基于联合制导方式的潜射反主动声纳鱼雷探讨

钱忠明



基于联合制导方式的潜射反主动声纳鱼雷探讨

钱忠明

(中国人民解放军92858部队, 浙江 宁波, 315812)

针对现行潜射反舰鱼雷制导方式受海洋环境的影响, 潜艇攻击距离和鱼雷自导距离被制约的问题, 借鉴反辐射导弹的设计理念, 提出了一种基于对目标探测信号的测量和其他组合联合制导的新型鱼雷制导方式。采用这种自导方式的反主动声纳鱼雷, 以反潜舰艇和鱼雷发出的主动声纳脉冲信号为导引源, 对目标实施硬杀伤。探讨了联合制导方式下, 反主动声纳鱼雷的设计原理及技术特点, 并假想了其作战流程。分析表明, 反主动声纳鱼雷的作战特点符合实际攻击和作战需要, 具有较好的应用前景。

反主动声纳鱼雷; 联合制导; 反辐射技术

1 需求背景

潜艇发射鱼雷攻击水面舰艇, 因其攻击隐蔽性好、爆炸威力大的特点, 被世界各国海军广泛重视。目前, 国内外反舰鱼雷的制导方式末自导通常采用尾流自导、被动声自导, 有些还采用主动声自导等方式。鱼雷攻击水面舰艇的方式主要是预先给鱼雷输入目标参数或利用线导技术实施导引鱼雷, 在接近目标舰一定距离时, 鱼雷末自导工作, 对尾流或辐射噪声信号进行处理、检测, 直至跟踪、攻击目标[1]。不难看出, 这些自导方式受目标的尾流长度、辐射噪声等物理场及海况、声速梯度等水文环境影响较大, 大大制约了潜艇攻击距离和鱼雷自导距离。

潜艇在自身防御、遭受攻击需要发射鱼雷的时候, 必须要花费大量的时间去对目标要素进行解算, 在对鱼雷进行参数设定后才能发射, 大量的时耗使潜艇失去了先敌攻击的机会, 丧失了战场上的主动权。而本文所讨论的反主动声纳鱼雷则不需要如此长时间的解算和参数设定, 只要潜艇发现敌方主动声纳脉冲, 即可发射反主动声纳鱼雷进行攻击。这主要表现在以下两方面。

1) 潜艇打击敌方水面舰艇。水面舰艇对潜艇的搜索往往是采取舰载声纳主被动联合方式进行搜索、定位及攻击。由于潜艇发现主动声纳脉冲信号的距离比发现目标辐射噪声的距离要大的多, 所以潜艇在发现敌方水面舰艇主动声纳脉冲时, 不需要进行目标要素解算, 直接发射反主动声纳鱼雷进行攻击。鱼雷接收敌方水面舰艇发出的主动声纳脉冲进行导引, 跟踪其主动声纳脉冲信号直至摧毁敌方舰艇。

2) 潜艇自身防御敌反潜鱼雷。反潜鱼雷的自导方式通常采用主动声自导进行搜索并攻击潜艇, 潜艇对鱼雷的防御通常采用施放干扰器材、声诱饵, 对来袭鱼雷进行软对抗, 还没有一种可以摧毁来袭鱼雷的硬对抗武器。而反主动声纳鱼雷在潜艇遭受鱼雷攻击时, 就可以发现并跟踪反潜鱼雷发射出的主动声纳脉冲信号, 对来袭鱼雷进行硬杀伤摧毁, 从而大大提高潜艇的防御和对抗能力。

2 基于联合制导方式的潜射反主动声纳鱼雷

2.1 设计原理

在当今电子对抗领域, 反辐射武器具有不可磨灭的重要作用, 尤其是反辐射导弹已经发展到第3代, 技术较为成熟。这种具有隐蔽攻击、硬杀伤特点的武器是对雷达威胁最大的一种武器, 以目标电磁辐射为导引源不仅能有效抑制雷达的作战使用, 而且能摧毁雷达设备和杀伤雷达操纵人员, 是现代防空压制的主要硬杀伤武器[2]。反主动声纳鱼雷就是借鉴了反辐射导弹的原理, 以反潜舰艇和鱼雷发出的主动声纳脉冲信号为导引源, 从而对目标进行硬杀伤。

