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Command Control and Simulation

Command Control and Simulation >

2017 , Vol. 39 >Issue 1: 5 - 9

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.002

Theory & Research

Deployment of Nuclear Attack Submarine in Long-range Anti-submarine Defense Area of Aircraft Carrier

  • WU Fu-chu
Expand
  • Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, China

Received date: 2016-09-29

  Revised date: 2016-11-11

  Online published: 2022-05-20

Fold

Abstract

Aimming at the deployment of nuclear attack submarine in long-range anti-submarine defense area of aircraft carrier, this paper structures the calculation model of enemy submarine missile attack possible position based on the analysis of enemy submarine's missile attack threat to aircraft carrier during navigation, and puts forward the principles and methods of nuclear attack submarine deployment in long-range anti-submarine defense area, starting from the requirements of effective response to enemy submarine's long-range missile attacking and ensuring the safety of aircraft carrier.

Key words： long-range anti-submarine defenses area; nuclear attack submarine; deployment approach

Cite this article

WU Fu-chu . Deployment of Nuclear Attack Submarine in Long-range Anti-submarine Defense Area of Aircraft Carrier[J]. Command Control and Simulation, 2017 , 39(1) : 5 -9 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.002

攻击型核潜艇(以下简称攻击型潜艇)具有水下航速高、受气象条件制约小、续航能力和突击能力强等优点,并且能够与敌潜艇在同一水声环境中,长时间不间断地遂行反潜作战任务,是航母编队远程对潜防御的重要力量[1]。本文以航渡过程中航母编队反潜作战为背景,在分析航母受敌潜艇远程反舰导弹攻击威胁的基础上,从攻击型潜艇有效应对敌潜艇远程反舰导弹攻击,保障航母航渡安全的目的和要求出发,研究提出了航母远程对潜防御区攻击型潜艇配置的原则和方法,为指挥员优化航母编队航渡过程中的兵力配置提供参考和借鉴。

1 航母受敌潜艇导弹攻击威胁分析

设置航母远程对潜防御区的主要目的是防止敌潜艇占领导弹攻击阵位,使用远程反舰导弹对我航母实施攻击,或阻止敌潜艇对我航母编队的进一步接近。为此,航渡过程中,编队指挥员通常根据敌潜艇远程反舰导弹的可能攻击范围,指派攻击型潜艇前出配置在航母远程对潜防御区,构建航母远程对潜防御屏障[2]。其基本要求是:在敌潜艇占领远程反舰导弹攻击阵位对航母实施导弹攻击之前,先敌发现、先敌攻击、先机制敌,及时消除敌潜艇远程反舰导弹攻击对航母的威胁。
航母受敌潜艇导弹攻击威胁范围,是指敌潜艇通过机动,能够对我航渡中航母实施导弹攻击的可能区域,是一定条件下敌潜艇所能占领导弹攻击阵位的集合[3]。

