基于平行航向的声自导鱼雷齐射研究

杨 俊

(中国人民解放军92763部队20分队，辽宁 大连 116041)

鱼雷作为现代海战的杀手锏武器，充分发挥其作战效能是使用者普遍关注的问题。一般情况下，单枚声自导鱼雷就具有较高的捕获目标概率，但当面对海上强敌时，为确保首攻奏效、掌握战场主动权，采取双雷齐射是潜艇鱼雷攻击的最好选择。

研究声自导鱼雷双雷齐射，首先要避免鱼雷互导问题，所谓“互导”［1］是指相邻鱼雷自导装置开启工作后，其中一条鱼雷航行噪声被另一条鱼雷接收，导致一条鱼雷对另一条鱼雷的追踪，从而改变了追踪鱼雷的预定搜索航向。即便对于主动自导鱼雷，一条雷的航向噪声对另一条鱼雷自导接收装置也会造成强背景干扰，严重影响其主动探测性能，同样失去双雷齐射的意义。因此，组织声自导鱼雷双雷齐射，应控制好鱼雷展开散角，避免互导现象的发生，充分发挥其作战效能。

本文以两雷平行航向射击为原理，建立了声自导鱼雷双雷齐射的数学模型，进而以某型声自导鱼雷为例，运用Matlab工具［2］进行了仿真分析，给出了双雷齐射的最优展开航程及展开散角的关系，最后以某次鱼雷齐射攻击为例，在解算出目标距离的情况下给出了鱼雷散角和最优航程的选定方法。

1 鱼雷声自导工作原理

1.1 主动自导系统工作原理

鱼雷主动自导系统的工作模型［3］如图1所示，主动自导工作时，自导系统通过声学发射基阵周期性地向海水中发射某种形式的声波，当发射的声信号在海水信道中传播时遇到目标，则有一部分声能量被反射回来，形成目标反射信号，接收机接收这个回波信号和迭加在信号上的背景干扰，对它进行处理，从而发现目标，进而进行目标参量估计和识别，最后输出操纵鱼雷的指令，跟踪目标。

图1 鱼雷主动自导系统工作模型

鱼雷自导系统工作在主动模式下，背景干扰主要是混响干扰，即由发射信号在信道中传播时，由信道中的非均匀体产生的杂乱散射波迭加而成的干扰。混响掩蔽时的主动自导方程为

1.2 鱼雷被动自导系统工作原理

鱼雷被动自导系统工作原理［3］如图2所示。顾名思义，鱼雷被动自导系统工作时，自导本身不发射信号，接收机接收目标辐射噪声和迭加在其上的背景干扰，通过对接收信号进行处理，确定目标，进而进行目标参量估计，指令系统根据接收机提供的有关信息，输出操纵鱼雷的指令，跟踪目标。

图2 鱼雷被动自导系统工作模型

被动模式下，鱼雷的背景干扰主要是由鱼雷的自噪声和海洋环境噪声干扰。被动自导方程为

由鱼雷主/被动自导工作原理可以看出自导装置是利用目标辐射或反射的能量发现目标，齐射两雷若距离较近，一条鱼雷便会进入另一条鱼雷的自导扇面，形成两条鱼雷间的互相干扰，失去了鱼雷齐射的意义。

2 鱼雷平行航向齐射模型

组织鱼雷进行平行航向齐射，首先鱼雷应具有二次转角功能，其基本思想［4］是齐射鱼雷先按一定的散角α在主航向两侧展开，走完展开航程后再转入与射击主航向平行的航向上来搜索目标。显然相对于扇面齐射，平行航向齐射最大的优点是鱼雷自导扇面实现了连续遮盖，避免了互导现象的发生且具有最高的目标发现概率。由图3可见，组织实施平行航向鱼雷齐射关键是解决好鱼雷的初始展开散角和展开航程问题。

图3 平行航向齐射原理示意图

从图3可以看出要使相邻两雷转入平行航向后两雷自导扇面正好相衔接，两雷间距应满足

则展开散角为

由于鱼雷转入平行航向之前是以扇面齐射形式展开，因此展开散角值不应小于扇面齐射最小允许散角。由上式可以看出，在自导作用距离r及扇面开角一定的条件下，展开散角与展开航程具有确定的函数关系，一般是先固定展开散角再求出对应的展开航程，即

易知鱼雷最小展开航程应不小于自导开机前的鱼雷航程，也就是鱼雷展开航程结束后自导装置即开始工作。最大展开航程应保证鱼雷到达目标预定散步区之前已转入平行航向搜索，以确保鱼雷有最高的目标发现概率。在不同的展开散角与展开航程的组合中，对应捕获概率最高的展开航程称为最优展开航程。实际射击中取以下简化形式

优化计算表明，展开航程系数K的取值范围为0.6～0.7。本文取K=0.65，代入式(6)可得最优展开航程ST。

3 仿真计算及分析

仿真条件:以某型声自导鱼雷为例，自导作用距离为900 m，自导扇面开角为45°，航速为45节，鱼雷攻击时，指挥仪解算的目标距离为3000 m。

图4 不同条件下最优展开航程同展开散角的关系

图4给出了鱼雷在不同自导作用距离下(r分别等于800，900，1000，1100 和 1200 m)展开散角和展开航程的关系，从图可以看出随着展开散角的增大展开航程逐渐变小;对应同一散角展开航程随着自导作用距离的增加逐渐增大。

表1给出了不同的自导作用距离下，最优展开航程和展开散角的参考值。可以看出，在当前仿真条件下测得鱼雷搜索距离为3000 m时，应该采用20°的展开散角，展开航程为2382 m，这样确保了鱼雷在进入目标区域时已经转入平行航向搜索，避免了互导现象的发生，且具有较大的鱼雷捕获概率。若选用30°的展开散角则不妥，30°的展开航程为1598 m，展开散角大，鱼雷长时间的逗留在本艇附近，危及潜艇安全，另外鱼雷搜索段时间变长，给目标逃脱及实施水声对抗提供了可能，降低了鱼雷的捕获概率。

表1 不同的自导作用距离、展开散角下的最优展开航程

4 结论

从鱼雷互导产生的机理出发，建立了基于平行航向齐射的数学模型，实现了两雷自导扇面的连续覆盖，避免了鱼雷互导的发生且具有最大的目标捕获概率。然后以某型声自导鱼雷为例，研究了不同条件下鱼雷最优展开航程和展开散角的关系，最后以某次鱼雷齐射攻击为例，在解算出目标距离的情况下给出了鱼雷散角和最优航程的选定方法。实践应用证明该研究内容为部队使用鱼雷齐射战术、有效组织鱼雷火力打击提供了有力参考，对于进一步发挥该型装备的作战效能具有积极的意义。

［1］蒋兴舟，陈喜.鱼雷制导设计原理［M］.武汉:海军工程大学，2001.

［2］沈建森，朱书平，周徐昌.基于Matlab/Simulink的水下航行器建模与仿真［J］.兵工自动化，2012，31(2):24-27.

［3］石秀华，王晓娟.水中兵器概论［M］.西安:西北工业大学出版社，2010.

［4］张静远.鱼雷作战使用与作战能力分析［M］.北京:国防工业出版社，2005.

［5］杨俊.基于潜艇的声自导鱼雷双雷齐射研究［J］.兵工自动化，2013(9):17-19.

［6］王桂芹，黄波，丁浩.实战背景下的鱼雷声自导系统［J］.四川兵工学报，2012(9):19-20.

［7］陈建，张韧，李佳讯，等.海洋环境影响声自导鱼雷的弹道分析与动态仿真［J］.火力与指挥控制，2012(8):54-57.