魚雷尾流自導+機動搜索彈道攻擊方案構想

于雪泳，武志東

（海軍潛艇學院作戰(zhàn)指揮系，山東 青島 266199）

0 引言

隨著魚雷技術的發(fā)展，魚雷戰(zhàn)技性能越來越高，攻擊手段越來越智能化，尾流自導+ 機動搜索彈道就是較為典型的一種。尾流自導+機動搜索彈道是指不使用魚雷線導功能，末制導為尾流自導，在適當時機使魚雷轉入指定樣式機動搜索的使用方式。這種機動搜索能較好地覆蓋目標位置散布區(qū)域，彌補因運動要素不準等因素造成的尾流自導攻擊失?。?］。

機動搜索方式可能包括環(huán)形搜索、螺旋搜索、折線搜索等樣式，不同機動搜索彈道的作戰(zhàn)使用方案不盡相同。本文選擇尾流自導+環(huán)形機動搜索彈道樣式作為研究對象，構想這種魚雷彈道的使用時機、攻擊策略和攻擊參數(shù)設定或計算方法。

1 使用時機構想

新型魚雷尾流自導+ 機動搜索彈道的使用時機，應考慮：1）尾流自導方式的使用時機；2）機動搜索彈道的使用時機。

1.1 尾流自導的使用時機

新型魚雷一般具備線導功能，即發(fā)射后能夠對魚雷進行控制、引導，線導功能可大大降低潛艇對目標運動要素解算、攻擊陣位、攻擊機動的要求。所以，在沒有特殊需求時，應首選線導功能。但是，在一些情況下，反而要放棄線導功能的便利，而采用“發(fā)射后不管”的自導方式，如：線導影響潛艇規(guī)避機動、線導影響后續(xù)武器使用、線導分散指揮員精力而影響指揮決策等情況下，就要果斷放棄線導，而采用自導方式。

自導方式有聲自導和尾流自導之分，當目標聲信號較弱或具備聲學干擾手段、目標尾流明顯（目標為水面目標）、潛艇掌握一定的目標運動要素（含目標舷別已準確掌握）且海況允許的情況下，應選擇使用尾流自導方式。

1.2 機動搜索彈道的使用時機

機動搜索彈道的使用，也不是一個必選項，而是需要指揮員根據(jù)戰(zhàn)場情況決定是否使用。當潛艇對目標運動要素掌握比較準確時，可采用常規(guī)的魚雷射擊諸元計算方法，使魚雷經(jīng)過一次或二次轉角后進入目標尾流，轉入追蹤彈道。當潛艇對目標位置掌握不準確時，對于潛艇而言，目標處于一定的區(qū)域范圍之內，潛艇指揮員可利用魚雷的機動搜索彈道功能，實施對目標位置散布區(qū)域的搜索。

1.3 尾流自導+機動搜索彈道的使用時機

由此，可將尾流自導+機動搜索彈道的使用時機總結為：

1）潛艇自行跟蹤水面目標且對目標運動要素有了一定程度的掌握；

2）戰(zhàn)場態(tài)勢不便使用線導攻擊，適宜使用尾流自導雷攻擊；

3）目標運動要素沒有收斂到滿意的程度，魚雷可能無法發(fā)現(xiàn)目標尾流。

2 攻擊策略構想

當戰(zhàn)場情況符合尾流自導+ 機動搜索彈道使用時機時，應果斷實施攻擊行動。

2.1 攻擊策略

經(jīng)研究論證，使用尾流自導+機動搜索彈道對目標實施攻擊的策略為按照潛艇掌握的目標運動要素，計算尾流自導射擊諸元，魚雷首先按照尾流自導方式搜索目標尾流，在預計魚雷穿過且未發(fā)現(xiàn)目標尾流時，按機動搜索彈道參數(shù)確定的搜索樣式實施搜索。

2.2 策略原理

先使用尾流自導方式對目標實施攻擊的原理：1）尾流自導是魚雷自導的重要方式之一，其技術已經(jīng)比較成熟，只要有一定的捕獲目標尾流的概率時，就不能輕易放棄；2）潛艇已經(jīng)掌握了一定的目標運動要素，雖然未達到滿意程度，但基本滿足尾流自導魚雷發(fā)射要求；3）雖然不能確保尾流自導攻擊一定成功，但不能排除成功的可能性，嘗試一下總比直接放棄好。

