潛艇對水面艦船連續(xù)魚雷攻擊及技術(shù)

宋汝剛

(海軍潛艇學(xué)院，山東 青島 266071)

使用魚雷武器對敵水面艦艇和潛艇攻擊是潛艇的主要作戰(zhàn)手段之一。以往研究潛艇魚雷攻擊的問題，只局限于對既定目標(biāo)、一次使用武器的范圍之內(nèi)。例如，以魚雷射擊指揮儀為核心構(gòu)成魚雷武器系統(tǒng)的時代，完成一次魚雷攻擊之后，再次組織攻擊必須重新啟動指揮儀。

事實上，隨著魚雷航程的增大、目標(biāo)機動能力的增強，在遠(yuǎn)距離、大誤差和機動對抗條件下對敵實施魚雷攻擊將是潛艇作戰(zhàn)的普遍情況。在這種背景下，僅僅對目標(biāo)實施一次魚雷射擊將難以達(dá)成期望的命中效果［1］。更為重要的是在對目標(biāo)艦艇編隊魚雷攻擊時，戰(zhàn)術(shù)上不僅需要對其中的某一目標(biāo)達(dá)成命中或毀傷的目的，而且還需要對其它目標(biāo)達(dá)成期望的戰(zhàn)術(shù)效果。

因此，潛艇使用魚雷武器對敵連續(xù)攻擊是現(xiàn)代作戰(zhàn)條件下不可缺少的攻擊樣式，而實現(xiàn)這種作戰(zhàn)樣式的必然要求就是潛艇魚雷武器系統(tǒng)必須具備連續(xù)攻擊的方法和手段。

1 潛艇使用魚雷武器連續(xù)攻擊的概念

潛艇武器裝備和水下作戰(zhàn)的特點，形成了潛艇武器射擊控制和魚雷攻擊的許多概念和術(shù)語。這些術(shù)語不僅是為了作戰(zhàn)使用者在作戰(zhàn)使用過程中便于理解、協(xié)調(diào)和操作［2］，同時也明確界定了工程上需要提供的相應(yīng)功能及其需要解決的技術(shù)問題。

通常情況下，潛艇魚雷攻擊必須經(jīng)歷對目標(biāo)的搜索識別、解算目標(biāo)運動要素、占領(lǐng)有效射擊陣位和魚雷發(fā)射等環(huán)節(jié)，完成一次魚雷射擊任務(wù)的過程稱為一次魚雷攻擊。

由于潛艇水下獲取目標(biāo)信息的困難，致使發(fā)射魚雷所使用的目標(biāo)運動要素不可避免地存在較大的隨機誤差，在使用單條魚雷射擊的條件下，很難達(dá)到命中目標(biāo)的目的。所以，在大多數(shù)情況下，一次魚雷攻擊都要組織多雷齊射。

潛艇魚雷武器齊射的基本目的，是為了更大范圍地遮蓋目標(biāo)運動要素誤差引起的目標(biāo)位置散布，以保證齊射的多條魚雷至少有一條命中目標(biāo)。可見，在組織魚雷射擊諸元時所需要解決的是“遮蓋和“不漏”兩方面的基本問題。

另外，由于射擊解算和發(fā)射控制的諸多限制，潛艇使用魚雷武器齊射或一次魚雷攻擊通常是對同一目標(biāo)、使用相同的魚雷和相同的自導(dǎo)方式。

所謂連續(xù)攻擊，是指一次交戰(zhàn)過程中對一批目標(biāo)實施一次魚雷攻擊后，又在較短時間內(nèi)對該批目標(biāo)實施再次或多次魚雷攻擊;或者，在對一批目標(biāo)實施一次魚雷攻擊后，又在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)移火力對另一目標(biāo)進(jìn)行魚雷攻擊。即連續(xù)攻擊是集中火力對一批目標(biāo)達(dá)成命中和毀傷的作戰(zhàn)目的，或者對多批目標(biāo)達(dá)成命中和毀傷的作戰(zhàn)目的。這是現(xiàn)代條件下為了滿足潛艇對大型目標(biāo)或目標(biāo)艦艇編隊的攻擊的要求所形成的一種作戰(zhàn)樣式。

