空投鱼雷入水点影响因素研究*

杨日杰，郑 强，陈佳琪，陈贻焕

（海军航空工程学院，山东 烟台 264001）

空投鱼雷入水点影响因素研究*

杨日杰，郑 强，陈佳琪，陈贻焕

（海军航空工程学院，山东 烟台 264001）

航空自导鱼雷具有命中精度高、威力大、攻潜效果好等特点。针对反潜直升机空投鱼雷作战使用的特点，深入分析了空投鱼雷的空中弹道、直升机的运动态势和风速风向等影响空投鱼雷入水点位置的关键因素，并得到了各要素的数学描述，进而通过仿真分析得到了直升机运动态势和风速风向对空投鱼雷入水点的影响。

空投鱼雷，入水点，空中弹道，运动态势，风速风向

0 引言

对反潜直升机攻潜作战而言，命中概率是决定其是否投放鱼雷发起对潜攻击的重要因素之一，而空投鱼雷入水点的位置又直接影响鱼雷攻潜的命中概率，故研究和分析影响鱼雷入水点的因素对提高攻潜作战效果具有积极的理论指导意义［1-3］。

鱼雷投放后经空中弹道下落入水，该过程受很多外界因素的影响，如直升机投放鱼雷时的飞行姿态、鱼雷出舱时弹舱内外压差、直升机下洗流场、减速伞技术参数等，其中影响较大的是初始投放条件和海洋环境因素（主要是风速、风向）［4-5］，为研究方便起见，本文作出以下假设：

①不考虑直升机投雷时飞行姿态及弹舱内外压差对鱼雷姿态的影响，即可认为鱼雷被投放时初始攻角为零；

②由于直升机投雷时下洗流场对鱼雷的影响较为复杂且作用时间较短，故暂不作考虑；

③不考虑减速伞自身技术参数对鱼雷的影响。

因此，鱼雷入水点的位置就由空中弹道、初始投放条件及海洋环境因素确定。

1 空投鱼雷空中弹道模型

如下页图1所示，O点为鱼雷投放点，以投雷时直升机航向（即投雷方向）为x轴正向，铅直向下为y轴正向，按右手法则建立O-xyz坐标系［6］。图中，H为投雷高度，O'点为O点在海平面上的投影，V1为直升机的空速，Vw为风速，V为直升机的地速，A0为无风时鱼雷的水平射程，C0为无风时鱼雷的入水点；C为有风时鱼雷的入水点位置，A为从投放点O到入水点C的距离，ε为直升机航向与风向间的夹角，α为偏流角，t为鱼雷空中飞行时间。则入水点C的位置坐标可表示为：

其中：A0和t是投雷高度H、投雷速度V1的函数，可由空投射表查出。

图1 空投鱼雷空中弹道示意图

2 直升机运动态势对鱼雷入水点的影响

鱼雷投放后经空中弹道下落入水，在无风情况下，可认为该过程中鱼雷入水点的水平散布主要是由直升机的运动态势（即投雷高度和投雷速度）引起的。投雷的水平散布服从正态分布，且在x和z方向上相互独立。设H和V1分别为直升机投雷时的高度（km）和速度（km/h），根据平飞投雷散布的经验公式［7］，鱼雷在x和z方向的散布误差均方差σx、σy为：

其中，ρ=0.476 9为常数。

3 风对鱼雷入水点的影响

在讨论风对空投鱼雷射击的影响时，只考虑水平风的影响，并将其视为常值风。以空投鱼雷射向为基准，将风分解为沿鱼雷射向的纵风和与鱼雷射向相垂直的横风，风对鱼雷的作用，可等效为鱼雷受到纵风方向和横风方向2个外力的作用［8］。

图2 风矢量分解示意图

如图2所示，坐标系O-xyz平行于地面坐标系，原点O取在鱼雷质心，纵风wx平行于直升机投雷面，沿x轴正向为正；横风wz垂直于直升机投雷面，沿z轴正向为正。若纵风wx与鱼雷速度矢量V的夹角为ε，则纵风wx对速度V的垂直分量wx⊥和平行分量wx//分别为：