預計魚雷穿過且未發(fā)現(xiàn)目標尾流時進行機動搜索的原理：1）魚雷穿過且未發(fā)現(xiàn)目標尾流時，若無其他措施，此次魚雷攻擊即宣告失敗；2）利用魚雷的機動搜索功能，可以在尾流自導攻擊失敗后，再次進行目標搜索，提高發(fā)現(xiàn)概率；3）在魚雷穿過且未發(fā)現(xiàn)目標尾流的情況下，再實施機動搜索，可充分發(fā)揮前段尾流自導的作戰(zhàn)效能。

2.3 策略方案

關于使用尾流自導的策略方案，已有諸多文獻論述，非本文重點。

現(xiàn)重點論述使用機動搜索彈道的策略方案，該方案可概括為：精準把握開始時機、科學計算目標位置域、合理確定機動搜索方向。

2.3.1 關于機動搜索開始時機

機動搜索開始時機可確定為：魚雷第一次穿過且未捕獲目標尾流時刻T0。若魚雷捕獲目標尾流，則機動搜索彈道不執(zhí)行；若未捕獲目標尾流，將第一次穿過目標尾流時刻，即T0 時刻，作為執(zhí)行機動搜索彈道的開始時刻。

2.3.2 關于目標位置域的計算

采用潛艇獲得的某時刻（認為目標運動要素滿意的時刻）目標運動要素，通過數(shù)學計算，目標位置散布概率密度可表示為二維正態(tài)分布函數(shù)：

式中，Δx，Δy 為目標實際位置與目標位置推算點的差異量；r 為相關系數(shù)；σ1為x 軸方向標準差；σ2為y 軸方向標準差［2-3］。

取a=2σ1，b=2σ2，以a，b 為長短半軸，以目標位置最或然點為中心，形成目標位置散布橢圓區(qū)域。

2.3.3 關于機動搜索方向

魚雷從T0 時刻開始，以T0 時刻魚雷位置點與目標位置最或然點的距離為半徑，實施旋回搜索。當攻敵左舷時，魚雷采用左旋回方式搜索一周，如下頁圖1 所示；當攻敵右舷時，魚雷采用右旋回方式搜索一周，如圖2 所示。

圖1 尾流+機動搜索彈道攻敵左舷構想圖Fig.1 Conception diagram of wake and maneuvering search trajectory to attack the enemy's left port

圖2 尾流+機動搜索彈道攻敵右舷構想圖Fig.2 Conception diagram of wake and maneuvering search trajectory to attack the enemy's starboard

由于魚雷穿過目標尾流之后再進行旋回搜索，而不是航行至目標位置散布區(qū)域圓相切的位置開始旋回搜索，所以，魚雷旋回搜索區(qū)域與目標位置散布區(qū)域有一定出入，這在一定程度上降低了機動搜索彈道搜索的效率。這種損失是由于利用了魚雷尾流自導功能帶來的。尾流自導+機動搜索彈道使用中，尾流自導是為主的，機動搜索彈道是為輔的，所以，首先進行尾流搜索，再進行旋回搜索，是必要的科學的?？梢钥闯?，當尾流自導雷進入目標尾流角較大時，機動搜索彈道的搜索效率會相應提高。

3 攻擊參數(shù)設定或計算方法構想

魚雷攻擊參數(shù)包括尾流自導參數(shù)和機動搜索彈道參數(shù)，尾流自導參數(shù)設定或計算方法，為傳統(tǒng)的魚雷攻擊理論，見諸于多種文獻，本文不作論述。機動搜索彈道攻擊參數(shù)，包括開始機動搜索航程、機動搜索航深、航速、自導方式、旋回半徑、旋回方向、旋回結束后航向等，現(xiàn)分別闡述其設定或計算方法構想。

3.1 開始機動搜索航程

開始機動搜索航程是指魚雷從發(fā)射出管開始，航行至第一次出尾流時刻所經(jīng)歷的航程，是控制魚雷開始機動搜索的參數(shù)。這個參數(shù)的計算，需要用到魚雷尾流自導射擊參數(shù)中的魚雷航程（即魚雷從發(fā)射到交匯目標航跡線所航經(jīng)距離Sl）和命中角（即進入尾流角θ），以及目標尾流寬度（即魚雷第一次進入尾流處的尾流寬度W），由魚雷開始執(zhí)行機動搜索的時機可知，開始機動搜索航程Sj 可表達為：

