远程自航水雷自航阶段航向修正问题研究

李林 李长军

【摘 要】本文依据远程自航水雷依照规划航路自主航行过程中，不可避免地会受到海流影响的情况，探讨了对远程自航水雷自航阶段的航向进行修正的原因和战术价值，并建立了航向修正的数学模型，以此来研究解决远程自航水雷航经海流信息不明的战场海洋流场时航向修正的问题。

【关键词】航向修正 数学模型 问题研究

在一个具体的远程自航水雷航路规划中，当航路规划点确定之后，两个航路规划点之间的航路也就随之确定，即每段规划航路的航程以及航向便是确定的。此时，如果在静水中，远程自航水雷就可以按照规划航路设定的航向，完成既定航程，并准确到达预定雷位点。但是，由于战场海洋环境的复杂多变，特别是对于远程自航水雷而言，航行过程中所经流场中流速和流向对远程自航水雷航行的影响是必须考虑的问题。在这种情况下，对远程自航水雷航路规划中设定的航向就要进行修正，以消除海流流速和流向对规划航路航向的影响，减小水雷散布误差，从而提高布雷的精确度和雷障的效力。

1 航向修正的原因与战术价值

远程自航水雷自航阶段进行航向修正的原因主要有以下三点：

（1）布雷精度的需要[1]。布放水雷武器过程中，布雷精度是至关重要的要素。水雷武器只有布得准，才能成倍发挥其战斗作用。潜艇布放远程自航水雷，说到底也是一种布放水雷武器的过程，因而，布雷精度同样影响着远程自航水雷威力的发挥。然而，当航路规划点确定之后，远程自航水雷在流场中，由于海流的影响，其航向会发生偏移，脱离原规划航路一定的角度，如果不能对其进行航向修正，使其不能够基本按照已规划航路的航向进行自航，便不能保证远程自航水雷准确到达下一既定航路规划点，进而导致航行误差的产生，从而增大水雷散布误差，影响雷障效力。

（2）保持航行隐蔽的需要[2]。某型远程自航水雷采用有源卫星定位技术，可在航行过程中上浮至水面进行经纬度校准。这一功能很好地保证了其实际航路起点、中间过程和终点与规划航路的一致性，大大提高了布雷的精确度和雷障封锁的效果。但是，远程自航水雷在航行中进行位置校准，就意味着上浮至海面，上浮则意味着可能被敌反潜力量探测发现，意味着危险。因此，对远程自航水雷自航阶段进行航向修正，避免较大航行误差的产生，保持航行位置的相对准确，便可相应减少远程自航水雷上浮校准的次数，从而在一定程度上保证远程自航水雷航行的隐蔽性。

（3）节省水雷航程和电池电量的需要。海流所造成的航路偏移也会导致远程自航水雷航程的增加以及对电池电量的多余损耗。众所周知，航程以及总电量是影响远程自航水雷航路规划点的重要因素，对远程自航水雷航程以及电量的无谓消耗势必影响远程自航的航路规划过程。因此，为了节省远程自航水雷的航程与电池电量，必须对远程自航水雷自航过程中海流对其航行的影响加以修正。为此，远程自航水雷在雷体装备有多普勒速度仪，航行过程中实时收集海流信息，计算海流的速度信息和航向信息，并根据海流情况修正海流对自身航向的影响。

修正海流对远程自航水雷的航行影响具有重要的战术价值：

（1）保证远程自航水雷航行的实际航路与规划航路基本一致，使水雷能够按照既定规划准确到达下一个既定转向点，在此基础上，提高布雷精度，减小雷位散布误差，从而增大雷障效力，充分发挥水雷武器的封锁效能[3-4]。

（2）在一定程度上保证了远程自航水雷的航行隐蔽性不受到破坏。通过对远程自航水雷自航阶段的航向进行修正，能够保证远程自航水雷航行位置的基本准确，不会发生比较大的航行误差，从而减少水雷上浮校准的次数，因而降低暴露雷体乃至布放平台的概率。这在一定程度上保证了远程自航水雷的航行隐蔽性得到了很好的保持，水雷以及布放平台的安全得到了很好的保证。

（3）节省远程自航水雷的航程和电池电量，从而使远程自航水雷的航路规划功能得到充分发挥。既定的规划航路就是一条满足已知约束条件的航程最短的航路。通过对远程自航水雷自航阶段的航向进行修正，能够使水雷能够按照既定的规划航路进行航行，这就避免了远程自航水雷航程和电池电量的不必要消耗，从而充分发挥了远程自航水雷的航路规划功能。