有风情况下，在速度坐标系中，鱼雷相对空气的速度Vr为

用Vr代替V，便可得到有风条件下鱼雷的空中弹道数学模型。

4 仿真分析

4.1 直升机运动态势影响仿真

图3 入水点在z轴方向散布

图4 入水点在x轴方向散布

设直升机的投雷速度为20 m/s～60 m/s，投雷高度为50 m～200 m，仿真结果［9］如图3和图4所示。可知，在相同条件下，直升机投雷速度越大，鱼雷入水点散布就越大，投雷高度越高，鱼雷入水点散布也越大；同等条件下，投雷速度对鱼雷入水点的影响比投雷高度要大；投雷高度和投雷速度在x轴上引起的入水点散布较z轴上的明显。为减小鱼雷入水点散布，应选择合适的投雷高度和投雷速度。

4.2 风速风向影响仿真

图5 横风对鱼雷入水点散布的影响

图6 纵风对鱼雷入水点散布的影响

设风速的变化范围为0～40 km/h，风向角的变化范围为 0°～360°，投雷高度为 100 m，投雷速度为30 m/s，仿真结果如图5和图6所示。可知，当风向角为90°或是270°时，横风对鱼雷入水点散布影响最大，值为正表明鱼雷入水点偏向z轴正向；当风向角为0°或360°时，纵风引起的鱼雷入水点正向散布最大，即增大了鱼雷的水平射程；当风向角为180°时，纵风引起的鱼雷入水点负向散布最大，即减小了鱼雷的水平射程；风向一定时，风速越大，鱼雷入水点散布就越大。

5 结论

本文依据航空鱼雷的技术特性，结合航空鱼雷攻潜战术理论，综合分析了空投鱼雷的空中弹道、直升机的运动态势以及风速风向对空投鱼雷入水点散布的影响，建立了航空鱼雷空中弹道数学模型、入水点位置解算模型，在此基础上，通过仿真分析得出反潜直升机运动态势、风速风向对鱼雷入水点位置的影响，为发挥直升机的攻潜效能、优化航空鱼雷的投放和使用提供了一定的参考。

［1］孙明太.航空反潜概论［M］.北京：国防工业出版社，1998：21-24.

［2］孟庆玉，张静远，宋保修.鱼雷作战效能分析［M］.北京：国防工业出版社，2003：126-131.

［3］杨福渠.舰载直升机作战指挥［M］.北京：解放军出版社，2004：110-114.

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［6］王志杰，马霞，刘艳波.雷伞系统入水参数影响因素研究［J］.鱼雷技术，2010，18（4）：241-245.

［7］敏毅，何国宝.无动力导向航空深弹攻潜效能分析［J］.水雷战与舰船防护，2004，17（1）：37-40.

［8］吴铭，吴芳，高青伟.风对火箭助飞鱼雷入水点散布影响的仿真分析趋势线分析［J］.火力与指挥控制，2016，41（1）：45-47.

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Research on Influencing Factors of Airdrop Torpedo Water Entry Point

YANG Ri-jie，ZHENG Qiang，CHEN Jia-qi，CHEN Yi-huan
（Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China）

The aviation homing torpedo has the characteristics of high hit accuracy，big power and good effect in attacking submarine.According to the combat operation characteristics of the antisubmarine helicopter airdrop torpedo，the air ballistic of airdrop torpedo，movement situation of helicopter and wind speed and direction are found to be the key factors of airdrop torpedo water entry point，and mathematical descriptions of each factor are provided.Then the influences of movement situation of helicopter and wind speed and direction are simulated and analyzed.

airdrop torpedo，water entry pooint，air ballistic，movement situation，wind speed and direction

TJ630

：A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.06.016

2016-05-05

：2016-06-07

国家自然科学基金资助项目（61271444）

杨日杰（1963- ），男，山西怀仁人，博士后，教授。研究方向：水声工程。

1002-0640（2017）06-0071-03