江禪志， 高國(guó)興， 衡 軍

(海軍潛艇學(xué)院, 山東 青島 266102)

ATT攔截來(lái)襲魚(yú)雷的有效發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)要求及有關(guān)問(wèn)題

江禪志， 高國(guó)興， 衡 軍

(海軍潛艇學(xué)院, 山東 青島 266102)

按照反魚(yú)雷魚(yú)雷攔截來(lái)襲魚(yú)雷的原理及其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)特點(diǎn),提出保證反魚(yú)雷魚(yú)雷能夠攔截來(lái)襲魚(yú)雷的基本條件是必須通過(guò)發(fā)射控制保證其能及時(shí)在規(guī)定的態(tài)勢(shì)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷,并建立了描述反魚(yú)雷魚(yú)雷有效攔截來(lái)襲魚(yú)雷的發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)模型。然后,通過(guò)對(duì)水面艦艇和潛艇遭受來(lái)襲魚(yú)雷攻擊在戰(zhàn)術(shù)背景和技術(shù)特點(diǎn)上的差異研究,提出了兩者使用反魚(yú)雷魚(yú)雷在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上的難點(diǎn)及主要問(wèn)題所在。相關(guān)的結(jié)論不僅可作為論證各類(lèi)海上作戰(zhàn)平臺(tái)防御武器系統(tǒng)建設(shè)、配置的依據(jù),也是ATT作戰(zhàn)使用需要著重研究和解決的主要問(wèn)題。

防御魚(yú)雷； ATT； 水聲對(duì)抗； 發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)； 相遇原理

魚(yú)雷作為攻擊方的一種致命水下殺傷武器,必然要激起防御方竭盡全力地采取各種措施對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷進(jìn)行防御。因此,反魚(yú)雷或防御魚(yú)雷作戰(zhàn)早已成為各類(lèi)水面艦艇和潛艇的重要戰(zhàn)術(shù)科目之一[1]。相應(yīng)的,各國(guó)海軍也把消除魚(yú)雷威脅的措施集中于對(duì)其實(shí)施軟硬對(duì)抗上,從而使得各類(lèi)反魚(yú)雷裝備的應(yīng)運(yùn)而生和大量發(fā)展。

水聲對(duì)抗器材的大力發(fā)展和廣泛使用,對(duì)聲自導(dǎo)魚(yú)雷的作戰(zhàn)使用效能提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[2]。然而,針對(duì)各類(lèi)水聲對(duì)抗器材的原理和戰(zhàn)術(shù)使用方式,通過(guò)魚(yú)雷自身的智能化識(shí)別和跟蹤技術(shù)解決魚(yú)雷的反水聲對(duì)抗問(wèn)題也日漸成熟,進(jìn)而使當(dāng)今聲自導(dǎo)魚(yú)雷的反水聲對(duì)抗能力得到了重大發(fā)展。由此,對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷實(shí)施硬殺傷的反魚(yú)雷魚(yú)雷,又成為反魚(yú)雷武器家族的一個(gè)新成員而得到了越來(lái)越多的重視。

那么,反魚(yú)雷魚(yú)雷的作戰(zhàn)使用需要什么條件、不同類(lèi)型戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)裝備和使用反魚(yú)雷魚(yú)雷在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上又存在哪些差異呢?這是裝備發(fā)展必須首先解決的問(wèn)題。正是為了這一目的,本文對(duì)反魚(yú)雷魚(yú)雷及其戰(zhàn)術(shù)使用的相關(guān)問(wèn)題開(kāi)展初步研究。

1 ATT及其作戰(zhàn)使用要求

反魚(yú)雷魚(yú)雷是一種具有動(dòng)力、帶有戰(zhàn)斗部,能夠通過(guò)水聲信號(hào)對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)彈道控制對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷實(shí)施攔截和摧毀的輕型魚(yú)雷武器,簡(jiǎn)稱(chēng)ATT(Anti-Torpedo torpedo)。

ATT作為一種主動(dòng)搜尋并攔截來(lái)襲魚(yú)雷的“硬殺傷”武器,在技術(shù)原理上和其他魚(yú)雷沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。但是,由于ATT體積小、重量輕,其航程一般都比較小、航速也不可能大幅度超過(guò)其他魚(yú)雷的水平。

