目标对抗条件下自导+线导鱼雷连射方法

王顺杰，丁文强，朱伟良

（海军潜艇学院，山东 青岛 266199）

0 引言

潜艇连射是指在一次攻击过程中，对一批目标实施一次鱼雷射击后，在较短时间内对同一目标实施再次或多次鱼雷射击；或者，在对一批目标实施一次鱼雷射击后，在较短时间内转移火力对另一目标进行鱼雷射击的作战样式［1-2］。当实施第一次鱼雷射击后，目标很可能采取水声对抗+机动的对抗措施来规避鱼雷［3-9］，导致鱼雷可能出现不能捕获目标的情况，因此，单靠一次鱼雷射击难以达到预想的战术目标。自导+线导鱼雷连射是目标对抗条件下有效的攻击方法，为提高鱼雷连射作战效能，本文重点对目标对抗条件下自导+线导鱼雷连射过程中导引组合方式以及为了避免被动互导，鱼雷射向、发射时间间隔等问题进行研究。

1 自导+线导连射组合方式

鱼雷自导方式主要有尾流自导、主动声自导和被动声自导。当目标对抗时，如何进行制导方式的组合，主要还是要考虑目标的运动状态，第1 次攻击应按目标当前状态选择制导方式；第2 次攻击应根据目标机动规避时可能的状态选择制导方式，以解决目标变速机动导致鱼雷自导性能下降的问题。

表1 自导+线导鱼雷连射组合方式

如表1 所示，当目标初始状态为低速时，第1次射击可采用主动声自导方式，若目标高速规避，此时目标噪声增大，因此，第2 次射击从理论上讲应采用线导+被动声自导或线导+尾流自导方式。当目标初始状态为中、高速时，第1 次射击可采用尾流自导或被动声自导方式，若目标高速规避，第2次射击从理论上讲应采用线导+被动声自导或线导+尾流自导方式；若目标低速规避，第2 次射击从理论上讲应采用线导+主动声自导方式。

在以上自导+ 线导鱼雷连射组合方式中，当第2 次射击采用线导+被动声自导或者由其他方法转为线导+被动声自导时，鱼雷自导开机后，可能存在鱼雷互导的问题，而采用尾流自导或者主动声自导则不会出现互导的问题。虽然尾流自导和被动声自导都可以用来攻击中、高速目标，但尾流自导鱼雷对目标舷别、进入角及进入点都有一定要求［10-11］，当攻击机动的对抗目标时应首选被动声自导。因此，被动互导是一个必须要关注的问题，解决被动互导可通过确定合理的射向与发射时间间隔来进行解决。

2 自导+线导连射模型及分析

2.1 本艇运动模型

假定发射第1 枚鱼雷时刻为0 时刻，本艇位于原点，以速度Vw沿航向Cw进行直线运动，则本艇在任意t 时刻的位置为：

2.2 自导雷控制模型

通常情况下，第1 次射击可按目标当前位置点或者尾流进入点作为瞄点进行组织。因此，按照现行的转角射击方程即可计算鱼雷射击参数。

例如单枚声自导鱼雷参数计算模型为［12］：

其中：

式中，Dg为射距；a 为观测点与鱼雷发射管口之间的距离；ST为鱼雷航程；φω1为转角提前角；θω1为转角命中角；ω1为鱼雷转角；Qwg为我舷角；Qmg为敌舷角；A 为鱼雷出管直航段；RT为鱼雷旋回半径；m 为速率比；R 为声自导作用距离。

