夏志軍，章新華，許林周

(海軍大連艦艇學(xué)院 信息與通信工程系，遼寧 大連116018)

0 引言

水面艦艇面臨的威脅主要來(lái)自空中和水下，其中最直接的水下威脅是魚雷攻擊。目前艦艇水聲對(duì)抗的研究通常僅考慮單雷攻擊的情況，而對(duì)于威脅更大，更為復(fù)雜情況下的多雷攻擊問(wèn)題，還沒(méi)有進(jìn)行深入研究。

潛艇進(jìn)行自導(dǎo)魚雷攻擊時(shí)，為了增加對(duì)目標(biāo)捕獲概率和毀傷概率，各國(guó)潛艇的普遍做法是組織魚雷齊射。魚雷齊射分為兩種方式:扇面齊射和平行航向齊射。相同的射擊條件下，平行航向齊射比扇面齊射具有更高的目標(biāo)捕獲概率［1］。潛艇能夠組織魚雷平行航向齊射的前提:魚雷具有二次轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)且能夠解決“互導(dǎo)”問(wèn)題，否則，只能組織扇面齊射［2］。潛艇組織魚雷平行航向齊射時(shí)，根據(jù)齊射魚雷數(shù)量的不同，平行航向齊射分為兩枚魚雷齊射和多雷齊射(最多不超過(guò)6 雷)，通常以兩枚魚雷齊射居多。

潛艇組織平行航向兩枚自導(dǎo)魚雷齊射攻擊時(shí)，兩枚魚雷相對(duì)于艦艇的方位較近，艦艇能否對(duì)來(lái)襲的魚雷目標(biāo)準(zhǔn)確報(bào)警，分辨出敵潛艇齊射的不同魚雷目標(biāo)是艦艇能否采取有效對(duì)抗措施的關(guān)鍵，目前艦艇的規(guī)避策略和水聲對(duì)抗器材使用策略都是基于單雷攻擊，而對(duì)于潛艇兩枚自導(dǎo)魚雷齊射的對(duì)抗問(wèn)題還缺乏針對(duì)性研究。因此本文主要研究特定的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)下，潛艇平行航向齊射的兩枚魚雷對(duì)艦艇目標(biāo)的方位開角到底有多大，能否滿足艦艇對(duì)魚雷目標(biāo)的方位分辨要求，解決該問(wèn)題對(duì)于水面艦艇對(duì)抗?jié)撏擅遏~雷齊射攻擊時(shí)的指揮決策具有重要意義。

1 潛艇兩枚魚雷平行航向齊射的組織

平行航向齊射是數(shù)枚魚雷齊射出管后，各雷先按設(shè)定的第1 次轉(zhuǎn)角自控轉(zhuǎn)向后展開直航，當(dāng)各雷走完設(shè)定的展開航程后再按設(shè)定的第2 次轉(zhuǎn)角自控轉(zhuǎn)向至齊射扇面中線的平行航向上搜索目標(biāo)的一種齊射組織方式［4－5］。

如圖1所示，潛艇組織兩枚聲自導(dǎo)魚雷平行航向齊射時(shí)，齊射時(shí)刻艦艇位于Ms點(diǎn)，潛艇位于Ws點(diǎn)。潛艇齊射1、2 號(hào)魚雷出管后首先沿發(fā)射航向直航一段距離，然后在S 點(diǎn)分別按設(shè)定的一次轉(zhuǎn)角ωi，i=1，2，轉(zhuǎn)至分散航向，魚雷各自航行完分散航程SL后到達(dá)T1，T2兩點(diǎn)。魚雷平行齊射主航向?yàn)镾C，直線T1T2與SC 垂直，在T1，T2兩點(diǎn)魚雷分別執(zhí)行各自的二次轉(zhuǎn)角ω'i轉(zhuǎn)至主航向SC，魚雷沿SC 航行一段距離后聲自導(dǎo)裝置開機(jī)，兩枚魚雷沿SC 平行航行搜索目標(biāo)，魚雷與被攻擊艦艇的航速分別為vt和vs，圖中φ 為聲自導(dǎo)魚雷攻擊提前角，Q 為魚雷命中舷角。

艦艇魚雷報(bào)警聲納在M 點(diǎn)對(duì)來(lái)襲的魚雷進(jìn)行報(bào)警，以T2魚雷為參考，MT2為魚雷報(bào)警距離，qt為魚雷報(bào)警舷角。

圖1 潛艇兩枚魚雷齊射示意圖Fig.1 Schematic diagram of the salvo of submarine launched two torpedoes

為確保齊射扇面相鄰兩枚魚雷在展開航向過(guò)程中不至于互導(dǎo)，通常設(shè)定最小散角α［1］.若要使齊射兩枚魚雷轉(zhuǎn)入平行航向后，兩枚魚雷的自導(dǎo)扇面能恰好相銜接，則兩枚魚雷平行航向間的距離應(yīng)滿足:

