李士剛 陳顏輝 孫振新

（1.海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室 上海 201109）（2.江蘇自動(dòng)化研究所 連云港 222006）（3.海軍92330部隊(duì) 青島 266102）

1 引言

潛射線導(dǎo)魚雷具有靈活的導(dǎo)引方式和優(yōu)異的抗干擾性能，這對(duì)水面艦艇的防御行動(dòng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前從介紹水面艦艇防御各種類型潛射魚雷方法的文獻(xiàn)可知，盡管對(duì)直航魚雷、聲自導(dǎo)魚雷和尾流自導(dǎo)魚雷的規(guī)避方法已有多年探討，并已經(jīng)形成了一系列比較成熟的研究結(jié)論，但關(guān)于水面艦艇對(duì)潛射線導(dǎo)魚雷的純機(jī)動(dòng)規(guī)避方法方面，仍未形成一致性看法［1～4］。鑒于此，下面主要以線導(dǎo)＋聲自導(dǎo)魚雷為例，從魚雷導(dǎo)引規(guī)律和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化方面探討水面艦艇的機(jī)動(dòng)規(guī)避方法。

2 線導(dǎo)魚雷攻擊規(guī)律

關(guān)于潛艇火控系統(tǒng)所采取的線導(dǎo)導(dǎo)引方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界先后提出了有近二十余種。根據(jù)導(dǎo)引目的不同，可將其歸納為現(xiàn)在方位導(dǎo)引法、修正方位導(dǎo)引法、前置點(diǎn)導(dǎo)引法和人工導(dǎo)引法四類［5～6］。

現(xiàn)在方位導(dǎo)引是指潛艇在ti時(shí)刻始終將位于ti－1時(shí)刻目標(biāo)方位線上的魚雷（或自導(dǎo)形心）導(dǎo)向當(dāng)前目標(biāo)方位線，見圖1。由于現(xiàn)在方位導(dǎo)引所要求的目標(biāo)信息少、無(wú)需求解運(yùn)動(dòng)要素，被世界各國(guó)潛艇部隊(duì)視為首選導(dǎo)引方法，特別對(duì)曲折機(jī)動(dòng)目標(biāo)而言更是唯一可行的導(dǎo)引方法。

修正方位導(dǎo)引是指在導(dǎo)引過(guò)程中，潛艇將魚雷導(dǎo)引到偏離目標(biāo)當(dāng)前方位一定角度的某一方位線上，旨在避免魚雷航行輻射噪聲干擾潛艇聲納對(duì)目標(biāo)的跟蹤。但為避免這種偏離角造成魚雷與目標(biāo)當(dāng)前方位偏距的增大，該法主要應(yīng)用于導(dǎo)引段的前期或中前期。

前置點(diǎn)導(dǎo)引就是將魚雷導(dǎo)向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的預(yù)期位置點(diǎn)，前提是潛艇火控系統(tǒng)必須預(yù)先解算出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素。眾所周知，水下潛艇被動(dòng)解算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素收斂時(shí)間長(zhǎng)，若水面艦艇適時(shí)采取曲折機(jī)動(dòng)，更可使解算工作無(wú)法進(jìn)行。因此，前置點(diǎn)導(dǎo)引應(yīng)用條件較為苛刻，不具有典型意義。

圖1 現(xiàn)在方位導(dǎo)引原理示意

人工導(dǎo)引是將魚雷導(dǎo)引至人為指定點(diǎn)或調(diào)整到指定航向。一般是在不宜自動(dòng)導(dǎo)引時(shí)采用，如線導(dǎo)初期的偏離角修正、線導(dǎo)中期的導(dǎo)引方法轉(zhuǎn)換、受干擾或誘騙時(shí)的目標(biāo)選擇等情形。受到人為定性判斷的局限性影響，人工操作很難對(duì)魚雷進(jìn)行實(shí)時(shí)、持續(xù)的導(dǎo)引［7～8］。

綜合分析潛射線導(dǎo)魚雷攻擊過(guò)程與制導(dǎo)原理可知，在不同攻擊階段采用的導(dǎo)引方法有所不同，控制魚雷航行狀態(tài)的主體也是不同的，既可能是潛艇火控系統(tǒng)，也可能是魚雷本身的自導(dǎo)系統(tǒng)，還可能是艇上操作控制人員，這些控制主體可在一定條件下實(shí)現(xiàn)交替轉(zhuǎn)換。因此研究水面艦艇規(guī)避線導(dǎo)魚雷方法時(shí)，既應(yīng)考慮到線導(dǎo)魚雷所處的攻擊階段以及所采取的導(dǎo)引方法，也應(yīng)考慮到不同的制導(dǎo)主體。

