孫 權(quán)

（海軍駐昆明七五〇試驗(yàn)場軍事代表室 昆明 650051）

水中兵器水聲對抗壓制型器材試驗(yàn)與評價方法＊

孫 權(quán)

（海軍駐昆明七五〇試驗(yàn)場軍事代表室 昆明 650051）

針對水中兵器對抗壓制型干擾器試驗(yàn)設(shè)計困難這一現(xiàn)狀，運(yùn)用水聲原理，結(jié)合計算機(jī)仿真的特性，提出了一種預(yù)先計算與評估的試驗(yàn)設(shè)計方法，提高了試驗(yàn)設(shè)計效率并降低了邏輯錯誤的發(fā)生概率。

水中兵器；水聲對抗；試驗(yàn)方法

Class NumberTN911

1 引言

隨著近年來技術(shù)發(fā)展，水中兵器反潛水聲對抗能力正在逐漸增強(qiáng)，由對抗單器材逐漸發(fā)展，目前已經(jīng)具備可對抗多組合器材、進(jìn)行多目標(biāo)識別能力?？己嗽囼?yàn)中對抗器材種類的增加，導(dǎo)致了試驗(yàn)實(shí)施的復(fù)雜程度呈幾何倍數(shù)增加，同時對對抗器材的布施、水域利用、試驗(yàn)評定等方面都有了新的要求。

復(fù)雜試驗(yàn)環(huán)境下的武器對抗試驗(yàn)是靶場實(shí)戰(zhàn)化試驗(yàn)最重要部分之一，相對靶場傳統(tǒng)攻靶試驗(yàn)而言，后者主要考核武器在較理想標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的作戰(zhàn)性能，而前者完整展現(xiàn)攻防雙方對抗攻擊，是性能與效能考核相結(jié)合、信息最豐富、環(huán)境最復(fù)雜、也是最能體現(xiàn)靶場試驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)化的試驗(yàn)項(xiàng)目。通過在靶場實(shí)施實(shí)戰(zhàn)化對抗試驗(yàn)，可提前了解復(fù)雜環(huán)境對武器可能造成的影響，分析研究惡劣環(huán)境攻防實(shí)戰(zhàn)的戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)，是水中兵器在部隊盡快形成真實(shí)戰(zhàn)斗力的最有效途徑。另一方面，隨著靶場試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，裝載發(fā)射裝置、模擬目標(biāo)逐漸逼近部隊實(shí)際，各種測試手段越來越齊全，測試設(shè)備的性能和精度大幅提升，試驗(yàn)信息更為多樣與豐富，特別是在水中兵器的水聲對抗與反對抗試驗(yàn)中，可獲取非常多的各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析復(fù)雜對抗環(huán)境對武器戰(zhàn)技指標(biāo)可能造成的影響，能夠?yàn)樗斜餮兄茊挝辉谛碌奈淦餍吞栔懈倪M(jìn)和提升水聲對抗與反對抗能力提供有效的數(shù)據(jù)支持與驗(yàn)證依據(jù)。

目前水中兵器水聲對抗試驗(yàn)中使用的器材主要分為屏蔽型、壓制型與誘騙型三大類，其中壓制型器材如中高頻噪聲干擾器主要通過強(qiáng)力的輻射噪聲壓制武器的尋的信號，增大干擾，為我艇規(guī)避逃逸贏得時間。

2 壓制型器材干擾試驗(yàn)的基本模型

水中兵器自導(dǎo)模型均遵從主動聲吶方程（式（1））：

SL為水中兵器主動發(fā)射聲源級，dB；TS為目標(biāo)輻射噪聲源級，dB；TL為傳播損失，dB；NL為水中兵器干擾噪聲級，dB；DI為自導(dǎo)接收指向性指數(shù)，dB；DT為檢測閾，dB；TS為目標(biāo)強(qiáng)度，dB。

SL－2TL＋TS稱為回聲信號級，表示接收換能器測得的回聲強(qiáng)度。NL－DI＋DT即被稱為噪聲（混響）掩蔽級，其中SL、DI、DT和TS四項(xiàng)可視為相對固定的，針對固定目標(biāo)TS也是相對固定的，因此該式可以變化為

