鱼雷最小射程及其战术意义

李 原, 李本昌

鱼雷最小射程及其战术意义

李 原, 李本昌

(海军潜艇学院 软件中心, 山东 青岛, 266042)

按照潜射鱼雷的相遇原理, 通过对鱼雷最小射距以及最小射程的分析比较, 论证了一定射击条件下, 鱼雷的最小射程是描述鱼雷最小射击范围的唯一参量。在分析影响鱼雷最小射程因素的基础上, 给出了其计算方法。最后, 依据发射平台的探测能力和可能的战术情况, 论述了鱼雷最小射程对战术平台承担作战使命的限制, 并提出了缩小鱼雷最小射程的主要途径和方法。

潜射鱼雷; 最小射程; 战术意义

0 引言

在讨论鱼雷的性能指标时, 人们往往更多关注鱼雷的极限航程和鱼雷的速度[1], 这固然是十分必要的, 因为人们总是希望发射平台能够在更远的距离上对更高速度的目标发起攻击。鱼雷航程越远, 对应的发射距离也越远, 所容许的攻击范围越大, 越有利于保证发射平台自身的安全; 鱼雷速度越高, 所容许攻击目标的速度也越高, 且由于鱼雷接近目标的时间越短, 也有利于遮盖一定量的目标运动要素误差。

然而, 在鱼雷极限航程和速度一定的条件下, 鱼雷的最小射击范围同样对作战使用产生重要影响, 甚至决定其在规定发射平台上能否胜任给定的作战使命, 但这一点却经常被人们所忽视。

1 描述鱼雷最小射击范围的参量

鱼雷的最小射击范围可用最小射距描述, 也可用最小射程进行描述。为了说明问题, 以直航鱼雷为例, 假设鱼雷的最小射程为Smin, 则在一定发射态势下, 鱼雷的最小射程与对应发射态势的最小射距Dmin之关系如图1所示。

图中:W为发射点;M为发射鱼雷时刻的目标位置点或称瞄准点;为预定命中点;为发射提前角。按照相遇原理确定的射向发射鱼雷, 当鱼雷发射出管后所消耗的航程正好等于其最小射程时发现或者命中目标, 则对应的发射距离就称为该条件下的最小射距。

图1 鱼雷的最小射距和最小射程

由图1可以看出, 当发射敌舷角X, 或命中角以及目标速度与鱼雷速度之比为定值时, 则对应条件下的最小射距可采用以下2种方法计算确定[2]。

式⑴和式⑵说明, 在速率比和鱼雷最小射程Smin一定的条件下, 不同的发射敌舷角X(或命中角)所对应的最小射距是不同的。

如图2所示, 当发射敌舷角从0°逐渐增大到180°时, 对应的最小射距Dmin将从Smin(1)逐渐减小到Smin(1–), 即最小射距随发射敌舷角的增大而逐渐减小。

图2 最小射距随发射敌舷角的变化规律

鱼雷最小射程对应于不同发射敌舷角的发射点集构成了鱼雷的最小射程圆, 其圆心为预定命中点, 半径为鱼雷的最小射程Smin。如果以鱼雷发射时刻的目标位置点M为坐标原点, 目标航向线为轴正方向, 与轴垂直向上为正方向的直线为坐标纵轴建立直角坐标系, 则最小射程圆的解析方程可表示为

最小射程圆的圆心与鱼雷发射时刻目标位置点之间的距离称作最小射程圆的偏心距。其计算公式为

可见, 鱼雷最小射程圆的偏心距随目标速度的增大而增大(即相对于发射时刻目标位置点的前移量), 只有当目标静止不动(速度为0 )时, 最小射程圆的圆心与发射时刻的目标位置点相重合。这时, 在任何敌舷角条件下, 对应的最小射距和鱼雷的最小射程均相等。

依据最小射距的这种非唯一性特点, 在考核或设计鱼雷的最小射击范围时, 通常不使用最小射距作为指标, 而是使用最小射程作为描述鱼雷最小射击范围的参量。

2 鱼雷最小射程及其相关影响因素

在鱼雷性能一定条件下, 按照相遇原理确定的鱼雷射向发射鱼雷, 如果鱼雷发射出管到其战斗部能正常工作, 或者鱼雷的自导装置能够正常发现目标时间内鱼雷所直航的最小距离称为鱼雷的最小射程, 用符号Smin表示。

鱼雷的最小射程表明[3], 在一定攻击态势条件下, 当对应发射态势的鱼雷射程S小于其最小射程时, 将因鱼雷战斗部引信或鱼雷的自导装置不能正常工作而无法对其攻击。所以, 满足鱼雷射击条件的发射态势是

