悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力试验方案设计

侯宝娥, 田恒斗, 李 兵, 冯鹏飞

悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力试验方案设计

侯宝娥, 田恒斗, 李 兵, 冯鹏飞

(中国人民解放军91439部队, 辽宁 大连, 116041)

武器装备作战能力考核是装备定型的重要内容。文章针对悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力的考核要求, 提出武器实际发射与模拟发射相结合的试验模式, 在阐述试验航路设计思路的基础上, 给出具体的试验方案, 主要包括辅助定位浮标布设区域的确定、深弹落点拍摄方案及试验数据处理方法的选取等。通过试验实现了对该系统布阵能力、完整作战流程的考核, 可以对该系统鱼雷拦截能力给出客观评价, 成功解决了试验子样数不足、武器弹药不充分的难题。经实航试验验证, 文章所述试验方案设计思路、落点拍摄及数据处理方法等具有一定的可操性及实用性。

悬浮式深弹武器系统; 拦截; 鱼雷; 试验方案

0 引言

鱼雷武器是水面舰艇的主要威胁之一, 目前反鱼雷技术有硬杀伤和软对抗2种手段。悬浮式深弹武器系统是目前世界各国典型使用的硬杀伤式反鱼雷武器装备, 对提高水面舰艇的鱼雷防御能力具有重要意义[1]。该系统作战能力主要体现在拦截成功概率和对鱼雷拦截能力2项指标上, 其中对拦截成功概率的考核需要大量的试验样本, 无法通过实装、实兵试验达成, 一般采用仿真手段考核。

悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力指标的考核可以分解为发射控制反鱼雷武器的布阵能力考核与作战流程的正确性和可靠性考核两部分, 包括鱼雷目标信息处理、战术辅助决策、武器射击诸元解算、武器控制发射和拦截布阵[1]等内容。

悬浮式深弹武器系统火控台综合处理由本舰传感器和其他平台获取的水下探测信息, 进行拦截来袭鱼雷的快速防御决策, 并控制发射反鱼雷武器, 在来袭鱼雷航线上布置拦截阵, 实现对来袭鱼雷的硬杀伤拦截[2-3]。因此, 系统的拦截布阵能力是拦截鱼雷是否成功的关键因素, 布阵态势是试验测量、数据处理的重点, 也是评定系统拦截能力的重要依据。

文中探讨了悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力指标的考核方案, 包括试验航路设计、测量方案、数据处理方法及结果评定方法等内容。

1 试验航路设计思路及方法

1.1 试验航路设计思路

1) 为达到考核悬浮式深弹武器系统布阵能力的目的, 试验数据处理需要目标定位辅助浮标, 并要求将其提前布设至反鱼雷武器落点区域。由于实际发射时, 无法预测鱼雷航迹、声呐探测情况等, 不利于试验测量, 因此试验设计鱼雷目标采用模拟目标, 直接设定其运动初始参数提供给系统火控台。

2) 为缩短试验周期, 节约试验经费, 对试验航路进行优化设计。试验航路设计为: 在水面舰左舷、右舷各模拟一批来袭鱼雷目标, 一舷实际发射反鱼雷武器, 另一舷模拟发射。其中实际发射武器的一舷在完成系统自动解算后, 人工干预武器发射参数, 并控制发射武器, 使其落点在提前布设的定位辅助浮标的区域内, 便于系统布阵态势的测量; 模拟发射武器的一舷依据系统自动决策结果进行模拟发射, 主要考核系统作战使用流程。这样一个试验航路同时规划了水面舰深弹武器系统不同舷侧的发射控制武器布阵能力考核与作战流程的正确性和可靠性考核, 航路优化设计的效益显著。

3) 为实现对系统拦截鱼雷能力的考核, 试验航路设计单舷一次发射武器最大量, 形成最大拦截阵。

1.2 试验方法

以右舷实际发射反鱼雷武器、左舷模拟发射为例, 航路设计[4-9]示意图如图1所示。

图1 右舷实际发射武器、左舷模拟发射航路态势示意图

按测量方案要求在深弹预定落区[10]布设好测量定位浮标。

水面舰位试验航路起始点1, 保持定速直航至2点, 设置2批模拟来袭鱼雷目标参数发送至系统火控台, 火控台对目标信息进行分析处理, 并给出拦截鱼雷的辅助决策方案。左舷依据自动决策方案控制其发射装置做模拟发射; 右舷进行人工干预, 装订试验设计的深弹射击诸元距离和方位值, 上报拦截预案, 待命发射。

