潛射魚雷的自導方式及機動對抗條件下的運用*

李本昌，楊 輝，江禪志

(海軍潛艇學院，山東 青島 266071)

潛艇使用的魚雷都是大口徑魚雷，為了區(qū)分水面艦艇和反潛飛機使用的輕型、反潛魚雷，現(xiàn)今經(jīng)常把潛艇使用的魚雷稱為重型魚雷或潛射魚雷。

在以直航和自導魚雷作為潛艇主戰(zhàn)武器的時代，潛艇魚雷射擊控制總是假設目標做等速、等向運動。按照相遇原理，魚雷發(fā)射后按照預先設定的航向直航接近目標，期望魚雷采用設定的速度和自導方式在預定的相遇點命中或發(fā)現(xiàn)目標。在魚雷航程較短、目標機動對抗能力有限的條件下，這種假設和射擊控制方式具有相對的合理性。

現(xiàn)今，魚雷航程的大幅增加，使水下發(fā)射平臺在更遠的距離上對敵發(fā)起攻擊，但同時也給目標預警來襲魚雷并對其實施機動對抗提供了更多的機會［1］。特別是在水下探測能力大幅提高的現(xiàn)代作戰(zhàn)條件下，魚雷發(fā)射之后，被攻擊目標針對來襲魚雷的攻擊而進行變速、變向機動將是不可避免的。

在這種情況下，傳統(tǒng)的魚雷攻擊方法或魚雷自導方式的運用方法將難以滿足戰(zhàn)術的需要。為此，必須依據(jù)魚雷各種自導方式的戰(zhàn)術技術特點、目標規(guī)避機動的戰(zhàn)術策略，研究依據(jù)目標運動狀態(tài)的潛射魚雷自導方式運用問題。

1 潛射魚雷的自導方式及其戰(zhàn)術技術特點

一般來說，輕型魚雷只擔負反潛作戰(zhàn)任務，這就決定了其采用的自導方式相對較為單一，通常大多采用單一的主動聲自導方式。而潛射魚雷往往必須擔負反潛和反艦多種作戰(zhàn)任務，所以其自導方式種類繁多，技術相對復雜。

利用目標輻射、反射的聲能量，或者目標航行產(chǎn)生海水某種物理場的改變而檢測和發(fā)現(xiàn)目標，測定其參量，并用于對魚雷彈道進行操縱控制的設備和算法統(tǒng)稱為魚雷自導系統(tǒng)［2］?；跈z測原理，或者檢測的信號不同，潛射魚雷通常采用被動聲自導、主動聲自導和尾流自導3類自導方式。對于多功能魚雷，為了保證各種情況的使用，往往同時兼?zhèn)涠喾N自導方式。

1.1 被動聲自導

被動聲自導是魚雷最早使用的一種自導方式。采用被動聲自導的魚雷其自導裝置只配備聲學接收基陣，在對目標實施檢測過程中，魚雷本身無需向海水中發(fā)射任何聲學信號，而是由聲學接收基陣被動地接收目標航行過程所產(chǎn)生的輻射噪聲。所以，被動聲自導魚雷只能依據(jù)目標輻射噪聲的方向測量目標的方位，而不能測量目標相對于自身的距離。

