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潜艇反舰与单舰反潜的攻击占位对比分析∗

2019-02-27陈颜辉

舰船电子工程 2019年1期
关键词:水面舰艇航路鱼雷

韩 超 陈颜辉

(1.海军驻大连426厂军事代表室 大连 116005)(2.武汉数字工程研究所 武汉 430205)

1 引言

水面舰艇反潜与潜艇反舰是水下攻防作战的两种主要形式,均通过水介质实现态势感知和武器攻击,对抗原理上具有一定相似性。从研究层面来看,潜艇反舰作战已形成了相对深入系统的理论体系,尤其在水下目标探测、运动要素求解等方面的研究成果对水面舰艇反潜作战都有很好的指导意义。但是,两种平台的装备特点和作战样式有着本质区别,通过比较可以加深理解并相互借鉴,例如潜艇反舰时的攻击占位与单舰反潜时的攻击占位就是既有共性又有区别的两个概念。下面通过比较两种平台的攻击占位原理来进一步优化水面舰艇攻潜占位的研究思路,以便为新型舰艇反潜指控体系的设计提供有益参考。

2 潜艇反舰攻击占位原理

就一次完整的鱼雷攻击过程而言,潜艇需要完成对目标的侦察、识别、接敌、跟踪、占位和射击(引导)等一系列战术行动。所谓“占位”就是潜艇在接敌跟踪过程中测定出目标运动要素后,结合本艇的机动参数和鱼雷性能判断占领射击阵位的可行性,并在指定时间内按照规定的航速、航向占领预定射击阵位。潜艇在确定射击阵位时需要考虑两个重要概念——占位射击可行域和有利射击阵位域[1~5]。

所谓“占位射击可行域”是指满足鱼雷攻击航程要求,且潜艇依靠平台机动可以抵达的射击阵位域,由“鱼雷射击可行域”和“潜艇机动可行域”共同决定(如图1所示)。其中,鱼雷射击可行域是指鱼雷极限射距圆与最小允许射距圆之间的区域,反映了两种平台运动状态、相对位置与鱼雷最大航程SQTmax、最小允许射程SQTmin之间的关系;潜艇机动可行域是指在当前态势下,潜艇以可用最高航速能够占领的相对目标位置区域。图1按照潜艇航速VQ小于目标航速VW给出了一种典型的占位射击可行域示意,若潜艇机动可行域与鱼雷射击可行域无交域则不能占位射击,若VQ>VW时则占位射击可行域就是全部的鱼雷射击可行域。

图1 潜艇鱼雷攻击占位示意(VQ<VW)

所谓“有利射击阵位域”是对占位射击可行域附加一定约束条件而成,主要是在等概率命中曲线PT和等概率发现曲线PF之间加以权衡的结果,同时还要兼顾鱼雷发射时非连续噪声的影响[1]。当确定了有利射击阵位域并从中选定了射击阵位点后,潜艇就要计算和执行占位方案,常用的占位方案包括:占领指定射击阵位方案、占领编队指定突破点方案、敌我未来相对位置预测以及占领鱼雷极限射距圆时间预测等等。

需要说明,有利射击阵位域是针对直航鱼雷或自导鱼雷攻击而言的,当潜艇使用线导鱼雷攻击时原则上不受此影响。另外,早期鱼雷最大航程SQTmax通常小于潜艇声纳、雷达或光学设备的发现目标距离DF,潜艇发现目标后需要抵近攻击。而现在新型潜射鱼雷最大航程SQTmax往往大于潜艇综合声纳的作用距离DF,这种情况下潜艇发现目标时就已经位于鱼雷射击可行域内。对水面舰艇接敌占位来讲,意味着本舰即使进入敌潜射鱼雷极限射距圆内,敌艇也可能尚未发现本舰或无法获取稳定的攻击信息,本舰在评估敌艇威胁时就要综合考虑由潜射鱼雷极限射距DQTmax、潜艇综合声纳发现距离DF共同确定的有效攻击范围。

3 单舰反潜攻击占位原理

现代驱护舰大都具备远、中、近多层攻潜配系,在规划占位航路时,必须要与所采取的攻潜手段相适应,并要考虑敌艇探测距离与攻击范围的影响[6~8]。下面以最短时间内接近目标到预定距离为占位想定,分析水面舰艇采用管装鱼雷、火箭助飞鱼雷对潜攻击和占位的基本原理。

3.1 管装鱼雷攻击占位

沿用图1中潜射鱼雷射击可行域的概念,舰载管装鱼雷的射击可行域也是指由其最大航程SWTmax所决定的极限射距DWTmax圆(图2中忽略了最小允许射程SWTmax的影响)。下面按照管装鱼雷射击可行域的内外两种情形探讨单舰攻潜和占位问题。