2 潛艇使用魚雷武器連續(xù)攻擊的需求

由于受到自身機動能力和武器射擊范圍的限制，在作戰(zhàn)過程中，潛艇每抓到一次對目標(biāo)實施魚雷攻擊的機會都是十分寶貴的。而且一旦在一次魚雷射擊中，不能達(dá)成對目標(biāo)的重創(chuàng)或毀傷，則將對潛艇的隱蔽性乃至自身的安全造成嚴(yán)重后果。因此，每當(dāng)潛艇獲得一次魚雷攻擊的機會時，都要力爭先敵使用武器，并采取有效的方法達(dá)成命中和毀傷目標(biāo)的目的。潛艇使用魚雷武器連續(xù)攻擊，正是實現(xiàn)這個目的的一種有效方法，主要解決如下戰(zhàn)術(shù)問題。

2.1 彌補發(fā)射平臺目標(biāo)定位精度的不足

由于潛艇作戰(zhàn)環(huán)境的特殊，導(dǎo)致其獲取的目標(biāo)觀測參數(shù)不僅內(nèi)容有限，而且質(zhì)量也十分低劣，在僅僅依賴目標(biāo)測量方位解算目標(biāo)運動要素，不僅需要較長的測量平滑時間，而且解算質(zhì)量也十分有限。

為達(dá)成潛艇作戰(zhàn)使用武器快速、有效的目的，盡管潛艇具備多種解算目標(biāo)運動要素的方法和手段，但各種解算方案的解算誤差均隨著目標(biāo)距離的增大而加大［3］。

相比之下，有限的目標(biāo)運動參數(shù)誤差導(dǎo)致的目標(biāo)位置散布，如果說在近距離上由于魚雷接近目標(biāo)時間短而能夠被魚雷的自導(dǎo)作用范圍所覆蓋的話，那么，當(dāng)魚雷航程增加數(shù)倍或十幾倍時將難以達(dá)成發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的目的。這是因為魚雷射程或魚雷航行時間的增加將急劇放大目標(biāo)的位置散布，進(jìn)而單靠一次齊射將使魚雷發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率大大降低。

在這種情況下，如果在較短時間內(nèi)對目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)攻擊，將能在很大程度上彌補發(fā)射平臺目標(biāo)定位精度不足的問題。

2.2 增加目標(biāo)對抗的難度

魚雷以其隱蔽和突然的戰(zhàn)術(shù)特點，給水面艦艇和潛艇等目標(biāo)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，各種目標(biāo)在遭遇魚雷攻擊時，除了使用水聲對抗器材對來襲魚雷實施干擾、誘騙之外，依據(jù)來襲魚雷的報警方位、自導(dǎo)方式的特點，通過戰(zhàn)術(shù)機動的非殺傷手段，改變自身的運動狀態(tài)，破壞原有的相遇條件是其主要戰(zhàn)術(shù)措施［4］。這樣，僅僅通過一次魚雷攻擊將難以達(dá)成命中和毀傷目標(biāo)的目的。

針對這一現(xiàn)實，如果潛艇在較短時間內(nèi)對其實施連續(xù)攻擊，并使后續(xù)的射擊有意向目標(biāo)規(guī)避機動的方向擴展，則將增大魚雷的搜索范圍，從而彌補因目標(biāo)機動而引起的目標(biāo)位置散布發(fā)生變化，最終達(dá)成至少有一枚魚雷命中目標(biāo)的目的。

與此同時，如果進(jìn)一步利用魚雷各種自導(dǎo)方式所具有的特定優(yōu)勢，而使每次齊射的魚雷采用不同的自導(dǎo)方式，還將進(jìn)一步增大目標(biāo)的對抗難度［5］。

2.3 提高對大型目標(biāo)的毀傷概率

通過魚雷命中而達(dá)成對目標(biāo)的重創(chuàng)甚至擊沉，是潛艇魚雷攻擊的根本目的。

然而，保證至少一雷命中目標(biāo)，則是潛艇魚雷武器齊射的基本原則，也是齊射組織的具體方法。但是，隨著各類艦船噸位的增大和防護(hù)能力的加強，大型水面艦船具有較高的抗毀傷能力，如果僅僅對其進(jìn)行一次魚雷攻擊，其最好的效果也只能達(dá)成命中一枚魚雷，這將難以達(dá)到使其喪失戰(zhàn)斗力的目的，尤其是對航空母艦或大型運輸艦船等目標(biāo)的攻擊更是如此。