盡管ATT所需要的功能和采取的技術(shù)和其他魚(yú)雷類(lèi)似,但兩者的作戰(zhàn)使命卻是完全不同的:ATT是海上作戰(zhàn)平臺(tái)用于抗擊敵方魚(yú)雷攻擊,通過(guò)硬殺傷摧毀來(lái)襲魚(yú)雷,以保障裝載平臺(tái)安全為目的的防御型魚(yú)雷;而大多數(shù)其他魚(yú)雷則是用于主動(dòng)對(duì)敵攻擊,以達(dá)成消滅敵方水面艦船或潛艇為作戰(zhàn)目的的攻擊型魚(yú)雷。

正是由于兩者在作戰(zhàn)使命(或者攻擊目標(biāo))上的差異,導(dǎo)致了它們?cè)谧鲬?zhàn)使用要求上的顯著差異:由于攻擊型魚(yú)雷的速度通常是被攻擊艦艇目標(biāo)的兩倍或三倍以上,所以攻擊過(guò)程中容許出現(xiàn)魚(yú)雷尾追目標(biāo)的情況;ATT的速度往往和其所攻擊目標(biāo)(來(lái)襲魚(yú)雷)的速度相近,不可能成倍于來(lái)襲魚(yú)雷的速度,所以防御過(guò)程中,當(dāng)ATT的速度小于或等于來(lái)襲魚(yú)雷的速度時(shí),不容許出現(xiàn)ATT追蹤來(lái)襲魚(yú)雷的情況,或者說(shuō)一旦出現(xiàn)這種情況,就不可能達(dá)成防御成功的目的[3]。

即無(wú)論哪一種戰(zhàn)術(shù)平臺(tái),有效使用ATT的基本條件都是一致的,這就是不僅能夠通過(guò)各種手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷,而且還要通過(guò)射擊控制及時(shí)把ATT發(fā)射到來(lái)襲魚(yú)雷一定舷角范圍內(nèi)而滿足ATT發(fā)現(xiàn)并對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷攔截的條件。

2 滿足ATT攔截條件的發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)

如圖1所示,假設(shè)來(lái)襲魚(yú)雷以直航方式接近其攻擊目標(biāo)(ATT發(fā)射平臺(tái)),速度和航向分別為VT和CT,ATT的速度為VA,自導(dǎo)扇面半角和作用距離分別為α和R,對(duì)抗過(guò)程中,ATT按發(fā)射平臺(tái)所設(shè)定的航向CA航行于WA點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷于WT點(diǎn)。此時(shí)ATT相對(duì)于來(lái)襲魚(yú)雷的舷角為XT,來(lái)襲魚(yú)雷相對(duì)于ATT的舷角為XA,距離DR正好等于ATT的自導(dǎo)探測(cè)距離R。

圖1 ATT發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷的相對(duì)態(tài)勢(shì)描述

在不考慮攔截來(lái)襲魚(yú)雷過(guò)程中,ATT對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷產(chǎn)生自導(dǎo)性能影響的條件下,ATT的自導(dǎo)裝置發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷時(shí)刻,兩者的相對(duì)位置(用XT、XA和DR表示)稱(chēng)為ATT的發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)。

φ=arcsin(ksinXT)

(1)

其中,k=VT/VA。

式(1) 有解的必要條件為

|ksinXT|≤1

(2)

并且,對(duì)應(yīng)有兩個(gè)解:

φ1=arcsin(ksinXT)
φ2=sgn(XT)π-φ1

(3)

這就是說(shuō),如果不考慮追蹤過(guò)程所需要的航程消耗,當(dāng)ATT的速度大于來(lái)襲魚(yú)雷的速度時(shí),總能追蹤上來(lái)襲魚(yú)雷。

然而,ATT發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚(yú)雷之后,為了保證其正常跟蹤,必須把來(lái)襲魚(yú)雷始終置于其自導(dǎo)監(jiān)測(cè)范圍之內(nèi)才能保持對(duì)其跟蹤[4-6],這就要求來(lái)襲魚(yú)雷一直處于ATT的自導(dǎo)探測(cè)范圍之內(nèi),因此必須保證 |φ| <α,即

|arcsin(ksinXT) | <α<==>

|XT|

(4)

顯然,上述兩個(gè)不等式的交集為:

|XT|

(5)

這就是理論上為保持跟蹤過(guò)程中ATT能夠?qū)?lái)襲魚(yú)雷始終處于發(fā)現(xiàn)狀態(tài)所要求的魚(yú)雷瞬時(shí)舷角必須滿足的關(guān)系[7],一旦跟蹤過(guò)程的某一時(shí)刻這一關(guān)系不成立,之后的跟蹤將不再可能。

