錢忠明

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基于聯(lián)合制導(dǎo)方式的潛射反主動聲納魚雷探討

錢忠明

(中國人民解放軍92858部隊, 浙江 寧波, 315812)

針對現(xiàn)行潛射反艦魚雷制導(dǎo)方式受海洋環(huán)境的影響, 潛艇攻擊距離和魚雷自導(dǎo)距離被制約的問題, 借鑒反輻射導(dǎo)彈的設(shè)計理念, 提出了一種基于對目標(biāo)探測信號的測量和其他組合聯(lián)合制導(dǎo)的新型魚雷制導(dǎo)方式。采用這種自導(dǎo)方式的反主動聲納魚雷, 以反潛艦艇和魚雷發(fā)出的主動聲納脈沖信號為導(dǎo)引源, 對目標(biāo)實施硬殺傷。探討了聯(lián)合制導(dǎo)方式下, 反主動聲納魚雷的設(shè)計原理及技術(shù)特點, 并假想了其作戰(zhàn)流程。分析表明, 反主動聲納魚雷的作戰(zhàn)特點符合實際攻擊和作戰(zhàn)需要, 具有較好的應(yīng)用前景。

反主動聲納魚雷; 聯(lián)合制導(dǎo); 反輻射技術(shù)

1 需求背景

潛艇發(fā)射魚雷攻擊水面艦艇, 因其攻擊隱蔽性好、爆炸威力大的特點, 被世界各國海軍廣泛重視。目前, 國內(nèi)外反艦魚雷的制導(dǎo)方式末自導(dǎo)通常采用尾流自導(dǎo)、被動聲自導(dǎo), 有些還采用主動聲自導(dǎo)等方式。魚雷攻擊水面艦艇的方式主要是預(yù)先給魚雷輸入目標(biāo)參數(shù)或利用線導(dǎo)技術(shù)實施導(dǎo)引魚雷, 在接近目標(biāo)艦一定距離時, 魚雷末自導(dǎo)工作, 對尾流或輻射噪聲信號進行處理、檢測, 直至跟蹤、攻擊目標(biāo)[1]。不難看出, 這些自導(dǎo)方式受目標(biāo)的尾流長度、輻射噪聲等物理場及海況、聲速梯度等水文環(huán)境影響較大, 大大制約了潛艇攻擊距離和魚雷自導(dǎo)距離。

潛艇在自身防御、遭受攻擊需要發(fā)射魚雷的時候, 必須要花費大量的時間去對目標(biāo)要素進行解算, 在對魚雷進行參數(shù)設(shè)定后才能發(fā)射, 大量的時耗使?jié)撏チ讼葦彻舻臋C會, 喪失了戰(zhàn)場上的主動權(quán)。而本文所討論的反主動聲納魚雷則不需要如此長時間的解算和參數(shù)設(shè)定, 只要潛艇發(fā)現(xiàn)敵方主動聲納脈沖, 即可發(fā)射反主動聲納魚雷進行攻擊。這主要表現(xiàn)在以下兩方面。

1) 潛艇打擊敵方水面艦艇。水面艦艇對潛艇的搜索往往是采取艦載聲納主被動聯(lián)合方式進行搜索、定位及攻擊。由于潛艇發(fā)現(xiàn)主動聲納脈沖信號的距離比發(fā)現(xiàn)目標(biāo)輻射噪聲的距離要大的多, 所以潛艇在發(fā)現(xiàn)敵方水面艦艇主動聲納脈沖時, 不需要進行目標(biāo)要素解算, 直接發(fā)射反主動聲納魚雷進行攻擊。魚雷接收敵方水面艦艇發(fā)出的主動聲納脈沖進行導(dǎo)引, 跟蹤其主動聲納脈沖信號直至摧毀敵方艦艇。

2) 潛艇自身防御敵反潛魚雷。反潛魚雷的自導(dǎo)方式通常采用主動聲自導(dǎo)進行搜索并攻擊潛艇, 潛艇對魚雷的防御通常采用施放干擾器材、聲誘餌, 對來襲魚雷進行軟對抗, 還沒有一種可以摧毀來襲魚雷的硬對抗武器。而反主動聲納魚雷在潛艇遭受魚雷攻擊時, 就可以發(fā)現(xiàn)并跟蹤反潛魚雷發(fā)射出的主動聲納脈沖信號, 對來襲魚雷進行硬殺傷摧毀, 從而大大提高潛艇的防御和對抗能力。

