王樹(shù)山, 盧 熹, 馬 峰, 徐豫新

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魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題探討

王樹(shù)山, 盧 熹, 馬 峰, 徐豫新

(北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京, 100081)

魚雷引戰(zhàn)系統(tǒng)作為魚雷終點(diǎn)作用和任務(wù)執(zhí)行分系統(tǒng), 直接關(guān)系到魚雷武器系統(tǒng)的效能和實(shí)戰(zhàn)有效性, 對(duì)于相關(guān)問(wèn)題的探討能夠促進(jìn)魚雷引戰(zhàn)配合研究的發(fā)展。該文概述了引戰(zhàn)配合的概念內(nèi)涵及其拓展, 進(jìn)而從引戰(zhàn)配合所面向的需求特點(diǎn)出發(fā), 討論了未來(lái)海戰(zhàn)對(duì)魚雷的任務(wù)需求以及水下高效毀傷戰(zhàn)斗部技術(shù)的發(fā)展, 借以闡明了魚雷引戰(zhàn)配合的重要性。最后分析了魚雷引戰(zhàn)配合的體系框架, 并探討了魚雷引戰(zhàn)配合研究的主要問(wèn)題和對(duì)策:典型目標(biāo)特性及其易損性、戰(zhàn)斗部水下爆炸威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)、引戰(zhàn)配合效率分析方法與手段、虛擬設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)的應(yīng)用。

魚雷戰(zhàn)斗部; 引戰(zhàn)配合

0 引言

魚雷因其隱身和突防能力強(qiáng)、命中精度高和水下毀傷威力大等突出優(yōu)勢(shì), 在其問(wèn)世的100多年中, 歷經(jīng)各次海戰(zhàn), 在打擊水面艦艇、潛艇等方面發(fā)揮了非常重要的作用, 是一種不可替代并具有重要威懾力量的進(jìn)攻性水下主戰(zhàn)武器裝備?，F(xiàn)代魚雷作為典型的制導(dǎo)兵器, 其戰(zhàn)斗部是其有效載荷, 是魚雷毀傷目標(biāo)、完成最終作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。引信不僅是戰(zhàn)斗部作用的引發(fā)機(jī)構(gòu), 常常也承擔(dān)近感探測(cè)任務(wù), 并合理選擇炸點(diǎn)和控制起爆方式, 使戰(zhàn)斗部的固有威力得到充分發(fā)揮以更高效地毀傷目標(biāo)。引信和戰(zhàn)斗部所構(gòu)成的引戰(zhàn)系統(tǒng)作為魚雷終點(diǎn)作用和任務(wù)執(zhí)行分系統(tǒng), 地位和作用非常重要, 直接關(guān)系到魚雷武器系統(tǒng)的效能和實(shí)戰(zhàn)有效性。

對(duì)于制導(dǎo)兵器來(lái)說(shuō), 其最終的毀傷效能不僅取決于戰(zhàn)斗部固有能力, 還與引戰(zhàn)配合密切相關(guān), 甚至具有決定性。長(zhǎng)期以來(lái), 魚雷以水面艦艇和潛艇為主要作戰(zhàn)目標(biāo), 由于目標(biāo)的外廓尺寸相對(duì)較大、速度和機(jī)動(dòng)性相對(duì)較低, 水下爆炸環(huán)境使戰(zhàn)斗部毀傷元選擇范圍受限、類型比較單一(通常為簡(jiǎn)單的爆破戰(zhàn)斗部)以及戰(zhàn)斗部裝藥量較大、水下爆炸威力相對(duì)充分等原因, 魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題并不突出, 沒(méi)有受到廣泛關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用, 未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)模式已經(jīng)發(fā)生了深刻變化, 作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性、作戰(zhàn)目標(biāo)的多樣性、新型高效毀傷戰(zhàn)斗部技術(shù)的發(fā)展以及非接觸(近炸)引信技術(shù)的應(yīng)用等, 使魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題不能再被忽視。