由于目前鱼雷声自导基阵安装在鱼雷前端自导头内, 尺度较小, 即使接收到主动脉冲信号也不能解算出它的方位信息。因此, 为了使反主动声纳鱼雷能够更好的接收并跟踪主动声纳脉冲信号, 就必须在鱼雷雷体的两侧增加安装声纳脉冲信号接收处理器, 即舷侧阵(如图1), 在一定的舷角范围内可接收并解算出主动声纳脉冲信号的方位, 用于鱼雷导引。为了保证该型鱼雷既能探测声纳脉冲用于反舰, 又能探测反潜鱼雷主动自导脉冲用于反鱼雷, 舷侧阵的工作频段可设置为两档, 即反舰艇声纳脉冲时采用低频段, 反主动声纳鱼雷时采用高频段, 在鱼雷发射前根据任务需求, 选择设定。

图1 反主动声纳鱼雷信号接收示意图

作为反舰主动声纳鱼雷使用时, 舷侧阵不断对接收的主动声纳脉冲信号进行检测、分析、处理并控制鱼雷自动寻的, 鱼雷在向目标接近过程中, 若鱼雷因与目标的相对位置发生改变导致舷侧阵不能接收到主动声纳脉冲信号, 说明此时的鱼雷航向正对着目标主动声纳脉冲信号发射方向, 鱼雷为直航, 随着目标与鱼雷相对位置的改变, 一旦目标主动声纳脉冲信号进入舷侧阵的可接收舷角, 舷侧阵继续导引鱼雷, 如此周而复始, 将鱼雷导向目标附近。在这过程中, 若鱼雷被动声自导能检测到目标的辐射噪声, 则鱼雷由被动声自导检测到的目标辐射噪声方位导引并攻击目标。为防止目标因停止发射声纳主动脉冲信号而导致攻击失败, 发射前可人工设定鱼雷被动自导开机距离, 这时的鱼雷就是目前常用的被动声自导鱼雷。

在对抗来袭鱼雷时, 反主动声纳鱼雷不断接收来袭鱼雷的主动声自导脉冲信号并导引鱼雷, 直至在距来袭鱼雷一定距离上, 采用近炸引信引爆鱼雷, 达到摧毁、干扰来袭鱼雷的目的。为防止鱼雷因丢失来袭鱼雷的主动声自导脉冲信号而导致拦截失败, 发射前可人工设定鱼雷主动自导开机距离, 在一定距离上令鱼雷主动自导开机, 由主动自导发现、导引鱼雷, 并控制近炸引信引爆鱼雷。

反主动声纳鱼雷如何辨别所接收到的主动声纳脉冲信号。真实海战情况下, 除了敌方舰艇发出的信号外, 声纳浮标、吊放声纳等都会有主动声纳脉冲信号。鱼雷必须能识别别出声纳浮标、吊放声纳发出的脉冲信号并作出筛选, 这样才能做到有的放矢。声纳浮标和吊放声纳所使用的主动声纳频率和水面舰艇所使用的频率差别比较大, 所以鱼雷可以加装主动声纳信号判别装置, 根据所接收到的声纳信号功率作出选择。同时, 声纳浮标和吊放声纳的信号变化特征和舰艇是有区别的, 声纳浮标是固定在海面上的, 所以信号方位、距离基本不变；吊放声纳的信号则是不连续的、方位距离变化较快；而水面舰艇的主动声纳信号一般情况下都是连续的方位距离变化。所以, 鱼雷所加装的信号判别装备在声纳信号变化特征上也可以作出辨别, 从而避免了声纳浮标、吊放声纳等干扰。

综上所述, 联合制导下的反主动声纳鱼雷能够做到目标信息识别及连续的目标导引, 而且能够在发现敌主动声纳脉冲信号的第一时间内发射鱼雷, 缩短了准备时间, 真正做到先敌发现、先敌攻击, 可大大提高潜艇的攻击和反击能力。

2.2 作战流程

反主动声纳鱼雷攻击目标示意见图2。假想反舰主动声纳鱼雷作战使用流程如下。

图2 反主动声纳鱼雷攻击目标示意图

第1步, 潜艇远距离发现目标主动脉冲信号, 侦测并判明目标主动脉冲的频率及目标距离在鱼雷射程内, 将鱼雷舷侧阵的接收频率设置为宽频, 并设定被动自导开机距离, 潜艇向目标方位或以一定的提前角发射鱼雷。鱼雷正常出管后, 解除保险进入直航阶段。

第2步, 鱼雷舷侧阵开始工作, 按照预定输入的目标主动声纳脉冲信号的频率范围, 检测主动声纳脉冲信号并朝向辐射源做连续的径向运动。当鱼雷左(右)舷接收到脉冲信号时, 鱼雷向左(右)修正航向, 并向目标接近, 而接收阵接收在垂直方向接收到信号时, 鱼雷便在垂直方向做变深运动。

