葉浩亮, 朱文振

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反潛魚雷水聲對抗能力試驗方法探討

葉浩亮, 朱文振

（中國人民解放軍91388部隊, 廣東 湛江, 524022）

隨著反魚雷水聲對抗器材的蓬勃興起, 水聲對抗能力作為魚雷作戰(zhàn)能力的一項重要指標越來越受到重視, 而如何評定魚雷的水聲對抗能力目前還處于探索階段。為了解決這一問題, 從水聲對抗器材工作原理入手, 通過分析影響魚雷對抗能力的主要因素, 運用作戰(zhàn)使用基本理論, 設(shè)計出貼近實戰(zhàn)環(huán)境條件的對抗試驗方案, 提出了一系列能衡量魚雷水聲對抗能力的指標, 有助于進一步完善魚雷試驗理論。

反潛魚雷; 水聲對抗器材; 作戰(zhàn)能力; 試驗

0 引言

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展, 現(xiàn)代自導魚雷性能不斷提高, 魚雷作為水下戰(zhàn)術(shù)型攻擊性武器, 已對潛艇構(gòu)成巨大威脅, 世界海軍強國非常重視水聲對抗技術(shù)的發(fā)展, 并為潛艇裝備了各種反魚雷水聲對抗器材。在現(xiàn)代水下海戰(zhàn)中, 水聲環(huán)境非常復(fù)雜, 魚雷能否有效對抗水下潛艇各種反魚雷技術(shù)和戰(zhàn)術(shù), 最終實現(xiàn)命中毀傷潛艇目標的作戰(zhàn)使命任務(wù), 對未來海戰(zhàn)勝利起著重要的保證作用。對反潛魚雷自身而言, 水聲對抗是魚雷攻擊潛艇作戰(zhàn)過程中的重要環(huán)節(jié), 也是魚雷系統(tǒng)效能作戰(zhàn)能力的一項重要指標。

早期的魚雷試驗并未將水聲對抗能力作為一項單獨指標列出來考核, 而只是簡單地做功能性檢驗試驗。換句話說, 早期試驗只能回答魚雷有沒有一定的對抗能力, 而不能回答魚雷對抗能力到底有多強多弱。

當前的作戰(zhàn)環(huán)境對魚雷的水聲對抗能力要求越來越高, 這也使得如何全面科學評價反潛魚雷的水聲對抗能力成為魚雷試驗鑒定所面臨的新課題。

1 水聲對抗器材基本原理

按照水聲對抗原理, 對抗器材主要分為3大類[1]。一是欺騙性干擾器材, 能夠模擬出潛艇等目標的信號, 從而誘騙魚雷攻擊它, 以此降低魚雷自導系統(tǒng)檢測到真實目標的概率, 如懸浮式聲誘餌和自航式聲誘餌; 二是壓制性干擾器材, 主要是壓制魚雷自導系統(tǒng)的正常工作, 如寬帶噪聲干擾器和掃頻干擾器, 它可以大幅度地降低魚雷自導系統(tǒng)的檢測性能; 三是屏蔽性干擾器材, 放置于魚雷和被攻擊目標之間時, 利用對抗器材的插入損耗, 可以顯著降低傳播至魚雷處的目標輻射噪聲和回波級, 如氣幕彈。

