于雪泳，武志東

（海軍潛艇學(xué)院作戰(zhàn)指揮系，山東 青島 266199）

0 引言

隨著魚雷技術(shù)的發(fā)展，魚雷戰(zhàn)技性能越來(lái)越高，攻擊手段越來(lái)越智能化，尾流自導(dǎo)+ 機(jī)動(dòng)搜索彈道就是較為典型的一種。尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索彈道是指不使用魚雷線導(dǎo)功能，末制導(dǎo)為尾流自導(dǎo)，在適當(dāng)時(shí)機(jī)使魚雷轉(zhuǎn)入指定樣式機(jī)動(dòng)搜索的使用方式。這種機(jī)動(dòng)搜索能較好地覆蓋目標(biāo)位置散布區(qū)域，彌補(bǔ)因運(yùn)動(dòng)要素不準(zhǔn)等因素造成的尾流自導(dǎo)攻擊失?。?］。

機(jī)動(dòng)搜索方式可能包括環(huán)形搜索、螺旋搜索、折線搜索等樣式，不同機(jī)動(dòng)搜索彈道的作戰(zhàn)使用方案不盡相同。本文選擇尾流自導(dǎo)+環(huán)形機(jī)動(dòng)搜索彈道樣式作為研究對(duì)象，構(gòu)想這種魚雷彈道的使用時(shí)機(jī)、攻擊策略和攻擊參數(shù)設(shè)定或計(jì)算方法。

1 使用時(shí)機(jī)構(gòu)想

新型魚雷尾流自導(dǎo)+ 機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用時(shí)機(jī)，應(yīng)考慮：1）尾流自導(dǎo)方式的使用時(shí)機(jī)；2）機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用時(shí)機(jī)。

1.1 尾流自導(dǎo)的使用時(shí)機(jī)

新型魚雷一般具備線導(dǎo)功能，即發(fā)射后能夠?qū)︳~雷進(jìn)行控制、引導(dǎo)，線導(dǎo)功能可大大降低潛艇對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素解算、攻擊陣位、攻擊機(jī)動(dòng)的要求。所以，在沒(méi)有特殊需求時(shí)，應(yīng)首選線導(dǎo)功能。但是，在一些情況下，反而要放棄線導(dǎo)功能的便利，而采用“發(fā)射后不管”的自導(dǎo)方式，如：線導(dǎo)影響潛艇規(guī)避機(jī)動(dòng)、線導(dǎo)影響后續(xù)武器使用、線導(dǎo)分散指揮員精力而影響指揮決策等情況下，就要果斷放棄線導(dǎo)，而采用自導(dǎo)方式。

自導(dǎo)方式有聲自導(dǎo)和尾流自導(dǎo)之分，當(dāng)目標(biāo)聲信號(hào)較弱或具備聲學(xué)干擾手段、目標(biāo)尾流明顯（目標(biāo)為水面目標(biāo)）、潛艇掌握一定的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素（含目標(biāo)舷別已準(zhǔn)確掌握）且海況允許的情況下，應(yīng)選擇使用尾流自導(dǎo)方式。

1.2 機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用時(shí)機(jī)

機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用，也不是一個(gè)必選項(xiàng)，而是需要指揮員根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)情況決定是否使用。當(dāng)潛艇對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素掌握比較準(zhǔn)確時(shí)，可采用常規(guī)的魚雷射擊諸元計(jì)算方法，使魚雷經(jīng)過(guò)一次或二次轉(zhuǎn)角后進(jìn)入目標(biāo)尾流，轉(zhuǎn)入追蹤彈道。當(dāng)潛艇對(duì)目標(biāo)位置掌握不準(zhǔn)確時(shí)，對(duì)于潛艇而言，目標(biāo)處于一定的區(qū)域范圍之內(nèi)，潛艇指揮員可利用魚雷的機(jī)動(dòng)搜索彈道功能，實(shí)施對(duì)目標(biāo)位置散布區(qū)域的搜索。

1.3 尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用時(shí)機(jī)

由此，可將尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索彈道的使用時(shí)機(jī)總結(jié)為：

1）潛艇自行跟蹤水面目標(biāo)且對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素有了一定程度的掌握；

2）戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)不便使用線導(dǎo)攻擊，適宜使用尾流自導(dǎo)雷攻擊；

3）目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素沒(méi)有收斂到滿意的程度，魚雷可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流。

