一種聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏У恼T騙方法*

(海軍南海艦隊(duì)裝備部 湛江 524001)

一種聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏У恼T騙方法*

李建康羅花鋒

(海軍南海艦隊(duì)裝備部 湛江 524001)

針對(duì)傳統(tǒng)反潛手段的不足,提出了利用水雷與誘餌各自特點(diǎn),構(gòu)建聯(lián)合反潛陷阱打擊潛艇的新方法。以圓弧形反潛陷阱為重點(diǎn),考慮目標(biāo)潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)的航向、航跡偏差,以及水雷密度在陷阱邊沿分布不同等因素對(duì)陷阱打擊效果的影響,建立了聯(lián)合陷阱打擊潛艇的效能計(jì)算模型。最后,利用陷阱效能模型進(jìn)行了仿真計(jì)算和分析,計(jì)算結(jié)果表明了這種聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏Х椒ǖ目尚行约靶苣Ｐ偷恼_性。

聯(lián)合對(duì)抗; 誘騙方法; 潛艇

ClassNumberTJ67

1 引言

反潛是世界各國(guó)海軍的難題。目前常見的對(duì)抗?jié)撏Х椒ㄓ欣门炌淦飨到y(tǒng)反潛[1～3],利用航空武器系統(tǒng)反潛[4～7]。這些方法都需要耗費(fèi)大量的兵力及裝備,組織實(shí)施復(fù)雜,反潛兵力還面臨著被對(duì)方潛艇打擊的危險(xiǎn),作戰(zhàn)行動(dòng)受到很大制約,為此,需要拓展反潛的新途徑,探尋更有效的反潛方法。

水雷武器隱蔽性強(qiáng)、威脅持久,可以組成雷陣代替反潛兵力用于反潛作戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)以兵器代替兵力。但傳統(tǒng)的水雷雷陣有自身的不足,突出的一點(diǎn)就是雷陣的被動(dòng)性。雷陣能否發(fā)揮作用在很大程度上取決于敵方艦艇是否經(jīng)過雷陣[8],而雷陣自身無能為力,因此傳統(tǒng)雷陣一般只布設(shè)在重要港口或狹窄水域。在開闊海區(qū)潛艇航線選擇余地大,航行靈活,傳統(tǒng)雷陣要想發(fā)揮作用,所消耗的水雷數(shù)量將極為龐大,因而實(shí)際上無法使用。隨著水雷性能的提高,能夠布雷的海區(qū)更加廣闊,但傳統(tǒng)雷陣樣式限制了水雷武器的使用,已經(jīng)無法充分發(fā)揮現(xiàn)代水雷武器的戰(zhàn)斗價(jià)值。

利用誘餌是另一種常用的對(duì)抗?jié)撏Х椒?通過模擬假目標(biāo)來欺騙潛艇,近年來發(fā)展迅速。廣義的誘餌還包括老舊的艦船等,但誘餌不具備打擊潛艇能力,從某種程度上講,也是一種被動(dòng)應(yīng)對(duì)潛艇的武器。

為此,本文從改變傳統(tǒng)對(duì)抗?jié)撏Х绞揭约皞鹘y(tǒng)水雷、誘餌自身不足入手,探討一種聯(lián)合反潛的新方法——利用水雷與誘餌聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏А?/p>

2 聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏滤悸?/h2>

基本設(shè)想是把水雷與誘餌相結(jié)合,構(gòu)造水雷陷阱,利用誘餌引誘敵方潛艇進(jìn)入雷區(qū),利用水雷的隱蔽持久特點(diǎn),以水雷為伏擊兵力打擊潛艇,通過雷陣與誘餌的結(jié)合,增強(qiáng)聯(lián)合陷阱的主動(dòng)性,改變傳統(tǒng)雷陣及誘餌的缺陷,將極大地提高兩種裝備的使用范圍和作戰(zhàn)效能。

構(gòu)造陷阱的方式有多種,可以構(gòu)造方形、圓形及十字形陷阱等。限于篇幅所限,這里重點(diǎn)討論形狀規(guī)則的圓弧形水雷陷阱,如圖1(b)所示,即構(gòu)建弧形水雷伏擊圈,以各種聲誘餌或價(jià)值不大的艦艇等為誘餌,誘餌置于伏擊圈中央,利用誘餌引誘敵方潛艇進(jìn)入陷阱,以便進(jìn)一步識(shí)別或攻擊,在敵方潛艇通過陷阱邊沿時(shí)由水雷武器打擊它們。在進(jìn)入陷阱時(shí)未遭擊毀的敵方潛艇,從陷阱駛出時(shí)同樣面臨水雷威脅。

