潜艇规避对抗条件下的火箭助飞鱼雷射击方法 ^*

李文哲,郑亚波,周 明,张方方

(海军大连舰艇学院,辽宁 大连 116018)

摘 要 :针对直升机引导火箭助飞鱼雷反潜作战使用问题,充分考虑潜艇规避对抗对火箭助飞鱼雷作战使用的影响,阐述了潜艇规避机动方法,建立了潜艇运动模型,根据潜艇可能机动区域仿真结果,建立了火箭助飞鱼雷射击参数解算模型,运用模拟法仿真计算了火箭助飞鱼雷采用不同射击方法的命中概率,研究结论可为部队使用火箭助飞鱼雷攻潜提供理论参考。

关键词 :火箭助飞鱼雷;射击方法;射击参数;潜艇机动

舰载直升机引导水面舰艇使用火箭助飞鱼雷攻潜是现代反潜作战的主要样式之一。舰机协同反潜作战中,火箭助飞鱼雷能否命中目标，除了与鱼雷本身的战术性能指标有关以外,还与直升机探测信息、潜艇对抗措施和鱼雷作战使用方法等密切相关^[1-2]。实战条件下,舰载直升机对潜搜索过程中,潜艇很有可能已经检测到探测信号,当潜艇确信已被发现后,为摆脱直升机跟踪和规避水面舰艇鱼雷攻击,一般会立即采取相应的反制措施,包括进行战术规避机动和使用水声对抗器材对鱼雷进行诱骗。因此,开展潜艇规避对抗条件下火箭助飞鱼雷射击方法研究对于提高火箭助飞鱼雷对潜攻击效果具有重要的意义。

本文阐述了潜艇规避机动方法,建立了潜艇运动模型,仿真计算了不同航速、不同射击距离条件下潜艇可能机动区域的散布,并在此基础上建立了舰艇采用单雷射击、双雷相同瞄准点齐射和双雷不同瞄准点齐射方法时火箭助飞鱼雷射击参数解算模型,仿真计算了各种射击方法的命中概率。研究结论可丰富火箭助飞鱼雷作战使用理论,为部队作战使用提供参考。

1 潜艇规避机动模型

1.1 潜艇规避机动方法

1.1.1 摆脱吊放声呐跟踪机动方法

当潜艇发现敌机吊放声呐工作信号增强,且持续工作不再间歇性停测时,应认为被敌机发现。潜艇判断被敌机吊放声呐发现后,一般会进行机动规避,减小潜艇目标反射强度,并尽快脱离声呐探测范围^[3]。其规避方法是:立即潜入大深度,转向置敌于艇艉可听测舷角,以隐蔽航速机动脱离。当直升机吊放声呐信号中断时,应认为可能将遭到直升机或火箭助飞鱼雷攻击,一般采用大航速进行规避机动,以增大与暴露位置间的距离,减小敌方鱼雷入水后的发现概率。

1.1.2 规避火箭助飞鱼雷攻击机动方法

当潜艇听测到火箭助飞鱼雷入水噪声或通过其他技术手段发现来袭鱼雷时,应立即转入鱼雷防御,并采取一切措施全力对抗来袭鱼雷攻击,包括进行规避机动和释放水声对抗器材。

由于潜艇可能机动区域是一个类似椭圆,为保证火箭助飞鱼雷水下自导搜索区域尽量大地覆盖潜艇可能机动区域,单雷射击时射击瞄准点应取该区域的散布中心点,进而求出鱼雷的射击参数。

考虑到我国周边海区水深一般较浅,潜艇变深机动效果不好,且火箭助飞鱼雷入水后一般采用主/被动联合自导的方式,本文研究潜艇采用自航式声诱饵和变向变速综合对抗方式对抗鱼雷攻击。发射自航式声诱饵后,潜艇采用向诱饵运动方向的反方向加速规避机动的方式规避来袭鱼雷^[5-6]。