2 攻擊策略構(gòu)想

當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)情況符合尾流自導(dǎo)+ 機(jī)動(dòng)搜索彈道使用時(shí)機(jī)時(shí)，應(yīng)果斷實(shí)施攻擊行動(dòng)。

2.1 攻擊策略

經(jīng)研究論證，使用尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索彈道對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊的策略為按照潛艇掌握的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素，計(jì)算尾流自導(dǎo)射擊諸元，魚雷首先按照尾流自導(dǎo)方式搜索目標(biāo)尾流，在預(yù)計(jì)魚雷穿過(guò)且未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流時(shí)，按機(jī)動(dòng)搜索彈道參數(shù)確定的搜索樣式實(shí)施搜索。

2.2 策略原理

先使用尾流自導(dǎo)方式對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊的原理：1）尾流自導(dǎo)是魚雷自導(dǎo)的重要方式之一，其技術(shù)已經(jīng)比較成熟，只要有一定的捕獲目標(biāo)尾流的概率時(shí)，就不能輕易放棄；2）潛艇已經(jīng)掌握了一定的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素，雖然未達(dá)到滿意程度，但基本滿足尾流自導(dǎo)魚雷發(fā)射要求；3）雖然不能確保尾流自導(dǎo)攻擊一定成功，但不能排除成功的可能性，嘗試一下總比直接放棄好。

預(yù)計(jì)魚雷穿過(guò)且未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流時(shí)進(jìn)行機(jī)動(dòng)搜索的原理：1）魚雷穿過(guò)且未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流時(shí)，若無(wú)其他措施，此次魚雷攻擊即宣告失敗；2）利用魚雷的機(jī)動(dòng)搜索功能，可以在尾流自導(dǎo)攻擊失敗后，再次進(jìn)行目標(biāo)搜索，提高發(fā)現(xiàn)概率；3）在魚雷穿過(guò)且未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流的情況下，再實(shí)施機(jī)動(dòng)搜索，可充分發(fā)揮前段尾流自導(dǎo)的作戰(zhàn)效能。

2.3 策略方案

關(guān)于使用尾流自導(dǎo)的策略方案，已有諸多文獻(xiàn)論述，非本文重點(diǎn)。

現(xiàn)重點(diǎn)論述使用機(jī)動(dòng)搜索彈道的策略方案，該方案可概括為：精準(zhǔn)把握開始時(shí)機(jī)、科學(xué)計(jì)算目標(biāo)位置域、合理確定機(jī)動(dòng)搜索方向。

2.3.1 關(guān)于機(jī)動(dòng)搜索開始時(shí)機(jī)

機(jī)動(dòng)搜索開始時(shí)機(jī)可確定為：魚雷第一次穿過(guò)且未捕獲目標(biāo)尾流時(shí)刻T0。若魚雷捕獲目標(biāo)尾流，則機(jī)動(dòng)搜索彈道不執(zhí)行；若未捕獲目標(biāo)尾流，將第一次穿過(guò)目標(biāo)尾流時(shí)刻，即T0 時(shí)刻，作為執(zhí)行機(jī)動(dòng)搜索彈道的開始時(shí)刻。

2.3.2 關(guān)于目標(biāo)位置域的計(jì)算

采用潛艇獲得的某時(shí)刻（認(rèn)為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素滿意的時(shí)刻）目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，目標(biāo)位置散布概率密度可表示為二維正態(tài)分布函數(shù)：

式中，Δx，Δy 為目標(biāo)實(shí)際位置與目標(biāo)位置推算點(diǎn)的差異量；r 為相關(guān)系數(shù)；σ1為x 軸方向標(biāo)準(zhǔn)差；σ2為y 軸方向標(biāo)準(zhǔn)差［2-3］。

取a=2σ1，b=2σ2，以a，b 為長(zhǎng)短半軸，以目標(biāo)位置最或然點(diǎn)為中心，形成目標(biāo)位置散布橢圓區(qū)域。

2.3.3 關(guān)于機(jī)動(dòng)搜索方向

魚雷從T0 時(shí)刻開始，以T0 時(shí)刻魚雷位置點(diǎn)與目標(biāo)位置最或然點(diǎn)的距離為半徑，實(shí)施旋回搜索。當(dāng)攻敵左舷時(shí)，魚雷采用左旋回方式搜索一周，如下頁(yè)圖1 所示；當(dāng)攻敵右舷時(shí)，魚雷采用右旋回方式搜索一周，如圖2 所示。