2 航向修正的数学模型

战场海洋环境复杂多变，流场中海流流向流速时刻在发生着变化，对处于流场中的物体产生着影响。对航行于流场中的远程自航水雷而言，每一时刻的海流都不是固定的。为了研究的方便，本文先从某一时刻远程自航水雷的航行状态以及海流对其航行的影响入手[5]。设A、B两点为规划航路中某两个既定航路规划点，H为规划航向；t时刻，远程自航水雷的航向为c，航速为v，流场中海流流向为d，流速为s。如图1所示。

则在t时刻，远程自航水雷的实际航向为，即。我们要使，即远程自航水雷的实际航向与规划航向保持一致，就必须修正海流的影响；若不修正，使=，则在作用下，远程自航水雷的实际航向就会与规划航向产生一定的航向偏移，从而影响航行精度乃至布雷精度。t时刻T-7远程自航水雷自航阶段的航向修正只是整段航路的一个瞬间，其余时刻、远程自航水雷的航向修正是一个道理，那么，已知远程自航水雷完成AB段航程的时间为T，A点时刻为，则有

=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。

=+错误！未找到引用源。 （1）

由式（1）得到错误！未找到引用源。 （2）

由式（2）可知，远程自航水雷自航阶段的航向修正，关键是得到准确的海流信息，然后对其进行向量计算，从而得到修正的航向；同样可知，若不对航向修正，远程自航水雷的实际航向将与规划航向发生错误！未找到引用源。的偏移量。为此，远程自航水雷装备有多普勒速度仪，来及时获取航行流场中准确的海流信息，在此基础上航向进行修正，以消除海流对航行的影响。

此数学模型的建立可有效解决远程自航水雷航经海流信息不明的战场海洋流场时航向修正的问题。在熟悉的战场海洋环境中对远程自航水雷进行航路规划时，海流信息明确，我们可以在航路规划中设定规划航路时事先将流速、流向的影响考虑进去，并对其修正；如果，战场海洋环境不熟悉，流场中流速、流向不确定，通过数学模型可知，只要我们在航行中获取到准确的海流信息，就可以修正海流对远程自航水雷航行的影响，保证实际航路与规划航路的一致性，从而提高布雷精度，增加雷障效力[6]。例如，在台湾岛东南使用远程自航水雷对重要港口进行封控时，就必须修正海流对水雷航行的影响。这是因为世界第二大暖流—黑潮紧贴台湾东部流过，其流速一般能达1～1.5kn，流向也多变。而我国目前暂无台湾东岸详尽的水文信息。远程自航水雷就可利用此项技术在海流信息不确定的受到黑潮影响的流场中修正自身航向，准确执行规划航向，完成布雷任务。

3 结语

远程自航水雷航路规划功能的出现使得远程、隐蔽布雷成为现实。而在航路规划过程中如何减小布雷散布误差，从而提高布雷精度和雷障效力是值得研究和探讨的问题，它所涉及的因素有很多，这些因素往往同时存在，互相作用。本文对远程自航水雷自航阶段的航向修正问题进行探讨，是对远程自航水雷的航路规划过程中一个阶段的研究，所建立的数学模型对远程自航水雷航路规划功能的完善是有益的。

参考文献：

[1] 王毅刚，张家鑫，季峰.远程自航水雷作战效能分析[J].海上靶场学术，2009（03）.

[2] 远程自航水雷及无人水下航行器（UUV）需求与发展[J].西北工业大学学报，2011（12）.

[3] 顾闯，逄洪照，张永.海流对潜布水雷水中弹道的影响研究[J].舰船电子工程，2010（2）.

[4] 邓又辉，徐晓刚，邱继进 等.海流对自航水雷运动的影响分析[J].舰船论证参考，2009（1）.

[5] 房燕飞，魏勇，谢海营.基于海流速度和流向的水雷水中弹道建模与仿真[J].舰船科学技术，2013（8）.

[6] 卢楠，张旭.自航水雷雷位误差对障碍毁伤概率影响分析[J].指挥控制与仿真，2008（5）：110-112.

作者简介：李林（1985—），男，河北沧州人，硕士在读，研究方向：为兵种战术。

李长军（1978—），男，山东青岛人，博士，教授，研究方向：兵种战术。