水面艦艇規(guī)避線導(dǎo)魚雷方法研究＊

李士剛 陳顏輝 孫振新

（1.海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室 上海 201109）（2.江蘇自動化研究所 連云港 222006）（3.海軍92330部隊 青島 266102）

1 引言

潛射線導(dǎo)魚雷具有靈活的導(dǎo)引方式和優(yōu)異的抗干擾性能，這對水面艦艇的防御行動提出了嚴峻挑戰(zhàn)。目前從介紹水面艦艇防御各種類型潛射魚雷方法的文獻可知，盡管對直航魚雷、聲自導(dǎo)魚雷和尾流自導(dǎo)魚雷的規(guī)避方法已有多年探討，并已經(jīng)形成了一系列比較成熟的研究結(jié)論，但關(guān)于水面艦艇對潛射線導(dǎo)魚雷的純機動規(guī)避方法方面，仍未形成一致性看法［1～4］。鑒于此，下面主要以線導(dǎo)＋聲自導(dǎo)魚雷為例，從魚雷導(dǎo)引規(guī)律和戰(zhàn)場態(tài)勢變化方面探討水面艦艇的機動規(guī)避方法。

2 線導(dǎo)魚雷攻擊規(guī)律

關(guān)于潛艇火控系統(tǒng)所采取的線導(dǎo)導(dǎo)引方法，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界先后提出了有近二十余種。根據(jù)導(dǎo)引目的不同，可將其歸納為現(xiàn)在方位導(dǎo)引法、修正方位導(dǎo)引法、前置點導(dǎo)引法和人工導(dǎo)引法四類［5～6］。

現(xiàn)在方位導(dǎo)引是指潛艇在ti時刻始終將位于ti－1時刻目標方位線上的魚雷（或自導(dǎo)形心）導(dǎo)向當前目標方位線，見圖1。由于現(xiàn)在方位導(dǎo)引所要求的目標信息少、無需求解運動要素，被世界各國潛艇部隊視為首選導(dǎo)引方法，特別對曲折機動目標而言更是唯一可行的導(dǎo)引方法。

修正方位導(dǎo)引是指在導(dǎo)引過程中，潛艇將魚雷導(dǎo)引到偏離目標當前方位一定角度的某一方位線上，旨在避免魚雷航行輻射噪聲干擾潛艇聲納對目標的跟蹤。但為避免這種偏離角造成魚雷與目標當前方位偏距的增大，該法主要應(yīng)用于導(dǎo)引段的前期或中前期。

前置點導(dǎo)引就是將魚雷導(dǎo)向目標運動的預(yù)期位置點，前提是潛艇火控系統(tǒng)必須預(yù)先解算出目標運動要素。眾所周知，水下潛艇被動解算目標運動要素收斂時間長，若水面艦艇適時采取曲折機動，更可使解算工作無法進行。因此，前置點導(dǎo)引應(yīng)用條件較為苛刻，不具有典型意義。

圖1 現(xiàn)在方位導(dǎo)引原理示意

人工導(dǎo)引是將魚雷導(dǎo)引至人為指定點或調(diào)整到指定航向。一般是在不宜自動導(dǎo)引時采用，如線導(dǎo)初期的偏離角修正、線導(dǎo)中期的導(dǎo)引方法轉(zhuǎn)換、受干擾或誘騙時的目標選擇等情形。受到人為定性判斷的局限性影響，人工操作很難對魚雷進行實時、持續(xù)的導(dǎo)引［7～8］。

綜合分析潛射線導(dǎo)魚雷攻擊過程與制導(dǎo)原理可知，在不同攻擊階段采用的導(dǎo)引方法有所不同，控制魚雷航行狀態(tài)的主體也是不同的，既可能是潛艇火控系統(tǒng)，也可能是魚雷本身的自導(dǎo)系統(tǒng)，還可能是艇上操作控制人員，這些控制主體可在一定條件下實現(xiàn)交替轉(zhuǎn)換。因此研究水面艦艇規(guī)避線導(dǎo)魚雷方法時，既應(yīng)考慮到線導(dǎo)魚雷所處的攻擊階段以及所采取的導(dǎo)引方法，也應(yīng)考慮到不同的制導(dǎo)主體。

3 水面艦艇規(guī)避方法

根據(jù)制導(dǎo)主體的不同，線導(dǎo)魚雷的一次典型攻擊過程可分為兩個主要階段：發(fā)射艇導(dǎo)引攻擊階段和魚雷自主攻擊階段。相應(yīng)地，水面艦艇對線導(dǎo)魚雷的規(guī)避機動方式也應(yīng)從兩種情況展開討論，即：針對線導(dǎo)導(dǎo)引階段魚雷的規(guī)避和針對自導(dǎo)攻擊階段魚雷的規(guī)避。