水面舰到达预定发射位置点3, 右舷火控台控制其发射装置发射深弹。

直升机搭载深弹落点测量设备起飞, 到达指定位置(即试验预测量确定的测量点)待命, 拍摄右舷发射的深弹入水时的击水水花。

2 试验测量方案

海上试验动用兵力多、组织实施难度大、风险高, 试验数据获取难度大, 试验测量定位浮标布设和深弹落点拍摄是试验成功的关键, 也是试验实施的重大工程技术难题。

2.1 试验测量数据

1) 全球定位系统(global positioning system, GPS)设备获取测量定位浮标位置信息。

2) 数据录取设备录取系统通道网络数据和火控台视频数据。

3) 差分全球定位系统(differential global positioning system, DGPS)系统记录水面舰位置信息。

4) 深弹落点测量设备测量其入水点信息[11]。该测量难度大, 试验不确定因素多, 是试验实施的难点。

2.2 测量定位浮标布设

水面舰进入航路起始点1前, 需按测量方案要求将测量定位浮标布设至深弹预定落区。深弹预定落区位置的确定由人工干预参数决定, 同时也要考虑试验日气象因素(温度、风速和风向等)对深弹飞行时间及落点的影响, 以减小落点区域位置的预估误差, 确保测量效果。

深弹落点区域大小确定方法:

1) 由反鱼雷武器性能指标参数可预估深弹布阵宽度;

3) 通常悬浮式深弹的纵横向散布基本在射程的1/80～1/110之间[12]。即

式中:E为深弹的纵横向散布;为深弹射程。通过此式可计算出由深弹设计密集度引起的最大偏差, 计为。

综上, 可预估出深弹落点区域大小约为(+2+2)×(2+2)。

2.3 深弹落点拍摄

由于海上环境恶劣, 深弹落点拍摄受气象、海况和直升机悬停高度等影响, 深弹入水点测量实施难度大, 深弹落点拍摄方案将直接影响试验结果。

试验测量定位浮标布设后, 直升机搭载深弹落点测量设备进行预测量, 以确定试验实施时拍摄深弹入水点的最佳距离和俯角。图1中直升机悬停位置距浮标阵中心的距离由气象可见度、海况及直升机的悬停能力决定。

选取我院选出接受心脏起搏器植入术患者26例，随机将患者分成对照组和观察组，各13例，本次研究是经过医院伦理委员会同意后实施的，所有患者的精神状态良好，认知功能正常。其中对照组男6例，女7例，年龄53～86岁，平均（65.1±4.3）岁，观察组男7例，女6例，年龄51～85岁，平均（66.2±4.1）岁，通过对两组患者一般资料进行比较后，差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 试验数据处理

根据试验评定的需要, 试验数据处理内容主要包括以下几部分:

1) 根据水面舰航迹信息和拦截预案信息, 解算深弹理论落点;

2) 根据深弹落点测量设备拍摄的深弹落点视频, 解算深弹实际落点;

3) 综合水面舰航迹信息、模拟来袭鱼雷航迹、深弹理论落点和实际落点, 绘制系统拦截鱼雷态势图。

其中, 根据深弹落点视频解算其实际落点坐标是试验数据处理的难点。在对试验评定数据需求分析研究的基础上, 确定试验数据处理采用基于交比不变性的摄影测量定位算法, 包括基于6个定点浮标位置计算交比不变量和基于4个定点浮标位置计算交比不变量2种算法。

