劉建兵

潛艇對來襲魚雷報(bào)警試驗(yàn)方法研究

劉建兵

（中國人民解放軍91439部隊(duì)43分隊(duì)，遼寧 大連 116041）

潛艇對來襲魚雷報(bào)警是水聲對抗試驗(yàn)的重要組成部分。根據(jù)某潛艇設(shè)計(jì)鑒定試驗(yàn)的需求，結(jié)合實(shí)戰(zhàn)背景，在充分考慮潛艇、魚雷的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)以及靶場現(xiàn)有的裝備技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用魚雷反潛戰(zhàn)術(shù)理論和試驗(yàn)?zāi)M方法，對實(shí)航魚雷報(bào)警試驗(yàn)方案進(jìn)行了分析研究，以期對試驗(yàn)提供理論參考。

潛艇；魚雷報(bào)警；模擬器；試驗(yàn)方案

1 引言

只有潛艇及時發(fā)現(xiàn)來襲魚雷，才能有效地為作戰(zhàn)系統(tǒng)提供戰(zhàn)術(shù)信息，快速地作出機(jī)動或使用對抗器材方案，確保潛艇的生存力和戰(zhàn)斗力。對來襲魚雷的報(bào)警試驗(yàn)方法的正確與否，將直接影響本艇的作戰(zhàn)效能，因此，研究對來襲魚雷的報(bào)警試驗(yàn)方法，成為水聲對抗鑒定試驗(yàn)的重要組成部分。

潛艇聲納探測來襲魚雷是通過噪聲譜分析來判斷的。應(yīng)用魚雷進(jìn)行水聲對抗試驗(yàn)，魚雷條次有限，試驗(yàn)前很難作出準(zhǔn)確預(yù)測。應(yīng)用等效魚雷噪聲模擬器進(jìn)行魚雷報(bào)警，不僅可以確保試驗(yàn)安全，也可為實(shí)航魚雷報(bào)警試驗(yàn)提供理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)原理

2.1 魚雷報(bào)警原理

試驗(yàn)時，潛艇按試驗(yàn)航路等速直航，GPS或水下長基線定位系統(tǒng)完成潛艇定位：水面艦艇或反潛直升機(jī)按實(shí)際作戰(zhàn)要求（魚雷的初始搜索彈道為直航或蛇行，魚雷主航向應(yīng)滿足魚雷實(shí)戰(zhàn)射擊要求）發(fā)射魚雷，水下武備彈道測量系統(tǒng)完成魚雷全航程彈道測量。當(dāng)潛艇準(zhǔn)確識別出魚雷時，魚雷與潛艇的距離就是聲納對魚雷的報(bào)警距離。魚雷報(bào)警機(jī)動方案如圖1所示。

（a）小舷角報(bào)警方案 （b）大舷角報(bào)警方案

2.2 模擬報(bào)警試驗(yàn)原理

魚雷噪聲模擬器具有模擬魚雷入水、點(diǎn)火、啟動到變深、搜索、追擊等全航程輻射噪聲，通過魚雷噪聲強(qiáng)度的控制，能夠模擬魚雷由遠(yuǎn)到近的運(yùn)動噪聲特性變化。試驗(yàn)時，模擬器按直航魚雷射擊三角形設(shè)定相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)，包括潛艇航速、初始舷角、模擬器與潛艇的初始距離、魚雷與潛挺的初始距離、雷速、發(fā)射提前角等。潛艇按試驗(yàn)要求以一定航速向靶船方向運(yùn)動，模擬器按模擬試驗(yàn)航路發(fā)射等效魚雷噪聲。當(dāng)潛艇探測到模擬器發(fā)射的魚雷噪聲時，計(jì)算出潛艇與模擬魚雷之間的距離，即來襲魚雷報(bào)警距離。