1.1 敌潜艇导弹可能攻击阵位计算模型

敌潜艇导弹攻击阵位,可用敌潜艇实施导弹攻击时其相对于航母的舷角和距离来表示。由于导弹的飞行速度通常远大于航母的航渡速度,所以,在忽略导弹飞行过程中航母运动,且潜艇导弹攻击距离一定的情况下,潜艇导弹可能攻击范围主要取决于潜艇所能占领的导弹攻击舷角。由于敌潜艇在水下接敌速度大于航母航渡速度时,潜艇可在任意舷角通过机动对航母实施导弹攻击[4]。因此,以下仅对敌潜艇接敌速度小于航母航渡速度情况下,敌潜艇的极限占位舷角作重点分析,并作如下定义。
定义1:在敌潜艇航速小于航母航速的条件下,敌潜艇以最大速度航行能够与目标相遇的最大舷角,称为敌潜艇占位临界角α1。如图1所示。
图1 敌潜艇占位临界角示意图
由速度△MOK可知,若敌潜艇与航母有唯一相遇点,则潜艇的航向为垂直于通过航母位置M点所作潜艇最大速度圆切线的方向,其由E点开始接敌,与航母相遇于N点,如图1所示。其中,Vq为敌潜艇最大接敌速度,Vm为航母运动速度,则敌潜艇占位临界角的计算公式为
α1=arcsin V q V m
敌潜艇对航母实施导弹攻击的过程中,并不需要潜艇本身与航母相遇,只需占领导弹攻击阵位,即可对航母实施攻击。即在实际作战过程中,敌潜艇反舰导弹的射程能够增大潜艇实际的占位攻击范围,由此形成潜艇导弹攻击的占位增角Δα1,如图2所示。
图2 敌潜艇导弹攻击占位增角示意图
设对抗过程中,敌潜艇沿垂直于其最大速度圆切线方向航行,并在Qs点对航母实施导弹攻击,且导弹以最大有效射程Rd飞行结束时恰好于N点命中目标,则可在敌潜艇的航向线上得一点Q,即敌潜艇能在Q点以最大航速接敌机动,占领Qs点阵位,在导弹的最大有效射程上,对航母实施攻击[5⇓-7]。则Δα1+α1即为敌潜艇实施导弹攻击的极限占位舷角αj。
设敌潜艇导弹空中平均飞行速度为Vd,敌潜艇接受己方引导信息开始接敌时与航母之间的距离为Dm,则有:
当Dm≤Rd时,即航母在敌潜艇反舰导弹最大有效射程范围之内,潜艇可在任意舷角上对航母实施导弹攻击。
当Dm>Rd时,由于敌潜艇占位所需时间与敌导弹空中飞行时间之和,等于航母由M点航行至N点的所需时间,则敌潜艇占位增角Δα1的计算公式为
Δα1=arcsin 1 - V q V d R d D m
则敌潜艇导弹攻击的极限占位舷角αj为
αj=α1+Δα1=arcsin V q V m+arcsin 1 - V q V d R d D m

1.2 航母受敌潜艇导弹攻击威胁扇面角分析

根据式(3),结合敌典型潜艇及其反舰导弹战技性能,计算得出一定条件下航母受敌典型潜艇导弹攻击威胁扇面角,如表1、2所示。
表1 航母受“基洛”级潜艇导弹威胁扇面角(单位:°)
Dm/kmVq/kn 230 240 250 260 270 280
4 168.5 156.2 147.1 139.7 133.4 128.0
6 180.2 168.3 159.4 152.1 145.9 140.6
8 192.5 181.0 172.3 165.1 159.0 153.7
10 205.7 194.7 186.1 179.0 173.0 167.8
12 220.5 209.7 201.3 194.4 188.4 183.3
计算条件:1.航母航速Vm:18kn;
2.“基洛”级潜艇“克拉布”反舰导弹最大有效射程Rd:220km;
3.“克拉布”反舰导弹飞行速度Vd:Ma=0.71。
表2 航母受“苍龙”级潜艇导弹威胁扇面角(单位:°)
Dm/kmVq/kn 140 150 160 170 180 190
4 160.1 144.5 133.3 124.5 117.3 111.3
6 172.4 157.0 146.0 137.3 130.2 124.2
8 185.3 170.2 159.2 150.6 143.6 137.6
10 199.1 184.2 173.4 164.9 157.9 152.0
12 214.3 199.6 189.0 180.5 173.6 167.7
计算条件:1.航母航速Vm:18kn;
2.“苍龙”级潜艇“鱼叉”反舰导弹最大有效射程Rd:130km;
3.“鱼叉”反舰导弹飞行速度Vd:Ma=0.9。
根据表1、2,结合敌潜艇作战使用情况,可得出如下主要结论:
1)在敌潜艇水下接敌速度小于航母航速,且Dm>Rd时,航母受敌潜艇导弹攻击的威胁范围为航母航向前方的一定扇形区域,且威胁扇面角随着敌潜艇接敌速度的增大而增大,随着引导接敌时敌潜艇与航母之间距离的增大而减小。
2)由于敌潜艇远程反舰导弹的射程较大,所以,在有其它兵力引导保障的条件下,敌潜艇对航母实施导弹攻击的威胁范围较大,我攻击型潜艇要有效阻止敌潜艇在远距离对航母实施导弹攻击,所需前出配置的距离较大,需要防御的范围也较大。