一般情况下, 6个浮标参与的计算精度要高于4个浮标参与的计算精度, 但如果参与计算的6个浮标区域比4个浮标区域大很多, 那就应该选择小区域的4个浮标计算。仿真结果表明, 浮标的计算顺序对结果也是有影响的, 所以在数据处理时确定了参与计算的浮标后, 还应该用不同的浮标计算顺序进行试验数据处理, 从而选择误差最小的作为最终数据处理结果。总之, 在实际运用时, 还需根据实际情况灵活选用计算方法、确定参与计算的浮标及浮标计算顺序, 以最大限度地减小数据处理误差。

4 试验结果评定

依据试验数据分析处理结果, 结合水面舰作战原则、武器作战使用要求等, 分析系统对来袭鱼雷目标进行的目标信息综合处理、战术辅助决策、武器射击诸元解算、控制武器发射等功能是否正常, 并根据数据处理绘制的系统拦截鱼雷态势图, 分析系统的布阵能力及是否对鱼雷进行了有效拦截。

经实航试验验证, 文中提出的试验方案设计思路、落点拍摄方案及数据处理方法等在试验组织实施过程中可操作性强, 可推广应用于靶场其他试验。值得重视的一点是, 经试验验证, 测量辅助定位浮标布设位置的确定, 在已知深弹预定落点前提下, 还必须考虑试验日气象因素的影响, 包括温度、风速、风向等, 这3个因素对深弹落点位置有一定影响。浮标布设位置直接影响数据处理时参与计算浮标以及计算方法的选取, 从而直接影响深弹落点的处理结果。因此, 此辅助定位浮标的使用至关重要, 如何判断气象因素对深弹落点的影响程度, 还需要更多的经验积累。

5 结束语

武器装备作战能力的考核须在贴近实战环境的条件下开展, 是装备定型的重要内容。但受试验条件、试验测量等诸多因素的限制, 试验环境往往不能真正达到实战化的武器装备使用条件。悬浮式深弹武器系统作战能力考核包含了拦截成功概率和对鱼雷拦截能力2个考核指标, 文章仅对鱼雷的拦截能力指标的考核方案进行了研究。文章提出的武器实际发射与模拟发射相结合的试验模式, 既满足了试验评定所需数据的测量要求, 又对系统完整的作战流程进行了考核, 成功解决了试验子样数不足、武器弹药不充分的难题, 实现了对系统拦截鱼雷能力的考核; 不足之处是试验方案设计考虑到目前的测量手段, 采用了模拟鱼雷目标, 与武器系统的实际作战环境有一定差距, 对此, 靶场应加强试验测控装备的研究, 使得在实雷实弹的实战化背景下开展武器系统试验, 并能确保试验数据的获取。

[1] 黄鑫, 马曲立, 曹阳. 水面舰艇鱼雷防御系统近期发展趋势[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(2): 10-13.Huang Xin, Ma Qu-li, Cao Yang. Simulations of Developmental Trend of Surface Combatant Anti-torpedo System in the Near Future[J]. Ship Science and Technology, 2011, 33(2): 10-13.

[2] 贾跃, 宋保维, 梁庆卫. 火箭深弹拦截鱼雷方法及作战过程[J]. 火力与指挥控制, 2006, 31(3): 41-43.Jia Yue, Song Bao-wei, Liang Qing-wei. Intercepting Torpedo Method and Combat Process of Using Rocket Depth Charges[J]. Fire Control and Command Control, 2006, 31(3): 41-43.

[3] 贾跃, 宋保维, 李文哲. 火箭深弹拦截鱼雷理论与方法研究[J]. 系统工程理论与实践, 2005, 25(4): 137-140.Jia Yue, Song Bao-wei, Li Wen-zhe. Theory and Method of Intercepting Torpedo Using Rocket Depth Charges[J]. Systems Engineering Theory & Practice, 2005, 25(4): 137-140.

[4] 姚奉亮, 贾跃, 丁贝. 悬浮式深弹拦截不确定型鱼雷作战模型研究[J]. 鱼雷技术, 2011, 19(1): 63-67.Yao Feng-liang, Jia Yue, Ding Bei. Operational Model for Intercepting Uncertain Type of Torpedo with Hovering Depth Charge[J]. Torpedo Technology, 2011, 19(1): 63-67.

