飞机速度关系曲线
（Ｒ＝４５０ｋｍ，Ｖ
敌
＝１２００ｋｍ／
ｈ）
图４㊀前出距离范围与我方飞机速度关系曲线
（Ｒ＝３００ｋｍ，Ｖ
敌
＝１２００ｋｍ／ｈ）
度不断增大，Ｄｍｉｎ减小，Ｄｍａｘ增大，当两条线交于一点时，表明直升机在这一点时可以同时保障自身和编队的安全；我方飞机速度继续增大，此时Ｄｍａｘ＞Ｄｍｉｎ，表明直升机前出距离范围在Ｄｍｉｎ和Ｄｍａｘ之间㊂
图３㊁图４不同点在于，图４中Ｄｍａｘ与Ｄｍｉｎ曲线交点横坐标值大于图３，说明在面对低空目标时，为同时保证编队和警戒直升机的安全，我机的前出拦截速度需要更快，警戒直升机前出距离范围受限制情况更严重㊂３ ２㊀警戒直升机前出距离范围与敌机速度关系将我方飞机速度设为定值，可绘制出警戒直升机前出距离范围与敌方飞机速度关系曲线㊂如图５㊁图６所示㊂
图５㊁图６共同点在于，当敌方飞机的速度较小时，Ｄｍａｘ＞Ｄｍｉｎ，此时，直升机前出距离范围在Ｄｍｉｎ和Ｄｍａｘ之间；伴随敌方飞机飞行速度不断增大，Ｄｍｉｎ增大，Ｄｍａｘ减小，当两条线交于一点时，表明直升机在这一点时可以同时保障自身和编队的安全；敌方飞机速度继续增大，此时Ｄｍａｘ＜Ｄｍｉｎ，此时，不论警戒直升机前出多少距离，都无法同时保证编队及自身的安全㊂
图５㊁图６不同点在于，图６中Ｄｍａｘ与Ｄｍｉｎ曲线交点横坐标值小于图５，说明在面对低空目标时，目标飞机对直升机和舰艇编队的威胁更大，警戒直升机前出距离范围受限制情况更严重
㊂
图５㊀前出距离范围与敌方飞机速度关系曲线
（Ｒ＝４５０ｋｍ，Ｖ１＝１２００ｋｍ／
ｈ）
图６㊀前出距离范围与敌方飞机速度关系曲线
（Ｒ＝３００ｋｍ，Ｖ１＝１２００ｋｍ／ｈ）
４㊀结束语
本文通过分析航母编队防空作战过程，构建了单架舰载警戒直升机在编队防空威胁轴方向前出距离的数学计算模型，分析了影响警戒直升机前出距离范围的主要因素，并通过实例仿真，绘制不同条件下的警戒直升机前出距离范围曲线㊂本文所描述的前出距离范围计算方法，综合考虑了敌我双方飞机速度㊁武器等性能，计算结果可作为实际作战中设置舰载警戒直升机前出距离的限定条件，为指挥员更准确的确定前出距离提供理论参考㊂
参考文献：
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