在固定態(tài)勢下，等式的左側(cè)為定值，因此等式右側(cè)表明：欲使武器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)（即等式成立時），NL（干擾噪聲級）與TL（傳播損失）呈負(fù)相關(guān)，而TL卻與傳播環(huán)境與距離緊密相關(guān)，其中：

r為雷目距離；a為吸收系數(shù)。

因此：

C為某一特定背景下的常數(shù)。

在一定的海域中a（吸收系數(shù)）也是相對固定值，因此可以得到：當(dāng)武器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)（即等式成立時），NL（干擾噪聲級）與r（發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離）呈負(fù)相關(guān)，即當(dāng)NL越大時，武器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離就越近。壓制型器材正是通過這一機(jī)理，輻射大強(qiáng)度噪聲增大NL，降低武器的自導(dǎo)作用距離。

3 水中兵器對抗壓制型水聲器材試驗(yàn)及評價方法

3.1 單器材試驗(yàn)方法

水中兵器對抗壓制型水聲器材試驗(yàn)，從完備性上區(qū)分一般可分為兩類：單器材對抗與多器材組合對抗。單器材對抗試驗(yàn)布施如圖1所示。

圖1 單器材對抗示意圖

干擾器B布置在武器A主航道附近l距離處，真實(shí)目標(biāo)記為C。當(dāng)武器開始搜索目標(biāo)時，干擾器開機(jī)，目標(biāo)以某一預(yù)定逃逸彈道機(jī)動。設(shè)武器尋的發(fā)射聲級為SL，干擾器在武器尋的信號有效頻率范圍內(nèi)的干擾聲級為NL0（包含環(huán)境干擾級），目標(biāo)C的目標(biāo)強(qiáng)度為TS，武器A收到的壓制型干擾器的干擾級為NL1（忽略器材與目標(biāo)之間的相互作用）：

武器探測目標(biāo)的傳播損失為TL1：

當(dāng)干擾器干擾聲級一定時，武器剛好發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時，則有下式成立：

C1為某一特定背景下的常數(shù)。

因此單對抗器材試驗(yàn)必須遵守上述方程進(jìn)行設(shè)計，其中C1為與武器、環(huán)境與目標(biāo)相關(guān)的常數(shù)，當(dāng)試驗(yàn)內(nèi)容確定時，該常數(shù)可以預(yù)先計算得到。當(dāng)式（7）左邊大于C1時，武器無法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，當(dāng)式（7）左邊等于小于C1時，武器可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。設(shè)剛好等于成立時：

試驗(yàn)設(shè)計時，考慮實(shí)戰(zhàn)背景，距離l無法選擇太大。

3.2 多器材組合試驗(yàn)方法

組合對抗器材對抗時，如果要使用壓制型器材，為了從評價角度出發(fā)，宜設(shè)計武器對抗壓制型器材＋誘騙型器材＋其它，因?yàn)樵趬褐菩推鞑暮竺妫霈F(xiàn)誘騙型器材，同樣通過發(fā)現(xiàn)誘騙器材的距離換算，可以考核到器材的壓制能力。

圖2 多器材組合對抗示意圖

干擾器B布置在武器A主航道附近垂直距離l處，誘騙器材D布置在近水中兵器主航向距離n處，真實(shí)目標(biāo)記為C。當(dāng)武器開始搜索目標(biāo)時，干擾器開機(jī)，誘騙器材隨后開機(jī)，目標(biāo)以某一預(yù)定逃逸彈道機(jī)動。設(shè)武器尋的發(fā)射聲級為SL，干擾器在武器尋的信號有效頻率范圍內(nèi)的干擾聲級為NL0（包含環(huán)境干擾級），誘騙器材的目標(biāo)強(qiáng)度為TS，武器A收到的壓制型干擾器的干擾級為NL1（忽略器材與目標(biāo)之間的相互作用）：

