李居偉，韓 強，謝力波，暴洪波

（1. 海軍航空大學青島校區(qū)，山東 青島 266041；2. 中國人民解放軍91213部隊，山東 煙臺 264003）

0 引言

美軍認為直升機反水雷為水面艦艇反水雷作戰(zhàn)提供了有益的補充，它在水雷雷場作業(yè)時不僅安全，而且可以快速反應、快速部署，且掃雷速度是水面掃雷艦的4倍[1]。近年來，美國海軍提出了水雷戰(zhàn)轉型計劃，旨在彌補其獵掃雷能力短板[2]，其最新型的AN/AES-1機載激光水雷探測系統(tǒng)已經應用于“環(huán)太平洋—2018”海上軍事演習[3]。

水雷戰(zhàn)中，如果在反潛或反艦水雷陣列中混合有部分防空水雷，必定能夠遲滯敵方掃雷行動，提高布雷作戰(zhàn)效能。

1 防空水雷作戰(zhàn)目標

目前，地空式反直升機地雷已經基本進入使用階段[4]，而廣泛使用的水雷則主要用于反艦和反潛。防空用的出水攻擊水雷則基本處于研究階段，并且多考慮采用防空導彈安裝于雷體內部，作為水雷有效戰(zhàn)斗彈藥[5]。這種防空水雷成本高、技術難度大、尚無使用跡象。

本文設計了一種火箭式防空水雷，它適用于潛艇、水面艦布雷，經適應性改裝也可適用于飛機布雷?；鸺椒揽账椎墓魧ο笫沁M行低空飛行的直升機。例如正在進行低空掃雷作業(yè)，或者正在進行低空反潛作業(yè)的直升機；也可以通過預制破片戰(zhàn)斗部毀傷位于水雷附近的艦船上的艦面人員或設備。

水雷的主要戰(zhàn)術優(yōu)勢體現在隱蔽性方面，而防空水雷主動攻擊空中目標。這看似會造成雷陣的過早暴露，實際上只要采用合理的布雷戰(zhàn)術，主動暴露并不意味著真正暴露，更可能給敵方造成更大的疑似雷區(qū)，進而降低掃雷效率[6-8]。例如，防空水雷既可以混入普通雷陣間隔布設，也可以遠離雷陣單獨布設。靈活多樣的戰(zhàn)術使用方法不僅不會過早暴露我方意圖，還能進一步迷惑敵方，制造更加濃密的戰(zhàn)場迷霧。

2 水雷基本工作過程

2.1 展開工作過程

水雷平時狀態(tài)如圖1所示。

圖1 未展開雷體基本結構示意圖（殼體解剖）Fig. 1 Internal structure diagram of folded mine

水雷布放入水后，首先將頂部保護蓋拋離，浮囊充氣，使雷體頭部浮出水面，同時阻尼盤打開。此時雷體浮力主要集中在上部，可使雷體主要部分垂直立于水面之下。浮囊充氣完畢，阻尼盤打開后，底蓋脫離雷體，牽引鋼索下沉，直至鋼索拉緊。此時，雷體在向上的浮力（浮囊和雷體產生）和向下的拉力（底蓋和鋼索產生）共同作用下，以較穩(wěn)定的豎直姿態(tài)漂浮，其頂端的聲音傳感器露出水面，進入如圖2所示的待發(fā)狀態(tài)。

圖2 展開后雷體基本結構示意圖Fig. 2 Basic structure of unfloded mine

2.2 攻擊工作過程

水雷進入待發(fā)狀態(tài)后，雷體頂端安裝的聲音傳感器陣列，在內部電源和信號處理電路的驅動下，不斷探測直升機噪聲。當噪聲達到一定程度，內部電路同時觸發(fā)雷體內安裝的多枚火箭彈點火發(fā)射。點火后，火箭彈向上沖破發(fā)射管上端的易碎堵蓋飛出發(fā)射管，同時火藥氣體向下沖破發(fā)射管下端的易碎堵蓋，經過氣體下泄通道排出?；鸺龔棽捎枚〞r引信和預制破片戰(zhàn)斗部，上升到一定高度時爆炸，高速拋撒破片，對一定范圍內的直升機起到殺傷作用?；鸺龔棻ǜ叨瓤筛鶕礉撝鄙龣C、掃雷直升機的一般工作高度進行設定。戰(zhàn)斗部對于直升機類目標有一定硬殺傷效果，但更多的體現為對目標的威懾作用，從而改變目前航空反潛戰(zhàn)、直升機掃雷戰(zhàn)呈現出的完全非對稱的局面。

