刁宏偉 李志華 周開(kāi)華

(91183部隊(duì)業(yè)務(wù)處1) 青島 266042)(海軍蚌埠士官學(xué)校兵器系2) 蚌埠 233012)

1 引言

魚(yú)雷發(fā)射出管后初期彈道包括空中彈道、入水彈道及初始彈道,如圖1所示。魚(yú)雷初始彈道同魚(yú)雷發(fā)射的安全性和攻擊的有效性緊密相關(guān)。魚(yú)雷參數(shù)如何設(shè)定才能使魚(yú)雷的初始彈道滿足實(shí)戰(zhàn)要求而不會(huì)出現(xiàn)跳水或袋深過(guò)大導(dǎo)致沉底;進(jìn)而提出對(duì)發(fā)射海區(qū)的要求。本文通過(guò)對(duì)初期彈道數(shù)學(xué)模型的仿真為潛艇發(fā)射魚(yú)雷提供一定的理論可行性依據(jù),以保證魚(yú)雷的有效使用,減少試驗(yàn)次數(shù)和損失。從魚(yú)雷全彈道示意圖可以看出,潛艇的初期彈道就是初始彈道。關(guān)于魚(yú)雷空間運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系的確定可參考文獻(xiàn)[1]。

圖1 魚(yú)雷全彈道示意圖

2 魚(yú)雷初始彈道數(shù)學(xué)模型

魚(yú)雷初始彈道是指魚(yú)雷進(jìn)入定常工作狀態(tài)或到設(shè)定深度穩(wěn)定航行之前的運(yùn)動(dòng)彈道[2～3]。

2.1 魚(yú)雷動(dòng)力學(xué)方程

在雷體坐標(biāo)系中,以T表示魚(yú)雷動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)動(dòng)能,u,v,ω表示魚(yú)雷速度V在三個(gè)軸上的分量,p,q,r表示魚(yú)雷角速度ω在三個(gè)軸上的分量,則雷體坐標(biāo)系中魚(yú)雷動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)量G和動(dòng)量矩H為:

2.2 魚(yú)雷運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組[4～5]

為了描繪出魚(yú)雷的空間彈道軌跡,必須求得魚(yú)雷質(zhì)心在固定坐標(biāo)系(地面坐標(biāo)系)的各速度分量:

魚(yú)雷 的航程 :˙s=V

2.3 魚(yú)雷機(jī)械慣性控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型[6～7]

2.3.1 舵角方程

式中:Mue為牽連慣性力矩,Mg為重力矩,Mε為阻尼力矩,Mf為輔助簧力矩,Md為定角簧的力矩[4]。

2.3.3 航向控制方程

由于時(shí)間步長(zhǎng) T很小,遠(yuǎn)小于我們選取的積分步長(zhǎng),所以可近似的按下面關(guān)系確定直舵角的值:

s4為管制距離。

當(dāng)尋深或有自導(dǎo)型號(hào)時(shí)(即定角航行時(shí)):δy=0當(dāng)水平航行時(shí):

2.3.2 擺錘運(yùn)動(dòng)方程

3 潛艇魚(yú)雷發(fā)射彈道仿真結(jié)果

仿真條件:設(shè)發(fā)射深度-9m,定深15m,管制距離80m;圖2～3為延遲時(shí)間為6s,不同舵角時(shí),出管速度對(duì)彈道的影響,圖4～5出管速度為22m/s,不同舵角時(shí),延遲時(shí)間對(duì)彈道的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

潛艇發(fā)射魚(yú)雷,袋深在魚(yú)雷出管速度12～27m/s范圍內(nèi)隨出管速度增加而減少,但變化不大。在舵角1.5時(shí),袋深最小,在18～21m左右。魚(yú)雷袋深隨延遲時(shí)間的增加而增大。舵角為1.5時(shí),魚(yú)雷袋深范圍在18～22m最小。

[1]陳一雕,馬士杰.潛艇魚(yú)雷發(fā)射器內(nèi)彈道計(jì)算[J].水中兵器通訊,1977(3):1～18

[2]張宇文.魚(yú)雷彈道與彈道設(shè)計(jì)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1999

[3]練永慶,王樹(shù)宗.水下發(fā)射器的氣體流量控制閥優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].彈道學(xué)報(bào),2002(2):1～6

[4]張振山.一種握高正橫布置潛艇發(fā)射裝置發(fā)射安全性的方法[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2004(1):42～46

[5]宣建明.水聲對(duì)抗器材發(fā)射安全性研究[C]//發(fā)射技術(shù)論文集.昆明:705所資料,2000,9:371～381

[6]魚(yú)雷力學(xué)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999,8

[7]周徐昌,黃文玲.魚(yú)雷控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M].武漢:海軍工程學(xué)院,1999,1