為了準確檢測目標，魚雷自導開機后首先通過自導自適應確定海洋的背景噪聲，以建立聲信號的檢測門限，之后便開始對目標進行搜索探測。

被動聲自導在反艦自導魚雷中得到了廣泛應用，至今仍然是打擊水面艦艇的一種重要末自導方式。被動聲自導魚雷的這種檢測原理決定了其明顯的戰(zhàn)術技術特點。

1)由于魚雷無需主動向外發(fā)出聲學信號而隱蔽地接近目標，所以可達成出其不意的戰(zhàn)術目的。

2)魚雷的自導探測距離受到目標航行噪聲的嚴格限制，通常只能用于攻擊中高速水面目標，攻擊低速目標存在很大困難，更不能用于攻擊錨泊和漂泊的靜止目標。

3)無法解決對目標的識別問題，所以極易被敵方施放的各類水聲對抗器材所誘騙或干擾。

4)無法通過魚雷技術解決多雷齊射中的互導問題，這也是被動聲自導魚雷多雷齊射的困難所在。

5)受自噪聲的干擾和限制，被動自導難以應用于高速魚雷。

由此，被動聲自導魚雷適于攻擊噪聲強度較高的中高速水面目標，而不能攻擊低速或錨泊的目標。

1.2 主動聲自導

主動聲自導魚雷的自導裝置既要配備聲學接收基陣，還要配備聲學發(fā)射基陣。在探測過程中，魚雷首先按照一定的方向向外主動發(fā)出聲脈沖信號，這一聲脈沖被目標艦體反射且被魚雷的自導接收裝置接收后，依據(jù)回波信號的接收方向和延遲時間解算目標的方位和距離。

以往主動聲自導方式主要用于反潛魚雷，反艦魚雷幾乎都不采用主動聲自導方式。一般認為，處于中高速航行水面艦艇，其艦體周圍產(chǎn)生的大量氣泡對入射的聲波有很強的散射作用，將導致目標強度降低，加上海面混響等干擾嚴重，致使主動聲自導攻擊高速航行的水面艦艇效果很差。但是，近年來，隨著各種新技術和信號處理方法在魚雷自導技術上的應用，主動聲自導用于攻擊低速水面艦船目標在工程上已見應用。其主要特點包含以下5條。

1)魚雷的自導探測距離遠，對目標搜索范圍大，且對低速目標更顯優(yōu)勢。

2)可以通過技術措施解決多雷齊射時的互導或相互干擾問題［3］。

3)能夠?qū)δ繕诉M行識別，為在復雜條件下解決魚雷的反水聲對抗問題提供了重要技術基礎。

4)作戰(zhàn)隱蔽性較差，魚雷自導探測過程中，其主動發(fā)射的聲脈沖信號容易被目標的偵察設備所截獲而報警。

5)用于反艦時，目標速度越高自導性能越差。

可見，主動聲自導除了適用于攻擊潛艇目標之外，對水面艦船僅適用于攻擊噪聲強度較低的低速或錨泊目標。

1.3 尾流自導

與聲自導不同，尾流自導并不是對目標自身的輻射噪聲或反射聲脈沖進行檢測，而是對其航行所產(chǎn)生的尾流進行檢測。在魚雷制導中，被工程普遍采用的是氣泡主動聲尾流自導。由于目標尾流的幾何尺度與艦船的寬度、吃水深度和速度等因素密切相關。尾流自導與聲自導相比具有以下顯著特點:

1)抗干擾能力強。由于目標尾流既不能人為地生成，也無法人為地使其消滅，且尾流自導所運用的這種特殊物理場，使它不易受到敵方人為制造的任何聲場和無線電場的干擾，所以用于對抗聲自導魚雷的各種水聲對抗器材幾乎對尾流自導魚雷都不起作用。

2)用尾流自導魚雷攻擊中高速航行的水面艦船比聲自導魚雷更為優(yōu)越。使用主動聲自導攻擊高速航行的水面艦艇效果很差，而被動聲自導抗干擾性能又遠不如尾流自導。

3)適用于高航速魚雷的自導。高速魚雷必然存在很強的自噪聲，這將嚴重干擾其聲自導性能。所以，許多聲自導特別是被動聲自導魚雷，不得不在魚雷航速和自導作用距離之間進行折中。而尾流自導的性能與魚雷的航速關系不大，因此適用于高速魚雷的自導。

4)尾流自導裝置簡單可靠，且具有可選擇攻擊目標和多雷齊射的許多優(yōu)點。

5)尾流自導魚雷對由于目標機動造成的封閉形尾流、尾流交叉以及由于爆炸形成的斷流或者尾流異常加寬等檢測效果欠佳。

因此，尾流自導適于攻擊尾流跡象明顯的中速、高速目標，不能打擊低速、錨泊和大幅機動的目標。

2 魚雷自導方式與攻防行動策略

魚雷各種自導方式的原理決定了其戰(zhàn)術技術特點，這些特點也就成了攻防行動中，攻防雙方選擇戰(zhàn)術策略的重要依據(jù):作為使用魚雷的攻擊方，總是希望按照目標運動狀態(tài)，選擇有利于發(fā)揮魚雷優(yōu)勢的自導方式，以達成有效攻擊的目的;而作為魚雷的防御方，則是依據(jù)魚雷自導方式的弱點，創(chuàng)造條件達成免遭被其攻擊的目的。