图2 水面舰艇管装鱼雷攻击占位示意

1)射击可行域内

对已处于管装鱼雷射击可行域内的大中型驱护舰而言,试图寻求和占领更有利射击阵位的做法并不可取,这是基于以下两点考虑

(1)水面舰艇不具备隐蔽接敌的优势,不能简单套用潜艇基于隐蔽攻击为前提的有利射击阵位推导过程。例如当水面舰艇尝试占领敌艇正横附近的等概率命中曲线时,本舰的占位机动很可能会引起敌艇运动状态做相应调整,从而使原定阵位发生不可预测的变化。

(2)相比潜射反舰鱼雷最大航程SQTmax,舰载管装反潜鱼雷最大航程SWTmax往往较小,当敌艇位于本舰管装鱼雷的攻击范围内时,本舰也必然位于敌潜射鱼雷的攻击范围内,而在敌潜射鱼雷攻击范围内进行占位机动或长时间逗留则会严重威胁自身安全。

按照典型数据分析,当水面舰艇正常航行态势下探测到敌艇位于本舰管装鱼雷攻击范围内时,敌艇也应早已发现本舰,并有可能对本舰实施鱼雷攻击。因此舰载管装鱼雷往往是在对潜反击态势下执行应急发射任务:若能探测、推算或估测出敌艇运动要素(航向、航速、距离),则应按解算出的提前角射击;若无法获取敌艇运动要素则应按目标方位线射击。迅速发射管装鱼雷反击近距潜艇既可获得一定捕获概率和命中概率、又能及时破坏敌艇攻击意图并达成保护本舰安全的目的。

2)射击可行域外

若水面舰艇在较远距离外发现敌艇并要求实施管装鱼雷攻击时,则需执行占领极限射距DWTmax圆的机动方案。由于水面舰艇航速VW通常大于水下潜艇航速VQ,本舰占位射击可行域涵盖了整个的管装鱼雷射击可行域,也就是能占领极限射距圆内的任何一个射击阵位点,因此需要约束最短占位时间。在确定占位航路时必须考虑敌艇综合声纳对本舰发现距离DF以及潜射鱼雷极限射距DQTmax的影响。

(1)潜艇综合声纳对本舰的发现距离DF往往大于舰载管装鱼雷的极限射距DWTmax,当本舰从敌艇发现距离DF以远占位时,可根据潜艇运动要素(假定可由协同平台提供)推导出最短时间抵达发现距离DF圆的提前点实施占位。但在进一步接近时,敌艇会发现本舰并根据攻防决策调整航行状态,因此在无法掌握敌艇机动规律情况下本舰应转为方位航路占位——即沿目标方位航行、观察敌艇航向并适时调整本舰航向。

(2)潜射鱼雷极限射距DQTmax通常大于舰载管装反潜鱼雷的极限射距DWTmax,如果敌艇发现水面舰艇后决定实施攻击,则很可能在本舰发射管装鱼雷前就首先发射鱼雷。即使敌艇采取变速、变向或变深等防御机动,也具备发射鱼雷反击本舰的能力。可见水面舰艇反潜占位虽然具备速度优势,但依靠管装鱼雷很难做到先敌攻击。

3.2 火箭助飞鱼雷攻击占位

如图3所示,火箭助飞鱼雷射击可行域可认为是以目标为中心、火箭助飞最大航程SRmax与最小允许射程SRmin之间的区域。之所以没有按照极限射距圆来定义,是因为鱼雷在火箭助飞段航程较远且航速要比潜艇快的多,可近似忽略潜艇航程的影响。下面按照火箭助飞鱼雷射击可行域的内外两种情形探讨单舰攻潜和占位问题。

图3 水面舰艇火箭助飞鱼雷攻击占位示意

1)射击可行域内

当敌艇位于火箭助飞鱼雷攻击范围内时,本舰可立即实施对潜攻击:若能探测、推算或估测出敌艇运动要素(航向、航速、距离),则应按解算出的提前点确定火箭助飞鱼雷的精确入水位置;若无法获取敌艇运动要素,则应沿目标方位线发射并按估测目标距离确定火箭助飞鱼雷的概略入水点。

如果水面舰艇在最大航程SRmax圆位置上需要进一步接近占位时,同样要考虑敌艇综合声纳对本舰发现距离DF以及潜射鱼雷极限射距DQTmax的影响

(1)与图2的占位航路类似,如果本舰位于敌艇发现距离DF以远则按提前点航路占位,进入敌艇发现距离DF以内则按方位航路占位,若无敌艇运动要素或不确定本舰是否处于敌艇发现距离DF内时则全程执行方位航路占位。

