朱文振, 葉豪杰, 劉 波

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線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布試驗(yàn)鑒定方法

朱文振, 葉豪杰, 劉 波

(中國人民解放軍91388部隊(duì), 廣東 湛江, 524022)

魚雷靶場(chǎng)散布是線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)能力的重要指標(biāo), 也是線導(dǎo)魚雷試驗(yàn)鑒定的重要內(nèi)容。分析了線導(dǎo)魚雷導(dǎo)引過程中產(chǎn)生魚雷散布的原因, 建立了雷位誤差和深度誤差數(shù)學(xué)模型, 應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論確定了試驗(yàn)項(xiàng)目與試驗(yàn)樣本, 并通過對(duì)影響線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布主要因素的分析, 確定了試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則, 提出了試驗(yàn)評(píng)定方法。該方法為制定線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布試驗(yàn)鑒定和方案設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù), 也可為線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)仿真及作戰(zhàn)效能評(píng)估提供參考。

線導(dǎo)魚雷; 靶場(chǎng)散布; 雷位誤差; 試驗(yàn)鑒定

0 引言

與自導(dǎo)魚雷相比, 線導(dǎo)魚雷近10倍地增大了攻擊目標(biāo)范圍, 線導(dǎo)導(dǎo)引方式具有良好的隱蔽性、較強(qiáng)的抗干擾能力, 使國外遠(yuǎn)程魚雷幾乎無不采用線導(dǎo)導(dǎo)引方式。

線導(dǎo)導(dǎo)引是發(fā)射平臺(tái)對(duì)魚雷實(shí)施遙控導(dǎo)引, 整個(gè)過程由聲納系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和魚雷制導(dǎo)系統(tǒng)共同完成。魚雷發(fā)射出管后, 火控系統(tǒng)根據(jù)發(fā)射平臺(tái)的位置信息、目標(biāo)信息以及魚雷制導(dǎo)系統(tǒng)信息, 選擇正確的線導(dǎo)導(dǎo)引方法自動(dòng)解算魚雷轉(zhuǎn)角/偏航角, 通過線導(dǎo)導(dǎo)線周期性發(fā)送航深、轉(zhuǎn)角、自導(dǎo)開機(jī)等遙控指令, 控制魚雷航行并逐漸接近目標(biāo), 直到魚雷自導(dǎo)裝置發(fā)現(xiàn)目標(biāo)[1]。

在線導(dǎo)導(dǎo)引過程中, 由于發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航系統(tǒng)、解算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素和魚雷航行位置均存在誤差, 導(dǎo)致魚雷航行過程中出現(xiàn)魚雷散布。魚雷散布的大小是魚雷武器系統(tǒng)控制魚雷航行至目標(biāo)附近區(qū)域的精度要求, 也是魚雷自導(dǎo)裝置能否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的前提條件。因此, 魚雷散布是線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能的一項(xiàng)重要能力指標(biāo), 也是魚雷武器系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定的一項(xiàng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)內(nèi)容。

1 魚雷散布產(chǎn)生原因

線導(dǎo)魚雷發(fā)射出管后, 受魚雷航速誤差、航向誤差、轉(zhuǎn)向誤差和深度誤差的影響, 導(dǎo)致魚雷航行至預(yù)定時(shí)刻的實(shí)際位置與理論位置不一致, 這種位置偏差現(xiàn)象稱為魚雷散布, 主要由魚雷的艦艇散布和靶場(chǎng)散布引起[2]。

在魚雷射擊過程中, 受發(fā)射平臺(tái)航行狀態(tài)及發(fā)控系統(tǒng)技術(shù)條件的影響而導(dǎo)致魚雷產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為魚雷艦艇散布[3-4]。主要產(chǎn)生原因包括發(fā)射裝置的機(jī)械延遲與齊射間隔時(shí)間、發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)航與探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)偏差、占位射擊航向航路偏航、瞄準(zhǔn)誤差以及離散信號(hào)響應(yīng)滯后等。但在現(xiàn)代水下發(fā)射平臺(tái)裝備火控／指控系統(tǒng)的條件下, 前幾種原因引起的魚雷艦艇散布可以得到消除或修正, 當(dāng)離散信號(hào)響應(yīng)滯后引起的誤差不大時(shí), 可忽略不計(jì)。

在魚雷航行過程中, 受外界環(huán)境條件影響以及魚雷線導(dǎo)導(dǎo)引過程中航行參數(shù)變化而導(dǎo)致魚雷產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為魚雷靶場(chǎng)散布[3-4]。主要產(chǎn)生原因包括魚雷動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)航控制系統(tǒng)、線導(dǎo)遙控導(dǎo)引產(chǎn)生的魚雷航行參數(shù)差異以及魚雷航行環(huán)境條件存在差別等。試驗(yàn)證明, 若將產(chǎn)生魚雷靶場(chǎng)散布的系統(tǒng)誤差消除, 則魚雷在航程、橫向和深度上的誤差均屬于隨機(jī)誤差, 且服從正態(tài)分布規(guī)律。

