反潛直升機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)分解和攻潛技術(shù)指標(biāo)研究

楊學(xué)鋒，辛 冀，孫 強(qiáng)

(1.海裝裝備采購中心，北京 100071；2.中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

反潛直升機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)分解和攻潛技術(shù)指標(biāo)研究

楊學(xué)鋒1，辛 冀2，孫 強(qiáng)2

(1.海裝裝備采購中心，北京 100071；2.中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

以岸基反潛直升機(jī)為例，介紹了一種武器裝備作戰(zhàn)任務(wù)分解和技術(shù)指標(biāo)生成方法。首先對(duì)岸基反潛直升機(jī)的作戰(zhàn)使命相關(guān)要素進(jìn)行了分析，提取了基本作戰(zhàn)使命和作戰(zhàn)能力要求。然后根據(jù)基本使命分解形成了典型的作戰(zhàn)行動(dòng)和更細(xì)致的作戰(zhàn)任務(wù)。想定了反潛直升機(jī)在遠(yuǎn)程攻擊潛艇行動(dòng)中的作戰(zhàn)場景，分析了不同技術(shù)參數(shù)組合條件下的直升機(jī)遠(yuǎn)程攻潛命中概率，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)相關(guān)參數(shù)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。

直升機(jī)；反潛；任務(wù)分解；技術(shù)指標(biāo)

0 引言

當(dāng)前，我國航空類裝備水平相比于歐美已從改革開放初期的“望塵莫及”發(fā)展為今天的“望其項(xiàng)背”，新型號(hào)的研發(fā)方式正由仿制向完全自主研發(fā)邁進(jìn)，不再是只尋求從無到有的階段。我國周邊地區(qū)戰(zhàn)略格局復(fù)雜，對(duì)航空裝備的需求有自身的特點(diǎn)，而且現(xiàn)代航空裝備型號(hào)的研發(fā)投資也越來越巨大。這就要求航空工業(yè)部門在型號(hào)開發(fā)之前，必須結(jié)合型號(hào)的作戰(zhàn)使命任務(wù)要求，開展充分的技術(shù)需求分析和論證，建立起軍隊(duì)用戶需要和技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換紐帶。國外航空航天企業(yè)這一方面的工作開展較早，但公開發(fā)表的專業(yè)文獻(xiàn)資料還很少，參考價(jià)值低。急需在國內(nèi)開展相關(guān)的論證技術(shù)研究，以建立完整成熟的論證技術(shù)方法。

本文將針對(duì)航空型號(hào)的技術(shù)需求開發(fā)，建立一套從直升機(jī)的作戰(zhàn)使命要求向技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化的技術(shù)流程，并以設(shè)想的未來某型直升機(jī)岸基反潛任務(wù)[1]為例，使用該技術(shù)流程對(duì)型號(hào)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析提取。

1 任務(wù)體系分解方法

型號(hào)研發(fā)前期的使命任務(wù)分析，可在訂貨方下發(fā)的頂層作戰(zhàn)使命任務(wù)要求和技術(shù)需求分析之間起到承上啟下的作用。

岸基反潛直升機(jī)主要用于近岸反潛。理論上來看，敵方潛艇靠近我方海岸越近，可獲得的情報(bào)和信息就越多。因此，各國潛艇總會(huì)冒險(xiǎn)挺進(jìn)到我方艦艇基地附近進(jìn)行偵察和探測。直升機(jī)由于其機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，在“應(yīng)召反潛”或“巡邏反潛”中可以做到隨時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)攻擊，搜索效率高，因此被廣泛應(yīng)用于各國的近岸反潛斗爭中。

下面將以設(shè)想的未來我國某型岸基大型直升機(jī)為例，將其反潛作戰(zhàn)分作戰(zhàn)使命、作戰(zhàn)行動(dòng)和作戰(zhàn)任務(wù)三個(gè)層次，逐級(jí)開展分析。

