懸浮式聲誘餌和懸浮式深彈陣協(xié)同對抗聲自導(dǎo)魚雷建模與仿真

賈 躍, 姚奉亮, 丁 貝

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懸浮式聲誘餌和懸浮式深彈陣協(xié)同對抗聲自導(dǎo)魚雷建模與仿真

賈 躍1, 姚奉亮2, 丁 貝2

(1. 海軍大連艦艇學(xué)院 水武與防化系, 遼寧 大連, 116018; 2. 海軍大連艦艇學(xué)院 研究生1隊, 遼寧 大連, 116018 )

艦艇如何優(yōu)化布放懸浮式聲誘餌和懸浮式深彈陣防御聲自導(dǎo)魚雷是艦艇防御魚雷攻擊的重要問題之一。本文建立了艦艇使用懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣對抗魚雷的作戰(zhàn)模型, 采用極值法和非線性規(guī)劃方法, 確定了懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣的發(fā)射策略及艦艇的規(guī)避航向, 使艦艇布放懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣和正確的規(guī)避機(jī)動有效結(jié)合, 以期達(dá)到對抗來襲魚雷的最佳效果。仿真結(jié)果表明, 采用本文方法可以達(dá)到軟硬防御手段有效結(jié)合對抗來襲魚雷的雙重效果, 魚雷攔截概率提高了10%~30%。

聲自導(dǎo)魚雷; 艦艇防御; 作戰(zhàn)模型; 懸浮式聲誘餌; 懸浮式深彈陣; 規(guī)避機(jī)動; 非線性規(guī)劃

0 引言

隨著魚雷技術(shù)的不斷發(fā)展, 現(xiàn)在的大型水面艦艇受到來自魚雷的威脅日趨嚴(yán)重。為了提高水面艦艇的生存能力, 各國海軍都努力發(fā)展軟硬結(jié)合多層對抗的魚雷防御系統(tǒng)。使用深彈反魚雷系統(tǒng)對抗來襲聲自導(dǎo)魚雷時, 懸浮式聲誘餌及懸浮式深彈陣布放策略結(jié)合艦艇機(jī)動規(guī)避策略的優(yōu)化是對抗魚雷的重要問題之一, 艦艇是否選擇正確的布放和機(jī)動規(guī)避策略直接關(guān)系到對抗來襲聲自導(dǎo)魚雷的成敗。只有當(dāng)艦艇合理布放懸浮式聲誘餌及懸浮式深彈陣并結(jié)合正確機(jī)動規(guī)避, 才能達(dá)到對抗來襲魚需的最佳效果。

1 艦艇使用懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣對抗魚雷主要數(shù)學(xué)模型

1.1 過程概述

圖1 艦艇使用懸浮式聲誘餌和懸浮式深彈陣對抗示意圖

1.2 使用懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣對抗魚雷布放方案確定

1.2.1 布放順序的確定

懸浮式聲誘餌是軟對抗武器, 不能達(dá)到徹底毀傷魚雷的目的, 而懸浮式深彈是硬殺傷武器, 是艦艇防御魚雷的最后一層防護(hù)網(wǎng)[2], 所以在對抗過程中, 應(yīng)先布放遠(yuǎn)程懸浮式聲誘餌在懸浮式深彈陣的前方誘騙魚雷, 而后再布放懸浮式深彈陣, 達(dá)到誘騙并攔截的雙重對抗效果, 這樣能有效地提高對抗成功概率, 從而提高艦艇的生存概率。

1.2.2 數(shù)學(xué)模型

圖2 艦艇使用聲誘餌對抗示意圖

1.2.3 艦艇發(fā)射懸浮式深彈參數(shù)計算數(shù)學(xué)模型

2 仿真結(jié)果與分析

仿真采用蒙特卡羅方法。魚雷報警舷角以30°為間隔分為4個區(qū)域。各區(qū)域內(nèi)攔截成功概率是該區(qū)域采用最優(yōu)規(guī)避轉(zhuǎn)向角得到的平均成功概率, 對每一區(qū)域進(jìn)行500次統(tǒng)計模擬[4]。報警距離近、中、遠(yuǎn)分別取3 000 m, 5 000 m, 7 000 m。仿真條件如下:

1) 艦艇。艦艇航行初速18 kn, 航向90°, 規(guī)避機(jī)動航速30 kn, 規(guī)避時艦艇旋回角速度=2°/s。

2) 魚雷。速度55 kn, 航程18 000 m, 自導(dǎo)扇面角90°, 對目標(biāo)強(qiáng)度18 dB目標(biāo)的主動自導(dǎo)作用距離1 000 m; 對108 dB目標(biāo)聲源級的被動自導(dǎo)作用距離為600 m。

3) 懸浮式深彈。深彈最大發(fā)射數(shù)量為12枚, 最大發(fā)射距離為2 500 m。

4) 懸浮式聲誘餌。聲學(xué)方向特性為水平全向, 在良好水文條件下, 對聲源級220 dB、頻率30 kHz的脈沖信號, 接受距離不小于1 200 m, 最大發(fā)射距離為2 500 m。仿真計算流程見圖3。

表1為報警距離不同時的懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈的布放距離和方位。

表1 懸浮式聲誘餌和懸浮式深彈的布放方位及距離

圖3 仿真流程圖

圖4以魚雷報警距離近為例, 對比單獨(dú)使用懸浮式深彈與軟硬武器綜合對抗的攔截概率。

圖4 攔截概率對比

從圖4中可以看出, 當(dāng)報警距離為近時, 采用本文對抗模型共同發(fā)射懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈攔截魚雷相比單獨(dú)使用懸浮式深彈攔截魚雷攔截概率要高, 總體攔截概率提高了10%~30%, 特別是當(dāng)報警舷角在40°~140°范圍內(nèi), 提高尤為明顯。而通過進(jìn)一步的仿真結(jié)果看, 報警距離為中、遠(yuǎn)時也能得到相同的結(jié)論。

3 結(jié)束語

通過仿真計算, 采用上述模型計算聲誘餌和懸浮式深彈的發(fā)射參數(shù)以及確定艦船規(guī)避航向是切實(shí)可行的, 使用懸浮式聲誘餌與懸浮式深彈陣合理布局、優(yōu)化使用, 對來襲聲自導(dǎo)魚雷攔截概率較單獨(dú)使用懸浮式攔截彈攔截效果提高明顯, 達(dá)到了預(yù)期的軟硬綜合殺傷的效果, 是值得進(jìn)一步深入研究的課題。

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[2] 陳春玉.反魚雷技術(shù)[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2006: 38-59.

[3] 賈躍, 宋保維, 梁慶衛(wèi). 火箭助飛聲誘餌對抗魚雷的艦艇規(guī)避優(yōu)化模型及其生存概率分析[J]. 兵工學(xué)報, 2008, 29(5):637-640. Jia Yue, Song Bao-wei, Liang Qing-wei. Evadable Optimization Model and Survival Probability Analysis of Warship with Rocket Assist Acoustic Decoy Countering Torpedo[J]. Acta Armamentarii. 2008, 29(5):637-640.

[4] 王正林, 劉明. 精通MAILAB7[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006.

Modeling and Simulation of Cooperative Defense Against Acoustic Homing Torpedo with Hovering Acoustic Decoy and Hovering Depth Charge Array

JIA Yue1, YAO Feng-liang2, DINGBei2

(1. Department of Underwater Weapon and Chemical Defense, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China; 2. Postgraduate Team 1, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

Properly deploying hovering acoustic decoy and hovering depth charge array to counter acoustic homing torpedo is of great importance for a surface ship. This paper establishes an operational model of ship countering torpedo with hovering acoustic decoy and hovering depth charge array, defines the launch strategy of hovering acoustic decoy and hovering depth charge array and the evading course of surface ship by using extremum method and the non-linear planning method, and effectively combines the deploying of decoy and depth charge array with the evasive maneuver to achieve the best countering effect. Simulation results show that the proposed method can effectively counter coming torpedo by combining the soft-kill and hard-kill anti-torpedo measures, and enhance the probability of intercepting torpedo by 10% ~30%.

acoustic homing torpedo; ship defense; operational model; hovering acoustic decoy; hovering depth charge array; evasive maneuver; non-linear planning

TJ630; TJ650

A

1673-1948(2011)03-0231-05

2009-11-29;

2010-04-02.

賈躍(1964-), 男, 博士, 教授, 主要從事魚雷、深彈武器攻防戰(zhàn)術(shù)及水下對抗系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)使用方面的研究和教學(xué).

(責(zé)任編輯: 許 妍)