3 水面艦艇規(guī)避方法

根據(jù)制導(dǎo)主體的不同，線導(dǎo)魚雷的一次典型攻擊過(guò)程可分為兩個(gè)主要階段：發(fā)射艇導(dǎo)引攻擊階段和魚雷自主攻擊階段。相應(yīng)地，水面艦艇對(duì)線導(dǎo)魚雷的規(guī)避機(jī)動(dòng)方式也應(yīng)從兩種情況展開討論，即：針對(duì)線導(dǎo)導(dǎo)引階段魚雷的規(guī)避和針對(duì)自導(dǎo)攻擊階段魚雷的規(guī)避。

3.1 導(dǎo)引艇方位判斷

在保持聲納跟蹤的情況下，潛艇可以在極限射距上對(duì)目標(biāo)發(fā)射線導(dǎo)魚雷，當(dāng)水面艦艇確認(rèn)魚雷報(bào)警時(shí)，來(lái)襲魚雷往往處于線導(dǎo)導(dǎo)引的中后期，再考慮到水面艦艇航渡過(guò)程中經(jīng)常采取的曲折機(jī)動(dòng)，則報(bào)警時(shí)魚雷最可能處于現(xiàn)在方位導(dǎo)引狀態(tài)，其報(bào)警方位信息中也蘊(yùn)含了豐富的發(fā)射艇位置信息，推斷潛艇位置信息對(duì)水面艦艇選擇規(guī)避方式有重要影響。

令潛艇與被攻擊目標(biāo)同向航行，并對(duì)魚雷實(shí)施現(xiàn)在方位形心導(dǎo)引，導(dǎo)引算法采取式（1）［9］，式中 Ht為魚雷航向，Vt、Vq分別為魚雷和潛艇速度，rtq為魚雷自導(dǎo)扇面形心到發(fā)射艇的距離，βtqi、βqwi分別為ti時(shí)刻魚雷自導(dǎo)扇面形心和水面艦艇相對(duì)發(fā)射艇的方位。

根據(jù)式（1）進(jìn)行仿真，得到仿真態(tài)勢(shì)如圖2所示，利用典型仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，可知圖1中的方位偏差角φi＜3°。也就是說(shuō)，在實(shí)際對(duì)抗中，處于現(xiàn)在方位導(dǎo)引態(tài)勢(shì)下的潛艇、魚雷、目標(biāo)艦艇三者可近似視為位于同一條方位線上。而當(dāng)魚雷自導(dǎo)捕獲目標(biāo)并轉(zhuǎn)入自主攻擊時(shí)，圖1中的方位偏差角φi大小會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變，此時(shí)魚雷方位信息無(wú)法再作為水面艦艇判斷導(dǎo)引艇精確方位的指示依據(jù)。

3.2 規(guī)避線導(dǎo)導(dǎo)引段的魚雷

在線導(dǎo)魚雷射程范圍內(nèi)，無(wú)論水面艦艇采取何種規(guī)避方式，只要不能擺脫敵潛艇的聲納跟蹤，也就無(wú)法改變魚雷沿著潛－艦方位不斷逼近的事實(shí)。這種情況下水面艦艇實(shí)施規(guī)避機(jī)動(dòng)應(yīng)達(dá)到目的只能有兩種選擇：擺脫敵潛艇的聲納跟蹤或最大程度地消耗魚雷航程［10］。

1）擺脫敵潛艇的聲納跟蹤

停車規(guī)避和駛離敵艇聲納探測(cè)范圍是水面艦艇純機(jī)動(dòng)擺脫敵潛艇聲納跟蹤的兩種可能手段，但是在實(shí)戰(zhàn)中，面對(duì)魚雷來(lái)襲而采取停車規(guī)避的做法很難被指揮員所接受。因此，快速駛離敵潛艇聲納探測(cè)范圍是水面艦艇擺脫其聲納跟蹤的可行規(guī)避方式，根據(jù)仿真已知魚雷報(bào)警方位近似于敵潛艇所在方位，考慮到潛艇實(shí)際導(dǎo)引航向的不可預(yù)測(cè)性，水面艦艇駛離敵潛艇聲納探測(cè)范圍的最佳方式就是將魚雷（潛艇）置于艦艉180°高速脫離，如圖3。但能否成功走出潛艇聲納聽測(cè)范圍也受水文氣象、裝備性能等多種因素制約，因此這種方法雖可達(dá)到最快遠(yuǎn)離潛艇的目的，但也不能確保水面艦艇成功擺脫線導(dǎo)魚雷的導(dǎo)引攻擊。