1.1 作戰(zhàn)使命分析

SWOT分析方法[2]近年來被引入武器裝備需求論證中，取得了較好的效果。該方法著眼于我方裝備實(shí)力和與潛在敵方的比較，從外部環(huán)境的威脅和機(jī)遇兩方面對(duì)己方的優(yōu)勢、劣勢進(jìn)行綜合評(píng)估，確定戰(zhàn)略層面的裝備作戰(zhàn)使命目標(biāo)。本文使用SWOT法對(duì)大型岸基直升機(jī)的反潛作戰(zhàn)使命各相關(guān)要素進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 大型直升機(jī)岸基反潛作戰(zhàn)使命的SWOT關(guān)聯(lián)分析表

W(內(nèi)部劣勢)W1作戰(zhàn)半徑短W2反潛探測能力低，近岸淺水進(jìn)一步削弱了反潛設(shè)備的探測精度W3海面機(jī)動(dòng)能力低W4攜帶武器較少，攻擊能力不足W5與海軍艦艇、作戰(zhàn)飛機(jī)之間缺乏聯(lián)合作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)

外部機(jī)遇帶來的優(yōu)勢(SO)外部機(jī)遇帶來的劣勢(WO)O(外部機(jī)遇)O1近年與周邊國家爆發(fā)大規(guī)模海上軍事沖突的可能性仍較低SO1我軍可抓住時(shí)機(jī)，升級(jí)近岸反潛能力，近岸水文資料WO1可能導(dǎo)致近岸反潛建設(shè)優(yōu)先級(jí)降低，近岸反潛能力發(fā)展緩慢O2目前我國周邊存在威脅的在役潛艇為：越南3艘、臺(tái)灣4艘(老舊)、日本18艘、美國駐菲1-2艘、駐日5-6艘，總數(shù)約33艘，遠(yuǎn)少于我國且部署分散。在戰(zhàn)略上處于基本平衡的態(tài)勢，不會(huì)貿(mào)然發(fā)動(dòng)大規(guī)模潛艇戰(zhàn)SO2岸基反潛直升機(jī)主要任務(wù)是探測、驅(qū)離敵方潛艇WO2對(duì)潛攻擊能力長期得不到實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)O3我國近?；钴S的外國潛艇較多SO3有助于反潛直升機(jī)積累敵方潛艇聲波數(shù)據(jù)，提高探測準(zhǔn)確性WO3可能暴露我軍近岸反潛戰(zhàn)術(shù)和反潛直升機(jī)的部署情報(bào)

外部威脅帶來的優(yōu)勢(ST)外部威脅帶來的劣勢(WT)T(外部威脅)T1日本潛艇對(duì)我國黃海、東海和臺(tái)海沿岸進(jìn)行偵察、布雷、投放聲納或攻擊岸上和海上目標(biāo)T2美軍駐日本佐世保和橫須賀基地的第七艦隊(duì)潛艇對(duì)日本、臺(tái)灣進(jìn)行支援T3美日潛艇從蘇比克灣出發(fā)對(duì)我國臺(tái)海、南海沿岸和永興島構(gòu)成威脅T4越南潛艇從金蘭灣基地出發(fā)，對(duì)我海南島、永興島和廣東沿岸構(gòu)成威脅T5臺(tái)灣潛艇從基隆基地出發(fā)，可對(duì)臺(tái)灣海峽、湛江和海南基地構(gòu)成一定威脅ST1敵方潛艇分散，我方保持?jǐn)?shù)量優(yōu)勢，便于應(yīng)付WT1我方潛艇難以集中優(yōu)勢兵力，在局部可能被敵方潛艇形成質(zhì)量優(yōu)勢T6潛艇對(duì)反潛直升機(jī)具有攻擊威脅ST2潛艇對(duì)空攻擊時(shí)，僅在潛望鏡深度甚至浮出水面，更容易對(duì)其進(jìn)行攻擊WT2潛艇的對(duì)空導(dǎo)彈和防空炮對(duì)于低速直升機(jī)具有一定威脅性T7敵方艦艇編隊(duì)中其它艦艇對(duì)反潛直升機(jī)的威脅ST3此種情況發(fā)生的可能性極小，我國近海的?？沾驌裟芰杀Ｗo(hù)反潛直升機(jī)WT3突然出現(xiàn)的其它艦艇對(duì)反潛直升機(jī)是巨大威脅