由于火箭彈發(fā)射時火藥氣體向下噴射，降低了雷體后坐力；加之雷體外部的阻尼盤和浮囊的阻尼作用，使雷體能在發(fā)射中保持一定的穩(wěn)定性。

3 水雷主要功能設計

水雷主要技術特征是雷體內安裝多管火箭彈發(fā)射裝置，可同時發(fā)射多枚帶有預制破片戰(zhàn)斗部和定時引信的火箭彈，形成一個較大范圍的殺傷區(qū)域，對此范圍內的直升機造成殺傷；頂端安裝聲音傳感器，用于探測海洋背景噪聲下直升機旋翼工作中的特殊噪音[9]；內部安裝電源和電路系統(tǒng)，用于處理噪音信號和控制火箭彈的點火等；雷體安裝有穩(wěn)定裝置，主要是側面安裝的浮囊和阻尼盤，以及雷體底部安裝的鋼索及鋼索下端的重物。其中的阻尼盤類似于聲吶浮標展開后的穩(wěn)定阻尼器[10]，起到保證雷體在水中的漂浮和穩(wěn)定作用。

3.1 水雷未展開時的基本結構組成

如圖1所示，雷體外部主要部件是鋼質圓筒形殼體，主要功能部件均安裝在殼體內部。殼體頂端安裝有頂部保護罩（水雷布放后拋掉）；雷體底端安裝底蓋（展開后底蓋作為雷體下墜重物）；殼體外表面自上而下分別設有浮囊安裝部位和2個阻尼盤安裝部位。浮囊和阻尼盤的安裝要滿足2個條件：1）安裝后該部位的外徑不超過殼體外徑；2）各部件安裝要保證殼體有足夠的結構強度。殼體內部頂端是聲音傳感器陣列及其安裝座，火箭發(fā)射管的頂端也露出安裝座，以便于火箭彈點火后飛出。多個火箭發(fā)射管呈圓周排列安裝，均與雷體軸線成一定角度。在各發(fā)射管之間，上到安裝座下到下發(fā)射管固定盤的空間較大，且嚴格密封，用于安裝電源、電路系統(tǒng)和電纜等電器部件。下發(fā)射管固定盤之下安裝有完全密封的中空筒體，中空筒體外側纏繞鋼索，下端安裝底蓋。

3.2 水雷展開的動作步驟及展開后的基本結構

如圖2所示，水雷布放入水后，電源開始供電，首先將頂部保護罩（見圖1）拋離，浮囊充氣，使雷體頭部浮出水面，同時阻尼盤張開。此時，雷體浮力主要集中在上部，可使雷體垂直于水面豎立。然后，底蓋脫離雷體下沉，并牽引鋼索。當底蓋下沉至海底后，將鋼索拉緊，雷體在浮力和重物（底蓋）的拉力共同作用下，進入錨定的相對穩(wěn)定狀態(tài)，目標探測系統(tǒng)開始工作。此時，雷體上半部分（安裝火箭發(fā)射裝置部分）全部和下半部分的中空筒體內完全密封，中空筒體與殼體之間的氣體下泄通道內仍可密封部分空氣（但底部通向海水），水雷整體有較大正浮力。

水雷入水展開的動作流程如圖3所示。

3.3 火箭彈的安裝

如圖4所示，火箭彈安裝在發(fā)射管內，多個發(fā)射管與雷體形成一定的扭轉安裝關系，即發(fā)射管軸線與雷體軸線、雷體橫截面（即發(fā)射管固定盤的安裝平面）均夠成一定角度。發(fā)射管上下均由易碎密封堵蓋封堵，既能夠確保發(fā)射管內部的密封性，又能夠確保發(fā)射時火箭運行通道和氣體排泄通道的暢通。

圖4 火箭彈發(fā)射管安裝示意圖Fig. 4 Installation diagram of rocket launchers

3.4 聲音傳感器陣列的安裝

如圖5所示，聲音陣列位于雷體頂端，由多個聲音傳感器組成，工作時露出水面，能夠辨別直升機噪音的基本方位和強度。這些傳感器按照一定陣型安裝在傳感器安裝座上。

圖5 聲音傳感器陣列安裝示意圖Fig. 5 Installation diagram of acoustic sensors array

3.5 火箭彈發(fā)射控制流程

火箭彈的發(fā)射控制由電路系統(tǒng)負責。電路系統(tǒng)主要包括聲音傳感器陣列、聲音信號處理系統(tǒng)和火箭發(fā)射控制系統(tǒng)3個部分?；鸺龔棸l(fā)射控制基本流程如圖6所示。

