反潛魚雷水聲對(duì)抗能力試驗(yàn)方法探討

葉浩亮, 朱文振

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反潛魚雷水聲對(duì)抗能力試驗(yàn)方法探討

葉浩亮, 朱文振

（中國(guó)人民解放軍91388部隊(duì), 廣東 湛江, 524022）

隨著反魚雷水聲對(duì)抗器材的蓬勃興起, 水聲對(duì)抗能力作為魚雷作戰(zhàn)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)越來(lái)越受到重視, 而如何評(píng)定魚雷的水聲對(duì)抗能力目前還處于探索階段。為了解決這一問題, 從水聲對(duì)抗器材工作原理入手, 通過分析影響魚雷對(duì)抗能力的主要因素, 運(yùn)用作戰(zhàn)使用基本理論, 設(shè)計(jì)出貼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境條件的對(duì)抗試驗(yàn)方案, 提出了一系列能衡量魚雷水聲對(duì)抗能力的指標(biāo), 有助于進(jìn)一步完善魚雷試驗(yàn)理論。

反潛魚雷; 水聲對(duì)抗器材; 作戰(zhàn)能力; 試驗(yàn)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 現(xiàn)代自導(dǎo)魚雷性能不斷提高, 魚雷作為水下戰(zhàn)術(shù)型攻擊性武器, 已對(duì)潛艇構(gòu)成巨大威脅, 世界海軍強(qiáng)國(guó)非常重視水聲對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展, 并為潛艇裝備了各種反魚雷水聲對(duì)抗器材。在現(xiàn)代水下海戰(zhàn)中, 水聲環(huán)境非常復(fù)雜, 魚雷能否有效對(duì)抗水下潛艇各種反魚雷技術(shù)和戰(zhàn)術(shù), 最終實(shí)現(xiàn)命中毀傷潛艇目標(biāo)的作戰(zhàn)使命任務(wù), 對(duì)未來(lái)海戰(zhàn)勝利起著重要的保證作用。對(duì)反潛魚雷自身而言, 水聲對(duì)抗是魚雷攻擊潛艇作戰(zhàn)過程中的重要環(huán)節(jié), 也是魚雷系統(tǒng)效能作戰(zhàn)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

早期的魚雷試驗(yàn)并未將水聲對(duì)抗能力作為一項(xiàng)單獨(dú)指標(biāo)列出來(lái)考核, 而只是簡(jiǎn)單地做功能性檢驗(yàn)試驗(yàn)。換句話說, 早期試驗(yàn)只能回答魚雷有沒有一定的對(duì)抗能力, 而不能回答魚雷對(duì)抗能力到底有多強(qiáng)多弱。

當(dāng)前的作戰(zhàn)環(huán)境對(duì)魚雷的水聲對(duì)抗能力要求越來(lái)越高, 這也使得如何全面科學(xué)評(píng)價(jià)反潛魚雷的水聲對(duì)抗能力成為魚雷試驗(yàn)鑒定所面臨的新課題。

1 水聲對(duì)抗器材基本原理

按照水聲對(duì)抗原理, 對(duì)抗器材主要分為3大類[1]。一是欺騙性干擾器材, 能夠模擬出潛艇等目標(biāo)的信號(hào), 從而誘騙魚雷攻擊它, 以此降低魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)檢測(cè)到真實(shí)目標(biāo)的概率, 如懸浮式聲誘餌和自航式聲誘餌; 二是壓制性干擾器材, 主要是壓制魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的正常工作, 如寬帶噪聲干擾器和掃頻干擾器, 它可以大幅度地降低魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的檢測(cè)性能; 三是屏蔽性干擾器材, 放置于魚雷和被攻擊目標(biāo)之間時(shí), 利用對(duì)抗器材的插入損耗, 可以顯著降低傳播至魚雷處的目標(biāo)輻射噪聲和回波級(jí), 如氣幕彈。

2 影響魚雷對(duì)抗能力主要因素

影響魚雷對(duì)抗能力主要因素分為魚雷固有能力和外界約束條件。固有能力包括魚雷聲自導(dǎo)扇面相對(duì)搜索寬度、識(shí)別目標(biāo)能力和航程。外界約束條件包括對(duì)抗器材種類和對(duì)抗魚雷方法。