1 引戰(zhàn)配合的概念

1.1 引戰(zhàn)配合的起源

引戰(zhàn)配合問(wèn)題最早起源于二戰(zhàn)時(shí)期近炸引信的出現(xiàn)。對(duì)于防空作戰(zhàn)和高炮彈藥來(lái)說(shuō), 最初所采用觸發(fā)引信的彈丸只有直接命中目標(biāo)(小概率事件)才能產(chǎn)生毀傷作用, 絕大部分彈藥不能發(fā)揮作用, 武器系統(tǒng)毀傷效率極低。于是, 高炮彈藥引信經(jīng)歷了從碰炸、定時(shí)空炸到近炸的發(fā)展歷程, 使武器系統(tǒng)毀傷效率得到了逐步提高。另外, 近炸引信也被應(yīng)用于對(duì)地作用的榴彈, 彈丸空炸作用方式可大幅度提高破片利用率, 從而顯著增加了毀傷作用幅員。自二戰(zhàn)后期以來(lái), 導(dǎo)彈類精確制導(dǎo)武器開(kāi)始出現(xiàn)并得到了迅速、全面的發(fā)展。即使這樣, 對(duì)于空中高速機(jī)動(dòng)的“點(diǎn)”目標(biāo)來(lái)說(shuō), 防空導(dǎo)彈仍然難以通過(guò)直接命中來(lái)摧毀目標(biāo), 于是破片殺傷戰(zhàn)斗部被廣泛采用, 以彌補(bǔ)導(dǎo)彈命中精度的不足。由于防空導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)布局和戰(zhàn)斗部爆炸驅(qū)動(dòng)破片飛散原理等原因, 戰(zhàn)斗部破片飛散場(chǎng)局限于導(dǎo)彈側(cè)面一定范圍內(nèi), 如圖1所示。這樣, 在彈目交會(huì)那一瞬時(shí), 由近炸引信所控制的爆炸時(shí)機(jī)或炸點(diǎn)位置決定了戰(zhàn)斗部毀傷元與目標(biāo)的作用結(jié)果, 實(shí)際上也決定了導(dǎo)彈最終作戰(zhàn)任務(wù)的完成, 因此引戰(zhàn)配合問(wèn)題就顯現(xiàn)得異乎尋常的重要?；谶@樣的原因, 引戰(zhàn)配合問(wèn)題受到相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注, 引戰(zhàn)配合的系統(tǒng)研究大致從此開(kāi)始。

1.2 引戰(zhàn)配合概念及其拓展

傳統(tǒng)的引戰(zhàn)配合概念出自防空導(dǎo)彈的概念體系, 即防空導(dǎo)彈在一定的彈目交會(huì)條件下, 引信適時(shí)起爆戰(zhàn)斗部, 使戰(zhàn)斗部毀傷元準(zhǔn)確命中目標(biāo)并盡可能大地毀傷目標(biāo)的程度, 也被描述成引信啟動(dòng)區(qū)與戰(zhàn)斗部毀傷元?jiǎng)討B(tài)飛散區(qū)的協(xié)調(diào)程度。導(dǎo)彈與目標(biāo)的相遇及引戰(zhàn)配合概念的圖解說(shuō)明如圖2所示。導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)決定戰(zhàn)斗部相對(duì)目標(biāo)在2D平面上脫靶量大小, 即解決2D精度控制問(wèn)題, 而引戰(zhàn)配合則解決空間第3維坐標(biāo)即沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向起爆點(diǎn)坐標(biāo)的控制問(wèn)題, 也就是說(shuō)引戰(zhàn)配合相當(dāng)于對(duì)目標(biāo)的第2次瞄準(zhǔn)。引戰(zhàn)配合的量化描述是引戰(zhàn)配合效率, 是衡量引信和戰(zhàn)斗部參數(shù)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性的一個(gè)綜合技術(shù)性能指標(biāo)。