3.1 導(dǎo)引艇方位判斷

在保持聲納跟蹤的情況下，潛艇可以在極限射距上對目標發(fā)射線導(dǎo)魚雷，當水面艦艇確認魚雷報警時，來襲魚雷往往處于線導(dǎo)導(dǎo)引的中后期，再考慮到水面艦艇航渡過程中經(jīng)常采取的曲折機動，則報警時魚雷最可能處于現(xiàn)在方位導(dǎo)引狀態(tài)，其報警方位信息中也蘊含了豐富的發(fā)射艇位置信息，推斷潛艇位置信息對水面艦艇選擇規(guī)避方式有重要影響。

令潛艇與被攻擊目標同向航行，并對魚雷實施現(xiàn)在方位形心導(dǎo)引，導(dǎo)引算法采取式（1）［9］，式中 Ht為魚雷航向，Vt、Vq分別為魚雷和潛艇速度，rtq為魚雷自導(dǎo)扇面形心到發(fā)射艇的距離，βtqi、βqwi分別為ti時刻魚雷自導(dǎo)扇面形心和水面艦艇相對發(fā)射艇的方位。

根據(jù)式（1）進行仿真，得到仿真態(tài)勢如圖2所示，利用典型仿真數(shù)據(jù)進行量化分析，可知圖1中的方位偏差角φi＜3°。也就是說，在實際對抗中，處于現(xiàn)在方位導(dǎo)引態(tài)勢下的潛艇、魚雷、目標艦艇三者可近似視為位于同一條方位線上。而當魚雷自導(dǎo)捕獲目標并轉(zhuǎn)入自主攻擊時，圖1中的方位偏差角φi大小會發(fā)生嚴重畸變，此時魚雷方位信息無法再作為水面艦艇判斷導(dǎo)引艇精確方位的指示依據(jù)。

3.2 規(guī)避線導(dǎo)導(dǎo)引段的魚雷

在線導(dǎo)魚雷射程范圍內(nèi)，無論水面艦艇采取何種規(guī)避方式，只要不能擺脫敵潛艇的聲納跟蹤，也就無法改變魚雷沿著潛－艦方位不斷逼近的事實。這種情況下水面艦艇實施規(guī)避機動應(yīng)達到目的只能有兩種選擇：擺脫敵潛艇的聲納跟蹤或最大程度地消耗魚雷航程［10］。

1）擺脫敵潛艇的聲納跟蹤

停車規(guī)避和駛離敵艇聲納探測范圍是水面艦艇純機動擺脫敵潛艇聲納跟蹤的兩種可能手段，但是在實戰(zhàn)中，面對魚雷來襲而采取停車規(guī)避的做法很難被指揮員所接受。因此，快速駛離敵潛艇聲納探測范圍是水面艦艇擺脫其聲納跟蹤的可行規(guī)避方式，根據(jù)仿真已知魚雷報警方位近似于敵潛艇所在方位，考慮到潛艇實際導(dǎo)引航向的不可預(yù)測性，水面艦艇駛離敵潛艇聲納探測范圍的最佳方式就是將魚雷（潛艇）置于艦艉180°高速脫離，如圖3。但能否成功走出潛艇聲納聽測范圍也受水文氣象、裝備性能等多種因素制約，因此這種方法雖可達到最快遠離潛艇的目的，但也不能確保水面艦艇成功擺脫線導(dǎo)魚雷的導(dǎo)引攻擊。

圖2 現(xiàn)在方位法引導(dǎo)仿真

圖3 線導(dǎo)魚雷攻擊彈道仿真示意

2）消耗魚雷航程

水面艦艇通過純機動規(guī)避能否成功擺脫敵潛艇聲納跟蹤具有很大不確定性，然而通過純機動規(guī)避卻可以達到另一個確定性的戰(zhàn)術(shù)意圖：最大程度地消耗魚雷航程，延緩被魚雷捕獲的時間，進而為軟硬對抗的實施爭取時間。

現(xiàn)在方位導(dǎo)引法所消耗的航程可近似用尾追法的航程計算式（2）表示，式中S為線導(dǎo)魚雷航程，Dw、Vw、βqw分別為目標艦的距離、航速和舷角：

從式（2）不難看出，當βqw＝180°時，線導(dǎo)魚雷的追蹤航程S最大。也就是水面艦艇轉(zhuǎn)向?qū)Ⅳ~雷置于艦艉180°舷角高速脫離時，能夠達到最大程度上消耗魚雷航程的目的。

綜合分析，水面艦艇對處于線導(dǎo)導(dǎo)引階段的魚雷實施純機動規(guī)避時，通過走出潛艇聲納探測范圍而擺脫魚雷攻擊的可能性很小，因此應(yīng)將最大程度上消耗魚雷航程作為機動規(guī)避的主要目的。但從機動方式來看，擺脫敵潛艇聲納跟蹤和消耗魚雷航程這兩種意圖并不沖突，而且最佳規(guī)避路徑都是將魚雷置于艦艉180°舷角高速脫離。