2.1 被動聲自導魚雷的攻擊和防御

中高速航行狀態(tài)的水面艦船，其輻射噪聲一般都較高，客觀上提供了被動聲自導良好的探測條件。所以，在對中高速水面目標攻擊時，作為攻擊者經(jīng)常采用被動聲自導魚雷攻擊。

在魚雷接近目標過程中，當目標發(fā)現(xiàn)并判明來襲魚雷的自導方式為被動聲自導時，將針對被動聲自導魚雷的弱點采取相應的對抗策略。作為機動規(guī)避，目標通常采用大幅轉(zhuǎn)向，然后降速或停車而使自身的輻射噪聲急劇減弱甚至消失。這樣，就會使魚雷的被動聲自導失去對目標的跟蹤，從而達到成功規(guī)避的目的。

2.2 主動聲自導魚雷的攻擊和防御

低速航行或錨泊狀態(tài)的水面艦船，其輻射噪聲比較低，且航行產(chǎn)生的有效尾流長度也十分有限，所以，在對低速或錨泊的水面目標攻擊時，作為攻擊者經(jīng)常采用主動聲自導魚雷攻擊。

目標在低速航行或錨泊狀態(tài)時，其聲納報警魚雷的距離往往比較遠，當目標發(fā)現(xiàn)并判定來襲魚雷為主動聲自導方式時，為了破壞魚雷的探測與跟蹤，除了使用水聲對抗器材之外，作為自身機動配合，必定同時采用加速機動的方法［4］。經(jīng)加速機動，當目標速度達到一定程度后，多普勒頻移效應以及目標高速機動規(guī)避使其輻射噪聲和尾流大幅增強，將嚴重影響主動聲自導魚雷的探測效果。如果魚雷的主動聲自導探測方式無法檢測目標的反射信號時，就會導致其自導裝置丟失目標而脫靶，從而達到成功規(guī)避的目的。

2.3 尾流自導魚雷的攻擊和防御［5］

中高速航行的目標，不僅輻射噪聲較高，而且尾流跡象明顯，能夠被尾流自導魚雷檢測的尾流長度范圍大。所以，除了可以采用被動聲自導攻擊外，也可以采用尾流自導攻擊。

但是，無論單通道尾流自導還是三通道尾流自導，它們均屬于近場制導，因此對于魚雷本身來說并不具備自主判斷目標舷別的能力，也就無法自主確定跟蹤目標的方向。故尾流自導魚雷發(fā)現(xiàn)目標尾流后，只能依據(jù)發(fā)射前或線導導引過程中發(fā)射平臺武器系統(tǒng)設定的目標舷別確定跟蹤目標尾流的方向。在魚雷接近目標尾流或者跟蹤過程中，一旦目標通過機動導致其舷別產(chǎn)生改變化或者造成尾流交叉等情況時，魚雷就會沿目標航行的反方向越來越遠地離開目標，或者導致跟蹤邏輯的混亂，從而導致攻擊的失敗。尾流自導的這一弱點成為目標規(guī)避尾流自導魚雷常見的方法。

3 適應目標機動對抗的魚雷自導方式運用

綜上可以看出，目標的運動狀態(tài)，特別是目標的航行速度是選擇魚雷自導方式的重要依據(jù)。在魚雷攻擊中，作為自導魚雷攻擊，盡管可以根據(jù)魚雷發(fā)射前所掌握的目標速度選擇魚雷的自導方式，但魚雷發(fā)射后，在較長時間接近目標的過程中，如果目標大幅改變了其原有的運動速度，那么，發(fā)射之前所確定的自導方式將難以保證繼續(xù)有效。