目前, 引戰(zhàn)配合的概念已不再局限于防空導(dǎo)彈、破片殺傷戰(zhàn)斗部以及近炸引信的范疇, 已經(jīng)推廣到其他類型彈藥、戰(zhàn)斗部及其相應(yīng)的引戰(zhàn)系統(tǒng)中。對(duì)于耳熟能詳?shù)摹般@地彈”、侵徹爆破戰(zhàn)斗部, 需要侵徹到深層工事、艦船等目標(biāo)內(nèi)部并在理想位置上爆炸, 以獲得最佳的毀傷效果。對(duì)于戰(zhàn)斗部炸點(diǎn)位置的選擇與控制, 屬于引戰(zhàn)配合的范疇。對(duì)于聚能破甲戰(zhàn)斗部, 其終點(diǎn)作用原理決定其存在最佳炸高, 炸高的控制既與彈藥整體結(jié)構(gòu)有關(guān), 也與引信的啟動(dòng)特性有關(guān), 對(duì)炸高的控制及其理想毀傷效果的獲得是聚能破甲彈中的引戰(zhàn)配合問(wèn)題。定向戰(zhàn)斗部作為戰(zhàn)斗部技術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù), 近年來(lái)得到了較快發(fā)展, 在防空導(dǎo)彈、魚雷、水雷等武器系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。定向戰(zhàn)斗部的主要意義在于提高目標(biāo)方向上毀傷能量密度, 降低在非目標(biāo)方位的能量浪費(fèi), 達(dá)到提高戰(zhàn)斗部毀傷效能的目的, 如圖3所示。在定向戰(zhàn)斗部中, 引信不僅要進(jìn)行1D彈道方向上起爆時(shí)機(jī)的控制, 還要擔(dān)負(fù)彈目交會(huì)瞬間目標(biāo)方位的精確識(shí)別以及針對(duì)性起爆方式控制。因此, 引戰(zhàn)配合問(wèn)題更加復(fù)雜。

由于引戰(zhàn)配合問(wèn)題具有廣泛性, 不同類型的戰(zhàn)斗部具有不同的引戰(zhàn)配合形式, 引戰(zhàn)配合概念已經(jīng)得到了拓展。在此給出廣義引戰(zhàn)配合的概念: 引信控制戰(zhàn)斗部起爆時(shí)機(jī)的適時(shí)程度以及使戰(zhàn)斗部毀傷效能發(fā)揮的程度。

2 魚雷引戰(zhàn)配合研究的重要性

引戰(zhàn)配合研究的目的在于確保戰(zhàn)斗部有效毀傷目標(biāo), 提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。對(duì)于制導(dǎo)兵器來(lái)說(shuō), 只要具有下列特點(diǎn)之一, 就必須解決引戰(zhàn)配合問(wèn)題, 才能保證武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

1) 作戰(zhàn)對(duì)象為高速機(jī)動(dòng)小目標(biāo), 難以直接命中, 需要采用近炸引信和間接毀傷體制;

2) 受系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和布局限制, 戰(zhàn)斗部毀傷能量有限空間分布;

3) 追求更大的終點(diǎn)毀傷效果, 采用毀傷能量集中、定向等原理的戰(zhàn)斗部。

傳統(tǒng)海戰(zhàn)模式下, 魚雷的作戰(zhàn)對(duì)象以及魚雷戰(zhàn)斗部的特點(diǎn)并不符合上述條件, 因此魚雷引戰(zhàn)配合研究的重要性并不突出。但考慮到未來(lái)海戰(zhàn)作戰(zhàn)需求的牽引以及水下高效毀傷戰(zhàn)斗部技術(shù)發(fā)展的推動(dòng), 魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題需要引起重視并有必要深入開(kāi)展研究。

2.1 作戰(zhàn)任務(wù)對(duì)魚雷引戰(zhàn)配合研究的牽引作用

對(duì)于傳統(tǒng)海戰(zhàn)模式, 海戰(zhàn)武器裝備主要集中于艦艇平臺(tái), 體現(xiàn)為突出的“平臺(tái)中心戰(zhàn)”特點(diǎn)。魚雷武器的作戰(zhàn)任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單和明確, 即主要用于攻擊敵水面艦艇和潛艇, 因此魚雷通常分為打擊大型水面艦艇的重型魚雷和打擊潛艇的輕型魚雷2種類型。魚雷作戰(zhàn)對(duì)象相對(duì)單一, 具有外廓尺寸大、速度和機(jī)動(dòng)性相對(duì)較低等特點(diǎn)。