第3步, 随着目标的运动, 目标与鱼雷的阵位发生变化, 鱼雷舷侧阵又接收到目标的主动脉冲信号, 鱼雷继续向目标方位导引, 不断接近目标。

第4步, 鱼雷航行至被动自导开机距离时, 被动自导开机, 当检测到目标辐射噪声时, 优先转入被动声自导工作, 直至命中目标。

2.3 技术特点

导弹反辐射技术发展成熟并在多次实战中使用, 起到了不可磨灭的作用[3]。很显然联合制导方式下的反主动声纳鱼雷在潜艇对抗水面舰艇中, 也将会起到举足轻重的作用。这里探讨的联合制导方式下反主动声纳鱼雷具有以下特点。

2.3.1 战术使用灵活。反主动声纳鱼雷利用的是反辐射技术跟踪目标, 在发现有目标主动脉冲时, 可以利用反辐射技术引导至目标附近, 并最终转为被动声自导或主动声自导准确攻击目标, 而在未发现有目标主动脉冲的条件下则可以按照现有鱼雷攻击模式进行攻击。

2.3.2 攻击目标距离远, 攻击反应时间短。只要目标不停止发送主动脉冲信号, 鱼雷便能自动寻的, 直至攻击目标。这种攻击模式, 对目标要素的要求不高, 只需在鱼雷发射前将目标主动脉冲信号频率或频率范围输入至鱼雷, 而不需要通过较长时间的机动获得目标的运动要素。特别是潜艇与反潜水面舰艇对抗时, 反潜水面舰艇通常采用变向变速机动搜潜, 若发现水面舰艇主动声纳脉冲, 潜艇可不解算目标要素, 立即发射反主动声纳鱼雷, 实现快速攻击。

2.3.3 反主动声纳鱼雷的工作原理决定了它出管后只能攻击正在发射主动声纳脉冲的目标。因此, 反主动声纳鱼雷必须有辐射源才能正常工作, 也就是说, 如果目标停止发射主动声纳脉冲信号, 那么反主动声纳鱼雷必须改换成其他的制导方式, 其攻击效能必然要降低。

2.3.4 在现代战争中面临的信号环境极为复杂, 主动脉冲信号源较多, 这就要求鱼雷信号接收器要有较高精度, 并且能够对接收到的主动声纳信号进行辨别, 同时要对目标主动脉冲声纳以及其频率加强数据搜索。

2.3.5 由于反潜鱼雷多使用主动声制导方式, 因此, 反主动声纳鱼雷可以用于潜艇自身防御, 是对来袭鱼雷进行硬杀伤的有力武器。

3 结束语

根据以上探讨, 反主动声纳鱼雷的作战特点是比较符合攻击实际和作战需要的。但也只是对该型鱼雷的初步设计和作战使用的探讨, 要想真正列装部队、在实际海战中使用, 仍需要在鱼雷总体结构和目标识别能力、识别敌我能力、真目标和假目标(如声纳浮标)区分能力以及信号处理及鱼雷导引等技术方面做深入研究。

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Xia Pei-lun, Li Ben-chang. Wired Torpedo Guidance When Sonar Loses Contact with Targets[J]. Journal of Ballistics, 1999, 11(4): 58-62.

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Fu Xin, Zhang Jing-yuan, Gao Yong-qi. The Review and Expectation About the Development of Torpedo′s Gui- dance and Control[J]. Ship Science and Technology, 2007, 29(5): 48-50, 55.

Discussion about Anti-active Sonar Torpedo Based on Combined Guidance Way

QIAN Zhong-ming

(92858thUnit, The People′s Liberation Army of China, Ningbo 315812, China)

Guidance of submarine- launched anti-ship torpedo is influenced by sea environment, whichrestricts the submarine attacking distance and the torpedo homing distance. As a result, the author makes use of the design con- ception of anti-radiation missile to present a new combined guidance based on target detection and other guidance ways. The anti-active sonar torpedo adopting the proposed combined guidance takes active sonar pulse signals from anti-submarine ship and torpedo as its guiding source in attacking target. In addition, the design principle and charac- teristics of the anti-active sonar torpedo with the combined guidance are addressed, and its operation process is supposed. The analysis shows that the anti-active sonar torpedo with the proposed combined guidance meets the requirements for actual attack.

anti-active sonar torpedo; combined guidance; anti-radiation technology

TJ631.2

A

1673-1948(2012)01-0024-04

2010-10-29;

2011-06-29.

钱忠明(1965-), 男, 高级工程师, 长期从事潜射鱼雷作战使用研究.

(责任编辑: 杨力军)