上述不等式右端對(duì)應(yīng)的角

XTmax=arcsin((1/k)sinα)

(6)

就是保證ATT能夠發(fā)現(xiàn)和攔截來(lái)襲魚(yú)雷的最大發(fā)現(xiàn)魚(yú)雷舷角。因此,保證ATT發(fā)現(xiàn)和有效攔截來(lái)襲魚(yú)雷的發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì)是

XT∈(-XTmax,XTmax)
XA<α
DR

(7)

3 不同平臺(tái)遭受魚(yú)雷攻擊在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上的差異

作為海上執(zhí)行各種作戰(zhàn)任務(wù)的戰(zhàn)術(shù)平臺(tái),水面艦船和潛艇是魚(yú)雷武器攻擊的兩類(lèi)主要目標(biāo),因此對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷實(shí)施防御是它們不可或缺的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。但由于兩者在作戰(zhàn)環(huán)境上的差異,導(dǎo)致了它們?cè)馐荇~(yú)雷攻擊在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上的眾多差異。

3.1 戰(zhàn)術(shù)背景上的差異

潛艇遭受魚(yú)雷武器攻擊的發(fā)射平臺(tái)種類(lèi)多,可能是空中的反潛飛機(jī)、水面的各類(lèi)艦艇、水下的潛艇或其他潛航器等都可以對(duì)潛艇實(shí)施魚(yú)雷攻擊。而且攻擊潛艇所使用的魚(yú)雷類(lèi)型多,既有輕型魚(yú)雷,也有重型魚(yú)雷。

而水面艦艇遭受魚(yú)雷武器攻擊的發(fā)射平臺(tái)則十分單一,通常只有潛艇,且反艦魚(yú)雷均為重型魚(yú)雷,輕型魚(yú)雷不用于反艦。

3.2 攻擊樣式的差異[8]

輕型反潛魚(yú)雷主要用于反潛,且采用“點(diǎn)對(duì)域”的攻擊樣式,魚(yú)雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)前總是采用機(jī)動(dòng)彈道搜索目標(biāo)。例如,水面艦艇管裝反潛魚(yú)雷在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)之前采用蛇形加環(huán)形彈道對(duì)潛艇目標(biāo)搜索、空投魚(yú)雷和火箭助飛魚(yú)雷在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)之前采用環(huán)形彈道搜索。這種攻擊方式大大降低了對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)精度的要求,在擴(kuò)大了魚(yú)雷搜索范圍的同時(shí),也使被攻擊方難以判斷其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

重型魚(yú)雷既反潛也反艦,且采用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的攻擊樣式,作為自導(dǎo)方式射擊時(shí),魚(yú)雷總是采用直航方式接近目標(biāo)。這種攻擊樣式魚(yú)雷能否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)在很大程度上取決于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解算精度。作為被攻擊方,在遠(yuǎn)距離報(bào)警條件下,判斷其運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)容易得多。

線導(dǎo)魚(yú)雷依靠平臺(tái)聲吶對(duì)目標(biāo)方位的測(cè)量而導(dǎo)引魚(yú)雷接近目標(biāo),但在遠(yuǎn)距離條件下,保證魚(yú)雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)對(duì)聲吶的測(cè)向精度有較高的要求。

3.3 射擊方式上的差異

各種作戰(zhàn)平臺(tái)對(duì)潛艇魚(yú)雷攻擊可采用多種射擊方式,通?？刹捎锰崆包c(diǎn)射擊、方位射擊、線導(dǎo)射擊、區(qū)域射擊。但對(duì)潛艇攻擊時(shí)魚(yú)雷的末段制導(dǎo)方式只有主動(dòng)聲自導(dǎo)。

而潛艇對(duì)水面艦船魚(yú)雷攻擊樣式相對(duì)簡(jiǎn)單,通常只有提前點(diǎn)射擊、方位射擊、線導(dǎo)攻擊。但對(duì)水面艦艇攻擊的反艦魚(yú)雷末段制導(dǎo)方式繁多,可采用直航、主動(dòng)聲自導(dǎo)、被動(dòng)聲自導(dǎo)、尾流自導(dǎo)和聯(lián)合制導(dǎo)等多種制導(dǎo)方式。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)上的差異

