潛艇對來襲魚雷報警試驗方法研究

劉建兵

潛艇對來襲魚雷報警試驗方法研究

劉建兵

（中國人民解放軍91439部隊43分隊，遼寧 大連 116041）

潛艇對來襲魚雷報警是水聲對抗試驗的重要組成部分。根據(jù)某潛艇設計鑒定試驗的需求，結合實戰(zhàn)背景，在充分考慮潛艇、魚雷的戰(zhàn)術技術指標以及靶場現(xiàn)有的裝備技術基礎上，運用魚雷反潛戰(zhàn)術理論和試驗模擬方法，對實航魚雷報警試驗方案進行了分析研究，以期對試驗提供理論參考。

潛艇；魚雷報警；模擬器；試驗方案

1 引言

只有潛艇及時發(fā)現(xiàn)來襲魚雷，才能有效地為作戰(zhàn)系統(tǒng)提供戰(zhàn)術信息，快速地作出機動或使用對抗器材方案，確保潛艇的生存力和戰(zhàn)斗力。對來襲魚雷的報警試驗方法的正確與否，將直接影響本艇的作戰(zhàn)效能，因此，研究對來襲魚雷的報警試驗方法，成為水聲對抗鑒定試驗的重要組成部分。

潛艇聲納探測來襲魚雷是通過噪聲譜分析來判斷的。應用魚雷進行水聲對抗試驗，魚雷條次有限，試驗前很難作出準確預測。應用等效魚雷噪聲模擬器進行魚雷報警，不僅可以確保試驗安全，也可為實航魚雷報警試驗提供理論依據(jù)。

2 試驗原理

2.1 魚雷報警原理

試驗時，潛艇按試驗航路等速直航，GPS或水下長基線定位系統(tǒng)完成潛艇定位：水面艦艇或反潛直升機按實際作戰(zhàn)要求（魚雷的初始搜索彈道為直航或蛇行，魚雷主航向應滿足魚雷實戰(zhàn)射擊要求）發(fā)射魚雷，水下武備彈道測量系統(tǒng)完成魚雷全航程彈道測量。當潛艇準確識別出魚雷時，魚雷與潛艇的距離就是聲納對魚雷的報警距離。魚雷報警機動方案如圖1所示。

（a）小舷角報警方案 （b）大舷角報警方案

2.2 模擬報警試驗原理

魚雷噪聲模擬器具有模擬魚雷入水、點火、啟動到變深、搜索、追擊等全航程輻射噪聲，通過魚雷噪聲強度的控制，能夠模擬魚雷由遠到近的運動噪聲特性變化。試驗時，模擬器按直航魚雷射擊三角形設定相關試驗參數(shù)，包括潛艇航速、初始舷角、模擬器與潛艇的初始距離、魚雷與潛挺的初始距離、雷速、發(fā)射提前角等。潛艇按試驗要求以一定航速向靶船方向運動，模擬器按模擬試驗航路發(fā)射等效魚雷噪聲。當潛艇探測到模擬器發(fā)射的魚雷噪聲時，計算出潛艇與模擬魚雷之間的距離，即來襲魚雷報警距離。

3 魚雷報警方案

3.1 直航魚雷試驗方案

根據(jù)魚雷命中原理，直航魚雷滿足射擊三角形，命中概率最大。魚雷射擊三角形如圖2所示。

圖2 魚雷射擊三角形示意圖

由圖2可知，當魚雷和目標勻速直航時，命中目標條件為w/T=w/T。

根據(jù)正弦定理，魚雷發(fā)射提前角=arcsin[（w/T）sin]。試驗時，潛艇按試驗要求的航路、航速、潛深航行，魚雷載體（水面艦艇或直升機）按直航魚雷射擊三角形發(fā)射魚雷。當潛艇聲納準確探測到魚雷目標時，轉向上浮并進入下一個航次試驗。試驗過程中的潛艇定位和魚雷彈道測量由水下長基線定位系統(tǒng)和水下武備彈道測量系統(tǒng)完成。這種試驗方法的最大優(yōu)點是潛艇聲納對來襲魚雷的報警距離接近海上實戰(zhàn)背景，缺點是試驗風險高。

3.2 自導魚雷試驗方案

直航魚雷射擊是魚雷與目標相遇時的正常射擊提前角。自導魚雷可獲得目標最大發(fā)現(xiàn)概率，自導魚雷命中目標的首要條件是目標與魚雷的相對位置必須在魚雷自導裝置有效作用范圍之內。自導魚雷試驗方法與直航魚雷相似，但魚雷搜索的主航向不是按正常提前角發(fā)射，而是按最優(yōu)提前角發(fā)射。根據(jù)正態(tài)分布概率密度的單峰性和對稱性，當魚雷左、右極限搜索角相等時，魚雷發(fā)現(xiàn)目標概率最高，此時，自導魚雷的射擊提前角為最優(yōu)提前角a。

自導魚雷射擊如圖3所示。

圖3 自導魚雷射擊示意圖

根據(jù)自導魚雷射擊原理，當1=2時，自導魚雷發(fā)現(xiàn)目標概率最大，其發(fā)射提前角表達式為：

a=sin-1[sin（d－）]－

=-1[（msind）/（s+mcosd）]