1) 聲自導(dǎo)扇面相對(duì)搜索寬度

不考慮武器平臺(tái)和線導(dǎo)導(dǎo)引性能對(duì)命中概率的影響, 魚雷水平面命中目標(biāo)概率

式中:P為捕獲目標(biāo)概率;P為跟蹤目標(biāo)概率。

魚雷在水平面內(nèi)對(duì)目標(biāo)的捕獲概率為

2) 識(shí)別目標(biāo)能力

目標(biāo)潛艇發(fā)現(xiàn)魚雷來(lái)襲時(shí), 根據(jù)潛艇水聲對(duì)抗報(bào)警系統(tǒng)解算來(lái)襲魚雷類型和運(yùn)動(dòng)參數(shù), 選擇相應(yīng)的對(duì)抗器材和機(jī)動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)抗來(lái)襲魚雷。魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)能夠識(shí)別對(duì)抗器材為假目標(biāo)信號(hào), 自導(dǎo)系統(tǒng)才能選用相應(yīng)的對(duì)抗彈道進(jìn)行規(guī)避, 為魚雷最終正確搜索、跟蹤攻擊目標(biāo)潛艇提供機(jī)會(huì)。若魚雷能自動(dòng)記憶假目標(biāo)的位置信息, 在轉(zhuǎn)入對(duì)抗彈道后不再對(duì)已記憶的假目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別, 魚雷命中目標(biāo)概率將大大提高。

3) 航程

魚雷識(shí)別干擾器材為假目標(biāo)后執(zhí)行對(duì)抗再搜索彈道, 魚雷航程浪費(fèi)較多, 要求魚雷搜索目標(biāo)潛艇的范圍增大, 降低了魚雷對(duì)目標(biāo)的捕獲概率。在相同命中概率的條件下, 增加了魚雷航程, 縮短了魚雷射程。

4) 對(duì)抗器材類別

不同干擾器材工作原理不同, 對(duì)魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的影響也是不一樣的, 主要影響魚雷識(shí)別功能、自導(dǎo)作用距離、對(duì)抗規(guī)避彈道等。

5) 目標(biāo)規(guī)避來(lái)襲魚雷的方法

目標(biāo)潛艇規(guī)避來(lái)襲魚雷最有效和常用的方法是旋回機(jī)動(dòng), 可分為“背雷轉(zhuǎn)向”和“向雷轉(zhuǎn)向”兩種。當(dāng)目標(biāo)潛艇中遠(yuǎn)距離、中等以上舷角發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚雷時(shí), 潛艇采用“背雷轉(zhuǎn)”機(jī)動(dòng), 使魚雷形成尾追態(tài)勢(shì), 消耗魚雷航程; 當(dāng)目標(biāo)潛艇近距離、小舷角發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚雷時(shí), 潛艇采用“向雷轉(zhuǎn)”機(jī)動(dòng), 使魚雷彈道曲率半徑急劇減小, 導(dǎo)致魚雷脫靶[3]。

3 作戰(zhàn)使用基本原則

當(dāng)目標(biāo)潛艇發(fā)現(xiàn)魚雷來(lái)襲時(shí), 應(yīng)立即終止其他戰(zhàn)斗行動(dòng), 轉(zhuǎn)入對(duì)魚雷的防御。根據(jù)魚雷報(bào)警參數(shù), 判斷來(lái)襲魚雷的類型及自導(dǎo)工作方式, 選擇相應(yīng)的對(duì)抗方案, 計(jì)算水聲對(duì)抗器材的發(fā)射參數(shù)并立即發(fā)射, 同時(shí), 潛艇按合理的規(guī)避機(jī)動(dòng)方案盡快脫離魚雷自導(dǎo)搜索帶[4-5]。

3.1 水聲對(duì)抗器材的使用原則

1) 誘餌使用原則

誘餌原則上作為假目標(biāo)使用。需綜合考慮誘餌的發(fā)射時(shí)機(jī)、初始航向、速度的選擇、航行方式和本艇的機(jī)動(dòng)。誘餌的航向應(yīng)保證魚雷先發(fā)現(xiàn)誘餌, 并使魚雷在追蹤、攻擊誘餌的過程中盡可能遠(yuǎn)離潛艇[6]。若能對(duì)魚雷進(jìn)行定位, 潛艇可采用轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng), 盡快遠(yuǎn)離魚雷和誘餌。

2) 干擾器使用原則

干擾器基本使用原則是不作為假目標(biāo)使用。若對(duì)抗被動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷, 噪聲干擾器是一個(gè)強(qiáng)的假目標(biāo), 引來(lái)魚雷提早追蹤噪聲干擾器, 使得魚雷穿過噪聲干擾器再搜索時(shí)容易發(fā)現(xiàn)目標(biāo)潛艇; 若對(duì)抗主動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷, 阻塞魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)接收機(jī)對(duì)信號(hào)的接收, 降低其自導(dǎo)作用距離, 潛艇則在其掩護(hù)下應(yīng)盡快規(guī)避走出魚雷自導(dǎo)搜索區(qū)。