因此，要想對這類目標(biāo)達(dá)成重創(chuàng)或毀傷的戰(zhàn)術(shù)目的，僅僅對其進(jìn)行一次魚雷攻擊是不夠的，而鑒于潛艇獨立作戰(zhàn)的特點，客觀上也要求必須對其實施連續(xù)攻擊，才能保證在有限時間內(nèi)使多枚魚雷命中目標(biāo)，以達(dá)成對其的重創(chuàng)和毀傷的目的。

2.4 擴大戰(zhàn)果

對于機動能力有限的潛艇來說，戰(zhàn)機稍縱即逝，所以，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，就要利用自身隱蔽性的特點，盡可能多的摧毀敵方有生力量，以改變敵我海上力量對比。

水面艦艇編隊作為一個有機的整體執(zhí)行任務(wù)，一般來說，每一艘艦艇都承擔(dān)著編隊安全的重要任務(wù)，特別是作為承擔(dān)警戒任務(wù)的艦艇，無論在航渡過程或是在戰(zhàn)斗活動區(qū)域，對編隊的安全起著直接和關(guān)鍵性的作用。因此，當(dāng)任何一艘警戒艦艇遭到重創(chuàng)或被擊沉后，都會對編隊的整體作戰(zhàn)能力造成重大損失，甚至形成編隊防護(hù)的缺口。

潛艇在與目標(biāo)艦艇編隊作戰(zhàn)時，如果僅對其中的一批目標(biāo)使用魚雷，而不能在較短時間內(nèi)連續(xù)對另外的目標(biāo)進(jìn)行攻擊，不僅會明顯降低其攻擊效率，而且，還將導(dǎo)致敵方的反擊。這是因為在對既定目標(biāo)艦艇編隊實施魚雷攻擊后，該編隊中一些艦艇必將采取對抗行動，從而迅速改變戰(zhàn)場態(tài)勢。這樣，潛艇不僅難以對編隊實施再次攻擊，以擴大戰(zhàn)果，還會使自身陷于危難境地。可見，采用多枚魚雷，在較短的時間轉(zhuǎn)移火力對多批目標(biāo)實施連續(xù)攻擊是十分必要的，只有這樣才能取得更大的攻擊戰(zhàn)果。

3 實現(xiàn)魚雷武器連續(xù)攻擊的技術(shù)問題［6］

綜合連續(xù)攻擊的需求，可以歸結(jié)為兩種戰(zhàn)術(shù)背景:一是對既定單個目標(biāo)的連續(xù)攻擊，二是對多批目標(biāo)的連續(xù)攻擊。由于兩者所期望實現(xiàn)的目的不同，使得射擊控制需要解決的技術(shù)問題也不相同。

3.1 對單目標(biāo)連續(xù)攻擊

對單個目標(biāo)連續(xù)攻擊是指對某一確定的目標(biāo)實施連續(xù)攻擊，主要有3種情況:在遠(yuǎn)距離大誤差條件下，最大程度遮蓋由于目標(biāo)運動要素誤差導(dǎo)致的目標(biāo)散布范圍更大，命中概率降低;在目標(biāo)機動對抗條件下，最大程度地避免由于目標(biāo)規(guī)避機動而導(dǎo)致的魚雷脫靶;對于大型或有價值目標(biāo)，最大程度地實現(xiàn)多雷命中以達(dá)成對其重創(chuàng)和毀傷。為了實現(xiàn)這些目的，在技術(shù)上必須解決以下基本問題。

1)選擇每一次齊射的瞄準(zhǔn)點

上述3種情況中的第一種情況和第二種情況是期望連續(xù)射擊的魚雷至少有一條能命中目標(biāo)，而第三種情況則是期望連續(xù)射擊的魚雷有多條命中目標(biāo)?？梢钥闯觯捎谄浔尘昂湍康牟煌?，要想滿足這3種情況的使用，關(guān)鍵在于如何確定各次齊射的瞄準(zhǔn)點。限于篇幅，本文僅以第一種情況為例，研究各次齊射的瞄準(zhǔn)點問題。