此時應(yīng)該確保D與C不會同時出現(xiàn)在武器搜索扇面中，D被發(fā)現(xiàn)時應(yīng)該滿足式（10）：

其中：n為武器發(fā)現(xiàn)誘騙器材的距離；TS為誘騙器材目標(biāo)強(qiáng)度；C2為某一特定背景下的常數(shù)。

組合對抗器材試驗(yàn)必須遵守上述方程進(jìn)行設(shè)計，其中C2為與武器、環(huán)境與目標(biāo)相關(guān)的常數(shù)，當(dāng)試驗(yàn)內(nèi)容確定時，該常數(shù)可以預(yù)先計算得到。當(dāng)上式左邊大于C2時，武器無法發(fā)現(xiàn)誘騙器材，當(dāng)式左邊等于小于C2時，武器可以發(fā)現(xiàn)誘騙器材。

設(shè)剛好等于成立時：

3.3 壓制型器材試驗(yàn)評價方法

壓制型器材對抗試驗(yàn)評價，可以直接從壓制效果進(jìn)行考慮，可以直接使用自導(dǎo)作用距離下降量dr表示。

單器材對抗時：

dr為武器的自導(dǎo)作用距離下降量；r為武器的自導(dǎo)作用距離；n1即式（8）中數(shù)值。

組合對抗時，當(dāng)使用壓制型器材＋誘騙器材相鄰使用時，仍然可以直接從壓制效果進(jìn)行考慮，可以直接使用發(fā)現(xiàn)距離下降量dr1表示。

dr1為武器的發(fā)現(xiàn)距離下降量；r1為武器發(fā)現(xiàn)誘騙器材時的最大距離；n2即式（11）中數(shù)值。

其中r1應(yīng)該通過其它試驗(yàn)測量得到。

組合對抗時，當(dāng)使用器材不是壓制型器材＋誘騙器材相鄰使用時，此時無法單獨(dú)對壓制型器材進(jìn)行評價，只能進(jìn)行多器材聯(lián)合評估。

4 方法實(shí)現(xiàn)

針對某型產(chǎn)品，設(shè)計單對抗器材對抗試驗(yàn)，將干擾器布置偏離主航道L距離處，某型武器受到干擾的距離為m，設(shè)置某一態(tài)勢時（SL、TSS、DI、DT、TS為某一確定值），L與m的相對變化如圖3所示。

圖3 干擾器位置與干擾距離變化圖

如圖3所示，當(dāng)整個試驗(yàn)態(tài)勢設(shè)計目的明確后，通過仿真即可找到干擾器位置對干擾距離的影響，由此可以根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康恼业捷^為精確的干擾器位置，同時預(yù)估干擾器的影響。

圖4 目標(biāo)強(qiáng)度與干擾距離變化圖

如圖4所示，當(dāng)真實(shí)目標(biāo)的目標(biāo)強(qiáng)度不同時，通過仿真即可得到其對干擾距離的影響，由此可以根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康念A(yù)先估算得到干擾距離，從而得到較為精確的干擾器布置位置，同時預(yù)估干擾器的影響。

5 結(jié)語

水聲對抗試驗(yàn)是水中兵器研究與考核中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，本方法針對水中兵器對抗壓制型干擾器的試驗(yàn)方法進(jìn)行了設(shè)計，其結(jié)果有助于試驗(yàn)背景想定、態(tài)勢設(shè)計和試驗(yàn)實(shí)施方法的編制，這種方法已經(jīng)成功運(yùn)用于某些水中兵器裝備的試驗(yàn)考核。

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Underwater Weapon Acoustic Contermeasure Interference Test and Evaluation Method

SUN Quan
（Navy Representative Office in 750Test Range，Kunming 650051）

The underwater weapon acoustic contermeasure interference test design is so difficulty.Based on the underwater acoustic principle，joint computer simulation technology，a test design method which can beforehand compute and evaluation is proposed in this paper.The design working efficiency is raised and the logic error engender probability is reduced when the method is used.

underwater weapon，acoustic countermeasure，test method

TN911DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.038

2015年5月7日，

2015年6月27日

孫權(quán)，男，碩士，高級工程師，研究方向：水中兵器試驗(yàn)。