2 基于聯(lián)合制導(dǎo)方式的潛射反主動聲納魚雷

2.1 設(shè)計原理

在當(dāng)今電子對抗領(lǐng)域, 反輻射武器具有不可磨滅的重要作用, 尤其是反輻射導(dǎo)彈已經(jīng)發(fā)展到第3代, 技術(shù)較為成熟。這種具有隱蔽攻擊、硬殺傷特點的武器是對雷達威脅最大的一種武器, 以目標(biāo)電磁輻射為導(dǎo)引源不僅能有效抑制雷達的作戰(zhàn)使用, 而且能摧毀雷達設(shè)備和殺傷雷達操縱人員, 是現(xiàn)代防空壓制的主要硬殺傷武器[2]。反主動聲納魚雷就是借鑒了反輻射導(dǎo)彈的原理, 以反潛艦艇和魚雷發(fā)出的主動聲納脈沖信號為導(dǎo)引源, 從而對目標(biāo)進行硬殺傷。

由于目前魚雷聲自導(dǎo)基陣安裝在魚雷前端自導(dǎo)頭內(nèi), 尺度較小, 即使接收到主動脈沖信號也不能解算出它的方位信息。因此, 為了使反主動聲納魚雷能夠更好的接收并跟蹤主動聲納脈沖信號, 就必須在魚雷雷體的兩側(cè)增加安裝聲納脈沖信號接收處理器, 即舷側(cè)陣(如圖1), 在一定的舷角范圍內(nèi)可接收并解算出主動聲納脈沖信號的方位, 用于魚雷導(dǎo)引。為了保證該型魚雷既能探測聲納脈沖用于反艦, 又能探測反潛魚雷主動自導(dǎo)脈沖用于反魚雷, 舷側(cè)陣的工作頻段可設(shè)置為兩檔, 即反艦艇聲納脈沖時采用低頻段, 反主動聲納魚雷時采用高頻段, 在魚雷發(fā)射前根據(jù)任務(wù)需求, 選擇設(shè)定。

圖1 反主動聲納魚雷信號接收示意圖

作為反艦主動聲納魚雷使用時, 舷側(cè)陣不斷對接收的主動聲納脈沖信號進行檢測、分析、處理并控制魚雷自動尋的, 魚雷在向目標(biāo)接近過程中, 若魚雷因與目標(biāo)的相對位置發(fā)生改變導(dǎo)致舷側(cè)陣不能接收到主動聲納脈沖信號, 說明此時的魚雷航向正對著目標(biāo)主動聲納脈沖信號發(fā)射方向, 魚雷為直航, 隨著目標(biāo)與魚雷相對位置的改變, 一旦目標(biāo)主動聲納脈沖信號進入舷側(cè)陣的可接收舷角, 舷側(cè)陣?yán)^續(xù)導(dǎo)引魚雷, 如此周而復(fù)始, 將魚雷導(dǎo)向目標(biāo)附近。在這過程中, 若魚雷被動聲自導(dǎo)能檢測到目標(biāo)的輻射噪聲, 則魚雷由被動聲自導(dǎo)檢測到的目標(biāo)輻射噪聲方位導(dǎo)引并攻擊目標(biāo)。為防止目標(biāo)因停止發(fā)射聲納主動脈沖信號而導(dǎo)致攻擊失敗, 發(fā)射前可人工設(shè)定魚雷被動自導(dǎo)開機距離, 這時的魚雷就是目前常用的被動聲自導(dǎo)魚雷。

在對抗來襲魚雷時, 反主動聲納魚雷不斷接收來襲魚雷的主動聲自導(dǎo)脈沖信號并導(dǎo)引魚雷, 直至在距來襲魚雷一定距離上, 采用近炸引信引爆魚雷, 達到摧毀、干擾來襲魚雷的目的。為防止魚雷因丟失來襲魚雷的主動聲自導(dǎo)脈沖信號而導(dǎo)致攔截失敗, 發(fā)射前可人工設(shè)定魚雷主動自導(dǎo)開機距離, 在一定距離上令魚雷主動自導(dǎo)開機, 由主動自導(dǎo)發(fā)現(xiàn)、導(dǎo)引魚雷, 并控制近炸引信引爆魚雷。

