線導加聲自導魚雷最小射距影響因素分析

初 磊，王順杰，野學范

（海軍潛艇學院，山東 青島 266199）

0 引言

受技術條件制約，魚雷存在極限射距［1］，其極限射距是潛艇攻擊過程中需要考慮的基本信息之一［2］。對潛艇根據戰(zhàn)場態(tài)勢迅速作出攻防決策，以及提高魚雷命中概率具有重要意義。

極限射距分為最小射距和最大射距，以往的文獻主要集中于對尾流自導魚雷最大射距的研究，文獻［2］研究了尾流自導魚雷極限射擊范圍的數學描述；文獻［3］研究了尾流自導魚雷齊射極限射距的計算與分析。針對魚雷最小射距的研究相對較少，文獻［4］主要從概念上討論了魚雷最小射程及其戰(zhàn)術意義。目前，未見有針對線導魚雷最小射距進行研究的相關文獻。

本文主要針對線導加聲自導魚雷最小射距問題進行研究，通過研究影響線導加聲自導魚雷最小射距的因素，可進一步明確線導加聲自導魚雷的使用條件，在一定程度上可為相關人員進行可攻性判斷或攻擊決策提供參考。

1 魚雷最小射距及影響線導魚雷最小射距因素

在魚雷性能一定條件下，按照線導魚雷射擊控制確定的魚雷射向發(fā)射魚雷并進行系統(tǒng)導引，如果魚雷發(fā)射出管，到其戰(zhàn)斗部能正常工作，或者魚雷的自導裝置能夠正常發(fā)現目標時間內魚雷航行的最小距離稱為魚雷的最小航程，則發(fā)射魚雷時潛艇和目標之間的距離稱為最小射距。顯然，在一定條件下，不考慮射擊誤差時，若線導魚雷按正常的系統(tǒng)導引方式無法捕獲目標，則發(fā)射魚雷時的目標距離小于最小射距。

在一定目標態(tài)勢條件下，對于自導魚雷而言，影響魚雷最小航程，進而影響最小射距的主要因素有魚雷管制距離、自導自適應時間及最小雷目距離［4］等，且隨著魚雷管制距離、自導自適應時間及最小雷目距的增大而增大。但對于線導魚雷而言，魚雷發(fā)射后，根據選擇導引方式的不同會執(zhí)行不同的彈道，也就是在相同的射距下，由于導引方法或參數的不同，魚雷的實際航程會有所區(qū)別。

1.1 魚雷的管制距離

為了保證發(fā)射平臺的安全，避免魚雷在較近的距離上爆炸造成發(fā)射平臺自身的毀傷，魚雷通常都要設定一個管制距離，該參數決定了魚雷發(fā)射出管后，必須航行到該距離之外才能進行自導開機。

1.2 魚雷自適應時間

無論是自導魚雷還是線導魚雷，都需要魚雷自導裝置正確檢測目標所產生的某種物理場，魚雷自導開機后，必須首先完成自導自適應，而后才可以對目標進行搜索和跟蹤。因此，魚雷自適應時間是影響其最小射距的一個重要因素。

1.3 最小雷目距離

魚雷完成自適應后開始搜索目標，當自導裝置發(fā)現目標時，需要有一定的雷目距離保證魚雷能夠正常確認并跟蹤目標，一旦雷目距離過小，由于魚雷速度較高，很可能導致魚雷無法跟蹤目標。

1.4 線導導引方法

線導魚雷導引過程中，常用的方法主要有修正方位導引法和現在方位導引法。選擇的導引方法不同，會在一定程度上影響魚雷彈道，如當選擇修正方位導引法時，魚雷航程會增大，客觀上會更容易滿足由魚雷的管制距離、魚雷自適應時間、最小雷目距離等主要因素確定的魚雷最小航程，進而影響最小射距。

1.5 目標運動要素

由于魚雷從發(fā)射到捕獲目標需要一定的時間，這個時間范圍之內目標距離會根據目標運動要素的不同產生不同的變化。因此，除了距離因素會影響魚雷航程外，目標的航向、航速的不同也會導致目標與本艇之間相對運動趨勢的不同，進而影響最小射距。

2 線導加聲自導魚雷控制及目標可攻性判斷模型

2.1 線導加聲自導魚雷控制模型

由系統(tǒng)控制的線導魚雷基本導引方法主要有修正方位導引法、現在方位導引法、前置點導引法［5-10］。為了降低魚雷出管后魚雷噪聲對艇載聲納的影響，假設首先采用修正方位導引法對魚雷進行初始導引。根據修正方位導引法基本原理，隨著魚雷遠離本艇系統(tǒng)將逐漸減小偏離角γ，其偏離角的計算公式為：