聲音傳感器陣列安裝于雷體頂端，在內部電源和信號處理電路的驅動下，不斷探測直升機噪聲，形成電信號傳遞給聲音信號處理系統(tǒng)；聲音信號處理系統(tǒng)經過信號處理，判斷目標直升機噪聲的基本方位和強度，進而判斷目標直升機是否在攻擊范圍內；當判定可以攻擊時，向火箭發(fā)射控制系統(tǒng)發(fā)出火箭彈點火指令；火箭發(fā)射控制系統(tǒng)則向各火箭彈發(fā)出點火脈沖信號，同時觸發(fā)雷體內安裝的多枚火箭彈點火發(fā)射。

圖6 火箭彈發(fā)射控制流程示意圖Fig. 6 Flow chart of rocket launching control

4 水雷設計的主要技術要點

水雷要達成上文所述的各項功能，必須實現如下3個方面的技術要點，而這些功能均可由現有技術設計實現。

1）實現火箭彈的安裝和發(fā)射控制。

多枚火箭彈集束安裝在雷體內部，發(fā)射管上下均有易碎堵蓋密封，發(fā)射管軸線與雷體軸線成一定夾角，使多枚火箭彈的發(fā)射方向不同，從而保證火箭彈在空中有一定的散布范圍?；鸺龔楛c火指令由“聲音信號處理系統(tǒng)”發(fā)出，“聲音信號處理系統(tǒng)”不斷搜集處理聲音傳感器陣列給出的信號，從而判定噪聲源是否是直升機，并判斷直升機是否在攻擊范圍內；一旦確定，便向“火箭發(fā)射控制系統(tǒng)”發(fā)出火箭彈點火信號；“火箭發(fā)射控制系統(tǒng)”產生多枚火箭彈的點火脈沖，火箭彈同時點火攻擊目標。

2）實現水雷展開后的雷體穩(wěn)定。

雷體分為上下2個部分，上部雷體嚴格密封，主要用于安裝火箭發(fā)射裝置、電源和控制電路等；下部雷體中間是一個密封的中空筒體。未展開時，中空筒體和水雷殼體之間安裝鋼索，中空筒體底部（亦即雷體底部）安裝錨。展開后，雷體上端的浮囊充氣提供浮力，雷體外部阻尼盤張開，錨脫離雷體牽引鋼索下沉，直至鋼索拉直。鋼索被拉出后，下部雷體的中空筒體與殼體之間形成一個環(huán)形夾層，該夾層頂部密封，由發(fā)射管的下固定盤和密封的火箭發(fā)射管下端構成，底部通向海水。該夾層是火箭發(fā)射時的氣體下泄通道。

3）實現火箭彈發(fā)射時的雷體穩(wěn)定。

主要通過減小和抵消后坐力，保持火箭彈發(fā)射時的雷體穩(wěn)定?；鸺龔楛c火后，上下易碎堵蓋破裂，火箭彈沿發(fā)射管向上飛出的同時，其噴射的火藥氣體則通過氣體下泄通道由雷底部排出，保證了火箭發(fā)射時的后坐力大部分不直接作用在雷體上，從而實現減小后坐力的效果。同時，由于浮囊和阻尼盤在垂直方向上的抵消作用，進一步降低雷體縱向位移幅度，從而保持雷體穩(wěn)定。

5 結束語

直升機掃雷是一種高效的反水雷戰(zhàn)術，而反潛直升機則更是大型水面艦艇編隊必不可少的航空反潛作戰(zhàn)力量，可以說直升機已經成為現代海上作戰(zhàn)不可或缺的作戰(zhàn)平臺[11]。本文針對布雷作戰(zhàn)中的反直升機作戰(zhàn)需求，設計了一種火箭式防空水雷，能夠攻擊和威懾正在進行低空掃雷或反潛作業(yè)的直升機，從而達到干擾遲滯其作戰(zhàn)行動的目的。論文描述了反直升機水雷的作戰(zhàn)需求，給出了基本的技術實現方案，總結了技術要點，為裝備論證研發(fā)提供了一種有效的設計思路。