2 远程对潜防御区攻击型潜艇配置

2.1 远程对潜防御区攻击型潜艇配置原则

攻击型潜艇反潜作战过程中,存在水下通信能力弱,与其它反潜兵力协同相对困难等方面的不足。为充分发挥攻击型潜艇的反潜作战优势,提高航母远程对潜防御区攻击型潜艇的反潜作战能力,航渡过程中航母远程对潜防御区攻击型潜艇的配置应遵循如下基本原则[8⇓-10]。
1)突出重点威胁方向的对潜防御。航渡过程中,在未知敌潜艇具体来袭方向的情况下,编队指挥员应根据航母受敌潜艇远程反舰导弹攻击的威胁范围和特点,重点将攻击型潜艇配置在航母受敌潜艇威胁的主要方向,即航母编队航向的前方。
2)合理确定攻击型潜艇的前出配置距离。要求攻击型潜艇能够在敌潜艇占领导弹攻击阵位对我航母实施远程反舰导弹攻击之前,做到先敌发现、先敌攻击、先机制敌,及时消除敌潜艇对航母的威胁。
3)合理配置警戒兵力。在航母远程对潜防御区配置多艘攻击型潜艇或有反潜巡逻机协同反潜的情况下,应根据攻击型潜艇(反潜巡逻机)的有效探测距离和武器攻击范围,从协同反潜的要求出发合理配置反潜兵力,使攻击型潜艇之间、攻击型潜艇与反潜巡逻机之间的反潜作战行动互不妨碍。
4)利于指挥与控制。反潜作战过程中,要保证攻击型潜艇与其它协同反潜兵力,尤其是编队反潜作战指挥所之间的通信畅通,以保证编队指挥所能够对攻击型潜艇的反潜作战行动进行有效的指挥与控制[11]。

