李居偉，謝力波，劉鈞賢

（海軍航空大學青島校區(qū)，山東 青島266041）

0 引言

反潛巡邏機作為一種重要的戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)反潛兵力，其主要任務(wù)是獨立或協(xié)同其他反潛兵力，在指定海區(qū)進行晝夜巡邏、檢查和監(jiān)視，對敵潛艇實施搜索、跟蹤、定位和攻擊。反潛巡邏機具有機動性強、航程遠、留空時間長等特點，可裝備多種搜潛設(shè)備，具有很強的信息處理能力?？蓲燧d多種反潛武器，具有很強的對潛攻擊能力。目前世界上至少有20余個國家（地區(qū)）的海（空）軍裝備有反潛巡邏飛機[1]。

航空自導(dǎo)深彈是一型典型的攻潛武器，與航空反潛魚雷相比具有體積小、價格便宜等優(yōu)勢，反潛飛機的攜帶較大。可用于打擊處于水面、通氣管、潛望鏡和水下等各種狀態(tài)時的潛艇目標。由于安裝有自導(dǎo)和控制系統(tǒng)，并可以多枚連續(xù)投放，與普通航空深彈相比其攻潛效果有了質(zhì)的飛躍[2]。

當反潛巡邏機裝備航空自導(dǎo)深彈之后，在攻潛作戰(zhàn)中如何合理有效地使用，以提高攻潛效果是必須深入研究的問題。本文將圍繞這一問題，針對水下潛艇目標，通過反潛巡邏機使用航空自導(dǎo)深彈攻潛效能仿真分析，研究總結(jié)具體攻潛方法。

1 基本攻潛過程和瞄準方法

反潛巡邏機使用航空深彈攻擊目標潛艇的一般攻擊過程為：對潛搜索、潛艇目標識別、采用不同定位設(shè)備跟蹤目標、測定運動要素、解算投彈諸元、為深彈裝定參數(shù)、投放深彈、檢查戰(zhàn)果[3-4]。

針對水下潛艇目標，反潛巡邏機一般采用一定間隔連投多枚自導(dǎo)深彈的方式投彈攻擊，以便更好發(fā)揮深彈的自導(dǎo)性能。瞄準和投彈方法為[5]：以目標分布中心為瞄準點，根據(jù)設(shè)定的投彈間隔和投彈數(shù)量，連續(xù)投放數(shù)枚深彈，使最后一枚深彈入水時，各枚深彈水面落點連線的中心與瞄準點重合（不考慮投彈瞄準系統(tǒng)的誤差）。如圖1所示。

圖1 深彈連投攻擊水下目標瞄準方法示意圖Fig.1 Schematic diagram of aiming method of depth charge releasing sequentially to attack underwater target

圖1中的“目標分布范圍”是依據(jù)上述水下目標探測設(shè)備的定位結(jié)果得到。投彈航向是指飛機投放深彈的航向與正北方向（Y軸正向）的夾角。

2 攻潛效能評估模型

2.1 潛艇目標定位模型

以目標位置測量值為中心，按照隨機分布的形式：其采用距離上瑞利分布（σq＞0）和方向上均勻分布 （U（0，2π））的形式來表示。 在仿真計算時，首先通過瑞利分布獲取目標點到分布中心（記為（x0，y0））的距離d，而后根據(jù)均勻分布獲取兩者的相對方位α，進而計算目標點坐標為

2.2 自導(dǎo)深彈投彈散布模型

采用已有的成熟方法建立了航空自導(dǎo)深彈的空中彈道模型，仿真了反潛巡邏機的投彈落點，進而參照現(xiàn)有的航空轟炸武器投放散布經(jīng)驗公式[6]，采用回歸分析的方法，給出了航空自導(dǎo)深彈投放散布規(guī)律的模擬公式：

2.3 自導(dǎo)深彈水下彈道模型

由于航空自導(dǎo)深彈不帶動力裝置，其搜索彈道相對簡單，就是在重力作用下的垂直下沉。

根據(jù)深彈的自上而下的攻潛彈道特點，其主動自導(dǎo)受到潛艇目標舷角的影響相對較小。在模擬中假設(shè)其主動自導(dǎo)作用距離為固定值，當潛艇目標進入深彈的自導(dǎo)作用范圍內(nèi)時認為發(fā)現(xiàn)目標。

自導(dǎo)深彈發(fā)現(xiàn)目標后，將彈體轉(zhuǎn)向目標，采用純追蹤法跟蹤目標。

2.4 自導(dǎo)深彈命中判定模型

將攻潛武器視為點狀，當武器進入等效毀傷面內(nèi)認為命中目標。結(jié)合深彈自上而下的攻潛彈道的特點，目標被彈面可以簡化為橢球體的水平面投影，稱之為等效毀傷面。此處為了計算簡便將該等效毀傷面近似為一個長方形。如圖2所示。

