悬浮式声诱饵和悬浮式深弹阵协同对抗声自导鱼雷建模与仿真

贾 跃, 姚奉亮, 丁 贝



悬浮式声诱饵和悬浮式深弹阵协同对抗声自导鱼雷建模与仿真

贾 跃1, 姚奉亮2, 丁 贝2

(1. 海军大连舰艇学院 水武与防化系, 辽宁 大连, 116018; 2. 海军大连舰艇学院 研究生1队, 辽宁 大连, 116018 )

舰艇如何优化布放悬浮式声诱饵和悬浮式深弹阵防御声自导鱼雷是舰艇防御鱼雷攻击的重要问题之一。本文建立了舰艇使用悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵对抗鱼雷的作战模型, 采用极值法和非线性规划方法, 确定了悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵的发射策略及舰艇的规避航向, 使舰艇布放悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵和正确的规避机动有效结合, 以期达到对抗来袭鱼雷的最佳效果。仿真结果表明, 采用本文方法可以达到软硬防御手段有效结合对抗来袭鱼雷的双重效果, 鱼雷拦截概率提高了10%~30%。

声自导鱼雷; 舰艇防御; 作战模型; 悬浮式声诱饵; 悬浮式深弹阵; 规避机动; 非线性规划

0 引言

随着鱼雷技术的不断发展, 现在的大型水面舰艇受到来自鱼雷的威胁日趋严重。为了提高水面舰艇的生存能力, 各国海军都努力发展软硬结合多层对抗的鱼雷防御系统。使用深弹反鱼雷系统对抗来袭声自导鱼雷时, 悬浮式声诱饵及悬浮式深弹阵布放策略结合舰艇机动规避策略的优化是对抗鱼雷的重要问题之一, 舰艇是否选择正确的布放和机动规避策略直接关系到对抗来袭声自导鱼雷的成败。只有当舰艇合理布放悬浮式声诱饵及悬浮式深弹阵并结合正确机动规避, 才能达到对抗来袭鱼需的最佳效果。

1 舰艇使用悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵对抗鱼雷主要数学模型

1.1 过程概述

图1 舰艇使用悬浮式声诱饵和悬浮式深弹阵对抗示意图

1.2 使用悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵对抗鱼雷布放方案确定

1.2.1 布放顺序的确定

悬浮式声诱饵是软对抗武器, 不能达到彻底毁伤鱼雷的目的, 而悬浮式深弹是硬杀伤武器, 是舰艇防御鱼雷的最后一层防护网[2], 所以在对抗过程中, 应先布放远程悬浮式声诱饵在悬浮式深弹阵的前方诱骗鱼雷, 而后再布放悬浮式深弹阵, 达到诱骗并拦截的双重对抗效果, 这样能有效地提高对抗成功概率, 从而提高舰艇的生存概率。

1.2.2 数学模型

图2 舰艇使用声诱饵对抗示意图

1.2.3 舰艇发射悬浮式深弹参数计算数学模型

2 仿真结果与分析

仿真采用蒙特卡罗方法。鱼雷报警舷角以30°为间隔分为4个区域。各区域内拦截成功概率是该区域采用最优规避转向角得到的平均成功概率, 对每一区域进行500次统计模拟[4]。报警距离近、中、远分别取3 000 m, 5 000 m, 7 000 m。仿真条件如下:

1) 舰艇。舰艇航行初速18 kn, 航向90°, 规避机动航速30 kn, 规避时舰艇旋回角速度=2°/s。

2) 鱼雷。速度55 kn, 航程18 000 m, 自导扇面角90°, 对目标强度18 dB目标的主动自导作用距离1 000 m; 对108 dB目标声源级的被动自导作用距离为600 m。

3) 悬浮式深弹。深弹最大发射数量为12枚, 最大发射距离为2 500 m。

4) 悬浮式声诱饵。声学方向特性为水平全向, 在良好水文条件下, 对声源级220 dB、频率30 kHz的脉冲信号, 接受距离不小于1 200 m, 最大发射距离为2 500 m。仿真计算流程见图3。

表1为报警距离不同时的悬浮式声诱饵与悬浮式深弹的布放距离和方位。

表1 悬浮式声诱饵和悬浮式深弹的布放方位及距离

图3 仿真流程图

图4以鱼雷报警距离近为例, 对比单独使用悬浮式深弹与软硬武器综合对抗的拦截概率。

图4 拦截概率对比

从图4中可以看出, 当报警距离为近时, 采用本文对抗模型共同发射悬浮式声诱饵与悬浮式深弹拦截鱼雷相比单独使用悬浮式深弹拦截鱼雷拦截概率要高, 总体拦截概率提高了10%~30%, 特别是当报警舷角在40°~140°范围内, 提高尤为明显。而通过进一步的仿真结果看, 报警距离为中、远时也能得到相同的结论。

3 结束语

通过仿真计算, 采用上述模型计算声诱饵和悬浮式深弹的发射参数以及确定舰船规避航向是切实可行的, 使用悬浮式声诱饵与悬浮式深弹阵合理布局、优化使用, 对来袭声自导鱼雷拦截概率较单独使用悬浮式拦截弹拦截效果提高明显, 达到了预期的软硬综合杀伤的效果, 是值得进一步深入研究的课题。

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Modeling and Simulation of Cooperative Defense Against Acoustic Homing Torpedo with Hovering Acoustic Decoy and Hovering Depth Charge Array

JIA Yue1, YAO Feng-liang2, DINGBei2

(1. Department of Underwater Weapon and Chemical Defense, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China; 2. Postgraduate Team 1, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

Properly deploying hovering acoustic decoy and hovering depth charge array to counter acoustic homing torpedo is of great importance for a surface ship. This paper establishes an operational model of ship countering torpedo with hovering acoustic decoy and hovering depth charge array, defines the launch strategy of hovering acoustic decoy and hovering depth charge array and the evading course of surface ship by using extremum method and the non-linear planning method, and effectively combines the deploying of decoy and depth charge array with the evasive maneuver to achieve the best countering effect. Simulation results show that the proposed method can effectively counter coming torpedo by combining the soft-kill and hard-kill anti-torpedo measures, and enhance the probability of intercepting torpedo by 10% ~30%.

acoustic homing torpedo; ship defense; operational model; hovering acoustic decoy; hovering depth charge array; evasive maneuver; non-linear planning

TJ630; TJ650

A

1673-1948(2011)03-0231-05

2009-11-29;

2010-04-02.

贾跃(1964-), 男, 博士, 教授, 主要从事鱼雷、深弹武器攻防战术及水下对抗系统的作战效能、作战使用方面的研究和教学.

(责任编辑: 许 妍)