2 影響魚雷對抗能力主要因素

影響魚雷對抗能力主要因素分為魚雷固有能力和外界約束條件。固有能力包括魚雷聲自導扇面相對搜索寬度、識別目標能力和航程。外界約束條件包括對抗器材種類和對抗魚雷方法。

1) 聲自導扇面相對搜索寬度

不考慮武器平臺和線導導引性能對命中概率的影響, 魚雷水平面命中目標概率

式中:P為捕獲目標概率;P為跟蹤目標概率。

魚雷在水平面內(nèi)對目標的捕獲概率為

2) 識別目標能力

目標潛艇發(fā)現(xiàn)魚雷來襲時, 根據(jù)潛艇水聲對抗報警系統(tǒng)解算來襲魚雷類型和運動參數(shù), 選擇相應(yīng)的對抗器材和機動方式進行對抗來襲魚雷。魚雷自導系統(tǒng)能夠識別對抗器材為假目標信號, 自導系統(tǒng)才能選用相應(yīng)的對抗彈道進行規(guī)避, 為魚雷最終正確搜索、跟蹤攻擊目標潛艇提供機會。若魚雷能自動記憶假目標的位置信息, 在轉(zhuǎn)入對抗彈道后不再對已記憶的假目標進行識別, 魚雷命中目標概率將大大提高。

3) 航程

魚雷識別干擾器材為假目標后執(zhí)行對抗再搜索彈道, 魚雷航程浪費較多, 要求魚雷搜索目標潛艇的范圍增大, 降低了魚雷對目標的捕獲概率。在相同命中概率的條件下, 增加了魚雷航程, 縮短了魚雷射程。

4) 對抗器材類別

不同干擾器材工作原理不同, 對魚雷自導系統(tǒng)的影響也是不一樣的, 主要影響魚雷識別功能、自導作用距離、對抗規(guī)避彈道等。

5) 目標規(guī)避來襲魚雷的方法

目標潛艇規(guī)避來襲魚雷最有效和常用的方法是旋回機動, 可分為“背雷轉(zhuǎn)向”和“向雷轉(zhuǎn)向”兩種。當目標潛艇中遠距離、中等以上舷角發(fā)現(xiàn)來襲魚雷時, 潛艇采用“背雷轉(zhuǎn)”機動, 使魚雷形成尾追態(tài)勢, 消耗魚雷航程; 當目標潛艇近距離、小舷角發(fā)現(xiàn)來襲魚雷時, 潛艇采用“向雷轉(zhuǎn)”機動, 使魚雷彈道曲率半徑急劇減小, 導致魚雷脫靶[3]。

3 作戰(zhàn)使用基本原則

當目標潛艇發(fā)現(xiàn)魚雷來襲時, 應(yīng)立即終止其他戰(zhàn)斗行動, 轉(zhuǎn)入對魚雷的防御。根據(jù)魚雷報警參數(shù), 判斷來襲魚雷的類型及自導工作方式, 選擇相應(yīng)的對抗方案, 計算水聲對抗器材的發(fā)射參數(shù)并立即發(fā)射, 同時, 潛艇按合理的規(guī)避機動方案盡快脫離魚雷自導搜索帶[4-5]。

3.1 水聲對抗器材的使用原則

1) 誘餌使用原則

誘餌原則上作為假目標使用。需綜合考慮誘餌的發(fā)射時機、初始航向、速度的選擇、航行方式和本艇的機動。誘餌的航向應(yīng)保證魚雷先發(fā)現(xiàn)誘餌, 并使魚雷在追蹤、攻擊誘餌的過程中盡可能遠離潛艇[6]。若能對魚雷進行定位, 潛艇可采用轉(zhuǎn)向機動, 盡快遠離魚雷和誘餌。

2) 干擾器使用原則

干擾器基本使用原則是不作為假目標使用。若對抗被動聲自導魚雷, 噪聲干擾器是一個強的假目標, 引來魚雷提早追蹤噪聲干擾器, 使得魚雷穿過噪聲干擾器再搜索時容易發(fā)現(xiàn)目標潛艇; 若對抗主動聲自導魚雷, 阻塞魚雷自導系統(tǒng)接收機對信號的接收, 降低其自導作用距離, 潛艇則在其掩護下應(yīng)盡快規(guī)避走出魚雷自導搜索區(qū)。

3) 氣幕彈使用原則

氣幕彈原則上是作為假目標使用?，F(xiàn)代魚雷自導一般采用多普勒抑制、抗混響濾波處理技術(shù), 氣幕彈作為假目標的作用退化了。在作戰(zhàn)時將其置于魚雷與本艇之間, 衰減主動尋的聲波的能量, 使主動聲自導魚雷的探測性能降低。因為單獨使用的效果并不理想, 一般和其他對抗器材聯(lián)合使用[7]。