反潛魚(yú)雷發(fā)射平臺(tái)(水面艦艇和反潛飛機(jī))暴露性的特點(diǎn)決定了其可以借助其他平臺(tái)指示的目標(biāo)信息組織魚(yú)雷攻擊。而且,魚(yú)雷一經(jīng)發(fā)射便可通過(guò)空氣介質(zhì)迅速接近目標(biāo)于一定范圍內(nèi),這使被攻擊的潛艇一旦報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷,留下的對(duì)抗時(shí)間將十分有限,即對(duì)抗時(shí)間十分緊迫。但是,通常情況下這些平臺(tái)測(cè)量距離相對(duì)較近、測(cè)量時(shí)間相對(duì)較短,目標(biāo)定位精度相對(duì)較差。

反艦魚(yú)雷發(fā)射平臺(tái)(潛艇或其他潛航器)隱蔽性的特點(diǎn)決定了其組織魚(yú)雷攻擊所需要的目標(biāo)位置信息必須依賴(lài)自身探測(cè)器進(jìn)行探測(cè),而且探測(cè)過(guò)程容許有較為充裕的觀測(cè)、跟蹤和解算時(shí)間、測(cè)量距離遠(yuǎn)、目標(biāo)定位精度較高,但是魚(yú)雷總是通過(guò)海水介質(zhì)接近目標(biāo),且速度慢、時(shí)間長(zhǎng)。如果水面艦艇能夠遠(yuǎn)距離報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷,便能爭(zhēng)取較為寬裕的對(duì)抗時(shí)間。

4 兩類(lèi)平臺(tái)使用ATT的主要難點(diǎn)或問(wèn)題

水面艦艇和潛艇這兩類(lèi)平臺(tái)通常只能測(cè)量來(lái)襲魚(yú)雷的方位信息,如果需要包括來(lái)襲魚(yú)雷距離、速度和航向在內(nèi)的其他信息時(shí),則必須在連續(xù)測(cè)量來(lái)襲魚(yú)雷方位的基礎(chǔ)上通過(guò)計(jì)算而獲取。

顯而易見(jiàn),在這種信息環(huán)境下,使用ATT對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷實(shí)施攔截時(shí),為了創(chuàng)造滿足ATT攔截條件的發(fā)現(xiàn)態(tài)勢(shì),發(fā)射平臺(tái)就必須盡可能準(zhǔn)確地設(shè)定ATT的射擊控制參數(shù),而要想準(zhǔn)確計(jì)算這些參數(shù),就必須獲取來(lái)襲魚(yú)雷較為精確的運(yùn)動(dòng)參數(shù),而精確計(jì)算來(lái)襲魚(yú)雷的運(yùn)動(dòng)參數(shù),又必須對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷的類(lèi)型(重型魚(yú)雷還是輕型魚(yú)雷)及其跟蹤階段(魚(yú)雷當(dāng)前處于接近階段還是自導(dǎo)跟蹤階段)有基本的識(shí)別。因此,在報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷后,發(fā)射平臺(tái)必須經(jīng)歷對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷的識(shí)別、估計(jì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和計(jì)算射擊參數(shù)等主要過(guò)程。

由于不同平臺(tái)遭受魚(yú)雷攻擊在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上存在眾多差異,進(jìn)而必定導(dǎo)致其使用ATT時(shí)在上述環(huán)節(jié)上的差異。可以看出,這些差異主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1) 報(bào)警后對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷類(lèi)型識(shí)別問(wèn)題。判斷來(lái)襲魚(yú)雷的類(lèi)型是估計(jì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)鍵,也是決定ATT攔截成敗的重要前提。對(duì)于水面艦艇,由于大多數(shù)情況下都是遭遇重型魚(yú)雷攻擊,故幾乎無(wú)需對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷進(jìn)行類(lèi)型識(shí)別。但對(duì)于潛艇來(lái)說(shuō),在僅僅依賴(lài)來(lái)襲魚(yú)雷方位的條件下做出正確地識(shí)別是十分困難的。

2) 遠(yuǎn)距離條件下對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題。在遠(yuǎn)距離報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷(報(bào)警距離大于魚(yú)雷自導(dǎo)作用距離)條件下,水面艦艇可以直接假設(shè)來(lái)襲魚(yú)雷做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)連續(xù)測(cè)量來(lái)襲魚(yú)雷的方位解算其運(yùn)動(dòng)參數(shù)相對(duì)要簡(jiǎn)單得多。而潛艇在遭到輕型反潛魚(yú)雷攻擊時(shí),即使發(fā)現(xiàn)魚(yú)雷距離足夠遠(yuǎn),但來(lái)襲魚(yú)雷的環(huán)形或蛇行搜索過(guò)程將使得解算其運(yùn)動(dòng)參數(shù)十分困難。