現(xiàn)代和未來(lái)的海上戰(zhàn)場(chǎng)通常由水面艦艇、潛艇、航空兵、岸防兵和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)等多兵種協(xié)同作戰(zhàn), 體現(xiàn)為高度信息化和網(wǎng)絡(luò)化的天、空、地、水面和水下一體化對(duì)抗模式, 最終將過(guò)渡到“網(wǎng)絡(luò)化中心戰(zhàn)”模式?！熬W(wǎng)絡(luò)化中心戰(zhàn)”通過(guò)傳感器、決策者、發(fā)射裝置甚至彈藥系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng), 實(shí)現(xiàn)感知共享、體系嚴(yán)密協(xié)同、提高指揮速度、加快行動(dòng)節(jié)奏等。水下作戰(zhàn)不再以單一平臺(tái)為基礎(chǔ), 而是將傳統(tǒng)平臺(tái)上的一些功能轉(zhuǎn)移到“網(wǎng)絡(luò)”節(jié)點(diǎn)(傳感器和執(zhí)行器等)上, 通過(guò)節(jié)點(diǎn)的散布和信息的流動(dòng)擴(kuò)大武器的作戰(zhàn)范圍, 最大限度地提高平臺(tái)的作戰(zhàn)效能。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)的類型多種多樣, 如海底單個(gè)水聽(tīng)器或水聽(tīng)器基陣、水下自主航行器、聲納浮標(biāo)等。

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”模式下的水中對(duì)抗, 具有許多不同于傳統(tǒng)模式的特點(diǎn), 其中最突出的在于網(wǎng)絡(luò)化小型節(jié)點(diǎn)平臺(tái)之間的攻防對(duì)抗。魚雷作為水下主戰(zhàn)武器裝備, 其作戰(zhàn)目標(biāo)和對(duì)象、任務(wù)和使命也將因此發(fā)生深刻的變化, 除了艦艇平臺(tái)以外, 還需要高效打擊水中的信息節(jié)點(diǎn)、武器節(jié)點(diǎn)等小目標(biāo), 最終摧毀和癱瘓敵方的水下網(wǎng)絡(luò)體系, 這就對(duì)未來(lái)的魚雷提出了更高的要求。由此可見(jiàn), 高效打擊高速、高機(jī)動(dòng)性小目標(biāo)的智能化程度更高、速度和機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)、小型化以及載荷受限和具有高效毀傷引戰(zhàn)系統(tǒng)的魚雷將會(huì)出現(xiàn), 并有可能成為魚雷技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。

2.2 水下高效毀傷戰(zhàn)斗部技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用對(duì)魚雷引戰(zhàn)配合研究的推動(dòng)作用

1) 引戰(zhàn)配合研究有利于水中爆炸能量的充分發(fā)掘和合理利用

魚雷普遍采用爆破型戰(zhàn)斗部, 以水中爆炸能量作為毀傷能源。裝藥在水中爆炸所輸出的能量主要分成沖擊波能和氣泡能兩部分, 并由此形成爆炸沖擊波、二次壓力波、脈動(dòng)水流以及水射流等對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生耦合毀傷作用。目前, 依賴于炸藥性質(zhì)并和爆炸環(huán)境條件相關(guān)的水中爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)及規(guī)律并未真正揭示, 尤其各種目標(biāo)的針對(duì)性毀傷響應(yīng), 特別是耦合毀傷作用下的毀傷機(jī)理和毀傷規(guī)律的認(rèn)識(shí)極不深入, 甚至尚未真正涉及, 這就使水中兵器戰(zhàn)斗部裝藥選型、針對(duì)性的配方設(shè)計(jì)以及終點(diǎn)效應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等沒(méi)有形成必要的理論依據(jù)。隨著相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的不斷進(jìn)展和成果的應(yīng)用, 再通過(guò)引戰(zhàn)配合研究, 可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)爆破型戰(zhàn)斗部爆炸能量的充分發(fā)掘和合理利用, 在同等載荷條件下使戰(zhàn)斗部對(duì)目標(biāo)的毀傷效果和魚雷作戰(zhàn)效能得到有效提高。