[5] 赵向涛, 李文哲, 寇祝. 悬浮式深弹拦截鱼雷射击区域分析[J]. 四川兵工学报, 2018, 32(11): 20-22.Zhao Xiang-tao, Li Wen-zhe, Kou Zhu. Analysis on Shooting Area for Intercepting Torpedo of Suspended Depth Charge[J]. Journal of Sichuan Ordnance, 2018, 32(11): 20-22.

[6] 任磊, 贾跃, 李文哲．舰载软硬防雷武器综合对抗智能鱼雷方案研究[J]. 兵工学报, 2015, 36(12): 2336-2341．Ren Lei, Jia Yue, Li Wen-zhe. Research on Comprehensive Scheme of Shipboard Hard and Soft Defense Weapons against Intelligent Torpedoes[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(12): 2336-2341．

[7] 任磊, 贾跃, 李文哲. 悬浮式拦截弹作战仿真平台的设计与实现[J]. 电子质量, 2017(11): 43-46.Ren Lei, Jia Yue, Li Wen-zhe. The Design and Realization of the Suspended Depth-charge Combat Simulation Platform[J]. Electronics Quality[J]. 2017(11): 43-46.

[8] 陈颜辉, 李海英. 两种悬浮深弹拦截尾流自导鱼雷的应用[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(1): 85-87.Chen Yan-hui, Li Hai-ying. Research on Applying Two Types of Poised Depth Charge to Intercept Wake Homing Torpedo[J]. Ship Science and Technology, 2011, 33(1): 85-87.

[9] 陈颜辉, 孙振新. 火箭悬浮深弹拦截尾流自导鱼雷研究[J]. 指挥控制与仿真, 2013, 35(3): 71-73.Chen Yan-hui, Sun Zhen-xin. Research on Rocket Poised Depth Charge Against Wake Homing Torpedo[J]. Command Control ＆ Simulation, 2013, 35(3): 71-73.

[10] 任磊, 贾跃, 宋佳平. 考虑边界约束的悬浮式深弹布放模型优化及算法[J]. 指挥控制与仿真, 2017, 39(4): 30-34.Ren Lei, Jia Yue, Song Jia-Ping. Algorithm and Optimization of the Lay Model for the Suspended Depth Charge with Boundary Constraints[J]. Command Control ＆ Simulation, 2017, 39(4): 30-34.

[11] 贺秀娟, 乔彦峰, 王成龙. 动态像面法测量水面落点位置及误差分析[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 130-137.He Xiu-juan, Qiao Yan-feng, Wang Cheng-long. Measurement of the Location of Projectile Burst on Water Surface by Dynamic Image Method and Its Error Analysis[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 130-137.

[12] 陈春玉. 反鱼雷技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006.

Testing Scheme Design on Capability of Hovering Depth Charge Weapon System to Intercept Torpedo

HOU Bao-e, TIAN Heng-dou, LI Bing, FENG Peng-fei

(91439thUnit, The People’s Liberation Army of China, Dalian 116041, China)

For the assessment requirements of capability of hovering depth charge weapon system to intercept torpedo, a testing mode combining actual weapon launch with simulated launch is proposed. On the basis of the design idea of test route, specific testing methods are offered, including the method for determining the deployment area of assistant positioning buoy, the video recording scheme of depth charge water-entry point, and the testing data processing method, etc. Through testing, the assessment of the weapon system’s deployment capability and complete operation process is realized, and the capability of the weapon system to intercept torpedo can be evaluated objectively. Sea trial verifies the operability and practicability of the proposed design idea of test scheme, the video recording scheme for water entry point of depth charge, and the data processing method.

hovering depth charge weapon system; intercept; torpedo; testing scheme

TJ650.6; E925.25

A

2096-3920(2019)04-0469-04

10.11993/j.issn.2096-3920.2019.04.017

侯宝娥, 田恒斗, 李兵, 等. 悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力试验方案设计[J]. 水下无人系统学报, 2019, 27(4): 469-472.

2019-01-22;

2019-03-07.

海军专项科研基金资助项目.

侯宝娥(1974-), 女, 高级工程师, 主要研究方向为武器系统试验.

(责任编辑: 许 妍)