通过以上两式可求解出鱼雷转角。

鱼雷发现目标前的位置由出管直航段、执行一次转角段、直航搜索段组成。不同时刻鱼雷的位置为：

鱼雷发射后，以速度Vl1（t）沿航向Cl1（t）直线航行，直航搜索段任意时刻t 鱼雷的位置为：

鱼雷以角速度ω 执行一次转角时，任意时刻t的位置为：

鱼雷旋回结束后开始直航，直航搜索段任意时刻t 鱼雷的位置为：

2.3 线导雷控制模型

当第1 次射击后，经过时间间隔T，发射线导鱼雷，此时，本艇位于W（T）点。

2.3.1 初始导引方法选择现在方位导引法

图1 现在方位导引法示意图

现在方位导引法［13-15］基本导引原理如图1 所示，W（t）为本艇当前位置点，L2（t）为鱼雷当前位置点，Bm（t）为目标方位，Bl2（t）为鱼雷方位，经过一个导引间隔Δt 后，期望将鱼雷导引到现在方位线Bm（t）上，假设鱼雷航向线与当前方位线的交点为L2（t+1）。当期望鱼雷滞后目标方位距离Rc时，可令L2（t+1）- L2（t）=Sl2+Rc。

现在方位导引法的核心就是通过获取目标方位，然后通过式（7）每一个周期计算一次φ 值：

式中，ΔB=Bm（t）-Bl2（t）；Sl2=Vl2·Δt；RLW为鱼雷到本艇之间的距离。

再通过式（8）计算新的鱼雷航向：

此时，经过一个导引间隔Δt 后，线导鱼雷的位置为：

式中，t ≥T，且L2（T）= W（T）。

2.3.2 初始导引方法选择修正方位导引法

鱼雷出管后首先执行修正方位导引法，随着鱼雷远离本艇系统将逐渐减小偏离角γ，其偏离角的计算公式为：

式中，Dl2鱼雷航程；Dl20为修正导引距离；γ0为初始偏离角。

执行修正方位导引时，每个导引周期鱼雷航向为：

式中，ΔB=Bm（t）-Bl2（t）；Sl2=Vl2·Δt；RLW为鱼雷到本艇之间的距离；

此时，经过一个导引间隔Δt 后，线导鱼雷的位置为：

式中，t ≥T，且L2（T）= W（T）。

当鱼雷航程等于修正导引距离时，按式（9）现在方位导引法继续导引鱼雷。

2.4 判断鱼雷互导模型

被动声自导鱼雷靠其自导扇面来发现目标，因此，若判断前雷已落入后雷自导扇面内，即可判断鱼雷互导。假设鱼雷对鱼雷自导作用距离为R，自导扇面角为±，则可通过以下模型判断是否发生互导：

当同时满足以上两式时，则鱼雷互导。式中，前、后两雷的相关参量可通过2.2 及2.3 中所给出的模型计算。

从线导鱼雷导引控制模型可以看出，线导鱼雷采用不同的初始导引方法决定了鱼雷初始导引阶段的航向。当采用修正方位导引时，由于鱼雷出管后被向滞后目标方位一定角度的方位上修正，相当于使后雷接近前雷的速度有一定速度损失，因此，直接采用现在方位导引法进行初始导引要比采用修正方位导引法进行初始导引更容易满足式（10）；而采用修正方位导引法进行初始导引后系统要转为现在方位导引法将鱼雷导向目标，因此，与直接采用现在方位导引法进行初始导引相比，两者在满足式（11）上没有明显的差别。因此，采用修正方位导引法进行初始导引有利于避免鱼雷被动互导。

而从模型式（9）和式（12）中可以看出，发射时间间隔T 决定了线导鱼雷的初始位置，在本艇速度明显小于鱼雷速度的情况下，间隔时间越长，第1枚鱼雷距离本艇的距离越远，显然两雷之间的距离就会越大。因此，增大发射时间间隔有利于避免鱼雷被动互导。

3 自导+线导连射仿真及分析

仿真条件：假设本艇航向010°，速度4 kn，目标方位050°，目标航向200°，目标初始速度分别为16 kn，第1 次射击采用被动声自导鱼雷，射距50 cab，目标鱼雷报警后加速至24 kn，目标开始机动时雷目距离为4 000 m，目标同时进行变向机动（变向角速度2 °/s，加速度0.1kn/s），目标大角度转向120°，两雷发射间隔60 s，鱼雷平均速度40 kn，鱼雷对鱼雷自导作用距离1 500 m，鱼雷自导扇面±34°。

