面向巡逻阵位保持的空中加油管理时空协同方法

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28438

Abstract

Abstract:

To address the problem of long-cycle Combat Air Patrol （CAP） position maintenance in high-intensity confrontation， a time-space coordination method for air refueling management for CAP position maintenance is proposed. Firstly， based on the task requirements of long-cycle CAP position maintenance， a time-space coordination model for multiple refueling management sub-tasks including fighters rotation and tanker rotation are proposed with a comprehensive consideration of the mission effectiveness and efficiency of CAP. Secondly， a comprehensive mission objective model including four types of objectives of force requirements， airfield sortie frequency， sustained flight duration， and takeoff load configuration is established，and a program effectiveness evaluation model oriented to mission effectiveness are established. On this basis， the feasible solution of time-space cooperative refueling management is calculated by multi-objective optimization algorithm.Finally， the key elements affecting the effectiveness of time-space synergy in refueling management in typical mission scenarios are analyzed with a simulation. The experimental results show that the proposed air refueling management model can generate a reasonable and feasible time-space cooperative refueling management solution for a given CAP mission， and effectively support the long-cycle CAP position maintenance. Compared with the scenario without refueling support， with the time-space collaborative management approach proposed in the paper， the given force can meet the long-period combat patrol mission with more complex mission requirements， and the force requirement can be reduced by 37.5%， the airfield usage intensity can be reduced by 62.5%， the minimum takeoff fuel quantity of fighters can be reduced by 54.3%， and the overall mission effectiveness can be improved by 47.3%.

Key words: combat air patrol, air refueling, battle management, time-space coordination

CLC Number:

V279⁺.3

Ao WU, Huanyu LI, Yangjun GAO, Longfei YUE, Yajie CUI, Rennong YANG. Time-space coordination method for air refueling management for combat air patrol position maintenance[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(20): 628438-628438.

Figures/Tables 32

Fig.1

Fig.2

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Fig.4

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Table 1

Model parameters

序号	参数	符号	数值
1	战斗机油箱容量/kg	$O f 0$	5 000
2	加油机油箱容量/kg	$O t 0$	90 000
3	战斗机巡航速度/（km·h^-1）	$v f h$	900
4	战斗机巡逻速度/（km·h^-1）	$v f l$	900
5	战斗机受油速度/（km·h^-1）	$v f s$	600
6	战斗机巡航耗油率/（kg·h^-1）	$α f h$	1 800
7	战斗机巡逻耗油率/（kg·h^-1）	$α f l$	1 800
8	战斗机受油耗油率/（kg·h^-1）	$α f s$	1 800
9	加油机速度/（km·h^-1）	$v t$	600
10	加油机耗油率/（kg·h^-1）	$α t$	6 000
11	加油机输油管数	$n s$	2
12	加油机输油速度/（kg·min^-1）	$α a$	1 500
13	战斗机受油对接脱离时间/min	$t d t$	2
14	CAP保持时长/h	$α f h$	8
15	CAP在岗兵力/架	$α f h$	8
16	战斗机机场与CAP距离/km	$d f$	800
17	加油机机场与CAP距离/km	$d t$	800
18	加油机机场与CAP方位角/（°）	$a t$	30
19	战斗机机场兵力数量/架	$n 1 j$	48
20	战斗机机场保障能力/（架次/8 h）	$n 1 c$	96
21	加油机机场兵力数量/架	$n 2 j$	16
22	加油机机场保障能力/（架次/8 h）	$n 2 c$	32
23	战斗机最长在空时间/h	$t f m a x$	6
24	加油机最长在空时间/h	$t t m a x$	6
25	战斗机再次出动准备时间/h	$t f ⁃ p r e$	2
26	加油机再次出动准备时间/h	$t t ⁃ p r e$	2
27	飞机安全燃油比率	$η s a f e$	0.1

Table 1

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Table 2

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References 28

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任务效能	飞机数量/架	飞机出动架次	战斗机编队数量/支	战斗机编队出动批次	加油机数量/架	加油机出动架次	在岗保障加油机数量/架	在岗保障加油机出动架次
1.449 4	35	36	4	4	3	4	3	4
在岗保障加油机返回机场的剩余燃油比率	来途保障加油机数量/架	来途保障加油机出动架次	回途保障加油机数量/架	回途保障加油机出动架次	开始加油空域	结束加油空域	开始燃油比率	结束燃油比率
0.202 2	0	0	0	0	399.141 5	150	0.261 2	0.850 0
战斗机来途是否加油	战斗机回途是否加油	最小战斗机起飞燃油比率	战斗机一次出动时长/h	战斗机一次出动巡逻时长/h	战斗机一次出动到岗次数	战斗机编队一次受油时间/h	战斗机编队受油距离/km	战斗机编队一次受油量/km
否	否	0.421 5	4.992 4	1.025 4	2	0.412 5	249.141 5	25 727.593 7
组内出动间隔/h	组间出动间隔/h	战斗机编队出动批次	加油机在岗保障周期/h	加油机在岗保障周期耗油量/kg	加油机来回路途耗油量/kg	加油机一次出动在岗保障次数	加油机一次出动时长/h	加油机出动间隔/h
1.025 4	4.101 6	4	1.025 4	31 879.951 6	11 705.133 6	2	3.391 5	2.050 8

典型兵力搭配	加油机典型油量/kg	战斗机典型油量/kg
有人加油机-有人战斗机	90 000、70 000	10 000、12 000
有人加油机-无人战斗机	40 000	7 000
无人加油机-有人战斗机	15 000	5 000
无人加油机-无人战斗机	15 000	3 000

Time-space coordination method for air refueling management for combat air patrol position maintenance

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