齊射兩枚魚雷展開航程與展開角的關(guān)系為

式中:K 為優(yōu)化系數(shù);r0為魚雷自導(dǎo)作用距離。

考慮到魚雷航行過(guò)程中可能出現(xiàn)的誤差，為提高兩枚魚雷對(duì)目標(biāo)的捕獲概率，避免目標(biāo)從兩枚魚雷之間漏過(guò)，當(dāng)齊射兩枚魚雷轉(zhuǎn)入平行航向后，兩枚魚雷自導(dǎo)扇面應(yīng)有適當(dāng)重疊，當(dāng)K 在0.7～0.9 范圍內(nèi)變化時(shí)能較好解決兩枚魚雷的互導(dǎo)問(wèn)題，并且能夠獲得較高的齊射目標(biāo)捕獲概率［3］。

2 潛艇齊射兩枚魚雷的距離與方位開角

在實(shí)際潛艇魚雷攻擊中，相鄰兩枚魚雷之間存在發(fā)射間隔和航速差，加上魚雷航向轉(zhuǎn)角的誤差，所以兩枚魚雷在出管后將出現(xiàn)梯次航向的狀態(tài)［1］。在兩枚魚雷自導(dǎo)開機(jī)前，魚雷進(jìn)入展開航向，完成展開航程SL，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，兩枚魚雷自導(dǎo)裝置開機(jī)時(shí)分別位于半徑為SL的同一圓弧線上的T1和T2點(diǎn)，如圖2所示。

設(shè)魚雷報(bào)警聲納的方位誤差為Δq，魚雷航向轉(zhuǎn)角總誤差為Δα，兩枚魚雷的齊射間隔時(shí)間為Δt，兩枚魚雷的速度誤差分別為Δvt1、Δvt2.

T1和T2兩枚魚雷是按預(yù)定的間隔時(shí)間依次先后出管，兩枚魚雷出管后的航行速度也可能存在差異，當(dāng)兩枚魚雷進(jìn)入主航向自導(dǎo)裝置開機(jī)工作時(shí)，兩枚魚雷的航程差T1T'1=ΔSL.

圖2 兩枚魚雷梯次分布示意圖Fig.2 Schematic diagram of the echeloned displacement of two torpedoes

自導(dǎo)魚雷攻擊的有利提前角［1］為

由圖1中幾何關(guān)系可得:

式中:

由AT'1= AD－ T1D－ T1T'1， MT'1=可得平行航向齊射過(guò)程中，兩枚魚雷的實(shí)際距離

式中，T'1D=T1D+T1T'1.

可見，兩枚魚雷的實(shí)際距離與敵我雙方的對(duì)抗態(tài)勢(shì)、魚雷的齊射散角、齊射時(shí)間間隔、齊射優(yōu)化系數(shù)、魚雷的自導(dǎo)性能等因素有關(guān)。

平行航向齊射的兩枚魚雷實(shí)際位置相對(duì)被攻擊艦形成的方位開角

3 實(shí)例計(jì)算

結(jié)合現(xiàn)有武器裝備性能及其戰(zhàn)術(shù)使用原則，如表1所示列出了典型戰(zhàn)術(shù)參數(shù)及其取值范圍。根據(jù)表1對(duì)兩枚魚雷方位開角β 與魚雷報(bào)警距離r(MT2)和舷角qt、魚雷自導(dǎo)作用距離r0、齊射優(yōu)化系數(shù)K、魚雷自導(dǎo)扇面角λ、兩枚魚雷齊射時(shí)間間隔Δt、兩枚魚雷齊射散角α 的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析。

表1 戰(zhàn)術(shù)條件設(shè)定Tab.1 Tactical presupposition

1)兩枚魚雷距離、開角與對(duì)抗態(tài)勢(shì)的關(guān)系

在r0=800 m，K =0.75，λ =70°，α =20°，Δt=2 s的情況下，兩枚魚雷實(shí)際距離與相對(duì)艦艇的方位開角如表2所示，可看出兩枚魚雷的實(shí)際距離和方位開角主要與艦艇對(duì)來(lái)襲魚雷的報(bào)警距離有關(guān)，距離越遠(yuǎn)，相對(duì)開角越小，與魚雷的報(bào)警舷角沒(méi)有明顯關(guān)系。在表1所列戰(zhàn)術(shù)參數(shù)下，MT2為10 km 時(shí)，β約在4°左右;MT2為7 km 時(shí)，β 約在5°左右。

表2 兩枚魚雷距離與方位開角Tab.2 Distance and orientation angle of two torpedoes

2)方位開角與魚雷自導(dǎo)作用距離r0的關(guān)系qt=100°，K=0.75，β 與r0關(guān)系如圖3所示:

β 與r0成正比，魚雷報(bào)警距離在7～10 km 范圍內(nèi)，兩枚魚雷的方位開角β 在3°～7°之間。

3)方位開角與齊射優(yōu)化系數(shù)K 的關(guān)系

qt=100°，r =800，β 與K 關(guān)系如圖4所示。方位開角與兩枚魚雷齊射優(yōu)化系數(shù)K 成正比，在通常戰(zhàn)術(shù)條件下，兩枚魚雷的方位開角β 在2°～8°.