3.1 线导雷初始导引方法选择修正方位导引法

图2 发射间隔60 s 时前、后两雷位置关系曲线图

若第2 枚鱼雷采用修正方位导引法进行初始导引，图2 为两雷发射间隔为60 s 时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图，其中上图为两雷距离关系，下图为前雷所处后雷扇面角度关系。从图2 的上图可以看出，当后雷执行修正导引时，两雷之间的距离缓慢增大；转入现在方位导引后，两雷之间的距离保持在1 500 m 左右，显然，若后雷自导开始工作后，若两雷位置关系同时满足式（13）、式（14），则就会产生互导。以270 s 时两雷位置关系为例，图3 为此时后雷自导扇面捕获到前雷示意图。

图3 发射间隔60 s 时后雷捕获前雷示意图

图4 为两雷发射间隔为70 s 时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图，图5 为两雷发射间隔为80 s时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图。

图4 发射间隔70 s 时前、后两雷位置关系曲线图

图5 发射间隔80 s 时前、后两雷位置关系曲线图

从图4、图5 中可以看到，当发射间隔在70 s 以上时，在仿真条件下，当后雷转入现在方位导引并自导开机后，其与前雷的距离均大于对前雷的被动自导作用距离，因此，就不会产生互导。

3.2 线导雷初始导引方法选择现在方位导引法

若第2 枚鱼雷采用现在方位导引法进行初始导引，图6 为两雷发射间隔为70 s 时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图。从图6 的上图可以看出，两雷之间的距离始终小于1 500 m，从下图可以看出，前雷基本上都处于后雷的扇面作用角度之内，因此，当后雷自导开始工作后，两雷位置关系就会同时满足式（13）、式（14），进而会产生互导。同样，以270 s 时两雷位置关系为例，图7 为此时后雷自导扇面捕获到前雷示意图。

图6 发射间隔70 s 时前、后两雷位置关系曲线图

图8 是两雷发射间隔为80 s 时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图，图9 是两雷发射间隔为90 s 时得到的前、后两雷之间位置关系曲线图。

图8 发射间隔80 s 时前、后两雷位置关系曲线图

图9 发射间隔90 s 时前、后两雷位置关系曲线图

通过以上仿真，比较图4 与图6 可以看出，在相同的发射时间间隔及鱼雷自导作用距离条件下，当线导雷采用修正方位导引法进行初始导引时，将鱼雷修正到偏离目标方位线一定角度上去，相当于使后雷接近前雷的速度有一定速度损失，在一定程度上可以降低两雷被动互导的可能性。

当后雷采用修正方位导引法进行初始导引，采用70 s 以上的发射间隔；当后雷采用现在方位导引法进行初始导引，采用90 s 以上的发射间隔，基本上可以保证后雷不跟踪前雷噪声。

4 结论

本文主要对采用自导+线导鱼雷在连射攻击时鱼雷组合方式，线导雷采用被动声自导时的鱼雷射向、发射时间间隔等问题进行了研究，通过分析，可以得到以下结论：

1）在相同的发射时间间隔及鱼雷自导作用距离条件下，当线导雷采用修正方位导引法进行初始导引时，在一定程度上可以降低两雷被动互导的可能性。

2）当后雷采用修正方位导引法进行初始导引，估计鱼雷对鱼雷自导作用距离1 500 m 时，采用70 s以上的发射间隔，基本上可以保证后雷不跟踪前雷噪声；当后雷采用现在方位导引法进行初始导引，估计鱼雷对鱼雷自导作用距离1 500 m 时，采用90 s以上的发射间隔，基本上可以保证后雷不跟踪前雷噪声。当然，若想进一步降低两雷互导的可能性或者预估实际鱼雷对鱼雷自导作用距离更大，在实际使用时，可以适当地增大发射间隔时间。

另外，本文中假定两雷平均速度相同，如果第2次射击鱼雷速度大于第1 次射击鱼雷速度，则两雷间距必然会越来越小，此时应适当增大两雷发射时间间隔，该问题在后续的研究中将进一步探讨。