根据潜艇的机动特性和旋回机动参数,对舰艇采用不同发射距离时潜艇可能机动区域进行仿真计算,得到潜艇的可能机动区域长轴长度数据如图3所示。

1.2 潜艇运动模型

2)直升机：使用吊放声呐对潜搜索,吊放声呐测距均方差2%·D ,测方位均方差3°,解算目标航向均方差3°,解算目标航速均方差3 kn,吊放声呐丢失目标到火箭助飞鱼雷发射的系统反应时间为3 min。

图1 潜艇规避机动示意图

假设t 时刻潜艇在xoy 平面上的位置为(x _mi ,y _mi ),航向为C _mi ,航速为V _mi ,则经过Δt 后潜艇位置为

(1)

其中，

C _mi =C _mi-1 +ω _m ×Δt

(2)

式中:ω _m 为目标潜艇旋回角速度。

第二，提高收入水平是提升居民主观社会地位评价的重要途径，从而要优化收入分配结构，打破户籍限制、社会关系等门槛对收入分配的影响。同时，居民的社会地位评价还会受到物质资本、性格等因素的影响，从而在提高个人教育水平的同时要引导居民树立积极健康的心态。

若发射自航式声诱饵时潜艇位置为m ₃(x _m3 ,y _m3 ),经过Δt ′后声诱饵位置为

(3)

1)潜艇：初始航向为0°,最大航速24 kn,旋回角速度4°/s,潜艇鱼雷报警方位均方差10°,潜艇判断敌攻击企图最短反应时间为2 min,从鱼雷报警到发射声诱饵对抗来袭鱼雷的反应时间是30 s。

通过逐点累加仿真计算,可求得火箭助飞鱼雷入水时刻潜艇位置m ₂点的坐标值,由此可以确定火箭助飞鱼雷入水时刻潜艇可能机动区域的范围。图2为火箭助飞鱼雷射距D =20 km,潜艇初始航向C _m =0°,最大航速V _m =24 kn,旋回角速度ω _m =4°/s,机动后航向C _m1 为0°至360°内的随机值,吊放声呐丢失目标到火箭助飞鱼雷发射所需时间为3 min,潜艇判断敌攻击企图反应时间最少2 min时,采用统计模拟法进行仿真,得出的潜艇可能机动区域图。由仿真结果可以看出潜艇可能机动区域为一个近似椭圆,该近似椭圆长轴长4 526 m,短轴长4 171 m,长、短轴相差约355 m,可能机动区域中心点O 位于潜艇初始航向前方,与m ₁点的距离为175 m。

图2 鱼雷落水时目标位置的可能区域仿真图

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图3 潜艇可能机动区域长轴长度仿真图

由仿真数据可知,潜艇可能机动区域长轴长度随火箭助飞鱼雷射距和潜艇最大航速的增大而增大。当潜艇规避最大航速较小且火箭助飞鱼雷射击距离较近时,潜艇可能机动区域较小,火箭助飞鱼雷搜索攻击区域可以覆盖潜艇可能机动区域,这时应采用单雷射击或向同一瞄准点齐射的射击方法。当潜艇规避最大航速较大且火箭助飞鱼雷射击距离较远时,潜艇可能机动区域较大,火箭助飞鱼雷搜索攻击区域不能完全覆盖潜艇可能机动区域,这时应采用向不同瞄准点齐射的射击方法。

2 射击参数解算模型

2.1 单雷射击参数解算模型

潜艇规避来袭声自导鱼雷的方法主要有变深、变速和变向三种^[4]。变深的目的是脱离自导鱼雷垂直搜索伞面和视情进入温跃层以减小鱼雷发现概率,但由于常规动力潜艇变深速度较慢,因此,这种机动方式一般核动力潜艇使用较多。变速包括加速和减速两种机动方式。减速可以降低潜艇辐射噪声和自噪声,对于规避被动声自导鱼雷具有一定的效果,但规避主动声自导鱼雷或主/被动联合声自导鱼雷效果一般。加速可以迅速增大潜艇和鱼雷的距离,使潜艇尽早避开鱼雷自导搜索带,但同时也会使潜艇辐射噪声和自噪声变大。变向的目的是减小潜艇目标反射强度和尽早脱离鱼雷水平搜索扇面。潜艇一般综合运用多种规避机动方式并结合使用水声对抗器材对抗来袭鱼雷袭击。