假設(shè)一次齊射有限數(shù)量的自導(dǎo)魚雷、目標(biāo)運動要素誤差服從正態(tài)分布，作為一次齊射，以目標(biāo)當(dāng)前位置點為瞄準(zhǔn)點，計算中線魚雷的射向，并把齊射的數(shù)條魚雷對稱地展開在其兩側(cè)，將能保證最大的齊射命中概率。但是，當(dāng)發(fā)射距離大幅增加，且一次齊射的魚雷數(shù)量有限的情況下，要想保證一次齊射的魚雷能夠遮蓋目標(biāo)的散布范圍是難以實現(xiàn)的。圖1示出了單雷射擊的情況。

從圖1中可以看出，在目標(biāo)速度Vm和發(fā)射敵舷角Xms一定的條件下，當(dāng)發(fā)射距離比較近(圖1中Ds1)時，魚雷的搜索范圍能夠覆蓋目標(biāo)的位置散布范圍。但當(dāng)發(fā)射距離增加到一定程度(圖中的Ds2)后，由于魚雷接近目標(biāo)時間延長而使目標(biāo)的散布范圍隨之?dāng)U大，從而導(dǎo)致魚雷的搜索范圍不能覆蓋目標(biāo)的位置散布范圍。

即如果連續(xù)攻擊中兩次齊射的魚雷均采用目標(biāo)位置點作為瞄準(zhǔn)點，那么，兩次齊射的魚雷只能覆蓋目標(biāo)散布區(qū)域的中心部分，這將不可能保證兩次齊射的魚雷取得最高的綜合命中概率。針對這一現(xiàn)實，本文認(rèn)為連續(xù)攻擊中的兩次齊射應(yīng)分別采用不同射擊瞄點的組織方法。

圖2是對目標(biāo)實施兩次齊射示意圖，每次齊射使用一條聲自導(dǎo)魚雷攻擊，且假設(shè)每次齊射按照目標(biāo)位置散布中心確定的預(yù)定相遇點C不動，魚雷和發(fā)射平臺對其做相對運動的幾何關(guān)系如圖所示。

圖1 射距增大使魚雷不能覆蓋目標(biāo)散布的情況

圖2 連續(xù)攻擊的原理示意圖

顯而易見，如果對目標(biāo)實施兩次齊射均以目標(biāo)當(dāng)前位置點作為瞄準(zhǔn)點，則兩次齊射的魚雷均將與期望的相遇點C接近到相遇，這將不能達(dá)到最大程度遮蓋目標(biāo)位置散布的目的。為了使兩次齊射的魚雷遮蓋更大的目標(biāo)散布范圍，就必須改變兩次齊射的瞄準(zhǔn)點。

圖2所示之態(tài)勢中，在組織第一次齊射時，以此時的預(yù)定相遇點C為基準(zhǔn)，使第一次齊射中線魚雷的相遇點C1向目標(biāo)運動的反方向后偏離一定的距離CC1，而另一次齊射又以本次齊射時刻的預(yù)定相遇點C為基準(zhǔn)，使第二次齊射中線魚雷的相遇點C2向目標(biāo)運動的前方偏離一定的距離CC2。然后，分別以兩次齊射時刻的目標(biāo)位置點Ms為基準(zhǔn)，按其幾何關(guān)系而分別計算出兩次齊射的瞄準(zhǔn)點Ms1和Ms2。這樣，按照兩個瞄準(zhǔn)點組織兩次齊射，便可擴大魚雷對目標(biāo)位置散布的覆蓋范圍。

假設(shè)各種誤差一定且均服從高斯分布，如果連續(xù)兩次攻擊，則每次齊射預(yù)定相遇點的修正量為

其中，STi為第i次齊射時刻中線魚雷的航程;VT和R0分別為魚雷速度和魚雷自導(dǎo)作用距離;ΔT為兩次齊射間隔時間。

2)防止各次齊射魚雷間的互導(dǎo)