3.2 潛艇規(guī)避魚雷的策略

1) 使用水聲對抗器材的時機

為保證本艇的安全, 潛艇一旦發(fā)現(xiàn)并確認魚雷攻擊后, 應(yīng)立即決定使用水聲對抗器材, 其最終目的是為了擺脫魚雷跟蹤與攻擊, 使?jié)撏Щ謴?fù)到隱蔽、安全的狀態(tài)。

2) 使用優(yōu)化組合的水聲對抗器材

各種水聲對抗器材都有自身的干擾機制和使用特點, 僅使用單一的對抗器材, 潛艇通常無法擺脫魚雷跟蹤與攻擊, 難以達到預(yù)期的對抗效果。綜合考慮水聲對抗的利弊, 選擇合理的對抗器材工作參數(shù), 從而獲得有力的作戰(zhàn)態(tài)勢。

3) 使用水聲對抗器材與潛艇規(guī)避有機結(jié)合

水聲對抗器材對魚雷的干擾是短時間的, 目標潛艇為防止魚雷再搜索、再攻擊, 需綜合考慮水聲對抗器材的作用效果和潛艇規(guī)避機動效果, 一方面應(yīng)連續(xù)施放水聲對抗干擾器材, 另一方面需通過合理的機動擺脫魚雷跟蹤。

4 對抗試驗方案設(shè)計

4.1 試驗方法

1) 對抗器材組合使用方法

現(xiàn)代魚雷具有非常強的抗干擾和目標識別能力, 使用單一的水聲對抗器材難以使魚雷攻擊完全失敗。因此, 當潛艇遭受魚雷攻擊時, 通常以兩種以上對抗器材組合使用, 以期達到理想的對抗效果, 通常水聲對抗器材的優(yōu)化組合方案如表1所示。

表1 水聲對抗器材優(yōu)化組合對抗方案

在具體的試驗方案設(shè)計中, 可結(jié)合魚雷武器裝備特性, 選取相應(yīng)的對抗方式進行試驗。

2) 對抗試驗方案設(shè)計

a. 主動聲自導魚雷對抗試驗方案

當魚雷武器系統(tǒng)的報警舷角較小時, 目標潛艇迎著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動; 當魚雷武器系統(tǒng)的報警舷角較大時, 潛艇背著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動[8]。試驗基本態(tài)勢如圖1和圖2所示。

圖1 組合對抗主動自導魚雷尾追態(tài)勢圖

圖2 組合對抗主動自導魚雷迎擊態(tài)勢圖

b. 被動聲自導魚雷對抗試驗方案

當魚雷武器系統(tǒng)報警舷角較小時, 潛艇迎著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動; 當魚雷武器系統(tǒng)報警舷角較大時, 潛艇背著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動。試驗基本態(tài)勢如圖3所示。

圖3 組合對抗被動自導魚雷態(tài)勢圖

c. 主動/被動聲自導魚雷對抗試驗方案

當魚雷武器系統(tǒng)報警舷角較小時, 潛艇迎著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動; 當魚雷武器系統(tǒng)報警舷角較大時, 潛艇背著魚雷來襲方向轉(zhuǎn)向機動[9]。試驗基本態(tài)勢如圖4所示。

圖4 組合對抗主動/被動自導魚雷態(tài)勢圖

4.2 綜合評價方法

不同類別的干擾器材對魚雷自導系統(tǒng)的影響途徑和效果不盡相同, 針對不同影響反潛魚雷對抗能力因素進行綜合評價。結(jié)合相關(guān)國軍標和以往試驗的經(jīng)驗, 總結(jié)出如下評價指標。

