初 磊，王順杰，野學(xué)范

（海軍潛艇學(xué)院，山東 青島 266199）

0 引言

受技術(shù)條件制約，魚雷存在極限射距［1］，其極限射距是潛艇攻擊過程中需要考慮的基本信息之一［2］。對潛艇根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢迅速作出攻防決策，以及提高魚雷命中概率具有重要意義。

極限射距分為最小射距和最大射距，以往的文獻(xiàn)主要集中于對尾流自導(dǎo)魚雷最大射距的研究，文獻(xiàn)［2］研究了尾流自導(dǎo)魚雷極限射擊范圍的數(shù)學(xué)描述；文獻(xiàn)［3］研究了尾流自導(dǎo)魚雷齊射極限射距的計(jì)算與分析。針對魚雷最小射距的研究相對較少，文獻(xiàn)［4］主要從概念上討論了魚雷最小射程及其戰(zhàn)術(shù)意義。目前，未見有針對線導(dǎo)魚雷最小射距進(jìn)行研究的相關(guān)文獻(xiàn)。

本文主要針對線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷最小射距問題進(jìn)行研究，通過研究影響線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷最小射距的因素，可進(jìn)一步明確線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷的使用條件，在一定程度上可為相關(guān)人員進(jìn)行可攻性判斷或攻擊決策提供參考。

1 魚雷最小射距及影響線導(dǎo)魚雷最小射距因素

在魚雷性能一定條件下，按照線導(dǎo)魚雷射擊控制確定的魚雷射向發(fā)射魚雷并進(jìn)行系統(tǒng)導(dǎo)引，如果魚雷發(fā)射出管，到其戰(zhàn)斗部能正常工作，或者魚雷的自導(dǎo)裝置能夠正常發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)間內(nèi)魚雷航行的最小距離稱為魚雷的最小航程，則發(fā)射魚雷時(shí)潛艇和目標(biāo)之間的距離稱為最小射距。顯然，在一定條件下，不考慮射擊誤差時(shí)，若線導(dǎo)魚雷按正常的系統(tǒng)導(dǎo)引方式無法捕獲目標(biāo)，則發(fā)射魚雷時(shí)的目標(biāo)距離小于最小射距。

在一定目標(biāo)態(tài)勢條件下，對于自導(dǎo)魚雷而言，影響魚雷最小航程，進(jìn)而影響最小射距的主要因素有魚雷管制距離、自導(dǎo)自適應(yīng)時(shí)間及最小雷目距離［4］等，且隨著魚雷管制距離、自導(dǎo)自適應(yīng)時(shí)間及最小雷目距的增大而增大。但對于線導(dǎo)魚雷而言，魚雷發(fā)射后，根據(jù)選擇導(dǎo)引方式的不同會執(zhí)行不同的彈道，也就是在相同的射距下，由于導(dǎo)引方法或參數(shù)的不同，魚雷的實(shí)際航程會有所區(qū)別。

1.1 魚雷的管制距離

為了保證發(fā)射平臺的安全，避免魚雷在較近的距離上爆炸造成發(fā)射平臺自身的毀傷，魚雷通常都要設(shè)定一個(gè)管制距離，該參數(shù)決定了魚雷發(fā)射出管后，必須航行到該距離之外才能進(jìn)行自導(dǎo)開機(jī)。

1.2 魚雷自適應(yīng)時(shí)間

無論是自導(dǎo)魚雷還是線導(dǎo)魚雷，都需要魚雷自導(dǎo)裝置正確檢測目標(biāo)所產(chǎn)生的某種物理場，魚雷自導(dǎo)開機(jī)后，必須首先完成自導(dǎo)自適應(yīng)，而后才可以對目標(biāo)進(jìn)行搜索和跟蹤。因此，魚雷自適應(yīng)時(shí)間是影響其最小射距的一個(gè)重要因素。

1.3 最小雷目距離

魚雷完成自適應(yīng)后開始搜索目標(biāo)，當(dāng)自導(dǎo)裝置發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，需要有一定的雷目距離保證魚雷能夠正常確認(rèn)并跟蹤目標(biāo)，一旦雷目距離過小，由于魚雷速度較高，很可能導(dǎo)致魚雷無法跟蹤目標(biāo)。