3 魚雷報(bào)警方案

3.1 直航魚雷試驗(yàn)方案

根據(jù)魚雷命中原理，直航魚雷滿足射擊三角形，命中概率最大。魚雷射擊三角形如圖2所示。

圖2 魚雷射擊三角形示意圖

由圖2可知，當(dāng)魚雷和目標(biāo)勻速直航時，命中目標(biāo)條件為w/T=w/T。

根據(jù)正弦定理，魚雷發(fā)射提前角=arcsin[（w/T）sin]。試驗(yàn)時，潛艇按試驗(yàn)要求的航路、航速、潛深航行，魚雷載體（水面艦艇或直升機(jī)）按直航魚雷射擊三角形發(fā)射魚雷。當(dāng)潛艇聲納準(zhǔn)確探測到魚雷目標(biāo)時，轉(zhuǎn)向上浮并進(jìn)入下一個航次試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中的潛艇定位和魚雷彈道測量由水下長基線定位系統(tǒng)和水下武備彈道測量系統(tǒng)完成。這種試驗(yàn)方法的最大優(yōu)點(diǎn)是潛艇聲納對來襲魚雷的報(bào)警距離接近海上實(shí)戰(zhàn)背景，缺點(diǎn)是試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)高。

3.2 自導(dǎo)魚雷試驗(yàn)方案

直航魚雷射擊是魚雷與目標(biāo)相遇時的正常射擊提前角。自導(dǎo)魚雷可獲得目標(biāo)最大發(fā)現(xiàn)概率，自導(dǎo)魚雷命中目標(biāo)的首要條件是目標(biāo)與魚雷的相對位置必須在魚雷自導(dǎo)裝置有效作用范圍之內(nèi)。自導(dǎo)魚雷試驗(yàn)方法與直航魚雷相似，但魚雷搜索的主航向不是按正常提前角發(fā)射，而是按最優(yōu)提前角發(fā)射。根據(jù)正態(tài)分布概率密度的單峰性和對稱性，當(dāng)魚雷左、右極限搜索角相等時，魚雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率最高，此時，自導(dǎo)魚雷的射擊提前角為最優(yōu)提前角a。

自導(dǎo)魚雷射擊如圖3所示。

圖3 自導(dǎo)魚雷射擊示意圖

根據(jù)自導(dǎo)魚雷射擊原理，當(dāng)1=2時，自導(dǎo)魚雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率最大，其發(fā)射提前角表達(dá)式為：

a=sin-1[sin（d－）]－

=-1[（msind）/（s+mcosd）]

=（120/π′）sinπ′

自導(dǎo)魚雷發(fā)射提前角試驗(yàn)如圖4所示，點(diǎn)為潛艇，點(diǎn)為攻擊艦，f為發(fā)射魚雷時發(fā)射管與發(fā)射艦艦艏艉線的夾角，為魚雷轉(zhuǎn)角，為魚雷發(fā)射提前角。

圖4 自導(dǎo)魚雷發(fā)射提前角試驗(yàn)示意圖

試驗(yàn)時，假設(shè)潛艇在點(diǎn)以航向M、航速6 kn潛望航行；艦艇選定魚雷射擊陣位點(diǎn)，航速18 kn、航向?yàn)?0°。測出潛艇舷角d為42°，艦艇舷角W為122°。按上述參數(shù)計(jì)算，自導(dǎo)魚雷最優(yōu)提前角10.2°。而魚雷發(fā)射管與艦艏艉線夾角為±45°時才能正常發(fā)射，因此發(fā)射前，需要轉(zhuǎn)艦瞄準(zhǔn)，并與魚雷轉(zhuǎn)角0°、±35°、±70°配合，在攻擊艦轉(zhuǎn)向角的情況下，使魚雷獲得正確的航行方向。

3.3 可行性與風(fēng)險(xiǎn)分析

實(shí)航魚雷報(bào)警試驗(yàn)如果結(jié)合水聲對抗試驗(yàn)進(jìn)行，就必須考慮試驗(yàn)潛艇的安全性。試驗(yàn)安全設(shè)計(jì)可以從兩方面考慮：①控制魚雷航深，使魚雷航行深度與潛艇航行深度保持一定的深度差；②通過魚雷動力燃料的添加量來控制魚雷最大航程，使魚雷的航行終點(diǎn)與潛艇保持一個安全距離。

有了魚雷航程和魚雷航深的雙保險(xiǎn)控制，完全可以保證試驗(yàn)潛艇的安全。

4 模擬魚雷報(bào)警試驗(yàn)方案

4.1 靜態(tài)魚雷模擬噪聲試驗(yàn)