圖1 尾流+機(jī)動(dòng)搜索彈道攻敵左舷構(gòu)想圖Fig.1 Conception diagram of wake and maneuvering search trajectory to attack the enemy's left port

圖2 尾流+機(jī)動(dòng)搜索彈道攻敵右舷構(gòu)想圖Fig.2 Conception diagram of wake and maneuvering search trajectory to attack the enemy's starboard

由于魚雷穿過(guò)目標(biāo)尾流之后再進(jìn)行旋回搜索，而不是航行至目標(biāo)位置散布區(qū)域圓相切的位置開始旋回搜索，所以，魚雷旋回搜索區(qū)域與目標(biāo)位置散布區(qū)域有一定出入，這在一定程度上降低了機(jī)動(dòng)搜索彈道搜索的效率。這種損失是由于利用了魚雷尾流自導(dǎo)功能帶來(lái)的。尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索彈道使用中，尾流自導(dǎo)是為主的，機(jī)動(dòng)搜索彈道是為輔的，所以，首先進(jìn)行尾流搜索，再進(jìn)行旋回搜索，是必要的科學(xué)的。可以看出，當(dāng)尾流自導(dǎo)雷進(jìn)入目標(biāo)尾流角較大時(shí)，機(jī)動(dòng)搜索彈道的搜索效率會(huì)相應(yīng)提高。

3 攻擊參數(shù)設(shè)定或計(jì)算方法構(gòu)想

魚雷攻擊參數(shù)包括尾流自導(dǎo)參數(shù)和機(jī)動(dòng)搜索彈道參數(shù)，尾流自導(dǎo)參數(shù)設(shè)定或計(jì)算方法，為傳統(tǒng)的魚雷攻擊理論，見諸于多種文獻(xiàn)，本文不作論述。機(jī)動(dòng)搜索彈道攻擊參數(shù)，包括開始機(jī)動(dòng)搜索航程、機(jī)動(dòng)搜索航深、航速、自導(dǎo)方式、旋回半徑、旋回方向、旋回結(jié)束后航向等，現(xiàn)分別闡述其設(shè)定或計(jì)算方法構(gòu)想。

3.1 開始機(jī)動(dòng)搜索航程

開始機(jī)動(dòng)搜索航程是指魚雷從發(fā)射出管開始，航行至第一次出尾流時(shí)刻所經(jīng)歷的航程，是控制魚雷開始機(jī)動(dòng)搜索的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)的計(jì)算，需要用到魚雷尾流自導(dǎo)射擊參數(shù)中的魚雷航程（即魚雷從發(fā)射到交匯目標(biāo)航跡線所航經(jīng)距離Sl）和命中角（即進(jìn)入尾流角θ），以及目標(biāo)尾流寬度（即魚雷第一次進(jìn)入尾流處的尾流寬度W），由魚雷開始執(zhí)行機(jī)動(dòng)搜索的時(shí)機(jī)可知，開始機(jī)動(dòng)搜索航程Sj 可表達(dá)為：

3.2 機(jī)動(dòng)搜索航深

因攻擊目標(biāo)為水面目標(biāo)，考慮到開始機(jī)動(dòng)搜索彈道之后的航段，魚雷進(jìn)行的是聲自導(dǎo)搜索。所以，機(jī)動(dòng)搜索航深需要適合目標(biāo)情況及海區(qū)情況，利于聲自導(dǎo)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

3.3 機(jī)動(dòng)搜索航速與自導(dǎo)方式

機(jī)動(dòng)搜索航速宜采用高速，機(jī)動(dòng)搜索自導(dǎo)方式宜采用主動(dòng)聲。理由是：主動(dòng)聲方式受目標(biāo)規(guī)避機(jī)動(dòng)措施影響較小，高速對(duì)主動(dòng)聲自導(dǎo)影響不很明顯。從攻擊構(gòu)想圖上可以看出，機(jī)動(dòng)搜索旋回范圍比較大，若魚雷速度偏低，則旋回搜索的時(shí)間必然加長(zhǎng)，目標(biāo)位置擴(kuò)展將更為發(fā)散。