1.4 線導(dǎo)導(dǎo)引方法

線導(dǎo)魚雷導(dǎo)引過程中，常用的方法主要有修正方位導(dǎo)引法和現(xiàn)在方位導(dǎo)引法。選擇的導(dǎo)引方法不同，會在一定程度上影響魚雷彈道，如當(dāng)選擇修正方位導(dǎo)引法時(shí)，魚雷航程會增大，客觀上會更容易滿足由魚雷的管制距離、魚雷自適應(yīng)時(shí)間、最小雷目距離等主要因素確定的魚雷最小航程，進(jìn)而影響最小射距。

1.5 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素

由于魚雷從發(fā)射到捕獲目標(biāo)需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間范圍之內(nèi)目標(biāo)距離會根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素的不同產(chǎn)生不同的變化。因此，除了距離因素會影響魚雷航程外，目標(biāo)的航向、航速的不同也會導(dǎo)致目標(biāo)與本艇之間相對運(yùn)動(dòng)趨勢的不同，進(jìn)而影響最小射距。

2 線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷控制及目標(biāo)可攻性判斷模型

2.1 線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷控制模型

由系統(tǒng)控制的線導(dǎo)魚雷基本導(dǎo)引方法主要有修正方位導(dǎo)引法、現(xiàn)在方位導(dǎo)引法、前置點(diǎn)導(dǎo)引法［5-10］。為了降低魚雷出管后魚雷噪聲對艇載聲納的影響，假設(shè)首先采用修正方位導(dǎo)引法對魚雷進(jìn)行初始導(dǎo)引。根據(jù)修正方位導(dǎo)引法基本原理，隨著魚雷遠(yuǎn)離本艇系統(tǒng)將逐漸減小偏離角γ，其偏離角的計(jì)算公式為：

式中，Dl魚雷航程，Dl0為修正導(dǎo)引距離，γ0為初始偏離角。從式（1）中可以看出，采用不同的修正導(dǎo)引距離和初始偏離角將直接影響魚雷彈道。

執(zhí)行修正方位導(dǎo)引時(shí)，每個(gè)導(dǎo)引周期魚雷航向?yàn)椋?/p>

式中，ΔB=Bm（t）-Bl（t），Sl=Vl·Δt，Bm（t）為目標(biāo)方位，Bl（t）為魚雷方位，sign（LR）為目標(biāo)舷別，右舷為“+”，左舷為“-”，Rlw為魚雷到本艇之間距離，Rc后為魚雷滯后于目標(biāo)的距離。

經(jīng)過一個(gè)導(dǎo)引間隔Δt 后，線導(dǎo)魚雷的位置為：

當(dāng)魚雷航程等于修正導(dǎo)引距離時(shí)，偏離角為0°，此后系統(tǒng)控制魚雷按照現(xiàn)在方位導(dǎo)引法進(jìn)行導(dǎo)引。

執(zhí)行現(xiàn)在方位導(dǎo)引時(shí)，每個(gè)導(dǎo)引周期魚雷航向?yàn)椋?/p>

2.2 目標(biāo)可攻性判斷模型

若魚雷在Tbh時(shí)刻自導(dǎo)裝置發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，則利用式（3）和式（5），可得魚雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)的航程為：

假設(shè)魚雷能夠正常工作的最小航程為Sl_min，最小雷目標(biāo)距離為Slm_min。

若滿足：

3 仿真及分析

對于魚雷來講，魚雷管制距離、自導(dǎo)自適應(yīng)時(shí)間及最小雷目距離3 個(gè)因素都是由魚雷性能決定的。使用線導(dǎo)魚雷時(shí)，在導(dǎo)引方法一定、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素一定的情況下，魚雷管制距離、自導(dǎo)自適應(yīng)時(shí)間及最小雷目距越大，魚雷最小航程就會越大，最小射距也越大。由于在使用過程中，無法改變魚雷的基本性能，因此，本文不重點(diǎn)討論；在魚雷性能一定，即魚雷最小航程一定的情況下，其最小射距受導(dǎo)引控制方法和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)態(tài)勢的影響較大。下面主要通過一定條件下的仿真來分析線導(dǎo)魚雷導(dǎo)引參數(shù)的設(shè)定，及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)態(tài)勢對線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷最小射距的影響程度。