針對這一現(xiàn)實，必須通過作戰(zhàn)使用方法和工程技術兩種途徑加以解決。

3.1 通過戰(zhàn)術使用方法適應目標的機動對抗

為了爭取魚雷射擊的最好效果，潛艇通常需要組織多雷齊射。但是，以往各種自導魚雷的齊射組織總是采用相同型號的魚雷，使用同樣的自導方式。顯而易見，這種齊射組織方法的基本思想是最大程度地遮蓋由于目標運動要素誤差導致的目標位置散布［6］，并沒有考慮魚雷發(fā)射后由于目標變速機動導致所使用自導方式的失效。

然而，在復雜對抗的攻擊條件下，不僅目標運動要素會存在較大的誤差，而且目標發(fā)現(xiàn)魚雷攻擊后必定要進行相應的變速、變向機動。由此，這種齊射方法的弱點將是明顯的。比如，在魚雷發(fā)射前目標為低速航行狀態(tài)，自然有利于主動聲自導魚雷的使用，但目標報警魚雷后，采用加速的規(guī)避機動策略，將破壞主動聲自導的探測性能，齊射的所有魚雷都將無法對其繼續(xù)探測和跟蹤。

在同樣的射擊條件下，如果齊射的兩條魚雷分別采用被動聲自導和主動聲自導進行混合自導方式齊射，那么，情況就會發(fā)生本質(zhì)的變化:目標平臺魚雷報警后，如果繼續(xù)采用原來的航速航行，則正好有利于主動聲自導的探測;相反，如果目標采取加速規(guī)避的策略，則又是被動聲自導方式有利的探測和跟蹤條件。以此，兩種自導方式的混合齊射，將使目標的機動規(guī)避策略陷入兩全其難的被動局面，這必將對潛艇魚雷攻擊效果產(chǎn)生重大影響。

混合自導方式齊射的基本思想是通過優(yōu)化組合魚雷的自導方式［7］，實現(xiàn)不同自導方式的優(yōu)勢互補，增大目標對抗的難度，使得目標即使采用機動對抗的措施，也能確保其中一條魚雷保持其戰(zhàn)術性能，進而提高齊射的命中率。

3.2 通過改進魚雷技術適應目標的機動對抗

通過戰(zhàn)術使用方法解決魚雷自導方式適應機動對抗的戰(zhàn)術條件固然十分重要，但這種方法卻以魚雷數(shù)量消耗為代價。所以，更好的方法則是通過改進魚雷技術，特別是提高魚雷智能化水平來適應這種復雜的作戰(zhàn)背景。

1)采用不同自導方式聯(lián)合制導。在單獨使用魚雷的主動聲自導、被動聲自導和尾流自導方式時，只能發(fā)揮其優(yōu)勢之一，也只能應對有限的攻擊條件。因此，如果能同時使用兩種自導方式實現(xiàn)魚雷末段的聯(lián)合自導，將是解決魚雷適應復雜機動對抗條件的重要技術途徑之一。

聯(lián)合制導是指魚雷自導開機后有兩種自導方式同時開啟工作，當其中之一或兩者均發(fā)現(xiàn)目標后，按照一定的優(yōu)先準則，由其中之一對魚雷彈道進行控制。如果一種自導方式丟失目標后，另一種自導方式接續(xù)工作。從而，充分利用兩種自導方式各自的優(yōu)點，保證大多數(shù)情況下都能對目標進行有效探測和導引控制。以往，通常采用主動聲自導和被動聲自導聯(lián)合，實際尾流自導也可與主動聲自導或被動聲自導聯(lián)合使用。