2.2 双雷齐射射击参数解算模型

当向潜艇可能机动区域齐射火箭助飞鱼雷时,为使鱼雷水下作战范围更多地覆盖潜艇机动区域,两个瞄准点应位于椭圆的长轴并分布于中心点的两侧,且应尽量接近中心点。两个瞄准点的位置主要根据潜艇可能机动区域长轴长度和火箭助飞鱼雷水下自导作用距离确定。另外,在确定双雷齐射射击瞄准点时还应注意:火箭助飞鱼雷入水后的搜索攻击区域近似于以落水点为圆心,自导作用距离为半径的圆。对该区域的计算要充分估计水文条件对鱼雷自导作用距离的影响,要考虑鱼雷水下环形搜索一周引起的潜艇可能区域的增大而导致瞄准点位置的改变。

(2)由图3、4可知，第一道砼支撑在架设初期，由于承受基坑两侧的土压力，支撑轴力会迅速增大直至稳定，而在成功架设第二、三道钢支撑之后，由于钢支撑分担了一部分土压力，导致砼支撑轴力减小或增长趋势放缓。在第三道钢支撑拆除的过程中，两侧土体逐渐失去第三道支撑的支撑作用，土压力重新分配到第一、二道支撑，导致短时间内第一、二道支撑轴力骤然增大，待第三道钢支撑完全拆除之后，轴力变化趋于稳定。

图4为水面舰艇齐射火箭助飞鱼雷示意图,其中A 点和B 点分别为两雷的射击瞄准点,L 为鱼雷水下环形搜索一周后潜艇可能区域长轴长度的一半,R 为鱼雷自导作用距离。

图4 双雷齐射射击瞄准点计算示意图

如图4(a)所示,当L ≤R 时,火箭助飞鱼雷的搜索攻击区域可以覆盖潜艇的可能机动区域,此时,应以O 为瞄准点向相同瞄准点齐射。

如图4(b)所示,当时,火箭助飞鱼雷的搜索攻击区域略小于潜艇的可能机动区域,此时,应以A 、B 为瞄准点向不同瞄准点齐射,两瞄准点位于椭圆的长轴并分布于中心点O 的两侧,与中心点O 的距离为L -R 。

如图4(c)所示,当时,A 、B 两瞄准点同样位于椭圆的长轴并分布于中心点O 的两侧。但此时火箭助飞鱼雷的搜索攻击区域远小于潜艇的可能机动区域,若继续增大两瞄准点间距离,将减小鱼雷对潜艇可能机动区域短轴方向上目标发现概率,因此,瞄准点与中心点距离不是越大越好,参考相关文献,本文将A 、B 与中心点O 的距离^[7]设定为

从图5可以看出，胃蛋白酶在2 h酶解产物的降血糖功能达到最高水平，抑制率达到41.3%，随后保持稳定；中性蛋白酶酶解产物的降血糖功能随时间变化波动较大，在3 h达到最高。三种酶中胃蛋白酶酶解产物降血糖功能显著高于其他两种酶，而中性酶和碱性酶产物降血糖功能没有显著差异。这一实验结果与酶解鲢鱼蛋白的降血糖功能研究结果稍有不同，其结果为中性蛋白酶解产物降血糖功能最强[18]，这一差异可能与实验原料的氨基酸组成有关。

通过上述方法确定两枚鱼雷射击瞄准点后,即可解算出各自的射击参数。

3 火箭助飞鱼雷命中概率仿真

3.1 仿真计算参数设定

式中:V _D 为自航式声诱饵速度。

如图1所示,舰载直升机发现潜艇目标后对其进行连续探测以测定目标运动要素,潜艇认定被吊放声呐发现后立即进行规避机动以摆脱声呐跟踪,潜艇信号丢失于m ₀点,此时航向为C _m ,航速为V _m 。目标丢失后直升机立即引导水面舰艇进行火箭助飞鱼雷攻击。潜艇于m ₁点判断敌攻击企图后,立即采用大航速进行规避机动以拉大与暴露点间的距离。当火箭助飞鱼雷经过空中飞行时间t _fx 入水时,潜艇在m ₂点听测到鱼雷入水噪声,经过反应时间t ′后,潜艇在m ₃点向鱼雷报警方位B _bj 发射自航式声诱饵,而后立即背向声诱饵发射方向规避机动。以潜艇信号丢失位置m ₀点为坐标原点,正北为y 轴,正东为x 轴建立坐标系。