2) 新型魚雷戰(zhàn)斗部技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了魚雷引戰(zhàn)配合研究的深入開(kāi)展

通常情況下, 魚雷采用的爆破型戰(zhàn)斗部對(duì)于防護(hù)水平相對(duì)較低的艦艇能夠取得令人滿意的毀傷效果, 但是由于大部分毀傷能量不能作用于目標(biāo), 因此能量的利用率并不高?，F(xiàn)代魚雷的突防能力、制導(dǎo)精度及引信技術(shù)水平的提高使魚雷可以準(zhǔn)確辨識(shí)并到達(dá)目標(biāo)的要害部位附近, 客觀上為實(shí)現(xiàn)既定方向或區(qū)域上毀傷能量的集中利用創(chuàng)造了條件, 也意味著聚能、定向等戰(zhàn)斗部在魚雷上應(yīng)用具有可行性和實(shí)效性。另外, 現(xiàn)代艦艇新型防護(hù)結(jié)構(gòu)的采用和防護(hù)能力的增強(qiáng)對(duì)魚雷強(qiáng)化局部毀傷威力提出了客觀需求, 于是針對(duì)魚雷的串聯(lián)隨進(jìn)、并聯(lián)聚能等多模式綜合效應(yīng)戰(zhàn)斗部開(kāi)始受到關(guān)注, 并取得了一定的研究進(jìn)展。

聚能戰(zhàn)斗部采用成型裝藥在目標(biāo)方向上形成高速射流、聚能桿式侵徹體(jetting projectile charge, JPC)或爆炸成型彈丸(explosively formed projectile, EFP)等動(dòng)能侵徹體來(lái)實(shí)現(xiàn)能量集中的目的, 可有效破壞現(xiàn)代艦艇雙層以上的防護(hù)隔艙, 毀傷效果更為顯著。為了獲得更大的侵徹體初始動(dòng)能和綜合毀傷效果, 戰(zhàn)斗部要求采用高能炸藥、有利的爆轟波形控制手段以及匹配良好的藥型罩, 同時(shí)需要保證與水阻尼所造成能量耗散之間的優(yōu)化匹配, 因此引戰(zhàn)配合十分關(guān)鍵。

定向爆破戰(zhàn)斗部利用水中爆炸沖擊波和氣泡能的優(yōu)勢(shì), 同時(shí)根據(jù)雷-目交會(huì)方式優(yōu)化設(shè)計(jì)出裝藥結(jié)構(gòu)和起爆控制系統(tǒng), 使目標(biāo)方向的爆炸能量得到增強(qiáng), 這種增強(qiáng)效果近場(chǎng)顯著, 遠(yuǎn)場(chǎng)不明顯。顯而易見(jiàn), 實(shí)現(xiàn)定向爆破戰(zhàn)斗部在魚雷上的應(yīng)用并獲得預(yù)期效果, 引戰(zhàn)配合問(wèn)題無(wú)法回避。

多模式綜合效應(yīng)戰(zhàn)斗部是將聚能、爆破等毀傷模式集成于單一戰(zhàn)斗部, 通過(guò)各種毀傷模式的同時(shí)或時(shí)序作用, 達(dá)到對(duì)目標(biāo)殼體及內(nèi)部更強(qiáng)毀傷作用的目的, 此類戰(zhàn)斗部對(duì)于多級(jí)裝藥的起爆時(shí)機(jī)控制要求更高, 引戰(zhàn)配合問(wèn)題更為復(fù)雜。