4)方位開角與魚雷自導(dǎo)扇面角λ 的關(guān)系

qt=100°，K=0.75，β 與λ 的關(guān)系如圖5所示。兩枚魚雷方位開角與自導(dǎo)扇面角λ 成正比，在通常

圖3 不同r0 的β 與r 關(guān)系Fig.3 Relationships of β and r with different r0

圖4 不同K 的β 與r 關(guān)系Fig.4 Relationships of β and r with different K

戰(zhàn)術(shù)條件下，兩枚魚雷的方位開角β 在5°～7°.

圖5 不同λ 的β 與r 關(guān)系Fig.5 Relationships of β and r with different λ

5)方位開角與兩枚魚雷齊射時(shí)間間隔Δt 的關(guān)系

qt=100°，r0=800 m，K=0.75，β 與Δt 的關(guān)系如圖6所示。β 與Δt 成正比，但Δt 的變化對(duì)β 影響不大。在通常戰(zhàn)術(shù)條件下，兩枚魚雷的方位開角β在5°～6°.

6)方位開角與兩枚魚雷齊射散角α 的關(guān)系

圖6 不同Δt 的β 與r 關(guān)系Fig.6 Relationships of β and r with different Δt

qt=100°，r0=800 m，K=0.75，β 與α 的關(guān)系如圖7所示。α 的大小對(duì)β 沒(méi)有明顯影響。在通常戰(zhàn)術(shù)條件下，兩枚魚雷的方位開角β 在5°～6°.

圖7 不同α 的β 與r 關(guān)系Fig.7 Relationships of β and r with different α

4 結(jié)論

艦艇在與潛艇的水聲對(duì)抗作戰(zhàn)中，能否對(duì)潛艇齊射的自導(dǎo)魚雷準(zhǔn)確報(bào)警，分辨出不同的魚雷目標(biāo)是艦艇能否采取有效對(duì)抗措施的關(guān)鍵所在。本文對(duì)潛艇平行航向齊射兩枚魚雷相對(duì)艦艇的方位開角進(jìn)行了分析，通過(guò)本文的研究可以得出以下結(jié)論:

1)兩枚魚雷對(duì)艦艇的方位開角與敵我雙方的對(duì)抗態(tài)勢(shì)、魚雷的齊射散角、優(yōu)化系數(shù)、魚雷的自導(dǎo)性能等因素有關(guān)。

2)兩枚魚雷的實(shí)際距離和對(duì)艦艇的方位開角與來(lái)襲兩枚魚雷的距離有關(guān)，方位開角隨報(bào)警距離的增大而減小，與魚雷報(bào)警舷角沒(méi)有明顯關(guān)系。

3)兩枚魚雷的方位開角與齊射優(yōu)化系數(shù)、魚雷自導(dǎo)作用距離、魚雷自導(dǎo)扇面角和齊射間隔成正比，齊射間隔和齊射散角對(duì)兩枚魚雷的方位開角影響不大。

4)在通常的戰(zhàn)術(shù)條件下，潛艇平行航向齊射兩枚魚雷相對(duì)艦艇的方位開角在3°～7°之間，考慮到目前艦載聲納性能及海洋環(huán)境影響，艦艇難以準(zhǔn)確分辨出潛艇齊射的兩枚魚雷。因此，通常情況下只能將來(lái)襲兩枚魚雷作為一批目標(biāo)進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)艦載聲納性能改進(jìn)或來(lái)襲魚雷距離較近時(shí)，艦艇才可能分辨出齊射的兩枚魚雷。

因此，艦艇水聲對(duì)抗作戰(zhàn)時(shí)，應(yīng)結(jié)合敵我雙方武器裝備性能及使用情況，根據(jù)聲納提供魚雷報(bào)警距離信息或根據(jù)海洋水聲環(huán)境和聲納性能估計(jì)的魚雷距離信息，對(duì)平行航向齊射條件下的兩枚魚雷方位開角進(jìn)行分析。如果在艦艇聲納不能分辨兩枚魚雷方位開角的距離上報(bào)警，當(dāng)報(bào)警為一批魚雷目標(biāo)時(shí)，此時(shí)有可能是兩枚魚雷齊射攻擊，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的針對(duì)單雷攻擊的艦艇規(guī)避策略和水聲對(duì)抗器材使用策略進(jìn)行必要的修正和完善，使其具備對(duì)抗兩枚魚雷齊射攻擊的需要。如果在聲納能夠分辨出兩枚魚雷方位開角的距離上報(bào)警，報(bào)警為一批目標(biāo)時(shí)按一枚魚雷目標(biāo)進(jìn)行對(duì)抗，如果報(bào)警為兩批目標(biāo)，則可以按兩枚魚雷目標(biāo)進(jìn)行水聲對(duì)抗。

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