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该项研究基于模糊控制理论对立体车库车辆存放位置进行了研究与分析，根据用户停车时间的立体车库车辆停放调度策略的解释是在用户存放车辆时，根据停车时间的长短将车辆停放在车库的不同位置，在过一段时间后监控立体车库的车辆存放情况，将超过预先设定停车时间的车辆再次存放到立体车库较远的位置，为接下来周转时间短的车辆留出空间，以此来达到提高立体车库运行效率的目的。

4)火箭助飞鱼雷:射程5 km～40 km,落水点横、纵轴散布误差300 m,空中飞行时间均方差3 s。鱼雷水下航速45 kn,航程10 km,旋回角速度10°/s,自导作用距离2 000 m,自导波束水平扇面角90°,鱼雷水下不互导,水下航向均方差2°,航速均方差2 kn,航程均方差600 m,自导搜索伞面均方差5°,自导搜索半径均方差200 m。

3)自航式声诱饵：从发射到入水工作时间间隔为10 s,水中最大工作时间为120 min,航速8 kn,航向均方差2°,航速均方差1 kn。

根据图3中潜艇可能机动区域与射击距离的关系以及火箭助飞鱼雷的性能,在射击距离小于15 km时采用向相同瞄准点齐射的射击方法,射击距离大于15 km时采用向不同瞄准点齐射的射击方法。

3.2 对抗流程设定

直升机吊放声呐探测到潜艇后保持稳定跟踪并解算目标运动要素,在此过程中,潜艇探测到吊放声呐跟踪信号并进行隐蔽机动以摆脱声呐跟踪。吊放声呐丢失目标后,水面舰艇立即依据现有的目标位置和运动要素解算火箭助飞鱼雷射击诸元,发射火箭助飞鱼雷对潜攻击。潜艇摆脱跟踪后继续保持观测,当发现吊放声呐信号消失时,应考虑敌方可能将对潜艇实施攻击,此时潜艇立即进行高速机动以增大与暴露位置间的距离。火箭助飞鱼雷入水时,潜艇听测到入水噪声,立即释放自航式声诱饵,并以最大航速转入规避机动,对抗来袭鱼雷。如图5所示。

图5 对抗流程图

3.3 仿真结果分析

根据上述模型、参数和对抗流程,运用Matlab进行仿真,仿真实验次数设定为2 000次,得到火箭助飞鱼雷分别采用单雷射击、双雷相同瞄准点齐射、双雷不同瞄准点齐射命中概率与射击距离的关系如图6所示。

生态环境是经济、社会、文化发展的基础，是村民安居乐业的前提条件。为了实现生态可持续发展，乡村应积极推广环保教育、加强环境整治、修复生态景观、倡导生态建造。

图6 命中概率与射击距离关系图

从仿真数据可以看出:

“是啊，别看老道对你挺好，那可是口蜜腹剑啊。”钱总一旁幸灾乐祸，在王祥伤口上泼起酱油。“你看老道和胖子演戏时不是也给胖子培训起玉石知识嘛，他教你玉石知识是一个道理，让你懂点皮毛，你就自认为天下无敌了。也不会怀疑他是不是在设套坑你。他告诉你的全是怎么分辨真假玉石的方法，而对于玉石本身的价值就绝口不提，你没跳出这个圈，肯定被老道牵着鼻子走。”

1)由于受到对抗器材和潜艇机动规避的影响,火箭助飞鱼雷命中概率较低,命中概率随射击距离的增大而减小。单雷射击命中概率在76%以下,且随射击距离的增加快速减小,当射击距离大于14 km时,命中概率降至50%以下;双雷齐射命中概率相对较高。