按照抓住機(jī)遇、強(qiáng)化優(yōu)勢、避免威脅、克服劣勢的邏輯歸納原則，根據(jù)SWOT表進(jìn)行分析，可以總結(jié)生成岸基反潛直升機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)作戰(zhàn)使命如下：

1)針對(duì)敵方潛艇部隊(duì)可能的蠢動(dòng)，實(shí)施常規(guī)威懾行動(dòng)；

2)獨(dú)立對(duì)敵方靠近我海岸的潛艇進(jìn)行探測、驅(qū)逐或攻擊，保衛(wèi)海岸港口、基地的安全和裝備信息不受敵方潛艇威脅；

3)與?？哲婇_展聯(lián)合反潛作戰(zhàn)。

為達(dá)成使命而對(duì)岸基反潛直升機(jī)的能力要求總結(jié)如下：

1)快速響應(yīng)和遠(yuǎn)程機(jī)動(dòng)能力；

2)對(duì)指定海域的“全覆蓋、地毯式”搜索機(jī)動(dòng)能力；

3)“多手段、高精度、抗干擾”的探潛能力和潛艇數(shù)據(jù)記錄能力；

4)“高成功率”的攻潛能力；

5)具有一定的防護(hù)、規(guī)避潛艇對(duì)空攻擊的能力；

6)與我軍其它水面艦艇、反潛機(jī)的聯(lián)合探測攻擊潛艇能力；

7)與地面、艦隊(duì)指揮中心的遠(yuǎn)程、低空通信能力；

8)“高效”的維護(hù)保障能力。

足夠的信息收集是接下來的作戰(zhàn)行動(dòng)想定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)岸基反潛直升機(jī)的作戰(zhàn)方向與作戰(zhàn)地域水文自然環(huán)境背景分析如表2所示。

表2 岸基反潛直升機(jī)的作戰(zhàn)方向和作戰(zhàn)地域自然環(huán)境背景

可見，在南海島嶼附近海域，水深較大，為達(dá)到反潛的有效性，應(yīng)根據(jù)潛艇的最大潛深設(shè)計(jì)反潛直升機(jī)的作戰(zhàn)指標(biāo)。

潛艇聲吶有效距離通常在185km，為防止敵方潛艇對(duì)我海岸港口實(shí)施聲吶偵查，岸基反潛直升機(jī)應(yīng)具有拒止、攻擊海岸185km以外潛艇的能力。

1.2 作戰(zhàn)行動(dòng)分析

以岸基反潛直升機(jī)“獨(dú)立對(duì)敵方潛艇探測、驅(qū)逐或攻擊”作戰(zhàn)使命中的探測和攻擊行動(dòng)為例，應(yīng)用目標(biāo)集分析法對(duì)直升機(jī)在該行動(dòng)中的目標(biāo)體系進(jìn)行分析。

首先，該作戰(zhàn)使命的指導(dǎo)思想是在我國廣闊的海岸、海島的近岸海洋環(huán)境下，對(duì)獨(dú)立執(zhí)行偵察干擾任務(wù)、侵犯我國領(lǐng)海的敵方潛艇實(shí)施的探測和攻擊活動(dòng)，是一種局部孤立沖突。通常需要根據(jù)我方衛(wèi)星、偵察機(jī)、軍艦或漁民的報(bào)告，劃定大致海域片區(qū)，派遣直升機(jī)前往探測攻擊。直升機(jī)在探測攻擊過程中應(yīng)始終與指揮中心保持通信，以隨時(shí)獲知附近海域情況，并使行動(dòng)與政治領(lǐng)導(dǎo)的意志保持一致。