基本想定：

假設(shè)本艇航向030°，速度4 kn，目標(biāo)方位020°，目標(biāo)舷角右舷30°，目標(biāo)初始速度為16 kn，采用線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷，射距30 cab，目標(biāo)定向定速運(yùn)動(dòng)，魚雷平均速度40 kn。魚雷自導(dǎo)作用距離1 500 m，采用修正導(dǎo)引距離2 000 m，初始偏離角20°。

圖1 為根據(jù)基本想定得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖，從圖1 中可以看出，仿真條件下，當(dāng)魚雷自適應(yīng)結(jié)束開始搜索目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)處于最小雷目距離之外，因此，可認(rèn)為該態(tài)勢下的射距滿足魚雷最小射距要求，目標(biāo)是可攻的。

3.1 線導(dǎo)導(dǎo)引控制對最小射距的影響

從式（1）可以看出，在執(zhí)行修正方位導(dǎo)引時(shí)，修正導(dǎo)引距離和初始偏離角直接影響了魚雷彈道，進(jìn)而會影響魚雷對目標(biāo)的搜索。假設(shè)在基本想定的基礎(chǔ)上，修正導(dǎo)引距離增加到3 000 m，初始偏離角增加到30°。圖2 為修正導(dǎo)引條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖，比較圖2 和圖1 可以看出，魚雷開始搜索目標(biāo)后，圖2 所示的目標(biāo)處于魚雷自導(dǎo)扇面的位置要離魚雷更遠(yuǎn)一些?？梢娡ㄟ^適當(dāng)增大修正導(dǎo)引距離和初始偏離角的方法，可以使魚雷適應(yīng)更小的最小射距要求。

圖1 射距30 cab 時(shí)線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖

圖2 修正導(dǎo)引條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖

3.2 目標(biāo)速度對最小射距的影響

當(dāng)目標(biāo)向著本艇運(yùn)動(dòng)時(shí)，目標(biāo)速度的大小直接影響了目標(biāo)與魚雷的接近快慢。假設(shè)在基本想定的基礎(chǔ)上，目標(biāo)速度增大到22 kn。圖3 為速度條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖，比較圖3 和圖1 可以看出，圖3 所示的目標(biāo)處于魚雷自導(dǎo)扇面的位置要離魚雷更近一些。因此，在目標(biāo)高速時(shí)，更要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

圖3 速度條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖

3.3 目標(biāo)航向?qū)ψ钚∩渚嗟挠绊?/h3>

目標(biāo)舷角越大，目標(biāo)向本艇接近速度越慢。假設(shè)在基本想定的基礎(chǔ)上，目標(biāo)速度舷角增大到80°。圖4 為舷角條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖，比較圖4 和圖1 可以看出，圖4 所示的目標(biāo)處于魚雷自導(dǎo)扇面的邊緣，且自導(dǎo)開始搜索一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，更有利于滿足最小航程的要求。因此，在小目標(biāo)舷角時(shí)，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

圖4 舷角條件變化后得到的線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷攻擊示意圖

3.4 小結(jié)

通過以上仿真可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：1）通過適當(dāng)增大修正導(dǎo)引距離和初始偏離角的方法，可以使魚雷適應(yīng)更小的最小射距要求。2）當(dāng)目標(biāo)向著本艇運(yùn)動(dòng)時(shí)，目標(biāo)高速時(shí)，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。3）在小目標(biāo)舷角時(shí)，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

4 結(jié)論

本文主要針對線導(dǎo)加聲自導(dǎo)魚雷最小射距問題進(jìn)行研究，給出了在線導(dǎo)魚雷使用過程中需要注意的一些問題。當(dāng)然，在使用線導(dǎo)魚雷過程中還可以人工進(jìn)行干預(yù)，關(guān)于這一方面的問題將在以后的工作中進(jìn)行研究。