2.2 远程对潜防御区攻击型潜艇的配置

2.2.1 攻击型潜艇前出距离的确定

攻击型潜艇前出距离,是指为保证攻击型潜艇能够在敌潜艇占领导弹攻击阵位之前对敌实施有效的攻击,攻击型潜艇应前出配置的距离。
1)攻击型潜艇前出配置距离计算模型
远程对潜防御区是航母编队航渡过程中对潜防御的前沿阵地。攻击型潜艇前出配置距离是否合理,直接关系到航母远程对潜防御的效果。其基本要求是:先敌发现、先敌攻击,要在敌潜艇占领远程反舰导弹攻击阵位之前对敌实施有效的攻击,确保航母免受敌导弹攻击的威胁[12]。因此,在攻击型潜艇发现可疑目标后,应立即对目标进行跟踪、定位与识别。当确认目标为敌潜艇时,在满足攻击条件后应立即对敌实施攻击,并迅速恢复与敌潜艇的声纳接触,以评估攻击效果,视情实施再次攻击。其对潜攻击过程的时间节点,如图3所示。
图3 攻击型潜艇对敌攻击过程时间节点示意图
定义2:为有效阻止敌潜艇占领攻击阵位对航母实施导弹攻击,攻击型潜艇最迟必须拦截敌潜艇的界线,为攻击型潜艇最迟拦截线。
定义3:为保证攻击型潜艇能够在最迟拦截线前对敌实施有效的攻击,要求攻击型潜艇最迟发现敌潜艇的界线,称为攻击型潜艇最迟发现线。最迟发现线到航母之间的距离为攻击型潜艇所需最小警戒纵深,用Ds表示,如图4所示。图中,Q、M点分别为攻击型潜艇发现目标时,敌潜艇、航母所在位置,Q1、M1点分别为敌潜艇实施导弹攻击时,敌潜艇、航母所在位置。
图4 攻击型潜艇所需最小警戒纵深示意图
由图4可知,航母远程对潜防御区攻击型潜艇所需的最小警戒纵深Ds的计算公式为
Ds=VmTcosβ+ ( R d + V q T ) 2 - ( V m T s i n β ) 2
式(4)中,T为攻击型潜艇从发现目标到对敌潜艇攻击完毕所需要时间;β为攻击型潜艇发现敌潜艇时,敌潜艇相对于航母的舷角。
定义4:为保证攻击型潜艇能够在敌潜艇占领导弹攻击阵位之前对敌实施有效攻击,攻击型潜艇必须前出的最小距离,称为攻击型潜艇最小前出距离,用Dx表示,如图5所示。
图5 攻击型潜艇所需最小前出距离示意图
由图5可知,远程对潜防御区攻击型潜艇所需最小前出距离的计算公式为
Dx=Ds-Dt =VmTcosβ+ ( R d + V q T ) 2 - ( V m T s i n β ) 2-Dt
式(5)中,Dt为攻击型潜艇声纳战术作用距离。
2)算例分析
依据所构建的航母远程对潜防御区攻击型潜艇最小前出距离计算模型,结合量化分析的条件,计算得出“苍龙”级潜艇位于航母不同舷角时,航母远程对潜防御区攻击型潜艇所需前出配置的最小距离,如表3所示。
表3 攻击型潜艇最小前出距离(单位:km)
β/(°)Vq/kn 0 20 40 60 80
4 106.8 106.4 105.4 103.9 102.1
6 107.4 107.1 106.1 104.5 102.7
8 108.0 107.7 106.7 105.2 103.3
10 108.7 108.3 107.3 105.8 103.9
计算条件:1.攻击型潜艇拖曳线列阵声纳战术作用距离Dt:30km;
2.攻击型潜艇从发现目标到对敌潜艇实施攻击完毕所需时间T:10min;
3.航母运动速度Vm:18kn;
4.“苍龙”级潜艇“鱼叉”反舰导弹最大有效射程Rd:130 km。

2.2.2 攻击型潜艇配置方位的确定

1)攻击型潜艇配置方位计算模型
依据航母编队的兵力编成和典型配置方案,实际作战使用时,航母远程对潜防御区通常配置1-2艘攻击型潜艇遂行远程对潜防御任务[13]。由于航渡过程中航母前方是受敌潜艇威胁的主要方向。所以,在未知敌潜艇具体来袭方向的情况下,通常依据航母远程对潜防御区攻击型潜艇的数量作如下典型配置。
① 配置1艘攻击型潜艇
在航母远程对潜防御区配置1艘攻击型潜艇的情况下,依据突出航母重点威胁方向对潜防御兵力配置的原则,通常将攻击型潜艇配置在航母航向的正前方[14],如图6所示。
图6 1艘攻击型潜艇配置方位示意图
② 配置2艘攻击型潜艇
在航母远程对潜防御区配置2艘攻击型潜艇的情况下,为加强对敌潜艇重点威胁方向的防御,编队指挥员通常以航母航向线为基准,将2艘攻击型潜艇对称配置在航母前方的两翼,如图7所示。
图7 2艘攻击型潜艇配置方位示意图
显然,在2艘攻击型潜艇携带同类型拖曳线列阵声纳,且与航母保持同向、同速运动的情况下,攻击型潜艇的配置舷角θ的计算公式为
θ=arcsin λ D t 2 D x 1
式中,λDt为2艘攻击型潜艇之间的间距;Dx1为攻击型潜艇配置于航母θ舷角时,攻击型潜艇所需前出的最小距离。
2)算例分析
依据所构建的航母远程对潜防御区攻击型潜艇配置方位计算模型,结合量化分析的条件,计算得出远程对潜防御区攻击型潜艇的配置方位,如表4所示。
表4 航母远程对潜防御区攻击型潜艇配置方位
配置数量 1艘 2艘
θ/(°) 0.0 28.9
计算条件:1.攻击型潜艇拖曳线列阵声纳战术作用距离Dt:30km;
2.攻击型潜艇从发现目标到对敌潜艇实施攻击完毕所需时间T:10min;
3.航母编队运动速度Vm:18kn;
4.“苍龙”级潜艇“鱼叉”反舰导弹最大有效射程Rd:130km;
5.“苍龙”级潜艇接敌速度Vd:6kn。
6.攻击型潜艇拖曳线列阵声纳探测圆间隔系数λ:1.8。

