线导加声自导鱼雷最小射距影响因素分析

2022-03-08王顺杰野学范

火力与指挥控制 2022年1期

初磊，王顺杰，野学范

（海军潜艇学院，山东青岛 266199）

0 引言

受技术条件制约，鱼雷存在极限射距［1］，其极限射距是潜艇攻击过程中需要考虑的基本信息之一［2］。对潜艇根据战场态势迅速作出攻防决策，以及提高鱼雷命中概率具有重要意义。

极限射距分为最小射距和最大射距，以往的文献主要集中于对尾流自导鱼雷最大射距的研究，文献［2］研究了尾流自导鱼雷极限射击范围的数学描述；文献［3］研究了尾流自导鱼雷齐射极限射距的计算与分析。针对鱼雷最小射距的研究相对较少，文献［4］主要从概念上讨论了鱼雷最小射程及其战术意义。目前，未见有针对线导鱼雷最小射距进行研究的相关文献。

本文主要针对线导加声自导鱼雷最小射距问题进行研究，通过研究影响线导加声自导鱼雷最小射距的因素，可进一步明确线导加声自导鱼雷的使用条件，在一定程度上可为相关人员进行可攻性判断或攻击决策提供参考。

1 鱼雷最小射距及影响线导鱼雷最小射距因素

在鱼雷性能一定条件下，按照线导鱼雷射击控制确定的鱼雷射向发射鱼雷并进行系统导引，如果鱼雷发射出管，到其战斗部能正常工作，或者鱼雷的自导装置能够正常发现目标时间内鱼雷航行的最小距离称为鱼雷的最小航程，则发射鱼雷时潜艇和目标之间的距离称为最小射距。显然，在一定条件下，不考虑射击误差时，若线导鱼雷按正常的系统导引方式无法捕获目标，则发射鱼雷时的目标距离小于最小射距。

在一定目标态势条件下，对于自导鱼雷而言，影响鱼雷最小航程，进而影响最小射距的主要因素有鱼雷管制距离、自导自适应时间及最小雷目距离［4］等，且随着鱼雷管制距离、自导自适应时间及最小雷目距的增大而增大。但对于线导鱼雷而言，鱼雷发射后，根据选择导引方式的不同会执行不同的弹道，也就是在相同的射距下，由于导引方法或参数的不同，鱼雷的实际航程会有所区别。

1.1 鱼雷的管制距离

为了保证发射平台的安全，避免鱼雷在较近的距离上爆炸造成发射平台自身的毁伤，鱼雷通常都要设定一个管制距离，该参数决定了鱼雷发射出管后，必须航行到该距离之外才能进行自导开机。

1.2 鱼雷自适应时间

无论是自导鱼雷还是线导鱼雷，都需要鱼雷自导装置正确检测目标所产生的某种物理场，鱼雷自导开机后，必须首先完成自导自适应，而后才可以对目标进行搜索和跟踪。因此，鱼雷自适应时间是影响其最小射距的一个重要因素。

1.3 最小雷目距离

鱼雷完成自适应后开始搜索目标，当自导装置发现目标时，需要有一定的雷目距离保证鱼雷能够正常确认并跟踪目标，一旦雷目距离过小，由于鱼雷速度较高，很可能导致鱼雷无法跟踪目标。

1.4 线导导引方法

线导鱼雷导引过程中，常用的方法主要有修正方位导引法和现在方位导引法。选择的导引方法不同，会在一定程度上影响鱼雷弹道，如当选择修正方位导引法时，鱼雷航程会增大，客观上会更容易满足由鱼雷的管制距离、鱼雷自适应时间、最小雷目距离等主要因素确定的鱼雷最小航程，进而影响最小射距。

1.5 目标运动要素

由于鱼雷从发射到捕获目标需要一定的时间，这个时间范围之内目标距离会根据目标运动要素的不同产生不同的变化。因此，除了距离因素会影响鱼雷航程外，目标的航向、航速的不同也会导致目标与本艇之间相对运动趋势的不同，进而影响最小射距。

