中国指挥与控制学会会刊 
两栖攻击舰是一种用于搭载直升机,输送登陆兵及其武器装备,主要实施垂直登陆作战的大型两栖舰,也称直升机登陆运输舰。这种军舰类似于直升机航空母舰,但是也结合了船坞登陆舰的坞舱设计,可装载登陆艇[1]。两栖攻击舰具有较强的对岸兵力投送能力,但自身防御上存在脆弱性(庞大、难隐蔽、容易受到攻击),这使得两栖攻击舰表现出战略价值高与防御弱点突出的矛盾[2]。因此,两栖攻击舰执行作战行动时,通常以编队的形式出现,要配备战斗舰艇为其保驾护航。
两栖攻击舰编队无论是执行登陆作战任务还是进行海外部署任务,绝大部分时间都处于海上航渡状态。敌方为增加抗登陆的效果,一般会组织层层拦截,力争“击敌于半渡”。潜艇隐蔽性强,对水面舰艇具有非对称优势,自问世以来就成为水面舰艇的重要威胁。两栖攻击舰目标大,反潜能力较弱,水下潜艇目标对其构成较大威胁。因此,对潜防御是两栖攻击舰编队的重要防御内容。由于两栖攻击舰自身基本不具备反潜能力,编队的对潜防御主要依赖于编队护航舰艇,而在护航舰艇对潜防御能力一定的情况下,护航舰艇队形配置就成为编队对潜防御效果的重要影响因素,也是编队对潜防御决策的重要内容。而确定护航舰艇队形配置的关键因素是潜艇对两栖攻击舰的威胁距离和范围,以及护航舰艇的对潜探测能力。
1 潜艇极限射距圆
对护航舰艇的配置优化,首先要确定潜艇对两栖攻击舰的威胁范围,这就需要计算潜艇发射鱼雷时的极限射距圆。设潜艇射击时相对目标的舷角为α,潜艇发射的鱼雷采用提前点射击,其最大有效射程为ST,假设鱼雷命中前目标不进行规避而保持匀速直航,若潜艇距目标的距离为Sq可保证鱼雷在最大有效射程处与目标相遇,此时目标航行的距离为Sw,如图1 所示。
此时潜艇与目标的距离Sq即为潜艇发射鱼雷的极限射距,由余弦定理可知:
cos α=
其中:
可得
Sw= ST
式中:Sq为潜艇处于不同舷角下的极限射距,ST为鱼雷最大有效射程,VT为鱼雷航速,Vw为我两栖攻击舰编队航速,t为鱼雷与目标的相遇时间。
由式(1)、(2)可解得潜艇在不同舷角下对目标射击的极限距离为
Sq=Swcos α+ =ST(Vwcos α/V T+ )
分析可知,不同舷角下潜艇对目标射击的极限距离的连线为一圆。如鱼雷平均航速为50 kn,鱼雷最大有效射程为30 km,被护航舰艇航速为14 kn,仿真得鱼雷极限射距如图2 蓝线所示,其中被掩护目标位于图中中心位置。
由图2 可知,护航舰艇配置应保证将敌潜艇拒止在蓝线所示的圆以外,两栖攻击舰等被护航舰艇应位于坐标的中心,相对潜艇鱼雷的极限射距圆的圆心,其位置偏后,偏后的距离ΔD为
ΔD=Sw=
2 编队对潜防御扇面
如果潜艇在编队航渡方向的正前方,则在原地待机就可以占领攻击阵位。如果潜艇在编队航渡方向的侧方,则存在着占位的极限舷角QJ,可由下式表示[3]
sin QJ=Vq/Vw
式中:Vd为敌潜艇航速;Vw为我编队航速。
上式的极限舷角计算还不能作为编队护航范围的依据,且没有考虑潜艇鱼雷的攻击范围。若考虑到敌鱼雷的有效射程,潜艇的威胁角可由下式计算[4]
QJ=180°-arccos -arccos
式中:Slj为鱼雷最大有效射程;D0为潜艇发现编队的距离。
若设潜艇的占位航速Vq=6 kn,潜艇发现编队的距离分别为10 n mile和15 n mile,鱼雷最大有效射程为10 n mile,编队航速分别为12、18和22 kn时,对应的潜艇威胁角如表1 所示。
表1 编队不同航速下对应的潜艇威胁角Tab.1 Submarine threat angle at different speed of formation |
| 潜艇发现编队距离 | 10 n mile | 15 n mile | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 编队航速 | 12 kn | 18 kn | 22 kn | 12 kn | 18 kn | 22 kn |
| 潜艇威胁角 | 178° | 157° | 149° | 232° | 210° | 203° |
3 编队护航兵力配置优化
确定了潜艇对两栖攻击舰的威胁距离和威胁范围,编队护航舰艇的配置距离应保证在潜艇发射鱼雷前能对潜艇实施攻击或进行机动规避;在此前提下,护航舰艇对潜的警戒范围应不小于潜艇对被掩护舰艇的威胁范围。
3.1 编队警戒距离
从对潜警戒的角度考虑,编队对潜警戒舰艇的警戒距离,应保证在敌潜艇进入鱼雷有效射程内前完成对其发现、跟踪、识别及攻击的过程,若设这一过程所需时间为tf,同时考虑到敌潜艇和两栖攻击舰编队都处于运动中,因此最小警戒距离R应满足
R≥
式中:Sq为潜艇在不同舷角下对目标射击的极限距离,可由式(3)计算;Vq为敌潜艇的速度,tf为护航舰艇从发现敌潜艇到组织有效攻击所需要的时间,rB为两栖舰艇群的分布半径。