3) 氣幕彈使用原則

氣幕彈原則上是作為假目標(biāo)使用?，F(xiàn)代魚雷自導(dǎo)一般采用多普勒抑制、抗混響濾波處理技術(shù), 氣幕彈作為假目標(biāo)的作用退化了。在作戰(zhàn)時(shí)將其置于魚雷與本艇之間, 衰減主動(dòng)尋的聲波的能量, 使主動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷的探測(cè)性能降低。因?yàn)閱为?dú)使用的效果并不理想, 一般和其他對(duì)抗器材聯(lián)合使用[7]。

3.2 潛艇規(guī)避魚雷的策略

1) 使用水聲對(duì)抗器材的時(shí)機(jī)

為保證本艇的安全, 潛艇一旦發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)魚雷攻擊后, 應(yīng)立即決定使用水聲對(duì)抗器材, 其最終目的是為了擺脫魚雷跟蹤與攻擊, 使?jié)撏Щ謴?fù)到隱蔽、安全的狀態(tài)。

2) 使用優(yōu)化組合的水聲對(duì)抗器材

各種水聲對(duì)抗器材都有自身的干擾機(jī)制和使用特點(diǎn), 僅使用單一的對(duì)抗器材, 潛艇通常無(wú)法擺脫魚雷跟蹤與攻擊, 難以達(dá)到預(yù)期的對(duì)抗效果。綜合考慮水聲對(duì)抗的利弊, 選擇合理的對(duì)抗器材工作參數(shù), 從而獲得有力的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)。

3) 使用水聲對(duì)抗器材與潛艇規(guī)避有機(jī)結(jié)合

水聲對(duì)抗器材對(duì)魚雷的干擾是短時(shí)間的, 目標(biāo)潛艇為防止魚雷再搜索、再攻擊, 需綜合考慮水聲對(duì)抗器材的作用效果和潛艇規(guī)避機(jī)動(dòng)效果, 一方面應(yīng)連續(xù)施放水聲對(duì)抗干擾器材, 另一方面需通過合理的機(jī)動(dòng)擺脫魚雷跟蹤。

4 對(duì)抗試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

4.1 試驗(yàn)方法

1) 對(duì)抗器材組合使用方法

現(xiàn)代魚雷具有非常強(qiáng)的抗干擾和目標(biāo)識(shí)別能力, 使用單一的水聲對(duì)抗器材難以使魚雷攻擊完全失敗。因此, 當(dāng)潛艇遭受魚雷攻擊時(shí), 通常以兩種以上對(duì)抗器材組合使用, 以期達(dá)到理想的對(duì)抗效果, 通常水聲對(duì)抗器材的優(yōu)化組合方案如表1所示。

表1 水聲對(duì)抗器材優(yōu)化組合對(duì)抗方案

在具體的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中, 可結(jié)合魚雷武器裝備特性, 選取相應(yīng)的對(duì)抗方式進(jìn)行試驗(yàn)。

2) 對(duì)抗試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

a. 主動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷對(duì)抗試驗(yàn)方案

當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)的報(bào)警舷角較小時(shí), 目標(biāo)潛艇迎著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng); 當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)的報(bào)警舷角較大時(shí), 潛艇背著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)[8]。試驗(yàn)基本態(tài)勢(shì)如圖1和圖2所示。

圖1 組合對(duì)抗主動(dòng)自導(dǎo)魚雷尾追態(tài)勢(shì)圖

圖2 組合對(duì)抗主動(dòng)自導(dǎo)魚雷迎擊態(tài)勢(shì)圖

b. 被動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷對(duì)抗試驗(yàn)方案

當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)報(bào)警舷角較小時(shí), 潛艇迎著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng); 當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)報(bào)警舷角較大時(shí), 潛艇背著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)。試驗(yàn)基本態(tài)勢(shì)如圖3所示。

圖3 組合對(duì)抗被動(dòng)自導(dǎo)魚雷態(tài)勢(shì)圖

c. 主動(dòng)/被動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷對(duì)抗試驗(yàn)方案

當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)報(bào)警舷角較小時(shí), 潛艇迎著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng); 當(dāng)魚雷武器系統(tǒng)報(bào)警舷角較大時(shí), 潛艇背著魚雷來(lái)襲方向轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)[9]。試驗(yàn)基本態(tài)勢(shì)如圖4所示。

圖4 組合對(duì)抗主動(dòng)/被動(dòng)自導(dǎo)魚雷態(tài)勢(shì)圖

4.2 綜合評(píng)價(jià)方法

不同類別的干擾器材對(duì)魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的影響途徑和效果不盡相同, 針對(duì)不同影響反潛魚雷對(duì)抗能力因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)合相關(guān)國(guó)軍標(biāo)和以往試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn), 總結(jié)出如下評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1) 命中概率變化率