圖2 現(xiàn)在方位法引導(dǎo)仿真

圖3 線導(dǎo)魚雷攻擊彈道仿真示意

2）消耗魚雷航程

水面艦艇通過(guò)純機(jī)動(dòng)規(guī)避能否成功擺脫敵潛艇聲納跟蹤具有很大不確定性，然而通過(guò)純機(jī)動(dòng)規(guī)避卻可以達(dá)到另一個(gè)確定性的戰(zhàn)術(shù)意圖：最大程度地消耗魚雷航程，延緩被魚雷捕獲的時(shí)間，進(jìn)而為軟硬對(duì)抗的實(shí)施爭(zhēng)取時(shí)間。

現(xiàn)在方位導(dǎo)引法所消耗的航程可近似用尾追法的航程計(jì)算式（2）表示，式中S為線導(dǎo)魚雷航程，Dw、Vw、βqw分別為目標(biāo)艦的距離、航速和舷角：

從式（2）不難看出，當(dāng)βqw＝180°時(shí)，線導(dǎo)魚雷的追蹤航程S最大。也就是水面艦艇轉(zhuǎn)向?qū)Ⅳ~雷置于艦艉180°舷角高速脫離時(shí)，能夠達(dá)到最大程度上消耗魚雷航程的目的。

綜合分析，水面艦艇對(duì)處于線導(dǎo)導(dǎo)引階段的魚雷實(shí)施純機(jī)動(dòng)規(guī)避時(shí)，通過(guò)走出潛艇聲納探測(cè)范圍而擺脫魚雷攻擊的可能性很小，因此應(yīng)將最大程度上消耗魚雷航程作為機(jī)動(dòng)規(guī)避的主要目的。但從機(jī)動(dòng)方式來(lái)看，擺脫敵潛艇聲納跟蹤和消耗魚雷航程這兩種意圖并不沖突，而且最佳規(guī)避路徑都是將魚雷置于艦艉180°舷角高速脫離。

3.3 規(guī)避自導(dǎo)追蹤段的魚雷

魚雷依靠自身探測(cè)裝置攻擊誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由潛艇通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)引所產(chǎn)生的誤差，當(dāng)魚雷自導(dǎo)裝置捕獲目標(biāo)時(shí)就轉(zhuǎn)入自主攻擊，不再依賴于潛艇的線導(dǎo)導(dǎo)引，除非受到干擾后再由人工干預(yù)恢復(fù)線導(dǎo)導(dǎo)引。因此，水面艦艇在被線導(dǎo)魚雷的自導(dǎo)裝置捕獲時(shí)，其規(guī)避機(jī)動(dòng)方式也應(yīng)考慮到兩個(gè)關(guān)鍵因素：魚雷的自導(dǎo)攻擊和可恢復(fù)的線導(dǎo)導(dǎo)引攻擊。

魚雷航速大于水面艦艇航速，一旦水面艦艇被魚雷捕獲，就很難通過(guò)純機(jī)動(dòng)規(guī)避走出魚雷自導(dǎo)探測(cè)范圍。在這種情況下，水面艦艇就應(yīng)將消耗魚雷航程、延緩命中時(shí)間作為規(guī)避機(jī)動(dòng)的主要目的。根據(jù)式（2）可知，對(duì)處于自導(dǎo)追蹤狀態(tài)的魚雷，不論末彈道采取的是尾追法、提前點(diǎn)法還是平行接近法，當(dāng)水面艦艇將其置于艦艉180°高速脫離時(shí)，魚雷只能沿艦艉方向追蹤（仿真見圖3），因此可最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷命中時(shí)間。

由于線導(dǎo)魚雷武器系統(tǒng)采用了“自控＋線導(dǎo)＋自導(dǎo)”的綜合制導(dǎo)體制，若水面艦艇始終處在敵潛艇聲納探測(cè)范圍內(nèi)，即使在被魚雷捕獲的情況下能夠擺脫魚雷追蹤，也無(wú)法避免敵潛艇重新控制魚雷再次捕獲本艦。在這種復(fù)合導(dǎo)引攻擊態(tài)勢(shì)下，水面艦艇試圖通過(guò)純機(jī)動(dòng)規(guī)避同時(shí)擺脫魚雷和潛艇雙重探測(cè)的可能性幾乎不存在，因此也只有延緩魚雷命中時(shí)間并配合軟硬殺傷器材的使用才會(huì)獲得幸存的希望。

3.4 規(guī)避方法的實(shí)際運(yùn)用

綜合以上分析，無(wú)論線導(dǎo)魚雷處于線導(dǎo)段還是自導(dǎo)段，水面艦艇規(guī)避機(jī)動(dòng)的主要意圖都應(yīng)是在最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷的命中時(shí)間，同時(shí)兼顧走出敵潛艇聲納探測(cè)范圍的可能，其最佳規(guī)避方式都是迅速背敵轉(zhuǎn)向，將魚雷（潛艇）方位置于艦艉180°舷角高速脫離。這種規(guī)避方式還能充分發(fā)揮水面艦艇艦艉反射強(qiáng)度弱、輻射噪聲小的優(yōu)勢(shì)，提高走出其聲納探測(cè)范圍的可能性。但在實(shí)際應(yīng)用中，以下幾點(diǎn)需要明確：