作戰(zhàn)對(duì)象通常是敵方一艘孤立潛艇，我方作戰(zhàn)單元應(yīng)包括反潛直升機(jī)、通信衛(wèi)星和岸基指揮中心。

按作戰(zhàn)進(jìn)程區(qū)分該作戰(zhàn)行動(dòng)的頂層作戰(zhàn)目標(biāo)，應(yīng)該包括：

1)探測獲得敵方潛艇位置；

2)將敵方潛艇信息的探測結(jié)果發(fā)送至地面指揮中心；

3)規(guī)避敵方潛艇可能進(jìn)行的對(duì)空攻擊；

4)摧毀敵方潛艇的繼續(xù)戰(zhàn)斗能力。

對(duì)頂層作戰(zhàn)目標(biāo)繼續(xù)分解，得到作戰(zhàn)目標(biāo)的樹結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在作戰(zhàn)行動(dòng)分析中，需要對(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行量化，這通常需要對(duì)典型作戰(zhàn)場景進(jìn)行想定得到。下面想定場景為美海軍主力“弗吉尼亞”級(jí)核潛艇(最大工作潛深400m)對(duì)我軍港進(jìn)行抵近偵察，被我漁民發(fā)現(xiàn)，接到報(bào)告后，基地緊急命令一架岸基反潛直升機(jī)起飛執(zhí)行探測攻擊任務(wù)。反潛直升機(jī)在可疑區(qū)域巡航搜索、布置聲吶。在即將返航時(shí)，接到吊放聲吶的潛艇位置探測信息，向上級(jí)報(bào)告后，上級(jí)命令對(duì)敵潛艇發(fā)起攻擊，至少使之喪失繼續(xù)戰(zhàn)斗能力。戰(zhàn)場態(tài)勢圖如圖2所示。

現(xiàn)以“魚雷、反潛導(dǎo)彈或航彈應(yīng)至少一次命中敵潛艇”作為“摧毀敵方潛艇繼續(xù)戰(zhàn)斗能力”這一作戰(zhàn)行動(dòng)目標(biāo)的量化指標(biāo)，對(duì)攻擊行動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行想定和目標(biāo)分解。據(jù)此，反潛直升機(jī)應(yīng)具有攜帶魚雷、反潛導(dǎo)彈或深水炸彈的能力，可根據(jù)目標(biāo)潛艇的距離選用武器發(fā)動(dòng)攻擊[3]。

至此，作戰(zhàn)行動(dòng)目標(biāo)的分解已完成，下面將每個(gè)底層作戰(zhàn)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的子行動(dòng)稱為一項(xiàng)“作戰(zhàn)任務(wù)(或作戰(zhàn)行為)”，對(duì)其進(jìn)行分析。

1.3 作戰(zhàn)任務(wù)分析

作戰(zhàn)任務(wù)分析的主要工作是將反潛直升機(jī)整體視為一個(gè)系統(tǒng)，分析形成其作戰(zhàn)任務(wù)體系和初步的分系統(tǒng)體系架構(gòu)。

根據(jù)圖1中分解得到的攻擊作戰(zhàn)行動(dòng)底層作戰(zhàn)目標(biāo)，相應(yīng)地將反潛直升機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)分解為機(jī)動(dòng)飛行、機(jī)動(dòng)中發(fā)射反潛武器、反潛武器運(yùn)動(dòng)和引爆三項(xiàng)，對(duì)其繼續(xù)分解并繪制從作戰(zhàn)任務(wù)到作戰(zhàn)目標(biāo)的二維分析圖，如圖3所示。

根據(jù)上面分析得到的作戰(zhàn)任務(wù)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化出與之相適應(yīng)的反潛直升機(jī)分系統(tǒng)體系，如圖4所示。