3) 近距離條件下對(duì)來(lái)襲魚(yú)雷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題。在近距離報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷(魚(yú)雷已經(jīng)進(jìn)入末段自導(dǎo))條件下,由于反艦重型魚(yú)雷自導(dǎo)方式繁多,而且不同自導(dǎo)方式的追蹤彈道差異較大,這對(duì)于水面艦艇來(lái)說(shuō),要想解算來(lái)襲魚(yú)雷的運(yùn)動(dòng)參數(shù)是很困難的。但攻擊潛艇的主動(dòng)聲自導(dǎo)魚(yú)雷確有相似的彈道過(guò)程,并且由于潛艇速度通常較慢,來(lái)襲魚(yú)雷彈道的變化曲率也不會(huì)太大,故設(shè)定ATT的彈道參數(shù)相對(duì)容易些。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合以上分析,可以得到結(jié)論:水面艦艇使用ATT的主要困難在于近距離報(bào)警來(lái)襲魚(yú)雷的條件下,因?yàn)檫@時(shí)很難及時(shí)判斷出來(lái)襲魚(yú)雷的末段自導(dǎo)搜索方式,也就難以預(yù)測(cè)來(lái)襲魚(yú)雷的未來(lái)位置。所以,遠(yuǎn)距離報(bào)警條件下是水面艦艇使用ATT的有利條件;潛艇使用ATT的主要困難是由于很難及時(shí)判斷出來(lái)襲魚(yú)雷的類(lèi)型(重型或輕型),而難以預(yù)測(cè)來(lái)襲魚(yú)雷的彈道過(guò)程。盡管近距離條件下估計(jì)來(lái)襲魚(yú)雷的概略位置較水面艦艇相對(duì)容易些,但作為末段防御,還必須顧及攔截的失效率和成功攔截后對(duì)自身安全帶來(lái)的問(wèn)題。

因此,無(wú)論在水面艦艇上,還是在潛艇上,ATT只能作為反魚(yú)雷作戰(zhàn)的一種武器裝備之一,在目前的技術(shù)條件下,包括水聲對(duì)抗裝備在內(nèi)的其他反魚(yú)雷武器仍然是各類(lèi)海上作戰(zhàn)平臺(tái)不可缺少的防御武器。要想使ATT成為相關(guān)作戰(zhàn)平臺(tái)上的有效防御武器,并且滿足在現(xiàn)代條件下的作戰(zhàn)運(yùn)用,還必須密切結(jié)合各種作戰(zhàn)平臺(tái)的實(shí)際,在強(qiáng)調(diào)裝備的同時(shí),特別強(qiáng)調(diào)提高其應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜作戰(zhàn)情況的能力。本文只是根據(jù)作戰(zhàn)使用的具體情況,提出了相關(guān)的問(wèn)題,而解決這些問(wèn)題尚需在裝備配套建設(shè)和作戰(zhàn)運(yùn)用兩方面共同開(kāi)展前期的研究工作。

[1] 李本昌.潛射魚(yú)雷作戰(zhàn)運(yùn)用理論與工程[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2014.

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Detective Range and Related Problems of ATT Intercepting Incoming Torpedo

JIANG Chan-zhi， GAO Guo-xing, HENG Jun

(Naval Submarine Academy, Qingdao 266102, China)

According to the principle of intercepting incoming torpedo by ATT and its tactical and technical characteristics, the basic requirement for ATT to intercept incoming torpedoes is that they must be launched to ensure that they can find incoming torpedo in a prescribed range.And a detective range model that describing the effective interception by ATT is established. Then point out the difficulties and main problems of tactical and technical use of ATT through the differences of surface ship and submarine attacked by torpedo in tactical background and technical characteristics.

torpedo defense; ATT; underwater acoustic countermeasure; detective Range; meet principle

1673-3819(2017)06-0022-04

TJ630.3+4；E917

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.06.005

2017-09-12

2017-09-26

江禪志(1963-),男，山東青島人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樽鲬?zhàn)仿真。高國(guó)興(1971-)，男，副教授。衡 軍(1981-)，男，博士。