式中，Dl魚雷航程，Dl0為修正導引距離，γ0為初始偏離角。從式（1）中可以看出，采用不同的修正導引距離和初始偏離角將直接影響魚雷彈道。

執(zhí)行修正方位導引時，每個導引周期魚雷航向為：

式中，ΔB=Bm（t）-Bl（t），Sl=Vl·Δt，Bm（t）為目標方位，Bl（t）為魚雷方位，sign（LR）為目標舷別，右舷為“+”，左舷為“-”，Rlw為魚雷到本艇之間距離，Rc后為魚雷滯后于目標的距離。

經過一個導引間隔Δt 后，線導魚雷的位置為：

當魚雷航程等于修正導引距離時，偏離角為0°，此后系統(tǒng)控制魚雷按照現在方位導引法進行導引。

執(zhí)行現在方位導引時，每個導引周期魚雷航向為：

2.2 目標可攻性判斷模型

若魚雷在Tbh時刻自導裝置發(fā)現目標，則利用式（3）和式（5），可得魚雷發(fā)現目標時的航程為：

假設魚雷能夠正常工作的最小航程為Sl_min，最小雷目標距離為Slm_min。

若滿足：

3 仿真及分析

對于魚雷來講，魚雷管制距離、自導自適應時間及最小雷目距離3 個因素都是由魚雷性能決定的。使用線導魚雷時，在導引方法一定、目標運動要素一定的情況下，魚雷管制距離、自導自適應時間及最小雷目距越大，魚雷最小航程就會越大，最小射距也越大。由于在使用過程中，無法改變魚雷的基本性能，因此，本文不重點討論；在魚雷性能一定，即魚雷最小航程一定的情況下，其最小射距受導引控制方法和目標運動態(tài)勢的影響較大。下面主要通過一定條件下的仿真來分析線導魚雷導引參數的設定，及目標運動態(tài)勢對線導加聲自導魚雷最小射距的影響程度。

基本想定：

假設本艇航向030°，速度4 kn，目標方位020°，目標舷角右舷30°，目標初始速度為16 kn，采用線導加聲自導魚雷，射距30 cab，目標定向定速運動，魚雷平均速度40 kn。魚雷自導作用距離1 500 m，采用修正導引距離2 000 m，初始偏離角20°。

圖1 為根據基本想定得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖，從圖1 中可以看出，仿真條件下，當魚雷自適應結束開始搜索目標時，目標處于最小雷目距離之外，因此，可認為該態(tài)勢下的射距滿足魚雷最小射距要求，目標是可攻的。

3.1 線導導引控制對最小射距的影響

從式（1）可以看出，在執(zhí)行修正方位導引時，修正導引距離和初始偏離角直接影響了魚雷彈道，進而會影響魚雷對目標的搜索。假設在基本想定的基礎上，修正導引距離增加到3 000 m，初始偏離角增加到30°。圖2 為修正導引條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖，比較圖2 和圖1 可以看出，魚雷開始搜索目標后，圖2 所示的目標處于魚雷自導扇面的位置要離魚雷更遠一些。可見通過適當增大修正導引距離和初始偏離角的方法，可以使魚雷適應更小的最小射距要求。

圖1 射距30 cab 時線導加聲自導魚雷攻擊示意圖

圖2 修正導引條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖

3.2 目標速度對最小射距的影響

當目標向著本艇運動時，目標速度的大小直接影響了目標與魚雷的接近快慢。假設在基本想定的基礎上，目標速度增大到22 kn。圖3 為速度條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖，比較圖3 和圖1 可以看出，圖3 所示的目標處于魚雷自導扇面的位置要離魚雷更近一些。因此，在目標高速時，更要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

圖3 速度條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖

3.3 目標航向對最小射距的影響

目標舷角越大，目標向本艇接近速度越慢。假設在基本想定的基礎上，目標速度舷角增大到80°。圖4 為舷角條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖，比較圖4 和圖1 可以看出，圖4 所示的目標處于魚雷自導扇面的邊緣，且自導開始搜索一段時間后才發(fā)現目標，更有利于滿足最小航程的要求。因此，在小目標舷角時，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

圖4 舷角條件變化后得到的線導加聲自導魚雷攻擊示意圖

3.4 小結

通過以上仿真可以得到以下幾點結論：1）通過適當增大修正導引距離和初始偏離角的方法，可以使魚雷適應更小的最小射距要求。2）當目標向著本艇運動時，目標高速時，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。3）在小目標舷角時，要特別注意最小航程的要求限制，防止射距不滿足要求。

4 結論

本文主要針對線導加聲自導魚雷最小射距問題進行研究，給出了在線導魚雷使用過程中需要注意的一些問題。當然，在使用線導魚雷過程中還可以人工進行干預，關于這一方面的問題將在以后的工作中進行研究。