2 攻潛技術(shù)指標(biāo)確定方法

通過對(duì)落實(shí)到分系統(tǒng)上的作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行量化分析，提出相關(guān)的作戰(zhàn)任務(wù)指標(biāo)要求，得到的便是可映射到各分系統(tǒng)、與作戰(zhàn)目標(biāo)集相適應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)集(對(duì)整個(gè)反潛直升機(jī)系統(tǒng)分析后得到的指標(biāo)集即為指標(biāo)體系)，本節(jié)介紹其確定方法。

根據(jù)反潛作戰(zhàn)的特點(diǎn)，本文將反潛直升機(jī)的對(duì)潛攻擊作戰(zhàn)樣式想定為以下幾種：

1)根據(jù)拖曳聲吶或起吊聲吶探測得到遠(yuǎn)場潛艇位置信息，使用反潛導(dǎo)彈攻擊；

2)根據(jù)磁探儀抓捕到的近場潛艇位置信息，使用魚雷攻擊；

這里選擇第一種作戰(zhàn)樣式為例進(jìn)行作戰(zhàn)過程中典型技術(shù)的指標(biāo)分析。

作戰(zhàn)過程分為如下幾步：

①反潛直升機(jī)距返航時(shí)間還有5分鐘時(shí)，收到吊放聲吶發(fā)現(xiàn)潛艇信息；

②反潛直升機(jī)調(diào)整航向，飛向潛艇目標(biāo)；

③在余油允許的飛行距離上，反潛直升機(jī)面向潛艇目標(biāo)發(fā)射反潛導(dǎo)彈；

④反潛直升機(jī)繼續(xù)發(fā)射足夠數(shù)量的反潛導(dǎo)彈，使導(dǎo)彈上的魚雷戰(zhàn)斗部命中概率不小于99%。

為突出反潛任務(wù)的典型性和極限性，參考各類文獻(xiàn)上的反潛武器裝備性能數(shù)據(jù)[4-5]，本文采用先明確基礎(chǔ)參數(shù)，再根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)要求對(duì)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)不斷進(jìn)行修改分析，獲得與任務(wù)目標(biāo)相適應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。上述作戰(zhàn)過程中所涉及場景、武器和直升機(jī)的基礎(chǔ)參數(shù)想定如下：

①潛艇位于反潛直升機(jī)正后方，航速25節(jié)(12m/s)，潛深400m；

②直升機(jī)反潛導(dǎo)彈射程20km，飛行速度1Ma(340m/s)；

③反潛導(dǎo)彈的魚雷攻擊部拋放入水后，航程14km，航速40節(jié)(20.57m/s)。下面對(duì)導(dǎo)彈在某一距離上對(duì)以不同速度運(yùn)動(dòng)的潛艇的命中概率進(jìn)行介紹[6]，首先設(shè)：

D1=5400-155V-10β

D2=4000-115V-7β

(1)

式中，V是目標(biāo)潛艇初始運(yùn)動(dòng)速度(單位m/s)，β是從目標(biāo)潛艇測量的魚雷相對(duì)方位角(單位°)。在潛艇速度和魚雷相對(duì)方位角均取最大值的情況下，D1=1275m，D2=1015m，D3=660m。設(shè)魚雷入水時(shí)與潛艇距離為D，則有：

在D2

在D3

在D

④按照ADS-33E-PRF飛行品質(zhì)規(guī)范的要求，反潛直升機(jī)瞬態(tài)轉(zhuǎn)彎速度的最大值至少應(yīng)為220km/h(61m/s)，最多在15s內(nèi)就要完成180°轉(zhuǎn)彎，直升機(jī)法向過載應(yīng)能達(dá)到0.2g以上。經(jīng)過分析，在直升機(jī)速度為220km/h、角速度不小于12°/s的情況下，如果機(jī)身過載滿足規(guī)范要求，則轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)小于290.5m；