1）將魚雷置于艦艉180°舷角是理想態(tài)勢(shì)下的最佳規(guī)避航向，實(shí)際中應(yīng)理解為是將魚雷置于艦艉“大舷角”的規(guī)避方向，“大舷角”的具體數(shù)值需要綜合考慮艦艇轉(zhuǎn)向延遲、魚雷報(bào)警距離和報(bào)警舷角等因素并經(jīng)仿真而定。

圖4 發(fā)射反潛導(dǎo)彈對(duì)潛反擊示意

2）水面艦艇純機(jī)動(dòng)規(guī)避的最可靠效果就是延緩魚雷命中時(shí)間，但無(wú)法根除魚雷威脅，必須配合其他軟硬殺傷器材的使用才能從根本上提高生存概率。

3）前置點(diǎn)導(dǎo)引法會(huì)大大縮短魚雷攻擊航程，不利于上述規(guī)避意圖的實(shí)現(xiàn)。因此水面艦艇在通過(guò)敵潛艇威脅區(qū)時(shí)須采取曲折機(jī)動(dòng)，迫使?jié)撏е荒芤袁F(xiàn)在方位法導(dǎo)引魚雷。

4）對(duì)水面艦艇而言，可根據(jù)現(xiàn)在方位導(dǎo)引法的魚雷報(bào)警方位信息反推發(fā)射艇所在方位，從而為協(xié)同反潛兵力或反潛武器攻擊提供目標(biāo)方位指示（見圖4）。

5）水面艦艇在高速規(guī)避過(guò)程中不應(yīng)實(shí)施曲折機(jī)動(dòng)，除非確認(rèn)本艦已經(jīng)走出潛艇聲納探測(cè)范圍，否則會(huì)降低本艦相對(duì)魚雷的逃逸速度。

還需說(shuō)明的是，除非潛艇本身受到威脅，否則任何軟殺傷器材以及針對(duì)魚雷的硬殺傷器材都不足以迫使?jié)撏袛鄬?dǎo)線，因此適時(shí)發(fā)起對(duì)潛反擊可以迫使?jié)撏Х艞墝?dǎo)引，降低水面艦艇所受魚雷威脅的程度。

4 結(jié)語(yǔ)

防御潛射線導(dǎo)魚雷涉及的實(shí)際影響因素較多，以上分析盡管采取了一些簡(jiǎn)化措施，但也揭示出了將線導(dǎo)魚雷置于艦艉大舷角高速規(guī)避的重要性。在純機(jī)動(dòng)規(guī)避分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)與軟硬殺傷器材綜合運(yùn)用研究將對(duì)提高水面艦艇生存能力具有重要意義。

［1］林平，徐海剛.水聲對(duì)抗線導(dǎo)魚雷中的艦艇規(guī)避航向優(yōu)化策略分析［J］.軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2007，21（1）：55－58.

［2］陳顏輝.水面艦艇對(duì)抗?jié)撋渚€導(dǎo)魚雷攻擊新策略［J］.海軍大連艦艇學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，31（1）：24－27.

［3］夏至軍，章新華，林洪文.低頻噪聲干擾器對(duì)抗線導(dǎo)魚雷攻擊的有關(guān)問(wèn)題探討［J］.哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，25（1）：46－49.

［4］沈云峰，黃文斌，陳顏輝.基于線導(dǎo)魚雷導(dǎo)引方式的搜潛區(qū)域判定方法［J］.火力與指揮控制，2010，35（10）：74－77.

［5］李微波，傅調(diào)平，劉斌.現(xiàn)在方位導(dǎo)引法的線導(dǎo)魚雷攻擊可行域仿真［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2012，29（5）：28－31.

［6］李本昌，徐世昌，李原.線導(dǎo)魚雷的導(dǎo)引算法方法方案及使用性能［J］.指揮控制與仿真，2012，34（2）：5－8.

［7］李偉，鄧正前，榮海洋.潛射線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)使用攻擊決策［J］.火力與指揮控制，2011，36（10）：1－4.

［8］夏佩倫，李本昌.聲納丟失目標(biāo)時(shí)線導(dǎo)魚雷的導(dǎo)引方法［J］.彈道學(xué)報(bào)，1998，10（4）：54－58.

［9］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.

［10］袁志勇，周浩，吳茂林.魚雷最大航向估計(jì)在反魚雷中的應(yīng)用［J］.海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，16（2）：20－23.