2 魚雷靶場(chǎng)散布

在3D空間中, 魚雷靶場(chǎng)散布分為水平面散布和垂直面散布, 水平面散布可用雷位誤差表示, 垂直面散布可用深度誤差表示。

2.1 雷位誤差

圖1 魚雷線導(dǎo)導(dǎo)引過程中雷位誤差

由概率論可知, 平面正態(tài)隨機(jī)點(diǎn)的2個(gè)分量和是否獨(dú)立, 與坐標(biāo)系的選擇有很大關(guān)系, 若選取靶場(chǎng)坐標(biāo)系與散布橢圓軸的方向平行, 則和在此坐標(biāo)系內(nèi)相互獨(dú)立[6]。則雷位誤差密度函數(shù)為

2.1.1 縱向雷位誤差

2.1.2 橫向雷位誤差

2.2 深度誤差

3 魚雷靶場(chǎng)散布試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目確定

從控制系統(tǒng)原理可知, 魚雷水平面與垂直面采用獨(dú)立控制通道回路方式進(jìn)行設(shè)計(jì), 即魚雷水平面與垂直面靶場(chǎng)散布相互獨(dú)立。因此, 線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布可分為雷位誤差和航深誤差2個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)鑒定。

3.2 試驗(yàn)樣本計(jì)算

3.2.1 雷位誤差

若雷位誤差指標(biāo)采用方差形式表示, 可采用正態(tài)分布參數(shù)方差假設(shè)檢驗(yàn)方法確定試驗(yàn)樣本量。

對(duì)于式(8)的檢驗(yàn), 可采用2檢驗(yàn)構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量

由式(10)和式(11)可得出

表1 雷位定位誤差試驗(yàn)樣本量確定

Table 1 Determination of test samples for torpedo′s location error

3.2.2 深度誤差

魚雷深度誤差除在雷位誤差試驗(yàn)之外, 還可結(jié)合其他實(shí)航試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)鑒定。通常深度誤差試驗(yàn)樣本量較大, 可選取所有實(shí)航試驗(yàn)樣本量作為試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)樣本。

3.3 影響線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布主要因素

影響魚雷靶場(chǎng)散布的主要因素包括魚雷固有屬性和外界約束條件。固有屬性包括魚雷航速誤差、航向誤差、轉(zhuǎn)角誤差和航深誤差。外界約束條件包括初始對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)誤差、線導(dǎo)遙控轉(zhuǎn)向次數(shù)和海流速度。

3.3.1 航速誤差

主要與魚雷動(dòng)力裝置類型和提供動(dòng)力的能量相關(guān)。魚雷航速誤差越大, 在預(yù)定航行時(shí)間內(nèi)航程誤差越大, 縱向雷位誤差越大。

3.3.2 航向誤差

主要與魚雷航向穩(wěn)態(tài)控制能力和陀螺傳感器精度相關(guān)。魚雷航向誤差越大, 在預(yù)定航行時(shí)間內(nèi)橫向雷位誤差就越大。

3.3.3 轉(zhuǎn)角誤差

主要與魚雷執(zhí)行線導(dǎo)遙控指令變向后航向誤差相關(guān)。轉(zhuǎn)角誤差越達(dá), 橫向雷位誤差越大。

3.3.4 航深誤差

主要與魚雷航深穩(wěn)態(tài)控制能力和深度傳感器精度等相關(guān), 通常航深誤差越大, 垂直面靶場(chǎng)散布越大。

3.3.5 初始對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)誤差

主要與魚雷武器系統(tǒng)慣導(dǎo)精度相關(guān)。若發(fā)射平臺(tái)采用高精度慣導(dǎo)系統(tǒng), 魚雷初始對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)誤差較小, 可以忽略不計(jì)。

3.3.6 線導(dǎo)遙控轉(zhuǎn)向次數(shù)

主要與線導(dǎo)遙控間隔時(shí)間和魚雷航行時(shí)間相關(guān)。線導(dǎo)遙控間隔時(shí)間越短, 在預(yù)定航行時(shí)間內(nèi)線導(dǎo)導(dǎo)引魚雷轉(zhuǎn)向次數(shù)越多, 橫向雷位誤差越大。