理論上說(shuō), 基于現(xiàn)行的魚雷總體技術(shù)水平, 通過(guò)采用新型高效毀傷戰(zhàn)斗部使魚雷作戰(zhàn)效能得到提高尚存在很大潛力。為了推進(jìn)高效戰(zhàn)斗部技術(shù)的應(yīng)用并進(jìn)一步提高武器系統(tǒng)的綜合作戰(zhàn)能力, 解決引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)方法和研究手段等必須提到日程上來(lái)。除此之外, 隨著對(duì)水介質(zhì)物理、化學(xué)等性質(zhì)的深入認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā), 利用水介質(zhì)本身作為毀傷能量載體的新原理毀傷概念已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn), 如聲聚焦武器、水中電子射線束武器概念以及將水介質(zhì)作為化學(xué)相參與爆炸反應(yīng)的類似空氣介質(zhì)中云爆彈藥的概念等, 這勢(shì)必對(duì)魚雷等水中兵器的引戰(zhàn)系統(tǒng)、引戰(zhàn)配合原理與方法乃至系統(tǒng)總體技術(shù)等提出全新的要求。

3 魚雷引戰(zhàn)配合研究的主要問(wèn)題

引戰(zhàn)配合是一個(gè)系統(tǒng)工程問(wèn)題, 需要綜合考慮各方面的影響因素, 通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì), 使引戰(zhàn)配合的效率達(dá)到最佳。影響魚雷引戰(zhàn)配合效率的因素主要包括雷-目交會(huì)條件、引信啟動(dòng)規(guī)律、戰(zhàn)斗部威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)特性及其易損性。魚雷引戰(zhàn)配合的體系框架如圖4所示。魚雷及目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)彈道特性構(gòu)成了雷-目交會(huì)條件; 魚雷引信對(duì)目標(biāo)信息(聲信號(hào)、磁信號(hào)等)的識(shí)別及響應(yīng)能力表現(xiàn)為引信的啟動(dòng)規(guī)律。雷-目交會(huì)條件和引信的啟動(dòng)規(guī)律共同決定了戰(zhàn)斗部起爆的時(shí)空區(qū)域; 而戰(zhàn)斗部威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)特性與目標(biāo)的易損性相互關(guān)聯(lián)則確定了該種戰(zhàn)斗部對(duì)目標(biāo)造成毀傷的作用區(qū)間。引信起爆戰(zhàn)斗部的時(shí)空區(qū)域與毀傷區(qū)間的匹配程度就表現(xiàn)為引戰(zhàn)配合的效率, 并最終決定了對(duì)目標(biāo)的毀傷效能。從目前相關(guān)基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展水平來(lái)看, 魚雷引戰(zhàn)配合研究的主要問(wèn)題應(yīng)包括以下幾個(gè)方面。

3.1 典型目標(biāo)特性及其易損性

魚雷引戰(zhàn)配合研究面對(duì)的首要問(wèn)題是目標(biāo)特性及其易損性。由于多方面原因, 人們對(duì)水下爆炸耦合毀傷作用下毀傷機(jī)理及目標(biāo)易損性等方面的認(rèn)識(shí)十分有限, 特別是對(duì)魚雷、UUV等新型目標(biāo), 因此急需通過(guò)基礎(chǔ)研究填補(bǔ)空白。此外, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 復(fù)合材料、復(fù)合結(jié)構(gòu)等新型材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛, 目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征和部件性能均發(fā)生了變化, 防護(hù)能力不斷增強(qiáng), 固有認(rèn)識(shí)存在局限, 難以滿足魚雷引戰(zhàn)配合研究的需要。通過(guò)進(jìn)行典型目標(biāo)特性及其易損性研究, 獲得典型目標(biāo)易損性模型數(shù)據(jù), 建立典型目標(biāo)易損性數(shù)據(jù)庫(kù), 才能支撐魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題的研究, 并對(duì)新型魚雷戰(zhàn)斗部的威力論證與考核、武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估與運(yùn)用提供一定依據(jù)和參考。

3.2 戰(zhàn)斗部水下爆炸威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)

水與空氣的物性差別使水中爆炸與空氣中爆炸的沖擊波壓力大約相差800倍, 更由于氣泡及其脈動(dòng)形成二次壓力波、脈動(dòng)水流以及水射流等, 使戰(zhàn)斗部水中爆炸的威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)與空氣爆炸中的差別巨大且非常復(fù)雜, 另外, 聚能、定向爆破等高效毀傷戰(zhàn)斗部的威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)及其評(píng)估方法有待建立。水中爆炸威力的試驗(yàn)測(cè)試可以獲得可靠、有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù), 但周期長(zhǎng)、耗資大, 全面獲取數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)。因此, 通過(guò)基礎(chǔ)理論研究, 結(jié)合相應(yīng)的試驗(yàn)與數(shù)值仿真研究, 構(gòu)建魚雷戰(zhàn)斗部水下爆炸威力場(chǎng)結(jié)構(gòu)的仿真分析方法和手段, 是魚雷引戰(zhàn)配合研究必須解決的瓶頸問(wèn)題之一。

