设潜艇处于可探测状态的概率为 P qc ,则反潜巡逻机雷达发现流密度为
式中: P jc 为接触概率; 为平均相对速度,由参考文献[6]提供的方法计算; S 为搜索区面积。
如果将发现流看作Poisson流,则反潜巡逻机在面积为 S 的搜索区内,使用机载雷达进行连续搜索 T s 时间,反潜巡逻机发现潜艇的概率可表示为
上式中2 d a P qc P jc 可以看成连续搜索时,机载雷达的“有效搜扫宽度”具有普遍意义。对于任意的搜索者,如果采用连续搜索,只要计算出其有效搜扫宽度,就可用该式求出发现概率。式中 是搜索者单位时间内的有效搜索面积,可以看成搜索者使用该搜索器材时的“搜索效率”(效率是指单位时间内完成的工作量)同样具有普遍意义,也就是说,对于离散搜索的搜索者,如果知道其一次搜索的面积,就可以通过有效变换用该式求出发现概率。
在上述情况下,反潜巡逻机的搜索飞行速度 V a 应当满足 ,由于反潜巡逻机的飞行速度远远大于潜艇的航行速度,可认为 ,则有
如图2.5所示,设 O 1 、 O 2 分别是反潜巡逻机的两个先后雷达发波点。
图2.5 雷达离散搜索分析示意图
如果相邻两次发波点之间的距离 L 小于 d a + d q ,则将有一部分面积重复搜索了上一次搜索时已潜入水下的潜艇所在的区域(假定潜艇总是能发现机载雷达信号,并及时采取下潜措施),搜索效率下降,如图2.5(a)中阴影部分;如果相邻两次发波点之间的距离 L 大于 d a + d q ,如图2.5(b)所示,则会漏过本应该发现的潜艇。因此,反潜巡逻机相邻两次最小开机间隔的距离应当为 d a + d q 。若考虑反潜巡逻机雷达发波持续时间 t cx ,反潜巡逻机一次发波搜索的面积为 ,则离散搜索周期和单位时间内的有效搜索面积,即搜索效率可表示为
如果将发现流看作Poisson流,则反潜巡逻机在面积为 S 的搜索区内,使用机载雷达进行离散搜索 T s 时间,反潜巡逻机发现潜艇目标的概率可表示为
若忽略发波持续时间 t cx ,则有
以上探讨的是反潜巡逻机机载雷达进行环扫且在方向上无探测盲区时的情况。反潜巡逻机的机载雷达通常安装在机头下方,其扫描方式一般有两种:环扫、扇扫。在进行环扫时,由于机体的遮挡,后向扇面半角 ±β ( β <90)°通常不发射电磁波。扇扫时其搜索扇面通常分为多挡。应针对不同情况进行讨论。
连续搜索时,如果雷达采用环扫方式,“有效搜扫宽度”仍然是2 d a P qc P jc ;如果雷达采用扇扫方式,当搜索扇面半角 θ 小于90°时,有效搜扫宽度 B yx 和搜索效率 U 按下式计算:
离散搜索时,通常雷达采用环扫方式。下面就雷达采用环扫方式进行离散搜索时,对搜索周期 T 0 和搜索效率 U 进行分析,如图2.6所示。
图2.6 雷达离散搜索分析示意图
如果相邻两次发波点之间的距离 L 大于 d q ,如图2.6(a)所示,则会漏过本应该发现的潜艇。如果相邻两次发波点之间的距离 L 小于 d q ,则将有一部分面积重复搜索了上一次搜索时已潜入水下的潜艇所在的区域,搜索效率下降。综合考虑,反潜巡逻机相邻两次最小开机间隔的距离应当取 d q ,如图2.6(b)所示。
设环扫方式下,尾部探测盲区的扇面半角为 β ( β <90)°,则此时反潜巡逻机一次发波接触的面积为 。若考虑到反潜巡逻机雷达发波持续时间 t cx ,则离散搜索周期 T 0 和搜索效率 U 按下式计算:
潜艇为保持隐蔽性,通常在夜间使用通气管,通气管航行时一般使用潜望镜和雷达侦察仪以及综合声呐站等观察器材对空、海进行不间断的观察搜索。潜艇的指挥潜望镜镜头一般较小不易被发现,通常在进行鱼雷攻击和能见度较好时使用。对空潜望镜镜头一般较大,光度较强,通常在晨、昏或能见度较差时使用。潜艇的这些行动特点,对反潜巡逻机使用雷达进行区域搜索提出了较高的要求。提高反潜巡逻机在晨、昏、夜间或能见度较差时的飞行能力,是提高反潜巡逻机作战能力不可忽视的环节。