反主動聲納魚雷如何辨別所接收到的主動聲納脈沖信號。真實海戰(zhàn)情況下, 除了敵方艦艇發(fā)出的信號外, 聲納浮標(biāo)、吊放聲納等都會有主動聲納脈沖信號。魚雷必須能識別別出聲納浮標(biāo)、吊放聲納發(fā)出的脈沖信號并作出篩選, 這樣才能做到有的放矢。聲納浮標(biāo)和吊放聲納所使用的主動聲納頻率和水面艦艇所使用的頻率差別比較大, 所以魚雷可以加裝主動聲納信號判別裝置, 根據(jù)所接收到的聲納信號功率作出選擇。同時, 聲納浮標(biāo)和吊放聲納的信號變化特征和艦艇是有區(qū)別的, 聲納浮標(biāo)是固定在海面上的, 所以信號方位、距離基本不變；吊放聲納的信號則是不連續(xù)的、方位距離變化較快；而水面艦艇的主動聲納信號一般情況下都是連續(xù)的方位距離變化。所以, 魚雷所加裝的信號判別裝備在聲納信號變化特征上也可以作出辨別, 從而避免了聲納浮標(biāo)、吊放聲納等干擾。

綜上所述, 聯(lián)合制導(dǎo)下的反主動聲納魚雷能夠做到目標(biāo)信息識別及連續(xù)的目標(biāo)導(dǎo)引, 而且能夠在發(fā)現(xiàn)敵主動聲納脈沖信號的第一時間內(nèi)發(fā)射魚雷, 縮短了準(zhǔn)備時間, 真正做到先敵發(fā)現(xiàn)、先敵攻擊, 可大大提高潛艇的攻擊和反擊能力。

2.2 作戰(zhàn)流程

反主動聲納魚雷攻擊目標(biāo)示意見圖2。假想反艦主動聲納魚雷作戰(zhàn)使用流程如下。

圖2 反主動聲納魚雷攻擊目標(biāo)示意圖

第1步, 潛艇遠距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)主動脈沖信號, 偵測并判明目標(biāo)主動脈沖的頻率及目標(biāo)距離在魚雷射程內(nèi), 將魚雷舷側(cè)陣的接收頻率設(shè)置為寬頻, 并設(shè)定被動自導(dǎo)開機距離, 潛艇向目標(biāo)方位或以一定的提前角發(fā)射魚雷。魚雷正常出管后, 解除保險進入直航階段。

第2步, 魚雷舷側(cè)陣開始工作, 按照預(yù)定輸入的目標(biāo)主動聲納脈沖信號的頻率范圍, 檢測主動聲納脈沖信號并朝向輻射源做連續(xù)的徑向運動。當(dāng)魚雷左(右)舷接收到脈沖信號時, 魚雷向左(右)修正航向, 并向目標(biāo)接近, 而接收陣接收在垂直方向接收到信號時, 魚雷便在垂直方向做變深運動。

第3步, 隨著目標(biāo)的運動, 目標(biāo)與魚雷的陣位發(fā)生變化, 魚雷舷側(cè)陣又接收到目標(biāo)的主動脈沖信號, 魚雷繼續(xù)向目標(biāo)方位導(dǎo)引, 不斷接近目標(biāo)。

第4步, 魚雷航行至被動自導(dǎo)開機距離時, 被動自導(dǎo)開機, 當(dāng)檢測到目標(biāo)輻射噪聲時, 優(yōu)先轉(zhuǎn)入被動聲自導(dǎo)工作, 直至命中目標(biāo)。

2.3 技術(shù)特點

導(dǎo)彈反輻射技術(shù)發(fā)展成熟并在多次實戰(zhàn)中使用, 起到了不可磨滅的作用[3]。很顯然聯(lián)合制導(dǎo)方式下的反主動聲納魚雷在潛艇對抗水面艦艇中, 也將會起到舉足輕重的作用。這里探討的聯(lián)合制導(dǎo)方式下反主動聲納魚雷具有以下特點。