其中,Smax为鱼雷的极限航程。

鱼雷的最小射程与多方面的因素有关, 如设定深度与战斗深度之差、鱼雷出管后的非稳定段航程、战斗部装药类型和质量等。但作为应用, 最为关键的因素则是所设定的鱼雷管制距离、鱼雷自导自适应所需要的时间和鱼雷战斗部引信的保险逻辑3个方面。

2.1 鱼雷的管制距离

为了保证发射平台的安全, 避免鱼雷在较近的距离上爆炸造成发射平台自身的毁伤, 潜射鱼雷通常都要设定一个管制距离, 该参数决定了鱼雷发射出管后, 必须航行到该距离之外才能进行自导开机、解除战斗部第1道保险等, 这一距离用符号S表示。

2.2 鱼雷自导自适应时间

作为自导鱼雷, 为了使其能够正确检测目标所产生的某种物理场, 鱼雷自导开机后必须首先完成自导自适应, 以建立各种自导方式的检测基准, 而且在自导自适应过程中鱼雷不能对目标进行检测和跟踪。因此, 鱼雷在完成自导自适应时间T内的航程将是影响其最小射程的重要因素之一。

2.3 鱼雷战斗部引信的保险逻辑

鱼雷战斗部引信的保险逻辑决定了鱼雷战斗部能够起爆的条件, 通常除了要求鱼雷的航程大于管制航程之外, 为了安全起见, 很多自导鱼雷都把鱼雷的自导装置发现目标作为解除战斗部保险的条件之一。这就是说, 采用这种保险逻辑的鱼雷, 在其自导装置未完成自适应之前, 即使鱼雷能够和目标接近到相遇——命中目标, 但鱼雷的战斗部是不会起爆的, 这就是在特殊条件下此类保险方式的自导鱼雷不能作为直航鱼雷使用的原因。

如果把鱼雷发现目标作为自导鱼雷战斗部解除保险条件之一的话, 那么, 各种制导方式鱼雷的最小射程可由下式计算。

对于直航鱼雷

对于尾流自导鱼雷

对于声自导鱼雷

其中,V和0分别为鱼雷的自导自适应速度和声自导半径。

3 鱼雷最小射程的战术意义

人类对海洋环境尤其是对水下环境的认识远不及认识陆地环境那么直接, 那么清楚, 而潜艇作战正是在这样一种环境中进行, 利用被动声纳对目标实施探测和跟踪是使用武器的前提。当潜艇处于恶劣水文条件下时, 其声纳的探测距离受到了严格限制, 加上日趋完善的立体、全方位反潜体系对潜艇的隐蔽性和安全性构成了严重威胁, 潜艇与目标紧急遭遇的现象亦日渐增多[4]。因此, 紧急遭遇情况下的攻击与防御将是现代作战条件下潜艇的一种“正常”作战样式。

为了保证自身的安全, 作为攻击决策者, 在紧急遭遇情况下总是希望能尽快对敌发射鱼雷, 达成先机制敌的目的, 以消除其对本艇所构成的威胁。但是, 这种情况下, 敌我距离一般都比较近, 按照鱼雷最小射程的实际意义, 如果这时所需要的鱼雷射程小于鱼雷的最小射程, 那么, 即使把鱼雷发射出去, 也会因为鱼雷战斗部或其自导装置无法正常工作, 而不能达成对敌有效攻击的目的, 或者说这种情况下潜艇只能处于被动挨打的局面, 这是战术所不能容许的。

由此, 鱼雷最小射程决不仅仅是鱼雷自身的性能指标, 而必须与发射平台的探测能力相匹配[5], 否则, 将无法满足发射平台肩负使命的要求。这是因为在发射平台探测性能一定的条件下, 鱼雷的最小射程是关乎其能否有效对敌实施打击的重要因素。如果由于发射平台对某类目标的发现距离总是或者在大多数情况下都很近而不能满足鱼雷最小射程的要求, 那么, 发射平台就不具备对这类目标攻击的能力。所以, 为了应对潜艇平台不可避免的这种战术情况, 在理论上总是希望潜射鱼雷的最小射程尽可能小。

4 缩小鱼雷最小射程的主要措施

鱼雷的最小射程尽管是鱼雷自身所固有的, 但却是鱼雷设计过程中设计出来的。从式(6)~式(8)容易看出, 既然鱼雷的最小射程与管制距离、自导自适应时间以及战斗部保险逻辑有关, 那么要想减小鱼雷的最小射程, 也只能通过优化这些参数和逻辑关系来实现。

鱼雷的管制距离最早是由直航鱼雷提出的, 设置该参数的目的是作为解除鱼雷战斗部保险的第一条件, 期望鱼雷远离发射平台一定距离后才能爆炸, 用以保证鱼雷爆炸的巨大冲击不致对发射平台自身产生毁伤。显然, 这一距离与多方面的因素有关, 比如, 战斗部装药的种类、质量和发射平台的抗毁能力等, 确定这一参数的取值只能通过计算和大量的实爆试验才能确定。