(2)从国际上典型装备性能来看,不同型号火箭助飞鱼雷的航程SRmax差别往往很大,有些大于潜射鱼雷航程SQTmax,有些小于潜射鱼雷航程SQTmax。为确保自身安全,水面舰艇应立足于远距离发射火箭助飞鱼雷攻击,避免进入由敌潜射鱼雷极限射距DQTmax和敌艇综合声纳发现距离DF综合确定的有效攻击范围内。

2)射击可行域外

当敌艇位于火箭助飞鱼雷的攻击范围外时,本舰需要通过占位机动来完成射击准备。分析典型数据可知,这情况下本舰通常位于敌艇综合声纳的发现距离DF之外,若已知敌艇运动要素(假定可由协同平台提供),可采取提前点航路占位;若未知敌艇运动要素,可采取方位航路占位。

另外,当敌艇位于本舰火箭助飞鱼雷攻击范围外、舰载反潜直升机作战半径之内时,本舰除了占位机动并发射火箭助飞鱼雷攻击外,也可派遣舰载反潜直升机实施舰机协同攻潜,关于这种态势下的占位机动暂不做分析。

4 占位仿真与规律分析

图4给出了水面舰艇最短时间占领潜艇发现距离DF圆的航路规划仿真示意。其中,水面舰艇占位航速VW=24kn、潜艇航速VQ=8kn,潜艇发现距离DF位于舰载管装鱼雷极限射距DWTmax和火箭助飞鱼雷最大航程SRmax之间。

4.1 占位仿真

当W0点水面舰艇收到由协同平台提供Q0点潜艇的距离D0、速度VQ、敌舷角XQ等要素信息后,首先要结合海区水文特征估算出敌艇对本舰的发现距离DF,再代入占位模型求解出本舰在规定航速下、最短时间内抵达发现距离DF圆的提前点航路。当敌艇航行至Q1点位置时,本舰也沿占位航路抵达DF圆上的提前点W1,此时敌艇可能发现本舰并转入规避航向,若要进一步占领管装鱼雷极限射距圆,本舰在无法准确获取敌艇规避要素情况下就需沿其方位航行、并根据所能接触到方位的变化量分段调整航向[9~12]。

如果只是要求占领火箭助飞鱼雷最远发射阵位,则将其最大航程SRmax代入占位模型求解即可。须知在图4所描述态势中,本舰针对最大航程SRmax圆和针对发现距离DF圆的最短时间占位航向并不相同。

图4 水面舰艇攻潜占位仿真示意

4.2 规律分析

仿真中单纯描述了占位航路问题,实际运用中为了确保自身安全,水面舰艇应立足于发挥远、中、近多层攻潜配系的优势对潜实施快速打击,即发现敌艇位于哪种手段的攻击区域,就立即选用对应的手段实施对潜攻击。不同攻潜手段的作用范围往往是相互重叠的,一般来讲,当管装鱼雷与火箭助飞鱼雷同时可攻时,选择火箭助飞鱼雷可快速、隐蔽地抵达潜艇位置点,但经济性显然要比管装鱼雷差;当火箭助飞鱼雷与舰载机同时可攻时,则需要根据实际情况选择单舰独立攻潜还是舰机协同攻潜。

通过分析还可以看出,水面舰艇攻潜占位航路规划中存在两个临界距离,这两个临界距离对占位航路构成重要影响,在实际对抗中需要通过人工估测或水声计算给出。

1)占位航路变更距离,即敌艇综合声纳对本舰的发现距离DF。水面舰艇位于DF之外可按照提前点航路占位,位于DF之内就应按照方位航路占位,若无法可靠判断本舰位于DF内外则始终以方位航路占位。

2)占位航路安全距离,即由潜射鱼雷极限射距DQTmax、潜艇综合声纳发现距离DF中的最小值确定。为确保自身安全,水面舰艇应避免进入敌潜射鱼雷的有效攻击范围内占位,并立足发挥多层攻潜配系的优势对潜实施快速打击。

5 结语

以上比较了潜艇反舰攻击占位与单舰反潜攻击占位的基本原理,并重点分析了单舰反潜攻击占位的一般规律,可以看出两种平台攻击占位的根本区别在于能否确保占位机动的隐蔽性。潜艇反舰具备隐蔽占位的优势,因此始终以占领有利射击阵位为主要目的;单舰反潜不具备先敌发现、先敌攻击的优势,必须围绕目标机动问题以及自身安全问题来规划占位航路和攻击方式。

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