3.4 機(jī)動(dòng)搜索旋回半徑

按攻擊策略構(gòu)想，魚雷旋回搜索半徑應(yīng)為魚雷開始旋回點(diǎn)到目標(biāo)位置最或然點(diǎn)的距離，如圖3 所示，魚雷在目標(biāo)尾部距離為CM 的位置進(jìn)入目標(biāo)尾流，穿過(guò)尾流后，若未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流，即進(jìn)入旋回搜索階段，旋回搜索開始點(diǎn)必然在魚雷進(jìn)入尾流的另一側(cè)，具體離開目標(biāo)尾流中心線為多少時(shí)，開始旋回搜索最有利呢？應(yīng)考慮到如下幾個(gè)因素：一是有足夠的距離使尾流自導(dǎo)確定離開目標(biāo)尾流且確定沒(méi)有發(fā)現(xiàn)尾流；二是不能距離太大，若距離太大，則將使目標(biāo)位置散布更大，旋回搜索范圍與目標(biāo)散布范圍的重合度更低。所以，這個(gè)距離（用CB 表示）可以考慮取50 m～70 m 為宜。因此，機(jī)動(dòng)搜索旋回半徑可表達(dá)為：

圖3 機(jī)動(dòng)搜索旋回半徑計(jì)算示意圖Fig.3 Schematic diagram of calculation of maneuvering search cycle radius

3.5 機(jī)動(dòng)搜索旋回方向

尾流自導(dǎo)方式攻擊目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)舷別是一個(gè)重要的攻擊參數(shù)，是必須準(zhǔn)確掌握的。所以，尾流自導(dǎo)魚雷進(jìn)入目標(biāo)尾流時(shí)的舷別態(tài)勢(shì)是已知的明確的。由此，機(jī)動(dòng)搜索旋回方向應(yīng)為：若魚雷從目標(biāo)左舷首次進(jìn)入尾流時(shí)，采用左旋回方向，即逆時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎?；若魚雷從目標(biāo)右舷首次進(jìn)入尾流時(shí)，采用右旋回方向，即順時(shí)針?lè)较颍ǜ┮暎?/p>

3.6 旋回結(jié)束后航向

旋回結(jié)束后航向是在魚雷旋回搜索一周后仍未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的情況下，繼續(xù)搜索的航行。確定旋回結(jié)束后航向的原則是：在現(xiàn)有信息的基礎(chǔ)上，使魚雷與目標(biāo)位置最或然點(diǎn)相遇。

魚雷進(jìn)入目標(biāo)尾流時(shí)（魚雷到達(dá)C 點(diǎn)時(shí)，C 點(diǎn)為線段CM 的端點(diǎn)），目標(biāo)位置最或然點(diǎn)為M 點(diǎn)（線段CM 的另一端點(diǎn)）；魚雷穿過(guò)尾流到達(dá)B 點(diǎn)且未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)尾流時(shí)，開始以O(shè) 為圓心進(jìn)行圓周搜索；搜索一周回到B 點(diǎn)后仍未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)位置最或然點(diǎn)位于P 點(diǎn)；魚雷開始進(jìn)行與目標(biāo)的相遇機(jī)動(dòng)，預(yù)期相遇點(diǎn)為Q 點(diǎn)，BQ 即為旋回結(jié)束后航向。在這個(gè)相遇過(guò)程中，設(shè)定相遇時(shí)間為t，在ΔCBQ 中，CQ=CM+2πr/Vl×Vd+Vd×t，BQ=Vl×t，∠BCQ=180-θ，其中，r 為再規(guī)劃半徑，Vl 為魚雷速度，Vd 為目標(biāo)速度，θ 為尾流自導(dǎo)射擊諸元計(jì)算參數(shù)中的命中角（尾流進(jìn)入角），利用余弦定理，BQ2=CB2+CQ2+2·CB·CQ·cosθ，即可得t 的值，利用正弦定理，可得∠BQC的值，目標(biāo)航向與∠BQC 進(jìn)行加減計(jì)算，可得BQ 的方向，如圖4 所示。

4 結(jié)論

現(xiàn)代作戰(zhàn)條件下，魚雷雖以線導(dǎo)方式攻擊為主，但是在一些情況下仍有使用自導(dǎo)方式攻擊的必要性。尾流自導(dǎo)+機(jī)動(dòng)搜索方式，就是特殊條件下潛艇指揮員可采取的選項(xiàng)之一。本文論述的策略方法，在作戰(zhàn)中，有的可以直接被采用，有的因?yàn)樯婕皬?fù)雜計(jì)算難以在情況緊迫的局面下得到運(yùn)用。雖然如此，其仍有一定的應(yīng)用價(jià)值，比如按此方法所提供的思路，進(jìn)行概略計(jì)算或繪算；再如在指控系統(tǒng)建設(shè)中嵌入該方法。這都是該理論研究所期望的效果和作用。