3.3 引戰(zhàn)配合效率分析方法與手段

借鑒導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合效率的描述方法, 可用目標(biāo)無(wú)對(duì)抗、系統(tǒng)無(wú)故障條件下的單條魚雷毀傷概率表征引戰(zhàn)配合效率。參考導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合效率及戰(zhàn)斗部毀傷效率分析的數(shù)學(xué)建模和解算方法, 建立基于全概率公式的引戰(zhàn)配合效率分析模型, 采用數(shù)值積分或統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)等方法求解, 進(jìn)一步可開(kāi)發(fā)引戰(zhàn)配合效率計(jì)算與分析的應(yīng)用軟件。

3.4 虛擬設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)的應(yīng)用

引戰(zhàn)配合是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)的復(fù)雜性問(wèn)題, 匹配參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化需要大量打靶數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展, 魚雷引戰(zhàn)配合匹配參數(shù)的設(shè)計(jì)可以通過(guò)以虛擬仿真為基礎(chǔ)的研究手段來(lái)實(shí)現(xiàn), 達(dá)到降低試驗(yàn)費(fèi)用與縮短試驗(yàn)周期的目的。可應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)與仿真技術(shù), 在計(jì)算機(jī)上建立虛擬的仿真模型, 通過(guò)相關(guān)參量的隨機(jī)抽樣模擬實(shí)戰(zhàn)打靶, 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)參量的逐次跌代和逼近的計(jì)算實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。加快虛擬設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)在魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題研究中的應(yīng)用, 可對(duì)該方面的研究起到積極推動(dòng)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

從歷史上看, 由于主要作戰(zhàn)目標(biāo)的特點(diǎn)、魚雷總體性能水平以及毀傷和戰(zhàn)斗部技術(shù)發(fā)展階段等原因, 魚雷引戰(zhàn)配合問(wèn)題并不突出。著眼未來(lái)海戰(zhàn)信息化、體系化和網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)等特點(diǎn), 從作戰(zhàn)需求牽引和戰(zhàn)斗部技術(shù)推動(dòng)相結(jié)合的角度看, 魚雷引戰(zhàn)配合研究值得給予關(guān)注和深入開(kāi)展研究。通過(guò)引戰(zhàn)配合研究, 可推動(dòng)先進(jìn)高效戰(zhàn)斗部技術(shù)的應(yīng)用以及有效解決魚雷引戰(zhàn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和手段, 并對(duì)魚雷系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、效能分析和提高研制水平等提供重要支撐。

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(責(zé)任編輯: 陳 曦)

Discussion on the Problems in Torpedo Fuze-Warhead Matching

WANG Shu-shan, LU Xi, MA Feng, XU Yu-xin

(State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

Torpedo fuze-warhead system is a subsystem of torpedo for terminal effects and task execution, and it directly relates to effectiveness of torpedo weapon system. In this paper, the fuze-warhead matching concept and its extension are outlined, then the torpedo task in future naval warfare and the development of underwater heavily damaging torpedo warhead technology are addressed in order to clarify the importance of torpedo fuze-warhead matching. Furthermore, system framework of torpedo fuze-warhead matching is analyzed, and the main problems in research of torpedo fuze-warhead matching are discussed, such as typical target characteristics and vulnerability, power field structure of underwater explosion of warhead, analytical methods and means of fuze-warhead matching efficiency, and applications of virtual design and simulation technologies.

torpedo warhead; fuze-warhead matching

TJ630; E925.23

A

1673-1948(2013)03-0224-07

2012-11-07;

2013-01-14.

王樹(shù)山(1965-), 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 研究方向?yàn)槲淦飨到y(tǒng).