遠海作戰(zhàn)預警機在戰(zhàn)斗機掩護下的威脅規(guī)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(zhàn)的重要情報來源和重要指揮中樞［1］，是空中作戰(zhàn)力量的重要組成部分，在我軍海上作戰(zhàn)中發(fā)揮著至關重要的作用［2］。遠海作戰(zhàn)中，地面雷達受地形限制，只能部署在少數(shù)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(fā)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(zhàn)預警監(jiān)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(zhàn)與內陸作戰(zhàn)不同，通常難以常態(tài)化部署密集的地面防空火力［7］，因此，戰(zhàn)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(zhí)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(qū)域［9］。不管是進攻作戰(zhàn)還是防御作戰(zhàn)，預警機都要事先規(guī)劃好在遇到敵機威脅時的規(guī)避方案。預警機指揮員應根據(jù)當前空中態(tài)勢和敵我機飛行動態(tài)，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(guī)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(zhí)行任務時，如發(fā)現(xiàn)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(guī)避措施，同時指揮引導擔負掩護任務的戰(zhàn)斗機對敵機進行攔截。

2 預警機威脅規(guī)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(xiàn)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(jiān)控敵機的飛行動態(tài)，確保預警機和敵機保持一定的安全距離。

圖1 戰(zhàn)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(fā)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(fā)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(fā)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(jù)三角函數(shù)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(xiàn)區(qū)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(xiàn)在我殲擊機的攻擊范圍內，此時，我殲擊機只需在現(xiàn)有空域盤旋待戰(zhàn)，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(zhàn)斗機掩護下執(zhí)行巡邏任務，預警機和戰(zhàn)斗機都采用雙平行線航線，且航線參數(shù)保持一致，戰(zhàn)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(zhàn)機的攻擊范圍內，此時預警機無需采取規(guī)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(zhàn)斗機掩護條件下對敵機威脅進行規(guī)避的分析方法，通過對比分析預警機和敵我戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)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(yōu)化的地方，這將在后續(xù)學習中進行研究。