超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)射擊效能分析

王海川，洪 浩，邱三鳳

（江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222061）

0 引言

隨著國(guó)外魚雷裝備技術(shù)和性能的不斷發(fā)展和提升，對(duì)我海軍水面艦艇造成的威脅日益增大。目前水面艦艇對(duì)魚雷的近程防御主要采用聲誘餌、聲干擾器等軟對(duì)抗武器，在艦艇近程范圍內(nèi)缺乏有效的硬殺傷手段，一旦誘騙和干擾失敗，艦艇將處于極度危險(xiǎn)之中。因此，急需研制一型末端魚雷硬殺傷武器系統(tǒng)，在艦艇防御末端快速、有效地摧毀突防的來襲魚雷。

隨著對(duì)超空泡射彈技術(shù)持續(xù)和深入的研究，國(guó)內(nèi)外在小口徑火炮發(fā)射的超空泡射彈技術(shù)研究方面取得了重大進(jìn)展。超空泡射彈在水中航行150 m后仍具備穿透魚雷殼體的能力；在最大法向入水角87°，即入水角僅為3°的情況下，可以實(shí)現(xiàn)超空泡射彈可靠入水。超空泡射彈技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，使用超空泡射彈采用直接命中方式攔截水下來襲魚雷是否可行，關(guān)鍵取決于傳感器對(duì)水下目標(biāo)的探測(cè)跟蹤精度和火控處理精度?，F(xiàn)役的主動(dòng)聲納傳感器只能測(cè)量目標(biāo)距離和方位角信息，不能提供目標(biāo)深度信息，在設(shè)定的目標(biāo)深度誤差較大時(shí)，使用艦炮發(fā)射超空泡射彈是難以直接命中目標(biāo)的。本文主要針對(duì)在艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)中配置可以測(cè)量目標(biāo)三維坐標(biāo)信息的聲納傳感器的情況下，首先基于系統(tǒng)攔雷命中概率的計(jì)算提出對(duì)聲納傳感器的測(cè)量性能要求，而后在此基礎(chǔ)上計(jì)算和分析系統(tǒng)的射擊效能。

1 系統(tǒng)構(gòu)成與作戰(zhàn)流程

艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)主要由高頻魚雷定位聲納、火控設(shè)備、小口徑艦炮和超空泡射彈所組成。其中:高頻魚雷定位聲納主要完成對(duì)來襲魚雷的搜索、捕獲和跟蹤，實(shí)時(shí)提供目標(biāo)跟蹤測(cè)量信息；火控設(shè)備主要完成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)求取和艦炮射擊諸元解算，以及艦炮的射擊控制；小口徑艦炮主要完成對(duì)來襲魚雷的跟蹤瞄準(zhǔn)和超空泡射彈的連續(xù)發(fā)射；超空泡射彈主要完成對(duì)來襲魚雷的毀傷任務(wù)。

艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)的典型作戰(zhàn)流程如下:

統(tǒng)計(jì)中主要發(fā)文期刊前15位為：農(nóng)業(yè)圖書情報(bào)學(xué)刊(80篇)、河南圖書館學(xué)刊(67篇)、科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)(66篇)、圖書情報(bào)工作(51篇)、內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)(46篇)、情報(bào)探索(46篇)、才智(40篇)、中華醫(yī)學(xué)圖書情報(bào)雜志(38篇)、張家界日?qǐng)?bào)(38篇)、圖書館學(xué)刊(37篇)、科技信息(35篇)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志(34篇)、現(xiàn)代情報(bào)(31篇)、中國(guó)教育信息化(29篇)、黑龍江科技信息(20篇)?？梢妶D書情報(bào)類期刊是我國(guó)信息素養(yǎng)研究成果主要刊載者和推動(dòng)者，同時(shí)科技信息類期刊也積極刊載相關(guān)研究成果，這值得肯定和鼓勵(lì)的好現(xiàn)象。

1）接收由作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)或魚雷報(bào)警聲納提供的目標(biāo)指示數(shù)據(jù)和命令；

德國(guó)西部魯爾區(qū)的波鴻，通過打造魯爾藝術(shù)節(jié)、魯爾鋼琴節(jié)和波鴻綜合音樂節(jié)等在歐洲擁有較高聲譽(yù)和影響力的藝術(shù)節(jié)慶活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了從工業(yè)基地到文化藝術(shù)中心城市的轉(zhuǎn)型

2）高頻魚雷定位聲納依據(jù)目標(biāo)指示數(shù)據(jù)，搜索、捕獲和跟蹤來襲魚雷目標(biāo)；

3）火控設(shè)備接收高頻魚雷定位聲納的跟蹤測(cè)量信息，求取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，解算艦炮射擊諸元；