圖2 潛艇等效毀傷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of equivalent destructive surface of submarine

圖中l(wèi)和b分別為潛艇長度和寬度。采用文獻[7]對潛艇等效毀傷體的表示方法，對于觸發(fā)式的自導(dǎo)深彈，其等效毀傷面長度和寬度即為潛艇目標的長度和寬度。

2.5 潛艇目標運動模型

使用航空自導(dǎo)深彈攻擊水下目標時，由于攻擊過程與目標深度特征關(guān)系密切，此時主要考慮目標采取一種典型的機動規(guī)避運動——加速轉(zhuǎn)向并速潛。

設(shè)潛艇在首枚深彈自導(dǎo)開機時發(fā)現(xiàn)深彈的主動自導(dǎo)信號時開始規(guī)避。設(shè)此刻深彈的水平位置為（X0，Y0），潛艇水平位置為（Xq0，Yq0），航向為βq0，則潛艇應(yīng)轉(zhuǎn)航向為θs

潛艇按照最大加速度將速度增加到最大航速為vqmax。

潛艇的旋回半徑rq可由如下經(jīng)驗公式表示[8]：

令相對方位角為Δβ＝βq0－θs，當－π＜Δβ＜－π／6或π＜Δβ＜2π－π／6時，潛艇向右轉(zhuǎn)向；π／6＜Δβ≤π或－2π＋π／6＜Δβ≤－π時，潛艇向左轉(zhuǎn)向。當潛艇航向達到轉(zhuǎn)向要求，即超出了上述向左或向右的轉(zhuǎn)向判定時，潛艇保持航向不變，作直線運動。

2.6 命中概率計算

根據(jù)目標定位模型模擬目標分布規(guī)律；根據(jù)目標運動模型計算攻潛過程中目標潛艇的位置。根據(jù)深彈投彈散布規(guī)律模擬投彈落點散布；根據(jù)水下彈道模型和目標檢測模型，計算自導(dǎo)深彈與目標的相對關(guān)系；根據(jù)命中判定模型給出深彈是否命中目標的判定。采用蒙特卡洛法計算至少命中一枚深彈概率的計算流程如圖3所示。

圖3中的初始條件包括：目標分布規(guī)律（包括目標位置、深度、航速和航向）、目標尺寸、反潛飛機飛行高度和速度、深彈自導(dǎo)作用距離、一次連投深彈數(shù)量和投彈間隔，以及仿真次數(shù)等。

圖3 命中概率計算流程Fig.3 Calculation flow of hit probability

3 攻潛方法

根據(jù)仿真分析可知，影響反潛巡邏機使用航空自導(dǎo)深彈攻擊水下目標命中概率的主要因素有：目標初始航速和目標定位精度（稱為目標狀態(tài)），以及投彈航向、投彈數(shù)量和投彈間隔（稱為投彈參數(shù)）。其中，投彈參數(shù)是反潛飛機能夠控制的方面。因此，攻潛方法研究就是在根據(jù)不同的目標狀態(tài)合理選擇投彈參數(shù)。

3.1 投彈航向的影響

取σq＝100 m，目標的初始航速為3 kn。投彈間隔為100 m，不同投彈數(shù)量下，投彈航向與命中概率的關(guān)系如圖4。

命中概率與投彈航向的關(guān)系不大，這是由于潛艇目標速度較低，且加速能力較小，同時自導(dǎo)深彈下沉速度較快，在此期間潛艇位移較小。

圖4 投彈航向與命中概率的關(guān)系Fig.4 Relation between bomb releasing course and hit probability

3.2 投彈數(shù)量和投彈間隔的確定

以初始航速為3 kn的目標為攻擊對象，不同目標定位精度時，較為合理的投彈參數(shù)見表1。

表1 基本投彈參數(shù)表Table 1 Basic bomb dropping parameters table

改變目標初始航速（7 kn和10 kn）時，仿真計算不同目標定位精度下的投彈標準，與表1基本一致。因此，認為表中投彈數(shù)量和投彈間隔具有普遍意義。

根據(jù)投彈數(shù)量和投彈間隔的數(shù)量關(guān)系，表1的仿真結(jié)果基本符合如下規(guī)律。

其戰(zhàn)術(shù)意義：使連續(xù)投放的數(shù)枚深彈最大程度地覆蓋目標分布范圍。

4 結(jié)束語

1）投彈航向?qū)撔Ч挠绊懖伙@著，具體使用中可不必過多考慮。

2）連投多枚深彈攻潛時，應(yīng)當盡量覆蓋目標散布區(qū)域。具體標準可參照表1。

3）隨著目標定位精度的降低，雖然投彈數(shù)量不斷增加，但深彈的攻潛效果卻顯著降低。因此，當目標定位精度不高時，不宜僅使用自導(dǎo)深彈攻擊。