⑤反潛直升機(jī)需在2.5min內(nèi)完成調(diào)整航向、接近敵潛并發(fā)射足夠數(shù)量反潛導(dǎo)彈的任務(wù)，本文將命中概率指標(biāo)要求取為不小于0.99。

下面設(shè)反潛直升機(jī)在轉(zhuǎn)過135°方位時(shí)向潛艇發(fā)現(xiàn)位置發(fā)射第一枚導(dǎo)彈，將反潛直升機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑、發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)和導(dǎo)彈發(fā)射間隔作為變量，相應(yīng)的攻擊流程示意圖如圖5所示。

取不同樣本組合，分析其命中目標(biāo)的概率如表3所示：

表3 不同參數(shù)下直升機(jī)遠(yuǎn)程攻潛命中概率

綜合表3中的數(shù)據(jù)可見，為滿足命中18.5km外敵方潛艇的任務(wù)要求，反潛直升機(jī)至少應(yīng)攜帶4枚反潛導(dǎo)彈。

在滿足飛行品質(zhì)規(guī)范要求的前提下，如果直升機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑為290.5m，則反潛導(dǎo)彈的發(fā)射最小時(shí)間間隔僅2.5s。當(dāng)直升機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑為250m時(shí)，允許的反潛導(dǎo)彈發(fā)射間隔增加至10s，為火控系統(tǒng)留出的設(shè)計(jì)余量最大。

由此，可以綜合分析提取技術(shù)指標(biāo)需求，列寫如下：

①岸基反潛直升機(jī)應(yīng)至少攜帶4枚導(dǎo)彈；

②反潛直升機(jī)應(yīng)能按照飛行品質(zhì)規(guī)范中瞬態(tài)轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)科目的要求，完成半徑不大于250m的左右連續(xù)瞬態(tài)轉(zhuǎn)彎；

③反潛直升機(jī)應(yīng)能在至少220km/h的平飛和機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎飛行情況下發(fā)射反潛導(dǎo)彈；

④反潛直升機(jī)在可發(fā)射反潛導(dǎo)彈的飛行狀態(tài)下，反潛導(dǎo)彈發(fā)射間隔時(shí)間不應(yīng)大于10s。

3 結(jié)束語

每種型號(hào)在開始方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)前都應(yīng)經(jīng)過充分的需求論證，提出充分完整、堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)指標(biāo)體系。從作戰(zhàn)想定、作戰(zhàn)任務(wù)指標(biāo)向技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化的工作量很大，需要考慮的因素很多。本文側(cè)重于指標(biāo)分析方法介紹，對(duì)于轉(zhuǎn)換流程的每一步都僅選取一個(gè)例子用于說明，具體的型號(hào)工作需要在本文方法基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)充。

[1] 沈益斌.“超黃蜂”岸基反潛效能分析[C].第八屆全國直升機(jī)年會(huì)論文集，1992.

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Research for the Mission Decomposition and Technical Criterion Determination of Anti-Submarine Helicopter

YANG Xuefeng1, XIN Ji2, SUN Qiang2

(1.Naval Equipment Procurement Center, Beijing 100102, China; 2.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China)

The land-based anti-submarine helicopter was taken as an example to introduce an approach for the mission decomposition and technical criterion determination of millitary equipment. First, the battle related elements of helicopter were analyzed and the basic missions and capabilities were extracted. Then the basic missions were decomposed into typical combat operations and more detailed operation behaviors. Combat scene for a long-range submarine assault was supposed. The hit probability for conditions of different technical parameter combination were analyzed, and related parameter criterions were set based on the analytical results.

helicopter; anti-submarine; mission decomposition; technical criterion

2016-09-29

楊學(xué)鋒(1977-)，男，天津市人，大學(xué)，助理工程師，主要研究方向：海軍航空裝備需求論證。

1673-1220(2017)01-039-06

E823；V275+.1

A