2)魚雷自適應變換自導方式搜索和跟蹤。所謂變換自導方式搜索和跟蹤是指魚雷自身依據(jù)歷史的探測和攻防雙方的戰(zhàn)術策略，根據(jù)當前的探測情況適時變換自導方式對目標進行搜索和探測，這是現(xiàn)代魚雷智能化水平的重要體現(xiàn)。因為現(xiàn)代作戰(zhàn)條件下，潛艇魚雷攻擊的成敗，除了需要艇上魚雷武器系統(tǒng)最大程度地把魚雷“送”到目標附近之外，魚雷能夠及早發(fā)現(xiàn)并穩(wěn)定跟蹤目標則是另一關鍵所在。所以，利用魚雷自身的信息處理系統(tǒng)，輔助其可靠地發(fā)現(xiàn)目標，特別是在自導跟蹤丟失目標后，通過變換自導方式重新發(fā)現(xiàn)目標是魚雷技術面臨的又一新問題。

為了實現(xiàn)這一目的，依據(jù)各種自導方式的技術特點、目標機動對抗的戰(zhàn)術策略，確定魚雷自導方式轉(zhuǎn)換的時機和轉(zhuǎn)換方案是解決魚雷智能化搜索的重要前提。

按照各種自導方式的特點確定相互轉(zhuǎn)換關系并不困難，但確定自導方式轉(zhuǎn)換的時機則必須根據(jù)魚雷攻擊所處的階段不同而確定。

一般來說，有兩種情況需要魚雷變換自導方式:一是在魚雷接近目標過程中，魚雷尚未發(fā)現(xiàn)前目標就已實施了變速機動，從而導致正在使用的自導方式不能發(fā)現(xiàn)目標;二是魚雷跟蹤目標過程中目標實施了變速機動而導致正在使用的自導方式丟失對目標的跟蹤。后一種情況的“目標丟失”足以為魚雷轉(zhuǎn)換自導方式提供依據(jù)，但前一種情況由于發(fā)射距離不同，光靠魚雷自身將無法確定轉(zhuǎn)換時機。對此，作為魚雷射擊參數(shù)解算的重要參數(shù)之一的魚雷航程為解決這一問題提供了重要依據(jù)［8］。利用該參數(shù)，當魚雷發(fā)射后其航程到達既定的距離但仍未發(fā)現(xiàn)目標時，魚雷轉(zhuǎn)入機動搜索的同時便可執(zhí)行轉(zhuǎn)換自導方式搜索。

4 結束語

水聲探測與反探測，戰(zhàn)術平臺攻擊與反攻擊之間的矛盾，已經(jīng)給水中兵器運用帶來了許多困難，而戰(zhàn)術情況的多變性又使魚雷的末段自導問題變得十分復雜。

所以，要想大幅度提升水下作戰(zhàn)平臺在現(xiàn)代條件下的戰(zhàn)斗效能，單單追求魚雷的速度、航程等常規(guī)性能指標是不夠的。為了達到與這些指標相匹配的戰(zhàn)術使用效果，必須密切結合現(xiàn)代作戰(zhàn)的實際，在加強魚雷自身信息處理能力建設的基礎上，還需要特別強調(diào)提高其應對各種復雜對抗條件的智能化水平。本文根據(jù)魚雷各種自導方式的特點及戰(zhàn)術問題，提出了改善其使用性能的技術途徑和方法，對完善魚雷武器的作戰(zhàn)功能將是有益的。

［1］ 李本昌，張選東.潛射魚雷及其應著重解決的問題［J］.魚雷技術，2004，12(2):47-50.

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［3］ 張靜遠.魚雷作戰(zhàn)使用與效能分析［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2005.

［4］ 賈躍，宋保維.水面艦船對聲自導魚雷防御機動方法研究［J］.火力與指揮控制，2007，32(1):45-48.

［5］ 陳顏輝，孫振新.水面艦艇純機動規(guī)避尾流自導魚雷方法［J］.魚雷技術，2010，18(1):68-71.

［6］ 李本昌，梁濤.尾流自導魚雷的齊射及其建模［J］.火力與指揮控制，2008，33(6):128-130.

［7］ 李本昌，梁濤.潛艇魚雷武器多通道射擊控制研究［J］.指揮控制與仿真，2008，30(5):6-8.

［8］ 李本昌，等.重型魚雷的機動搜索及機動搜索彈道架構［J］.指揮控制與仿真，2010，32(3):1-3.