避免自導(dǎo)魚雷的互導(dǎo)是齊射組織需要解決的重要問題，否則，將會失去齊射的意義［7］。事實上，不僅在一次齊射時需要防止魚雷的互導(dǎo)，在組織連續(xù)攻擊時也會出現(xiàn)兩次齊射的魚雷互導(dǎo)現(xiàn)象。因此，在各種情況下組織自導(dǎo)魚雷射擊均應(yīng)同時考慮如何避免魚雷的各類互導(dǎo)和相互干擾問題。

在對目標(biāo)實施連續(xù)攻擊時，由于需要分別齊射多組魚雷，通常將存在兩種情況的互導(dǎo)問題:一是每組齊射魚雷之間的互導(dǎo)問題，二是各組齊射魚雷之間的互導(dǎo)問題。對于一次齊射魚雷之間的互導(dǎo)問題，通過設(shè)定相鄰魚雷之間的散角或平行航向之間的距離便能解決。而對于各次齊射魚雷之間的互導(dǎo)問題，則必須依靠控制相鄰兩次齊射的時間間隔加以解決，式(2)給出了影響齊射時間間隔ΔT的相關(guān)因素和計算方法:

其中，VT、ΔVT和R0分別為魚雷速度、魚雷最大速度差和魚雷自導(dǎo)作用距離。

3.2 對多目標(biāo)連續(xù)攻擊

“連續(xù)攻擊”的戰(zhàn)術(shù)意義決定了這種作戰(zhàn)樣式需要特別強調(diào)在較短時間內(nèi)組織再次魚雷武器齊射。但是，對單個目標(biāo)連續(xù)攻擊和對多個目標(biāo)連續(xù)攻擊卻存在較大的差異。這是因為前者無需轉(zhuǎn)換攻擊目標(biāo)，當(dāng)完成一次魚雷齊射之后，系統(tǒng)只需按照既定的目標(biāo)繼續(xù)解算魚雷的射擊參數(shù)，并再次組織魚雷射擊通道即可。所以，只要把握和控制好兩次魚雷射擊的射向和兩次齊射的時間間隔，在技術(shù)實現(xiàn)上相對容易。而后者則須轉(zhuǎn)換目標(biāo)才能對另一目標(biāo)實施魚雷射擊。這樣，系統(tǒng)除了需要解決對單個目標(biāo)連續(xù)攻擊的問題外，在技術(shù)上還需要具備處理多目標(biāo)的能力，并能解決目標(biāo)選擇或火力轉(zhuǎn)移問題?？梢姡~雷武器系統(tǒng)具備多目標(biāo)處理和火力轉(zhuǎn)移能力是對目標(biāo)編隊實施魚雷攻擊的必要條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，滿足作戰(zhàn)需求的魚雷武器系統(tǒng)，決不僅限于能夠滿足在較短時間內(nèi)連續(xù)發(fā)射魚雷等簡單要求，還應(yīng)能在較短時間內(nèi)根據(jù)戰(zhàn)術(shù)目的而正確選擇被攻擊目標(biāo)和射擊瞄準(zhǔn)點，這才是潛艇魚雷武器系統(tǒng)所應(yīng)具備的本質(zhì)屬性。

基于潛艇平臺及其獲取信息、處理信息和武器裝備特點，為作戰(zhàn)人員提供魚雷武器系統(tǒng)靈活的使用方式，以保證作戰(zhàn)人員有效地解決各種復(fù)雜的作戰(zhàn)問題，乃是魚雷武器系統(tǒng)設(shè)計和建造的根本宗旨。因此，針對潛艇作戰(zhàn)的需要，在武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)運用范疇內(nèi)解決和實現(xiàn)魚雷武器連續(xù)攻擊的技術(shù)問題，提供連續(xù)攻擊的功能和使用方法是形成潛艇戰(zhàn)斗力的先決條件，否則光靠作戰(zhàn)使用者在使用方法上尋找途徑將是十分困難，甚至是難以做到的。

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［7］ 張靜遠(yuǎn).魚雷作戰(zhàn)使用與效能分析［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2005.