2 线导加声自导鱼雷控制及目标可攻性判断模型

2.1 线导加声自导鱼雷控制模型

由系统控制的线导鱼雷基本导引方法主要有修正方位导引法、现在方位导引法、前置点导引法［5-10］。为了降低鱼雷出管后鱼雷噪声对艇载声纳的影响，假设首先采用修正方位导引法对鱼雷进行初始导引。根据修正方位导引法基本原理，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，Dl鱼雷航程，Dl0为修正导引距离，γ0为初始偏离角。从式（1）中可以看出，采用不同的修正导引距离和初始偏离角将直接影响鱼雷弹道。

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）-Bl（t），Sl=Vl·Δt，Bm（t）为目标方位，Bl（t）为鱼雷方位，sign（LR）为目标舷别，右舷为“+”，左舷为“-”，Rlw为鱼雷到本艇之间距离，Rc后为鱼雷滞后于目标的距离。

经过一个导引间隔Δt 后，线导鱼雷的位置为：

当鱼雷航程等于修正导引距离时，偏离角为0°，此后系统控制鱼雷按照现在方位导引法进行导引。

执行现在方位导引时，每个导引周期鱼雷航向为：

2.2 目标可攻性判断模型

若鱼雷在Tbh时刻自导装置发现目标，则利用式（3）和式（5），可得鱼雷发现目标时的航程为：

假设鱼雷能够正常工作的最小航程为Sl_min，最小雷目标距离为Slm_min。

若满足：

3 仿真及分析

对于鱼雷来讲，鱼雷管制距离、自导自适应时间及最小雷目距离3 个因素都是由鱼雷性能决定的。使用线导鱼雷时，在导引方法一定、目标运动要素一定的情况下，鱼雷管制距离、自导自适应时间及最小雷目距越大，鱼雷最小航程就会越大，最小射距也越大。由于在使用过程中，无法改变鱼雷的基本性能，因此，本文不重点讨论；在鱼雷性能一定，即鱼雷最小航程一定的情况下，其最小射距受导引控制方法和目标运动态势的影响较大。下面主要通过一定条件下的仿真来分析线导鱼雷导引参数的设定，及目标运动态势对线导加声自导鱼雷最小射距的影响程度。

基本想定：

假设本艇航向030°，速度4 kn，目标方位020°，目标舷角右舷30°，目标初始速度为16 kn，采用线导加声自导鱼雷，射距30 cab，目标定向定速运动，鱼雷平均速度40 kn。鱼雷自导作用距离1 500 m，采用修正导引距离2 000 m，初始偏离角20°。

图1 为根据基本想定得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图，从图1 中可以看出，仿真条件下，当鱼雷自适应结束开始搜索目标时，目标处于最小雷目距离之外，因此，可认为该态势下的射距满足鱼雷最小射距要求，目标是可攻的。

3.1 线导导引控制对最小射距的影响

从式（1）可以看出，在执行修正方位导引时，修正导引距离和初始偏离角直接影响了鱼雷弹道，进而会影响鱼雷对目标的搜索。假设在基本想定的基础上，修正导引距离增加到3 000 m，初始偏离角增加到30°。图2 为修正导引条件变化后得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图，比较图2 和图1 可以看出，鱼雷开始搜索目标后，图2 所示的目标处于鱼雷自导扇面的位置要离鱼雷更远一些。可见通过适当增大修正导引距离和初始偏离角的方法，可以使鱼雷适应更小的最小射距要求。

图1 射距30 cab 时线导加声自导鱼雷攻击示意图

图2 修正导引条件变化后得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图

3.2 目标速度对最小射距的影响

当目标向着本艇运动时，目标速度的大小直接影响了目标与鱼雷的接近快慢。假设在基本想定的基础上，目标速度增大到22 kn。图3 为速度条件变化后得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图，比较图3 和图1 可以看出，图3 所示的目标处于鱼雷自导扇面的位置要离鱼雷更近一些。因此，在目标高速时，更要特别注意最小航程的要求限制，防止射距不满足要求。

图3 速度条件变化后得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图

3.3 目标航向对最小射距的影响

目标舷角越大，目标向本艇接近速度越慢。假设在基本想定的基础上，目标速度舷角增大到80°。图4 为舷角条件变化后得到的线导加声自导鱼雷攻击示意图，比较图4 和图1 可以看出，图4 所示的目标处于鱼雷自导扇面的边缘，且自导开始搜索一段时间后才发现目标，更有利于满足最小航程的要求。因此，在小目标舷角时，要特别注意最小航程的要求限制，防止射距不满足要求。