2)双雷不同瞄准点齐射相对于双雷相同瞄准点齐射而言具有较高的命中概率,尤其是射击距离较大时,双雷不同瞄准点齐射相对于双雷相同瞄准点齐射的优势更加明显。这是因为双雷不同瞄准点齐射能够覆盖更大的攻击区域,并且双雷相同瞄准点齐射时两枚鱼雷瞄准点相同,落水点位置相差并不远,当潜艇探测到鱼雷入水噪声并释放自航式声诱饵进行对抗时,很可能对两枚鱼雷都造成了诱骗,消耗了鱼雷的航程,降低了命中概率,而双雷不同瞄准点齐射时,由于两枚鱼雷落水点位于潜艇可能机动区域中心的两侧,当潜艇探测到先入水的鱼雷噪声并释放自航式声诱饵进行对抗时,诱饵往往只能对先入水的鱼雷造成诱骗,而当目标潜艇转入规避航向时,很可能进入了另一枚鱼雷的搜索区域。

3)双雷不同瞄准点齐射的命中概率随射击距离的增加先增大后减小,当射击距离为20 km时,命中概率最高。这是因为射击距离小于20 km时,潜艇的可能机动区域较小,当采用双雷不同瞄准点齐射时,两枚鱼雷落水点位置距离较近,被自航式声诱饵同时诱骗的概率随射击距离变大逐渐减小,所以命中概率随射击距离增大。当射击距离大于20 km时,两枚鱼雷被自航式声诱饵同时诱骗的概率将变得很小,所以命中概率将随射距的增大而减小。

由此可见,对采用机动规避和声诱饵进行综合对抗的潜艇目标实施直升机引导火箭助飞鱼雷攻击时,为保证较高的命中概率,在发射条件允许的情况下,应尽量采用双雷齐射射击方法。齐射射击方法应根据潜艇可能机动区域和鱼雷搜索攻击区域的大小来确定,当潜艇最大航速较小或射击距离较近时,采用向相同点齐射的射击方法,当潜艇最大航速较大或射击距离较远时,采用向不同点齐射的射击方法。

4 结束语

火箭助飞鱼雷的命中概率除了与鱼雷本身性能有关外,还与潜艇的战术对抗动作、水文环境密切相关,本文在研究火箭助飞鱼雷作战使用方法时充分考虑到潜艇机动规避和使用水声对抗器材的影响,通过计算机仿真计算了不同射击方法的命中概率,研究结论更贴近实战,可为水面舰艇使用火箭助飞鱼雷反潜提供理论指导。

(一)语义的普遍性。语义是否具有普遍性是决定网络词语去留的首要标准。它指的是网络流行语的语义能够被社会接受,并且得到广泛使用和传播,它不仅仅只是出现在网络交流中,而且延伸至各种传媒和人们的日常交谈中。语义接受的普遍性表现在网络流行语的使用频率和使用人群的广泛性。

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Fire Method of Rocket Assisted Torpedo on Condition of Submarine Maneuver

LI Wen-zhe, ZHENG Ya-bo, ZHOU Ming, ZHANG Fang-fang

(Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

Abstract :Aiming at the operational application problem of the rocket assisted torpedo guided by helicopter, this paper considers the effect of submarine maneuver on the operational application of the rocket assisted torpedo, introduces the maneuver method of submarine, builds up the maneuver model and the launch parameter resolution model on the basis of the simulation result of the submarine’s probable position region, calculates the hit probability using simulation method. The research conclusion will provide the theoretic reference for the anti-submarine warfare using rocket assisted torpedo.

Key words :rocket assisted torpedo; fire method; launch parameter; submarine maneuver

中图分类号 :E843

文献标志码: A

DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2019.02.023

文章编号 ：1673-3819(2019)02-0121-04

收稿日期 ：2018-06-28

修回日期： 2018-08-14

*基金项目 ：国家自然科学基金(61471378)

作者简介 ：李文哲(1974-)，男，河北安平人，副教授，研究方向为反潜武器及使用。郑亚波(1985-)，男，讲师。

(责任编辑：张培培)

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