圖1 水雷陷阱示意圖

為了保證敵方潛艇從任意方向進(jìn)出陷阱都會(huì)受到打擊,在開闊海區(qū)陷阱應(yīng)該是封閉的,在對(duì)敵方潛艇的行動(dòng)方向或規(guī)律有一定掌握時(shí),陷阱也可以是非封閉的,或者在近岸區(qū)域,也可以依托海岸線構(gòu)建半封閉的陷阱。借助于這一樣式,可以使水雷武器與誘餌更有效對(duì)抗敵方潛艇,對(duì)于敵方潛艇而言,缺少專業(yè)的探雷裝備很難發(fā)現(xiàn)水雷。

3 聯(lián)合對(duì)抗?jié)撏У男芊治?/h2>

利用水雷與誘餌聯(lián)合構(gòu)造反潛陷阱用需要考慮的影響因素很多,本文由于篇幅所限,只分析弧形聯(lián)合陷阱與潛艇的對(duì)抗效能,即敵方潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)的打擊概率。

如圖2所示,由于目標(biāo)潛艇探測(cè)并接近誘餌的行動(dòng)存在偏差,實(shí)際航跡不可能是直線,此外潛艇出于戰(zhàn)術(shù)需要可能從側(cè)面接近誘餌,也就是潛艇不一定與其正前方水雷相遇,也有可能與陷阱兩側(cè)的水雷相遇。并且,盡管水雷在圓弧上均勻分布,但相對(duì)于目標(biāo)潛艇的運(yùn)動(dòng)方向來說,兩側(cè)的水雷密度實(shí)際上變大了,所以在評(píng)估陷阱效果時(shí),應(yīng)該考慮它們的影響。

圖2 潛艇與陷阱的相對(duì)位置

考慮目標(biāo)潛艇位于陷阱外任意位置,建立如圖3所示坐標(biāo)系,以誘餌位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿目標(biāo)潛艇航向的反方向建立Y軸。設(shè)Y軸右側(cè)第一枚水雷與誘餌的連線為OP,OP與Y軸之間的夾角為δ,則有δ∈[0,β]。

設(shè)在Y軸右側(cè)的水雷在坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)分別為x1,x2,…,xn,有:x1=Rsinδ,x2=Rsin(δ+β),…,xn=Rsin[δ+(n-1)β];

但應(yīng)該注意兩點(diǎn):

1)目標(biāo)進(jìn)入陷阱時(shí)只能與X軸上方水雷遭遇,因此,應(yīng)該有附加條件:在Y軸右側(cè)應(yīng)該滿足δ+(n-1)β≤π/2,在Y軸左側(cè)滿足mβ-δ≤π/2,并由此確定n和m的取值。

(1)

由δ的取值范圍可知,對(duì)任一確定陷阱,隨著δ變化,n,m取值并不確定,變化范圍為1。

2)在陷阱的兩邊部分,相對(duì)于垂直運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)潛艇,水雷危險(xiǎn)區(qū)在水平軸上的投影有可能重疊,必須去掉重疊部分,因此積分區(qū)間要做調(diào)整,此時(shí):

一般認(rèn)為目標(biāo)潛艇探測(cè)并接近誘餌時(shí)的航跡偏差,符合正態(tài)分布規(guī)律,在正橫方向上航跡偏差的概率密度分布函數(shù)為[9～10]

(2)

其中μ為航跡均值,在本例中為計(jì)劃航跡線與陷阱中線的距離,例如敵方潛艇出于戰(zhàn)術(shù)需要企圖從側(cè)面接近誘餌時(shí)就出現(xiàn)這種情況,此外,當(dāng)敵方潛艇駛向陷阱的航向變化時(shí),由于陷阱的對(duì)稱性,實(shí)際反映在本例中也是μ的變化;σ為潛艇的航跡均方差。

因此,對(duì)航跡偏差概率密度函數(shù)在上述各個(gè)分區(qū)間積分,就可以得到位于陷阱外某一相對(duì)初始位置的目標(biāo)潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)遭水雷打擊的概率P(δ),即:

P(δ)=P1(δ)+P2(δ)

(3)

其中:

(4)

(5)

目標(biāo)潛艇可能位于陷阱外任意位置,因此δ∈[0,β],并且δ以等概率取0到β之間的任意值。對(duì)初始位置不確定的目標(biāo)潛艇,進(jìn)入陷阱時(shí)被打擊的概率為