为了适应鱼雷自导的工作环境, 以对目标实施精确检测, 通常各种自导方式均需要完成自导自适应过程。因此, 在保证完成这一工作的前提下, 应尽可能减小自导自适应时间。除此之外, 为了保证特殊情况下的使用, 还可以采用数据库的方法, 根据主要作战海区的水文环境, 提供各种自导方式的检测背景, 从而免去自导自适应过程而减小鱼雷的最小射程。

通常情况下, 鱼雷发射出管后的航程大于其管制距离是各种制导方式的鱼雷解除战斗部保险的第一条件, 对于自导鱼雷, 常常还把鱼雷完成自导自适应并发现目标作为解除战斗部保险的另一条件。这就是说, 解除战斗部保险逻辑对鱼雷的最小射程有着重要影响。

有鉴于此, 为了减小鱼雷的最小射程, 对于自导鱼雷除了保留战斗部保险的第一条件之外, 鱼雷是否完成自导自适应或是否发现目标也可去除。这样, 只要鱼雷航程大于其管制距离, 且满足战斗部非触发引信作用条件鱼雷即可起爆。如此, 也就避免了自导鱼雷直接命中目标而其战斗部不能起爆的问题。

除此之外, 必须明确的是, 鱼雷的管制距离是限制鱼雷离开发射平台一定距离后战斗部才可起爆, 而不是限制鱼雷离开发射平台一定距离后开启自导探测。尽管当鱼雷与发射平台距离较近时开启自导探测可能导致鱼雷对发射平台的探测, 但这种情况必须通过弹道保护来实现。这样, 鱼雷完成初始机动进入预设定航向后即可开启自导, 而无需受管制距离的限制。

5 结束语

水声探测的特殊性, 给发射平台探测目标带来了许多困难, 进而也给鱼雷武器的作战运用带来了许多不确定因素, 而战术目的和多变的海洋水文情况对鱼雷自身各种技术指标的确定提出了更多苛刻的要求。所以, 要想使鱼雷武器的各种功能和性能满足在现代条件下的作战运用, 必须密切结合潜艇这种作战平台的实际, 在强调提升鱼雷常规性能指标的同时, 还需要特别强调提高其应对各种复杂作战情况的能力。本文只是根据作战使用的一个具体情况, 提出了鱼雷武器应对近距离攻击条件的技术途径和方法。

[1] 李本昌, 刘贺. 线导鱼雷的速制及其作战运用[J]. 鱼雷技术, 2009, 17(4): 74-76.Li Ben-chang, Liu He. MultiSpeed Applacation of Wire- guided Torpedo[J]. Torpedo Technology, 2009, 17(4): 74-76.

[2] 赵正业. 潜艇火控原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 2003.

[3] 野学范, 李本昌. 尾流自导鱼雷最小开机距离及其应用[J]. 指挥控制与仿真, 2011, 33(5): 33-36. Ye Xue-fan, Li Ben-chang. Research on Minimum Homing Triggering Distance for Torpedo Wake Homing Device and its Application[J]. Command Control& Simulation, 2011, (33)5: 33-36.

[4] 李本昌. 现代潜艇作战软件的需求与技术难点[J]. 火力与指挥控制, 2004, 29(6): 73-76.Li Ben-chang. The Dem and Technical Difficulty of Modern Submarine Combat Software[J]. Fire Control& Command Control, 2004, 29(6): 73-76.

[5] 李本昌, 梁涛. 潜艇鱼雷武器多通道射击控制研究[J]. 指挥控制与仿真, 2008, (30)5: 61-33.Li Ben-chang, Liang Tao. Research on Multi-way Control of Sub-launched Torpedo[J]. Command Control & Simulation, 2008, 30(5): 61-63.

(责任编辑: 许 妍)

Minimum Torpedo Range and Its Tactical Significance

LI YuanLI Ben-chang

(Research Centre of Submarine Operation Software, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071, China)

By analyzing the minimum range and shooting distance of a torpedo, it is concluded that the minimum range of a sub-launched torpedo is the unique parameter to describe its minimum shooting area in certain shooting conditions, according to the meeting principle of a sub-launched torpedo. The factors influencing the minimum range are analyzed, and a method for calculating the minimum range is given. According to the detection capability of a launch platform and possible tactical situations, the limit of the minimum range to the fighting task of tactical platform is discussed, and suggestions for reducing the minimum range are offered.

sub-launched torpedo; minimum range; tactical significance

TJ630

A

1673-1948(2014)05-0377-04

2014-05-05;

2014-06-06.

李 原(1963-), 男, 高级工程师, 研究方向为潜艇鱼雷武器系统及运用.