3.3.7 海流速度

主要與海流速度的大小與方向相關(guān)。海流速度的大小與海流方向?qū)︳~雷航速誤差、魚雷航向誤差產(chǎn)生直接影響, 特別是海流速度和方向變化較大的環(huán)境條件下, 縱向雷位誤差和橫向雷位誤差均增大。

3.4 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則

試驗(yàn)實(shí)施安全、貼近實(shí)戰(zhàn)鑒定以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則, 貫穿于試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)全過程之中。

3.4.1 試驗(yàn)實(shí)施安全性

在正常條件下, 發(fā)射平臺(tái)通過線導(dǎo)導(dǎo)線發(fā)送遙控指令控制魚雷航行, 但當(dāng)魚雷線導(dǎo)斷線后自動(dòng)變?yōu)樽詫?dǎo)雷, 并按魚雷武器系統(tǒng)解算的偏航角自主航行。由于線導(dǎo)斷線時(shí)刻未知, 魚雷偏航角是不確定的, 魚雷預(yù)定航行區(qū)域擴(kuò)大, 試驗(yàn)實(shí)施不確定因素增多, 丟雷風(fēng)險(xiǎn)增大。若選擇魚雷固定程序彈道設(shè)計(jì), 在魚雷航行過程中, 即使魚雷出現(xiàn)線導(dǎo)斷線、航行異常停車上浮等情況, 也可在預(yù)定航行范圍之內(nèi)尋找并打撈魚雷, 可確保實(shí)航試驗(yàn)實(shí)施安全。

3.4.2 試驗(yàn)方案真實(shí)性

3.4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性

3.5 評(píng)定方法

3.5.1 雷位誤差

根據(jù)魚雷雷位概率誤差要求, 可得

將式(18)轉(zhuǎn)換為概率密度函數(shù), 可得

3.5.2 深度誤差

參照GJB408B-2009《魚雷定型試驗(yàn)規(guī)程》, 統(tǒng)計(jì)所有實(shí)航試驗(yàn)過程中深度誤差數(shù)據(jù), 按照試驗(yàn)項(xiàng)目合格率進(jìn)行分析評(píng)定。

4 結(jié)束語

本文基于概率含義的雷位誤差, 提出了一種靶場(chǎng)散布試驗(yàn)鑒定方法, 對(duì)后續(xù)魚雷指標(biāo)體系規(guī)范化、作戰(zhàn)效能評(píng)估與作戰(zhàn)使用方法等方面具有一定的借鑒作用。但魚雷散布包含艦艇散布與靶場(chǎng)散布兩方面內(nèi)容, 特別系統(tǒng)誤差較大時(shí), 艦艇散布也是不能忽視的, 其試驗(yàn)鑒定方法更復(fù)雜, 是后續(xù)魚雷散布試驗(yàn)鑒定的重要研究內(nèi)容。

[1] 張宇文. 魚雷彈道與彈道設(shè)計(jì)[M]. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 1999: 105-107.

[2] 衛(wèi)愛萍. 現(xiàn)代艦艇火控系統(tǒng)[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2008: 329-331.

[3] 王興軍. 線導(dǎo)魚雷靶場(chǎng)散布分析[J]. 魚雷技術(shù), 2006. 14(2): 54-56.

Wang Xing-jun. Analysis of Shooting Range Scatter for Wire-guided Torpedo[J]. Torpedo Technology, 2006, 14 (2): 54-56.

[4] 孟慶玉. 魚雷作戰(zhàn)效能[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2003: 88-91.

[5] 閆章更. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2001: 14-16.

[6] 武小悅. 裝備試驗(yàn)與評(píng)價(jià)[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2008: 400-404.

Test and Evaluation of Shooting Range Dispersion for Wire-guided Torpedo

ZHU Wen-zhen, YE Hao-jie, LIU Bo

(91388thUnit，The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

Torpedo shooting range dispersion is an important index in evaluating a wire-guided torpedo’s attacking ability, and it is also a principal index in wire-guided torpedo test and evaluation. In this paper, the cause of shooting range dispession during guidance of a wire-guided torpedo is analyzed, and two models of torpedo’s location error and depth error are constructed. Test items and samples are determined following the design theory of torpedo test, and design principle of torpedo test scheme as well as evaluation method of the test are presented by analyzing the main factors influencing wire-guided torpedo shooting range dispersion. This study provides a theoretical foundation for designing test and evaluation method of torpedo shooting range dispersion, and also offers a reference for wire-guided torpedo combat simulation and operational effectiveness evaluation.

wire-guided torpedo; shooting range dispersion; location error; test and evaluation

TJ630.6

A

1673-1948(2012)05-0396-05

2011-12-08;

2012-02-27.

朱文振(1975-), 男, 工程師, 研究方向?yàn)轸~雷試驗(yàn)鑒定.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)