=（120/π′）sinπ′

自導魚雷發(fā)射提前角試驗如圖4所示，點為潛艇，點為攻擊艦，f為發(fā)射魚雷時發(fā)射管與發(fā)射艦艦艏艉線的夾角，為魚雷轉角，為魚雷發(fā)射提前角。

圖4 自導魚雷發(fā)射提前角試驗示意圖

試驗時，假設潛艇在點以航向M、航速6 kn潛望航行；艦艇選定魚雷射擊陣位點，航速18 kn、航向為70°。測出潛艇舷角d為42°，艦艇舷角W為122°。按上述參數(shù)計算，自導魚雷最優(yōu)提前角10.2°。而魚雷發(fā)射管與艦艏艉線夾角為±45°時才能正常發(fā)射，因此發(fā)射前，需要轉艦瞄準，并與魚雷轉角0°、±35°、±70°配合，在攻擊艦轉向角的情況下，使魚雷獲得正確的航行方向。

3.3 可行性與風險分析

實航魚雷報警試驗如果結合水聲對抗試驗進行，就必須考慮試驗潛艇的安全性。試驗安全設計可以從兩方面考慮：①控制魚雷航深，使魚雷航行深度與潛艇航行深度保持一定的深度差；②通過魚雷動力燃料的添加量來控制魚雷最大航程，使魚雷的航行終點與潛艇保持一個安全距離。

有了魚雷航程和魚雷航深的雙保險控制，完全可以保證試驗潛艇的安全。

4 模擬魚雷報警試驗方案

4.1 靜態(tài)魚雷模擬噪聲試驗

靜態(tài)試驗是模擬器發(fā)射等效魚雷噪聲，噪聲強度不變。潛艇以一定航速向靶船靠近，魚雷噪聲模擬器連續(xù)發(fā)射標準魚雷噪聲信號，當潛艇探測到魚雷噪聲信號時，潛艇與試驗船的距離即為魚雷報警距離。這種試驗方法，系統(tǒng)不需要設定航路參數(shù)，海上實施和測量也比較方便。靜態(tài)試驗模擬態(tài)勢如圖5所示。

圖5 靜態(tài)試驗模擬態(tài)勢圖

4.2 運動魚雷模擬噪聲試驗

運動魚雷模擬試驗是模擬器按魚雷運動航速發(fā)射噪聲，信號強度隨距離不斷增強。模擬器按直航魚雷射擊三角形設定相關參數(shù)，包括潛艇航速、目標初始舷角、初始距離、雷速、發(fā)射提前角等，潛艇按試驗航路航行，模擬系統(tǒng)模擬

“雷-艇”運動態(tài)勢如圖6所示，并按直航魚雷射擊三角形發(fā)射等效魚雷噪聲。當潛艇探測到魚雷噪聲信號時，結束本航次試驗，轉入下一個航次試驗。

圖6 “雷-艇”態(tài)勢示意圖

模擬目標舷角為30°的試驗航路。潛艇與模擬器的初始距離為6 000 m、初始舷角（即模擬器相對聲納的舷角）為30°；當潛艇以6 kn航速勻速航行，模擬器模擬初始距離L0為6 500 m的魚雷運動時，經(jīng)仿真計算，魚雷正常射擊提前角應為3.6°。按照上述航路參數(shù)進行試驗，潛艇和魚雷從試驗初始距離到指標規(guī)定距離范圍內，聲納實測目標方位與實航魚雷相比較最大方位誤差小于1.8°，是理想的動態(tài)試驗模擬航路。

模擬目標舷角為60°的試驗航路。當目標初始舷角為60°時，經(jīng)仿真計算，模擬魚雷的射擊提前角應為6.8°，在魚雷報警距離指標范圍內聲納實測目標方位與實航魚雷方位誤差小于3°，可以作為理想的試驗航路。

5 結論

魚雷報警是水聲對抗試驗的重要項目。本文運用魚雷反潛理論、水聲理論以及模擬器仿真技術，論證了魚雷報警試驗方法?？梢缘玫揭韵陆Y論：①為了保證試驗效果和試驗安全，在實航魚雷試驗前先由模擬器進行模擬試驗，有助于提高聲納對來襲魚雷的識別能力，以降低試驗風險、提高試驗成功率；②實航魚雷試驗條次有限，試驗樣本不足，用魚雷噪聲模擬器進行必要的補充試驗，有利于魚雷報警試驗結果分析，從而得出合理的試驗結論；③本文研究成果可直接應用于某型潛艇水聲對抗試驗，有較高的工程應用價值。

［1］楊榜林，岳全發(fā).軍事裝備試驗學［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

［2］王樹宗.自導魚雷戰(zhàn)斗使用與論證基礎［M］.武漢：海軍工程大學出版社，1986.

［3］楊福渠，張新華.單艦反潛［M］.大連：海軍大連艦艇學院出版社，2000.

TJ630

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.021

2095－6835（2019）13－0049－02

劉建兵（1978—），男，本科，工程師，主要從事魚雷總體及其動力系統(tǒng)專業(yè)、水中兵器裝備保障性方面的研究。

〔編輯：張思楠〕