2.3.1 戰(zhàn)術(shù)使用靈活。反主動聲納魚雷利用的是反輻射技術(shù)跟蹤目標(biāo), 在發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)主動脈沖時, 可以利用反輻射技術(shù)引導(dǎo)至目標(biāo)附近, 并最終轉(zhuǎn)為被動聲自導(dǎo)或主動聲自導(dǎo)準(zhǔn)確攻擊目標(biāo), 而在未發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)主動脈沖的條件下則可以按照現(xiàn)有魚雷攻擊模式進行攻擊。

2.3.2 攻擊目標(biāo)距離遠, 攻擊反應(yīng)時間短。只要目標(biāo)不停止發(fā)送主動脈沖信號, 魚雷便能自動尋的, 直至攻擊目標(biāo)。這種攻擊模式, 對目標(biāo)要素的要求不高, 只需在魚雷發(fā)射前將目標(biāo)主動脈沖信號頻率或頻率范圍輸入至魚雷, 而不需要通過較長時間的機動獲得目標(biāo)的運動要素。特別是潛艇與反潛水面艦艇對抗時, 反潛水面艦艇通常采用變向變速機動搜潛, 若發(fā)現(xiàn)水面艦艇主動聲納脈沖, 潛艇可不解算目標(biāo)要素, 立即發(fā)射反主動聲納魚雷, 實現(xiàn)快速攻擊。

2.3.3 反主動聲納魚雷的工作原理決定了它出管后只能攻擊正在發(fā)射主動聲納脈沖的目標(biāo)。因此, 反主動聲納魚雷必須有輻射源才能正常工作, 也就是說, 如果目標(biāo)停止發(fā)射主動聲納脈沖信號, 那么反主動聲納魚雷必須改換成其他的制導(dǎo)方式, 其攻擊效能必然要降低。

2.3.4 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中面臨的信號環(huán)境極為復(fù)雜, 主動脈沖信號源較多, 這就要求魚雷信號接收器要有較高精度, 并且能夠?qū)邮盏降闹鲃勇暭{信號進行辨別, 同時要對目標(biāo)主動脈沖聲納以及其頻率加強數(shù)據(jù)搜索。

2.3.5 由于反潛魚雷多使用主動聲制導(dǎo)方式, 因此, 反主動聲納魚雷可以用于潛艇自身防御, 是對來襲魚雷進行硬殺傷的有力武器。

3 結(jié)束語

根據(jù)以上探討, 反主動聲納魚雷的作戰(zhàn)特點是比較符合攻擊實際和作戰(zhàn)需要的。但也只是對該型魚雷的初步設(shè)計和作戰(zhàn)使用的探討, 要想真正列裝部隊、在實際海戰(zhàn)中使用, 仍需要在魚雷總體結(jié)構(gòu)和目標(biāo)識別能力、識別敵我能力、真目標(biāo)和假目標(biāo)(如聲納浮標(biāo))區(qū)分能力以及信號處理及魚雷導(dǎo)引等技術(shù)方面做深入研究。

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Discussion about Anti-active Sonar Torpedo Based on Combined Guidance Way

QIAN Zhong-ming

(92858thUnit, The People′s Liberation Army of China, Ningbo 315812, China)

Guidance of submarine- launched anti-ship torpedo is influenced by sea environment, whichrestricts the submarine attacking distance and the torpedo homing distance. As a result, the author makes use of the design con- ception of anti-radiation missile to present a new combined guidance based on target detection and other guidance ways. The anti-active sonar torpedo adopting the proposed combined guidance takes active sonar pulse signals from anti-submarine ship and torpedo as its guiding source in attacking target. In addition, the design principle and charac- teristics of the anti-active sonar torpedo with the combined guidance are addressed, and its operation process is supposed. The analysis shows that the anti-active sonar torpedo with the proposed combined guidance meets the requirements for actual attack.

anti-active sonar torpedo; combined guidance; anti-radiation technology

TJ631.2

A

1673-1948(2012)01-0024-04

2010-10-29;

2011-06-29.

錢忠明(1965-), 男, 高級工程師, 長期從事潛射魚雷作戰(zhàn)使用研究.

(責(zé)任編輯: 楊力軍)