4）控制艦炮跟蹤瞄準(zhǔn)來襲魚雷，適時(shí)發(fā)射超空泡射彈；

5）超空泡射彈高速入水后，形成超空泡，在有效攔截區(qū)段內(nèi)實(shí)施對(duì)魚雷的硬殺傷。

利用動(dòng)量沉降法來區(qū)分固液兩相，即假設(shè)靶材為多孔材料，材料液相區(qū)孔隙率為1，固相區(qū)孔隙率為0，單元的孔隙率就等于其液體體積分?jǐn)?shù)。根據(jù)材料溫度場(chǎng)分布，液體的體積函數(shù)(V)可以表示為：

第二，審批受時(shí)間的限制。傳統(tǒng)的方式必須要求文件到達(dá)對(duì)應(yīng)部門，并待簽署的負(fù)責(zé)人在場(chǎng)的前提下才能完成，時(shí)間無法預(yù)估。

2 系統(tǒng)有效攔截區(qū)段的分析

在不同魚雷攻擊段航行深度的情況下，系統(tǒng)的有效攔截區(qū)段是不同的。參照護(hù)衛(wèi)艦類水面艦艇的總體配置情況，將艦炮相對(duì)水面的安裝高度設(shè)定為7 m，可計(jì)算出不同魚雷攻擊段航行深度時(shí)有效攔截水平距離的變化情況如表1所示。

法國(guó)邁特羅芝集團(tuán)（metrologic group）成立于1980年，是專業(yè)制造檢測(cè)系統(tǒng)及服務(wù)的公司。主要業(yè)務(wù)范圍包含：裝備或者改造三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（MMT），在線檢測(cè)系統(tǒng)供應(yīng)、培訓(xùn)、維護(hù)及校準(zhǔn)MMT。目前，其銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全球17個(gè)國(guó)家和地區(qū)，并在美國(guó)、德國(guó)及意大利建立有分公司?？蛻羰瞧嚰昂娇罩圃旒瘓F(tuán)及其供應(yīng)商，3D測(cè)量系統(tǒng)的機(jī)器制造生產(chǎn)商。

在以彈丸入水角不小于3°，水中航程不大于150 m作為限制條件的情況下:

1）在魚雷航行深度為8 m時(shí)，有最遠(yuǎn)的水平攔截距離280 m；

2）在魚雷航行深度為20 m時(shí)，最遠(yuǎn)水平攔截距離僅為200 m；

3）在魚雷航行深度大于8 m時(shí)，水中航程不大于150 m是主要限制條件；

來襲魚雷直徑0.533 m，魚雷長(zhǎng)度7 m；航行速度為50kn～55kn，攻擊段航行深度設(shè)定為10m±5m；

在系統(tǒng)攔雷作戰(zhàn)時(shí)，可根據(jù)魚雷航行深度，自動(dòng)計(jì)算出可行的最遠(yuǎn)水平攔截距離，以此確定艦炮的開火時(shí)機(jī)。

3 火控濾波精度計(jì)算分析

針對(duì)聲納對(duì)魚雷目標(biāo)探測(cè)距離誤差不大于1%D+2 m，方位誤差（σ）分別為 0.8°、0.6°和 0.4°的假定情況，采用典型的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)進(jìn)行火控濾波精度的仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖1、圖2所示。

火炮火線相對(duì)水面的高度設(shè)定為7 m；

表1 不同魚雷攻擊段航行深度時(shí)有效攔截水平距離的變化情況表

圖2 聲納不同測(cè)量精度情況下火控濾波求取的目標(biāo)速度和航向角誤差曲線

近年來，多次出現(xiàn)一些損害消費(fèi)者利益的事件，由于各方之間的信息不對(duì)稱和利益沖突，導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)于電商的信譽(yù)不斷下降，消費(fèi)者通常處于信息接收的底層群體，加之互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)追責(zé)的過程相對(duì)滯后以及權(quán)益保護(hù)的過程困難，致使網(wǎng)購(gòu)中存在的權(quán)益保護(hù)并沒有形成較為完善的流程和制度保障。

由圖1可看出:經(jīng)過10個(gè)周期濾波后，目標(biāo)距離二階圓點(diǎn)矩誤差為3 m；目標(biāo)方位角隨機(jī)誤差被壓縮到70%以下，此后穩(wěn)定在60%左右。

1）聲納方位誤差（σ）為0.8°時(shí)，經(jīng)10個(gè)周期濾波后的目標(biāo)方位角誤差（σ）為0.52°；

火炮射速:320發(fā)/min；

3）聲納方位誤差（σ）為0.4°時(shí)，經(jīng)10個(gè)周期濾波后的目標(biāo)方位角誤差（σ）為0.26°。

由圖2可看出:經(jīng)10個(gè)周期的火控濾波后，目標(biāo)速度誤差（σ）小于1.2節(jié)；目標(biāo)航向誤差（σ）均小于2°。依據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行如下的火控預(yù)測(cè)誤差的計(jì)算與分析:

在以上分析與計(jì)算的基礎(chǔ)上，參照國(guó)軍標(biāo)GJB 592《艦炮武器系統(tǒng)射擊效力評(píng)定》中的對(duì)空射擊效力計(jì)算方法，按照下頁(yè)圖3所示位置關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)水下魚雷直接命中概率的計(jì)算。

超空泡射彈彈丸初速可達(dá)1 100 m/s，彈丸空中飛行100 m的時(shí)間不到0.1 s，彈丸在水中航行150 m的時(shí)間不超過0.4 s，因此，對(duì)250 m處魚雷射擊時(shí)彈丸空中飛行和水中航行的總時(shí)間不超過0.5 s。

由于經(jīng)過10個(gè)周期的火控濾波求取的目標(biāo)速度誤差（σ）不大于 0.5 m/s，目標(biāo)航向誤差（σ）小于2°，由此，可計(jì)算出在0.5 s的彈丸飛行時(shí)間內(nèi)目標(biāo)外推誤差（σ）不大于0.25 m，相比濾波后的目標(biāo)距離誤差為3 m是一個(gè)小量。此后，隨著彈丸飛行時(shí)間的縮短和濾波速度誤差的減小，目標(biāo)預(yù)測(cè)誤差將進(jìn)一步減小，因此，在計(jì)算系統(tǒng)射擊效能時(shí)，將主要考慮火控濾波求取的目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)坐標(biāo)誤差。

4 系統(tǒng)效能計(jì)算與分析

1.5 觀察指標(biāo) 觀察治療前后相關(guān)指標(biāo)變化：空腹血糖、餐后2h血糖、糖化血紅蛋白（HbA1 c）、尿白蛋白（ALB）、尿白蛋白肌酐比（UACR）、血肌酐（sCr）、腎小球?yàn)V過率（eGFR）、血清胱抑素 C（CysC）、同型半胱氨酸（Hcy），相關(guān)指標(biāo)由我院同質(zhì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，根據(jù)身高、體質(zhì)量計(jì)算BMI，根據(jù)MDRD公式計(jì)算eGFR。

計(jì)算假定條件如下:

應(yīng)急保障是有效開展減災(zāi)搶險(xiǎn)救援的基礎(chǔ)支撐。一些城市缺乏對(duì)災(zāi)時(shí)搶險(xiǎn)和平時(shí)戰(zhàn)備的應(yīng)急保障要求，尤其是一些北方城市，多年未經(jīng)歷過暴雨洪水考驗(yàn)，防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)薄弱，應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍、防洪搶險(xiǎn)設(shè)施和物資儲(chǔ)備都有待加強(qiáng)。部分城市防洪應(yīng)急預(yù)案中對(duì)通信、信息、供電、運(yùn)輸、物資設(shè)備、搶險(xiǎn)隊(duì)伍等的保障措施不夠明確，搶險(xiǎn)人員和隊(duì)伍缺乏技術(shù)培訓(xùn)和應(yīng)急演練，嚴(yán)重影響在災(zāi)害發(fā)生后第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處置。

彈丸初速高，空中飛行距離很短，因此，空中彈道可近似為直線；彈丸入水時(shí)姿態(tài)不發(fā)生變化，水下彈道近似為直線，彈丸的入水角與火炮高低射角相等；

4）在魚雷航行深度小于8 m時(shí)，入水角不小于3°是主要限制條件。

基于物種豐富度估計(jì)的結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)物種豐度估計(jì)量為48種，在5種棲息地獲取的步甲總數(shù)為42種，抽樣完整度為88.4%。依據(jù)樣地分布的步甲數(shù)據(jù)繪制物種累積曲線，由圖2可知，曲線先急劇上升再逐漸平緩，最后形成一條漸近線，表明本次試驗(yàn)取樣充分，樣本數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際整體數(shù)據(jù)的代表性強(qiáng)，可進(jìn)行下一步分析。

2）聲納方位誤差（σ）為0.6°時(shí)，經(jīng)10個(gè)周期濾波后的目標(biāo)方位角誤差（σ）為0.39°；

火炮隨動(dòng)系統(tǒng)的跟蹤誤差（σ）為1.5 mrad；

水中彈道模型及參數(shù)不準(zhǔn)確導(dǎo)致的高低諸元誤差（σ）為 1.5 mrad，方位諸元誤差（σ）為 1.0 mrad；

己艦姿態(tài)測(cè)量導(dǎo)致的高低諸元誤差（σ）為0.75 mrad，方位誤差（σ）為 0.5 mrad。

1）在聲納不能測(cè)量目標(biāo)深度的條件下計(jì)算系統(tǒng)命中概率

首先假定聲納對(duì)來襲魚雷方位探測(cè)誤差（σ）為0.6°，距離探測(cè)誤差為1%D+2 m；按照傳統(tǒng)聲納只能測(cè)量距離和方位角信息，不能準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)深度信息的條件，采用設(shè)定目標(biāo)航行深度的方法，計(jì)算系統(tǒng)命中概率。當(dāng)存在不同的魚雷航行深度設(shè)定誤差情況下，系統(tǒng)命中概率變化情況如表2所示。