有效性量度(measure of effectiveness, MOE),指效率測(cè)量, 效能測(cè)量。

考慮多重典型態(tài)勢(shì)和邊界情況, 無(wú)對(duì)抗條件時(shí)魚雷命中概率為。對(duì)抗器材條件下, 要求與無(wú)對(duì)抗條件航路態(tài)勢(shì)基本一致, 有對(duì)抗條件時(shí)魚雷命中概率1, 命中概率變化率1為

魚雷命中概率變化率的大小可通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合專家打分方法進(jìn)行量化, 5個(gè)等級(jí)劃分如表2。

表2 反潛魚雷命中概率變化率評(píng)判準(zhǔn)則

2) 自導(dǎo)作用距離變化率

由式(2)可知, 魚雷自導(dǎo)作用距離是影響魚雷水平面捕獲目標(biāo)概率的主要因素, 影響靈敏度是非線性的, 呈正態(tài)分布。假設(shè)無(wú)對(duì)抗條件下的魚雷自導(dǎo)作用距離R, 對(duì)抗某種條件下的魚雷自導(dǎo)作用距離1i, 自導(dǎo)作用距離變化率

與命中概率相對(duì)應(yīng)劃分為5個(gè)等級(jí), 確定評(píng)判準(zhǔn)則如表3。

表3 反潛魚雷自導(dǎo)作用距離變化率評(píng)判準(zhǔn)則

3) 被干擾器材誘騙概率

魚雷未能識(shí)別干擾或識(shí)別的類型錯(cuò)誤均認(rèn)為魚雷被誘騙。假設(shè)魚雷有效實(shí)航次數(shù)為, 魚雷被干擾器材誘騙的次數(shù)為1, 則魚雷被干擾器材誘騙概率

4) 干擾器材控制魚雷時(shí)間比率

假設(shè)魚雷正常航行總時(shí)間為, 魚雷受干擾器材的總時(shí)間為1, 樣雷在識(shí)別干擾器后搜索所花費(fèi)的總時(shí)間為2, 則魚雷干擾器材控制魚雷時(shí)間比率

5) 魚雷航程變化率

假設(shè)無(wú)干擾器材時(shí), 魚雷命中目標(biāo)的航程為, 有干擾器材時(shí)魚雷命中目標(biāo)的航程為1, 則魚雷航程變化率

6) 魚雷可攻范圍變化率

假設(shè)魚雷在無(wú)干擾器材條件下的射距為,有干擾器材條件下的射距為1, 則魚雷可攻范圍變化率

7) 魚雷識(shí)別干擾器材距離比率

假設(shè)無(wú)對(duì)抗條件下的魚雷自導(dǎo)作用距離R,魚雷識(shí)別干擾器材距離2i, 魚雷識(shí)別干擾器材距離比率

在實(shí)際試驗(yàn)中, 通常采用以上一種或幾種指標(biāo)來(lái)評(píng)定魚雷綜合水聲對(duì)抗能力的強(qiáng)弱。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述, 本文在貼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境條件下設(shè)計(jì)了魚雷水聲對(duì)抗試驗(yàn)方案, 提出了一系列評(píng)價(jià)反潛魚雷水聲對(duì)抗能力指標(biāo)。該指標(biāo)體系能比較全面評(píng)價(jià)反潛魚雷水聲對(duì)抗能力。

反潛魚雷水聲對(duì)抗能力的試驗(yàn)設(shè)計(jì)目前已初步成型, 本文所提方案已在正式定型試驗(yàn)中應(yīng)用, 取得了各方的認(rèn)可。如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)芨茖W(xué)、可靠、方便地獲得指標(biāo)中的參數(shù)是下一步需要深入研究的工作。

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Test Scheme of Underwater Acoustic Countermeasure Capability for Anti-Submarine Torpedo

YE Hao-liang, ZHU Wen-zhen

(91388thUnit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

Underwater acoustic countermeasure capability, as an index of torpedo operational capability, has been paid more and more attention. However, effective evaluation method of torpedo underwater acoustic countermeasure capability is still in research. In this paper, the working principle of underwater acoustic countermeasure device and the main factors influencing torpedo underwater acoustic countermeasure capability are analyzed. Consequently, a countermeasure test scheme, which is close to actual battlefield conditions, is designed by using the basic theory of operational application. A series of indexes for evaluating torpedo underwater acoustic countermeasure capability are proposed to improve the torpedo test theory.

anti-submarine torpedo; underwater acoustic countermeasure device; operational capability; test

TJ630.6

A

1673-1948(2013)02-0141-05

2012-11-12;

2012-12-03.

葉浩亮(1982-), 男, 碩士, 研究方向?yàn)槲淦飨到y(tǒng)與運(yùn)用工程, 先進(jìn)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)仿真.

(責(zé)任編輯: 許 妍)