1) 命中概率變化率

有效性量度(measure of effectiveness, MOE),指效率測量, 效能測量。

考慮多重典型態(tài)勢和邊界情況, 無對抗條件時魚雷命中概率為。對抗器材條件下, 要求與無對抗條件航路態(tài)勢基本一致, 有對抗條件時魚雷命中概率1, 命中概率變化率1為

魚雷命中概率變化率的大小可通過試驗數(shù)據(jù)結(jié)合專家打分方法進行量化, 5個等級劃分如表2。

表2 反潛魚雷命中概率變化率評判準則

2) 自導作用距離變化率

由式(2)可知, 魚雷自導作用距離是影響魚雷水平面捕獲目標概率的主要因素, 影響靈敏度是非線性的, 呈正態(tài)分布。假設(shè)無對抗條件下的魚雷自導作用距離R, 對抗某種條件下的魚雷自導作用距離1i, 自導作用距離變化率

與命中概率相對應(yīng)劃分為5個等級, 確定評判準則如表3。

表3 反潛魚雷自導作用距離變化率評判準則

3) 被干擾器材誘騙概率

魚雷未能識別干擾或識別的類型錯誤均認為魚雷被誘騙。假設(shè)魚雷有效實航次數(shù)為, 魚雷被干擾器材誘騙的次數(shù)為1, 則魚雷被干擾器材誘騙概率

4) 干擾器材控制魚雷時間比率

假設(shè)魚雷正常航行總時間為, 魚雷受干擾器材的總時間為1, 樣雷在識別干擾器后搜索所花費的總時間為2, 則魚雷干擾器材控制魚雷時間比率

5) 魚雷航程變化率

假設(shè)無干擾器材時, 魚雷命中目標的航程為, 有干擾器材時魚雷命中目標的航程為1, 則魚雷航程變化率

6) 魚雷可攻范圍變化率

假設(shè)魚雷在無干擾器材條件下的射距為,有干擾器材條件下的射距為1, 則魚雷可攻范圍變化率

7) 魚雷識別干擾器材距離比率

假設(shè)無對抗條件下的魚雷自導作用距離R,魚雷識別干擾器材距離2i, 魚雷識別干擾器材距離比率

在實際試驗中, 通常采用以上一種或幾種指標來評定魚雷綜合水聲對抗能力的強弱。

5 結(jié)束語

綜上所述, 本文在貼近實戰(zhàn)環(huán)境條件下設(shè)計了魚雷水聲對抗試驗方案, 提出了一系列評價反潛魚雷水聲對抗能力指標。該指標體系能比較全面評價反潛魚雷水聲對抗能力。

反潛魚雷水聲對抗能力的試驗設(shè)計目前已初步成型, 本文所提方案已在正式定型試驗中應(yīng)用, 取得了各方的認可。如何設(shè)計試驗?zāi)芨茖W、可靠、方便地獲得指標中的參數(shù)是下一步需要深入研究的工作。

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Test Scheme of Underwater Acoustic Countermeasure Capability for Anti-Submarine Torpedo

YE Hao-liang, ZHU Wen-zhen

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

Underwater acoustic countermeasure capability, as an index of torpedo operational capability, has been paid more and more attention. However, effective evaluation method of torpedo underwater acoustic countermeasure capability is still in research. In this paper, the working principle of underwater acoustic countermeasure device and the main factors influencing torpedo underwater acoustic countermeasure capability are analyzed. Consequently, a countermeasure test scheme, which is close to actual battlefield conditions, is designed by using the basic theory of operational application. A series of indexes for evaluating torpedo underwater acoustic countermeasure capability are proposed to improve the torpedo test theory.

anti-submarine torpedo; underwater acoustic countermeasure device; operational capability; test

TJ630.6

A

1673-1948(2013)02-0141-05

2012-11-12;

2012-12-03.

葉浩亮(1982-), 男, 碩士, 研究方向為武器系統(tǒng)與運用工程, 先進控制技術(shù)及計算機仿真.

(責任編輯: 許 妍)