3.2 機動搜索航深

因攻擊目標為水面目標，考慮到開始機動搜索彈道之后的航段，魚雷進行的是聲自導搜索。所以，機動搜索航深需要適合目標情況及海區(qū)情況，利于聲自導發(fā)現(xiàn)目標。

3.3 機動搜索航速與自導方式

機動搜索航速宜采用高速，機動搜索自導方式宜采用主動聲。理由是：主動聲方式受目標規(guī)避機動措施影響較小，高速對主動聲自導影響不很明顯。從攻擊構想圖上可以看出，機動搜索旋回范圍比較大，若魚雷速度偏低，則旋回搜索的時間必然加長，目標位置擴展將更為發(fā)散。

3.4 機動搜索旋回半徑

按攻擊策略構想，魚雷旋回搜索半徑應為魚雷開始旋回點到目標位置最或然點的距離，如圖3 所示，魚雷在目標尾部距離為CM 的位置進入目標尾流，穿過尾流后，若未發(fā)現(xiàn)目標尾流，即進入旋回搜索階段，旋回搜索開始點必然在魚雷進入尾流的另一側，具體離開目標尾流中心線為多少時，開始旋回搜索最有利呢？應考慮到如下幾個因素：一是有足夠的距離使尾流自導確定離開目標尾流且確定沒有發(fā)現(xiàn)尾流；二是不能距離太大，若距離太大，則將使目標位置散布更大，旋回搜索范圍與目標散布范圍的重合度更低。所以，這個距離（用CB 表示）可以考慮取50 m～70 m 為宜。因此，機動搜索旋回半徑可表達為：

圖3 機動搜索旋回半徑計算示意圖Fig.3 Schematic diagram of calculation of maneuvering search cycle radius

3.5 機動搜索旋回方向

尾流自導方式攻擊目標時，目標舷別是一個重要的攻擊參數(shù)，是必須準確掌握的。所以，尾流自導魚雷進入目標尾流時的舷別態(tài)勢是已知的明確的。由此，機動搜索旋回方向應為：若魚雷從目標左舷首次進入尾流時，采用左旋回方向，即逆時針方向（俯視）；若魚雷從目標右舷首次進入尾流時，采用右旋回方向，即順時針方向（俯視）。

3.6 旋回結束后航向

旋回結束后航向是在魚雷旋回搜索一周后仍未發(fā)現(xiàn)目標的情況下，繼續(xù)搜索的航行。確定旋回結束后航向的原則是：在現(xiàn)有信息的基礎上，使魚雷與目標位置最或然點相遇。

魚雷進入目標尾流時（魚雷到達C 點時，C 點為線段CM 的端點），目標位置最或然點為M 點（線段CM 的另一端點）；魚雷穿過尾流到達B 點且未發(fā)現(xiàn)目標尾流時，開始以O 為圓心進行圓周搜索；搜索一周回到B 點后仍未發(fā)現(xiàn)目標時，目標位置最或然點位于P 點；魚雷開始進行與目標的相遇機動，預期相遇點為Q 點，BQ 即為旋回結束后航向。在這個相遇過程中，設定相遇時間為t，在ΔCBQ 中，CQ=CM+2πr/Vl×Vd+Vd×t，BQ=Vl×t，∠BCQ=180-θ，其中，r 為再規(guī)劃半徑，Vl 為魚雷速度，Vd 為目標速度，θ 為尾流自導射擊諸元計算參數(shù)中的命中角（尾流進入角），利用余弦定理，BQ2=CB2+CQ2+2·CB·CQ·cosθ，即可得t 的值，利用正弦定理，可得∠BQC的值，目標航向與∠BQC 進行加減計算，可得BQ 的方向，如圖4 所示。

4 結論

現(xiàn)代作戰(zhàn)條件下，魚雷雖以線導方式攻擊為主，但是在一些情況下仍有使用自導方式攻擊的必要性。尾流自導+機動搜索方式，就是特殊條件下潛艇指揮員可采取的選項之一。本文論述的策略方法，在作戰(zhàn)中，有的可以直接被采用，有的因為涉及復雜計算難以在情況緊迫的局面下得到運用。雖然如此，其仍有一定的應用價值，比如按此方法所提供的思路，進行概略計算或繪算；再如在指控系統(tǒng)建設中嵌入該方法。這都是該理論研究所期望的效果和作用。