總之，農(nóng)村的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展還有很長(zhǎng)的一段路要走，只有對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)之上發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，才能促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)新農(nóng)村的發(fā)展。

從表2可看出:當(dāng)目標(biāo)深度設(shè)定誤差大于1 m后，系統(tǒng)命中概率急劇下降；當(dāng)目標(biāo)深度設(shè)定誤差大于2 m后，系統(tǒng)命中概率降低到1%以下，不能滿足有效毀傷的需求，因此，系統(tǒng)所配的高頻魚雷定位聲納必須具有目標(biāo)深度的精確測(cè)量能力。

2）在聲納能測(cè)量目標(biāo)深度條件下，根據(jù)不同測(cè)角精度計(jì)算系統(tǒng)命中概率

假定來襲魚雷航行速度為55 kn，勻速直航運(yùn)動(dòng)，攻擊段航行深度為10 m，目標(biāo)航路捷徑偏離艦炮位置10 m、5 m，系統(tǒng)的有效攔截區(qū)段為250 m～75 m。聲納對(duì)來襲魚雷距離探測(cè)誤差為1%D+2 m，方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）分別為 0.8°、0.6°、0.4°，分別計(jì)算出的系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷的命中概率如表3所示。

習(xí)近平總書記號(hào)召青年“在奮斗中釋放青春激情、追逐青春理想，以青春之我、奮斗之我，為民族復(fù)興鋪路架橋，為祖國(guó)建設(shè)添磚加瓦?！?/p>

假定來襲魚雷航行速度為50 kn，攻擊段航行深度為5 m，目標(biāo)航路捷徑偏離艦炮位置10 m、5 m，系統(tǒng)的有效攔截區(qū)段為225 m～75 m，分別計(jì)算出的系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷的命中概率如下頁(yè)表4所示。

綜合考慮作戰(zhàn)需求和技術(shù)可行性，聲納對(duì)來襲魚雷方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）選定為≤0.6°。

3）在聲納方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）為0.6°的情況下，系統(tǒng)命中概率計(jì)算與分析

在聲納方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）為0.6°的情況下，針對(duì)不同魚雷航向深度、不同航路捷徑所計(jì)算出的系統(tǒng)命中概率結(jié)果如表5所示。

通過對(duì)以上射擊效能計(jì)算結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，得出如下結(jié)論意見:

表4 聲納不同測(cè)量精度情況下，魚雷深度為5 m時(shí)不同目標(biāo)航路捷徑系統(tǒng)命中概率計(jì)算結(jié)果表

表5 聲納方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）為0.6°的情況下，系統(tǒng)命中概率計(jì)算結(jié)果表

1）在聲納只能測(cè)量魚雷距離和方位角的情況下，系統(tǒng)命中概率很低，難以滿足有效攔截來襲魚雷的作戰(zhàn)需求。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2）在聲納對(duì)來襲魚雷距離探測(cè)誤差為1%D+2 m，方位和俯仰角探測(cè)誤差（σ）為0.6°的情況下，對(duì)于不同航行深度的來襲魚雷，除了在目標(biāo)航路捷徑偏離艦炮位置5 m、魚雷航行深度小于10 m的情況外，系統(tǒng)對(duì)5 m～20 m攻擊深度的來襲魚雷命中概率均大于60%，可滿足有效攔截來襲魚雷的作戰(zhàn)需求。

3）在艦艇高速、遠(yuǎn)離規(guī)避的情況下，系統(tǒng)將具有更多的攔截時(shí)間，可以發(fā)射更多的炮彈，因而，系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷的命中概率也將會(huì)有所提高。

5 結(jié)論

超空泡射彈作為新概念武器，具有對(duì)魚雷、UUV等水下目標(biāo)的硬殺傷能力，為水面艦艇的近程水下防御提供一種可用手段。本文針對(duì)水面艦艇末端攔截水下來襲魚雷的作戰(zhàn)需求，計(jì)算分析了在聲納不同探測(cè)性能和來襲魚雷不同攻擊態(tài)勢(shì)情況下，艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)對(duì)來襲魚雷的命中概率，據(jù)此提出了對(duì)魚雷定位聲納的主要性能要求，可為艦載超空泡射彈反魚雷武器系統(tǒng)及魚雷定位聲納的論證與研制提供技術(shù)支持。