靜態(tài)試驗(yàn)是模擬器發(fā)射等效魚雷噪聲，噪聲強(qiáng)度不變。潛艇以一定航速向靶船靠近，魚雷噪聲模擬器連續(xù)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)魚雷噪聲信號，當(dāng)潛艇探測到魚雷噪聲信號時，潛艇與試驗(yàn)船的距離即為魚雷報(bào)警距離。這種試驗(yàn)方法，系統(tǒng)不需要設(shè)定航路參數(shù)，海上實(shí)施和測量也比較方便。靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)M態(tài)勢如圖5所示。

圖5 靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)M態(tài)勢圖

4.2 運(yùn)動魚雷模擬噪聲試驗(yàn)

運(yùn)動魚雷模擬試驗(yàn)是模擬器按魚雷運(yùn)動航速發(fā)射噪聲，信號強(qiáng)度隨距離不斷增強(qiáng)。模擬器按直航魚雷射擊三角形設(shè)定相關(guān)參數(shù)，包括潛艇航速、目標(biāo)初始舷角、初始距離、雷速、發(fā)射提前角等，潛艇按試驗(yàn)航路航行，模擬系統(tǒng)模擬

“雷-艇”運(yùn)動態(tài)勢如圖6所示，并按直航魚雷射擊三角形發(fā)射等效魚雷噪聲。當(dāng)潛艇探測到魚雷噪聲信號時，結(jié)束本航次試驗(yàn)，轉(zhuǎn)入下一個航次試驗(yàn)。

圖6 “雷-艇”態(tài)勢示意圖

模擬目標(biāo)舷角為30°的試驗(yàn)航路。潛艇與模擬器的初始距離為6 000 m、初始舷角（即模擬器相對聲納的舷角）為30°；當(dāng)潛艇以6 kn航速勻速航行，模擬器模擬初始距離L0為6 500 m的魚雷運(yùn)動時，經(jīng)仿真計(jì)算，魚雷正常射擊提前角應(yīng)為3.6°。按照上述航路參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，潛艇和魚雷從試驗(yàn)初始距離到指標(biāo)規(guī)定距離范圍內(nèi)，聲納實(shí)測目標(biāo)方位與實(shí)航魚雷相比較最大方位誤差小于1.8°，是理想的動態(tài)試驗(yàn)?zāi)M航路。

模擬目標(biāo)舷角為60°的試驗(yàn)航路。當(dāng)目標(biāo)初始舷角為60°時，經(jīng)仿真計(jì)算，模擬魚雷的射擊提前角應(yīng)為6.8°，在魚雷報(bào)警距離指標(biāo)范圍內(nèi)聲納實(shí)測目標(biāo)方位與實(shí)航魚雷方位誤差小于3°，可以作為理想的試驗(yàn)航路。

5 結(jié)論

魚雷報(bào)警是水聲對抗試驗(yàn)的重要項(xiàng)目。本文運(yùn)用魚雷反潛理論、水聲理論以及模擬器仿真技術(shù)，論證了魚雷報(bào)警試驗(yàn)方法?？梢缘玫揭韵陆Y(jié)論：①為了保證試驗(yàn)效果和試驗(yàn)安全，在實(shí)航魚雷試驗(yàn)前先由模擬器進(jìn)行模擬試驗(yàn)，有助于提高聲納對來襲魚雷的識別能力，以降低試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)、提高試驗(yàn)成功率；②實(shí)航魚雷試驗(yàn)條次有限，試驗(yàn)樣本不足，用魚雷噪聲模擬器進(jìn)行必要的補(bǔ)充試驗(yàn)，有利于魚雷報(bào)警試驗(yàn)結(jié)果分析，從而得出合理的試驗(yàn)結(jié)論；③本文研究成果可直接應(yīng)用于某型潛艇水聲對抗試驗(yàn)，有較高的工程應(yīng)用價值。

［1］楊榜林，岳全發(fā).軍事裝備試驗(yàn)學(xué)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

［2］王樹宗.自導(dǎo)魚雷戰(zhàn)斗使用與論證基礎(chǔ)［M］.武漢：海軍工程大學(xué)出版社，1986.

［3］楊福渠，張新華.單艦反潛［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院出版社，2000.

TJ630

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.021

2095－6835（2019）13－0049－02

劉建兵（1978—），男，本科，工程師，主要從事魚雷總體及其動力系統(tǒng)專業(yè)、水中兵器裝備保障性方面的研究。

〔編輯：張思楠〕