3 结束语

攻击型核潜艇具有水下续航力大、航速高、受环境因素影响小,能够长时间、不间断遂行伴随护航的优点,是航母编队远程对潜防御的主要兵力之一。其在航母远程反潜防御区的配置是否合理,直接关系到航母远程对潜防御的效果。本文采用战术与技术相结合,定性与定量分析相结合的方法,在分析航母受敌远程反舰导弹攻击威胁的基础上,从有效应对敌潜艇导弹攻击威胁,保障航母航渡安全的目的和要求出发,对航渡过程中航母远程反潜防御区攻击型潜艇的配置原则和方法进行了较为深入的研究。所得结论可为编队指挥员优化航母远程对潜防御区攻击型潜艇的配置提供决策支持。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
吴福初, 石文星, 刘卫东. 某型舰近程反潜防御区反潜直升机配置[J]. 指挥控制与仿真, 2014, 36(4):68-71.

[2]
沈治河, 朴成日. 基于作战行动航母编队兵力配置[J]. 舰船科学技术, 2014, 36(3):131-135.

[3]
朴成日, 沈治河. 基于作战能力需求航母编队兵力编成模型[J]. 兵工自动化, 2013, 32(11):12-15.

[4]
吴福初, 石文星, 吴杰. 大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面分析[J]. 海军航空工程学院学报, 2014, 29(3):291-294.

[5]
罗光成, 杨日杰. 潜艇非规避运动模型建模与仿真[J]. 国外电子测量技术, 2011, 30(9):51-53.

[6]
吴福初, 徐辉, 王向阳, 等. 近程反潜警戒舰艇最小前出距离计算模型的建立[J]. 火力与指挥控制, 2014, 39(3):120-122.

[7]
丁红岩, 董晓明. 水面舰艇编队使用拖曳线列阵声纳对潜搜索问题研究[J]. 四川兵工学报, 2013, 34(8):6-8.

[8]
张磊, 朱琳, 顾颀. 舰艇编队舰机协同反潜警戒模型研究[J]. 指挥控制与仿真, 2012, 34(2):18-22.

[9]
赵小龙, 吴晓锋, 徐圣良. 航母编队反潜声纳舰阵位确定方法研究[J]. 指挥控制与仿真, 2007, 29(3):45-48.

[10]
贺扬清, 沈治河, 刘峰. 大型水面舰艇编队航渡中直接反潜警戒舰阵位仿真研究[J]. 指挥控制与仿真, 2010, 32(4):38-41.

[11]
郭传福, 王洪胜, 曲延明. 驱护舰编队使用拖曳声纳反潜的队形配置[J]. 舰船电子工程, 2015, 35(2):46-48.

[12]
丁红岩, 宋保维, 李文哲. 水面舰艇编队对潜攻击决策研究[J]. 海军工程大学学报, 2011, 23(6):53-56.

[13]
吴福初, 吴杰, 刘卫东. 单舰反潜作战能力评估研究[J]. 微型电脑应用, 2013, 29(5):7-8.

[14]
杨健, 姜伟, 王步云. 基于战例的舰艇编队防潜作战辅助决策研究[J]. 计算机测量与控制, 2010, 18(5): 1106-1109.

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