设潜艇速度为6~10 kn,编队速度为14~18 kn,tf为0.5 h,鱼雷航速40 kn,最大有效射程为12 n mile,两栖舰群半径为1 n mile,则不同舷角下的最小警戒距离如表2 所示。
表2 不同情况下两栖攻击舰所需对潜警戒距离(单位:n mile)Tab.2 Under different conditions, amphibious assault ships need to be submerged warning distance |
| 目标舷角编队航速 潜艇航速 | 6 kn | 8 kn | 10 kn | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 14 kn | 16 kn | 18 kn | 14 kn | 16 kn | 18 kn | 14 kn | 16 kn | 18 kn | |
| 0° | 27.2 | 28.8 | 30.4 | 28.2 | 29.8 | 31.4 | 29.2 | 30.8 | 32.4 |
| 45° | 23.5 | 24.5 | 25.5 | 24.5 | 25.5 | 26.5 | 25.5 | 26.5 | 27.5 |
| 60° | 21.0 | 21.6 | 22.2 | 22.0 | 22.6 | 23.2 | 23.0 | 23.6 | 24.2 |
| 90° | 15.2 | 15.0 | 14.7 | 16.2 | 16.0 | 15.7 | 17.2 | 17.0 | 16.7 |
| 135° | 9.6 | 9.1 | 8.5 | 9.6 | 9.1 | 8.5 | 9.7 | 9.1 | 8.5 |
| 180° | 8.8 | 8.2 | 7.6 | 8.8 | 8.2 | 7.6 | 8.8 | 8.2 | 7.6 |
由仿真数据可以看出:两栖攻击舰编队各个方向所需的对潜警戒距离并不相同,越接近航行方向所需的警戒距离越大,且航向前方与后方所需的警戒距离差距较大。
3.2 单舰对潜警戒范围
确定了潜艇的威胁距离与威胁范围,护航舰艇的配置就要在保证提供安全的警戒距离的情况下,尽量覆盖潜艇的威胁范围,这就需要使每艘护航舰艇的对潜艇警戒范围最大化。而要想最大化,就要使护航舰艇对潜探测范围能覆盖最大的威胁弧。设潜艇对编队的威胁角为360 °,水面舰艇对潜艇有效探测范围为一圆,圆半径为r,则当护航舰艇对潜探测圆与潜艇威胁圆相交于探测圆直径时,护航舰艇对潜掩护角最大,如图3 所示。则此时,单艘护航舰艇的掩护角为
3.3 护航舰艇优化配置
通常为满足警戒距离的需要,护航舰艇与被掩护舰艇相距越远越好,但是,距离越远护航舰艇能为被掩护舰艇提供的掩护范围就越小,这就存在一个优化配置的问题。
设第i艘护航舰艇对潜有效探测距离为ri,则其配置距离距威胁圆中心的距离为
Di=R-
若所有护航舰艇对潜探测距离均相同,则护航舰艇应分布在半径为R'的圆上,其中:
R'=
若r≥R,即护航舰艇对潜探测距离大于水面舰艇编队对潜最小警戒距离,则理论上只需1艘护航舰艇即可满足对潜警戒的需求;然而,目前潜艇对水面舰艇的探测距离通常要大于水面舰艇对潜艇的探测距离,而且潜射鱼雷的射程越来越远,加之护航舰艇对潜艇所需的探测、决策时间,因此,护航舰艇对潜探测距离通常远小于所需的最小警戒距离,这时为保证被护航舰艇的安全,就需要多艘护航舰艇才能满足对潜警戒的需求,而所需护航舰艇的最小数量可由下式计算
n=[Qj/θ]+1
两栖攻击舰编队的护航舰艇数量有限,有时护航舰艇的数量可能不能满足对潜警戒的需求,即编队内护航舰艇所能掩护的角度要小于潜艇对编队的威胁角度,编队存在一定的对潜防御盲区,此时可采用以下两种方法:
一是通过对敌潜艇活动规律、情报及战场环境特点的分析,进一步对潜艇可能的威胁范围进行评估,确定重点威胁区,合理缩小潜艇威胁范围;二是发挥其他反潜兵力的作用。警戒舰艇通常还可搭载舰载反潜直升机,因此当警戒舰艇的数量不能满足对潜艇威胁范围的覆盖时,可使用直升机进行补盲,如图4 所示。舰载直升机的留空时间较短,通常应在对潜威胁较大时使用直升机。
当然,无论采用何种方法,在作战时都存在一定的风险,但作战本身就不存在绝对的安全,在兵力和能力有限的情况下,进行合理取舍是指挥决策必须面对的难题。
4 结束语
对潜防御是两栖攻击舰编队海上防御的重要内容之一,编队队形配置也是对潜防御决策的重要内容。本文建立了潜艇威胁距离及威胁范围模型及护航舰艇掩护距离与掩护范围模型,并根据不同的情况给出了两栖攻击舰编队护航兵力配置方法,为两栖攻击舰编队海上航渡时的对潜防御提供了参考。