(6)

利用上述模型可以得到不同條件下敵方潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)遭打擊的概率,并據(jù)此來構(gòu)建陷阱。如果目標(biāo)進(jìn)入陷阱時(shí)未被擊毀,在出陷阱時(shí)也會(huì)面臨二次打擊,故總的打擊概率為

P′=1-(1-P)2

所以在進(jìn)入水雷陷阱時(shí)的打擊概率P達(dá)到0.8左右時(shí),陷阱對(duì)敵方潛艇的威脅已經(jīng)足夠大。

4 仿真計(jì)算及結(jié)果分析

通過對(duì)上述模型分析,可以看出,影響陷阱對(duì)目標(biāo)打擊概率的因素很多。為了具體說明問題,分別計(jì)算不同情況下水雷數(shù)量N與潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)遭打擊的概率P之間的關(guān)系。在利用上述模型時(shí),式(6)實(shí)際是二重積分,無法直接計(jì)算,因?yàn)槿缜懊娣治?隨著δ的變化,對(duì)任一確定的陷阱,不僅n、m取值不定,積分函數(shù)表述式及積分區(qū)間都不確定。處理辦法是借助Matlab分別計(jì)算兩個(gè)單積分公式(3)和(6)。實(shí)際上當(dāng)水雷數(shù)量及陷阱半徑較大時(shí),與兩側(cè)水雷遭遇的概率較小。

分別計(jì)算不同情況下陷阱對(duì)潛艇的打擊概率,結(jié)果如表1～表3所示。其中部分參數(shù)取如下值:圓弧角度α=π,陷阱半徑R=15000m,水雷的打擊帶b=1500m,潛艇航跡均方差σ=100m。

表1 水雷數(shù)量與打擊概率關(guān)系(μ=0)

表2 水雷數(shù)量與打擊概率關(guān)系(μ=5000m)

表3 水雷數(shù)量與打擊概率關(guān)系(μ=0,b=1800m)

從表1可以看出,陷阱對(duì)潛艇進(jìn)入時(shí)的打擊概率與陷阱中水雷數(shù)量正相關(guān)。

由表1與表2對(duì)比可以看出,在同等條件下,敵方潛艇從陷阱兩側(cè)進(jìn)入時(shí)遭打擊的概率增大,這是由于相對(duì)潛艇運(yùn)動(dòng)方向來說,兩側(cè)的水雷密度增大導(dǎo)致的。

當(dāng)增大水雷的毀傷帶寬度,b取1200m時(shí),計(jì)算結(jié)果如表3所示。

對(duì)比表1和表3,可以看出,增大水雷的毀傷帶寬度可以顯著增加陷阱對(duì)潛艇的打擊概率。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),除了增加水雷裝藥威力,利用主動(dòng)攻擊水雷構(gòu)造陷阱外,還可以把水雷陷阱與己方的其它打擊兵力配合,迫使敵方潛艇在進(jìn)入陷阱時(shí)增加航速、改變航向等,以增加潛艇物理場(chǎng)強(qiáng)度,增大水雷對(duì)它們的有效打擊寬度。

5 結(jié)語

本文探討了聯(lián)合利用水雷與誘餌實(shí)現(xiàn)反潛的新方法,并重點(diǎn)分析了圓弧形水雷陷阱,對(duì)敵方潛艇進(jìn)入陷阱時(shí)遭打擊的概率進(jìn)行了分析,給出了計(jì)算模型。實(shí)際上,在對(duì)敵方潛艇航行規(guī)律有一定掌握的情況下,可以構(gòu)建非封閉陷阱以減少水雷消耗量,水雷在陷阱弧線上也可以非均勻分布,以增大在潛艇正前方的水雷密度,這些問題還需要今后進(jìn)一步討論。

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ABeguilingMethodofJointAntagonizingSubmarine

LI Jiankang LUO Huafeng

(Equipment Department of South Sea Fleet, Zhanjiang 524001)

In accordance with weakness of traditional method counter-submarine, characteristic of mine, a new idea of design trap using mine and bait were put forward.Putting circular mine trap of counter-submarine as emphasis, its efficiency model was built.In accordance with course and track warp of submarine, distributing of mine density, the efficiency model was modified.Then simulation calculation and analysis were made.Results of calculation proved that the trap was feasible, and the model was correctness.

joint antagonizing, beguiling method, submarine

2014年3月7日,

:2014年4月23日

李建康,男,工程師,研究方向:武器系統(tǒng)運(yùn)用工程。

TJ67DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.09.039