3.3 規(guī)避自導(dǎo)追蹤段的魚雷

魚雷依靠自身探測裝置攻擊誤差要遠遠小于由潛艇通過導(dǎo)線導(dǎo)引所產(chǎn)生的誤差，當魚雷自導(dǎo)裝置捕獲目標時就轉(zhuǎn)入自主攻擊，不再依賴于潛艇的線導(dǎo)導(dǎo)引，除非受到干擾后再由人工干預(yù)恢復(fù)線導(dǎo)導(dǎo)引。因此，水面艦艇在被線導(dǎo)魚雷的自導(dǎo)裝置捕獲時，其規(guī)避機動方式也應(yīng)考慮到兩個關(guān)鍵因素：魚雷的自導(dǎo)攻擊和可恢復(fù)的線導(dǎo)導(dǎo)引攻擊。

魚雷航速大于水面艦艇航速，一旦水面艦艇被魚雷捕獲，就很難通過純機動規(guī)避走出魚雷自導(dǎo)探測范圍。在這種情況下，水面艦艇就應(yīng)將消耗魚雷航程、延緩命中時間作為規(guī)避機動的主要目的。根據(jù)式（2）可知，對處于自導(dǎo)追蹤狀態(tài)的魚雷，不論末彈道采取的是尾追法、提前點法還是平行接近法，當水面艦艇將其置于艦艉180°高速脫離時，魚雷只能沿艦艉方向追蹤（仿真見圖3），因此可最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷命中時間。

由于線導(dǎo)魚雷武器系統(tǒng)采用了“自控＋線導(dǎo)＋自導(dǎo)”的綜合制導(dǎo)體制，若水面艦艇始終處在敵潛艇聲納探測范圍內(nèi)，即使在被魚雷捕獲的情況下能夠擺脫魚雷追蹤，也無法避免敵潛艇重新控制魚雷再次捕獲本艦。在這種復(fù)合導(dǎo)引攻擊態(tài)勢下，水面艦艇試圖通過純機動規(guī)避同時擺脫魚雷和潛艇雙重探測的可能性幾乎不存在，因此也只有延緩魚雷命中時間并配合軟硬殺傷器材的使用才會獲得幸存的希望。

3.4 規(guī)避方法的實際運用

綜合以上分析，無論線導(dǎo)魚雷處于線導(dǎo)段還是自導(dǎo)段，水面艦艇規(guī)避機動的主要意圖都應(yīng)是在最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷的命中時間，同時兼顧走出敵潛艇聲納探測范圍的可能，其最佳規(guī)避方式都是迅速背敵轉(zhuǎn)向，將魚雷（潛艇）方位置于艦艉180°舷角高速脫離。這種規(guī)避方式還能充分發(fā)揮水面艦艇艦艉反射強度弱、輻射噪聲小的優(yōu)勢，提高走出其聲納探測范圍的可能性。但在實際應(yīng)用中，以下幾點需要明確：

1）將魚雷置于艦艉180°舷角是理想態(tài)勢下的最佳規(guī)避航向，實際中應(yīng)理解為是將魚雷置于艦艉“大舷角”的規(guī)避方向，“大舷角”的具體數(shù)值需要綜合考慮艦艇轉(zhuǎn)向延遲、魚雷報警距離和報警舷角等因素并經(jīng)仿真而定。

圖4 發(fā)射反潛導(dǎo)彈對潛反擊示意

2）水面艦艇純機動規(guī)避的最可靠效果就是延緩魚雷命中時間，但無法根除魚雷威脅，必須配合其他軟硬殺傷器材的使用才能從根本上提高生存概率。

3）前置點導(dǎo)引法會大大縮短魚雷攻擊航程，不利于上述規(guī)避意圖的實現(xiàn)。因此水面艦艇在通過敵潛艇威脅區(qū)時須采取曲折機動，迫使?jié)撏е荒芤袁F(xiàn)在方位法導(dǎo)引魚雷。

4）對水面艦艇而言，可根據(jù)現(xiàn)在方位導(dǎo)引法的魚雷報警方位信息反推發(fā)射艇所在方位，從而為協(xié)同反潛兵力或反潛武器攻擊提供目標方位指示（見圖4）。

5）水面艦艇在高速規(guī)避過程中不應(yīng)實施曲折機動，除非確認本艦已經(jīng)走出潛艇聲納探測范圍，否則會降低本艦相對魚雷的逃逸速度。

還需說明的是，除非潛艇本身受到威脅，否則任何軟殺傷器材以及針對魚雷的硬殺傷器材都不足以迫使?jié)撏袛鄬?dǎo)線，因此適時發(fā)起對潛反擊可以迫使?jié)撏Х艞墝?dǎo)引，降低水面艦艇所受魚雷威脅的程度。

4 結(jié)語

防御潛射線導(dǎo)魚雷涉及的實際影響因素較多，以上分析盡管采取了一些簡化措施，但也揭示出了將線導(dǎo)魚雷置于艦艉大舷角高速規(guī)避的重要性。在純機動規(guī)避分析的基礎(chǔ)上，進一步加強與軟硬殺傷器材綜合運用研究將對提高水面艦艇生存能力具有重要意義。

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