一種針對機動目標的反潛魚雷移出點射擊法

蔣 濤1, 芮 力2

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一種針對機動目標的反潛魚雷移出點射擊法

蔣 濤, 芮 力

(1. 海軍工程大學兵器工程系, 湖北武漢, 430033; 2. 中國人民解放軍92664部隊, 山東青島, 266023)

針對反潛魚雷如何有效打擊機動潛艇目標的問題, 提出了反潛魚雷移出點射擊法, 即魚雷發射至假想點時, 該點相對預期命中點移出了一定的距離與角度。通過建立有利提前角解算模型、魚雷運動模型與潛艇機動模型, 給出了移出距離與移出角度解算方法, 進而仿真計算出各種不同戰場態勢下的最優移出距離與移出角度, 從而為部隊在反潛魚雷作戰使用中提供參考。

反潛魚雷;機動目標; 移出點射擊法

0 引言

魚雷是一種能夠在水下自動航行、自動控制、自動尋的、命中目標時能自動爆炸的攻擊性兵器。現代魚雷主要包括反潛魚雷與反艦魚雷兩大類, 其中反潛魚雷作為艦艇反潛的主要作戰裝備, 對其作戰使用的研究具有實際的軍事意義。

魚雷發現目標概率是射擊條件和提前角的函數, 當射擊條件一定時, 發現概率就是提前角的函數, 在一定的射擊條件下, 使魚雷發現概率最高的提前角叫有利提前角, 記為。傳統的有利提前角射擊法是魚雷對抗勻速非機動潛艇目標的主要方法, 而實戰中潛艇在受到反潛魚雷攻擊后, 在一定的距離時將會發現來襲魚雷并進行相應的水聲對抗和機動。所以, 必須研究在目標機動情況下新的射擊方法。為此, 根據潛艇目標的運動規律, 結合反潛魚雷自身特性, 提出了目標機動條件下反潛魚雷移出點射擊法, 以達到對機動潛艇目標的有效打擊。

1 移出點射擊法

移出點射擊法是考慮到魚雷發射至假想點時, 該點從預期命中點移出了一定的距離與角度。所以在按該射擊法進行射擊時, 需向指控系統輸入某一戰術背景下對應的移出距離與移出角度, 以實現對射擊諸元的計算。

由文獻[6]可知, 移出點射擊法是基于目標機動導致的相遇點偏差而提出的, 如圖1所示。當魚雷到達預期命中點之前, 潛艇目標可能改變自己的航向或者航速, 或者兩者都改變。這時需要根據經驗, 預料到潛艇目標的可能運動, 確定并向指控系統輸入相應的移出距離與移出角度, 以實現對提前角的修正, 即確定提前角偏差。為傳統方法計算的有利提前角, 即假設目標不改變自己的航向與航速, 魚雷自導扇面形心會在與目標相遇。假設目標潛艇向右改變自己的航向, 并朝著點行駛。如果能預見到這種運動, 則可先確定移出距離與移出角度, 實現對提前角的修正, 從而魚雷發射出去后自導扇面形心在上與潛艇目標相遇。

通過移出距離與移出角度實現提前角的修正在火控系統中較為容易通過相應的計算模型與算法來實現, 但指揮員必須根據具體的戰場態勢估計移出距離與移出角度以實現對機動目標的打擊。不同的移出點參數對應著不同的提前角, 因此要確定不同射擊條件下的移出點參數, 可通過先確定有偏提前角, 再反求出移出點參數。

2 目標機動假設

被攻擊潛艇在某一距離探測并且識別出有來襲魚雷時, 將產生魚雷報警信號, 對應的距離與舷角稱為魚雷報警距離與報警舷角。魚雷報警以后經相應的反應時間潛艇便開始機動與水聲對抗。當魚雷報警舷角小于時, 潛艇打滿舵轉向魚雷, 將其置于舷角, 然后以最小的低噪音航速駛離。當魚雷報警舷角大于時, 潛艇打滿舵背向魚雷, 將其置于舷角, 然后以最小的低噪音航速駛離, 如圖2所示。

3 移出點射擊法的有利提前角解算模型

有偏提前角的求解見圖3與圖4, 圖3為目標機動轉向期間與魚雷遮蓋中心相遇, 圖4為目標機動轉向完成后, 直航期間與魚雷遮蓋中心相遇的情形。

3.1 目標旋回相遇時提前角解算

對于圖3而言, 以發射魚雷時刻本艦位置為坐標原點, 取本艦艇與目標方位線為坐標縱軸(即軸), 橫軸與之垂直建立直角坐標系。在敵舷角為的前提下, 魚雷以射出, 目標先直航, 在時刻旋回, 在時刻目標到位置, 魚雷到與, 此時目標正好與兩魚雷自導扇面遮蓋中心點連線的中點重合, 這種情況下就是有偏提前角。

其中

(2)

移項得

3.2 目標旋回后直航時提前角解算

(6)

簡化得

得

(8)

4 移出距離和移出角度的解算模型

(10)

得

5 移出距離與移出角度的確定與分析

圖6是作戰海區為深海或淺海時移出距離和移出角度與射距的關系。“○”表示敵舷角為30°, “□”表示敵舷角為60°, “◇”表示敵舷角為90°, “△”表示敵舷角為120°, “☆”表示敵舷角為150°。

仿真結果表明, 在敵舷角與目標速度一定的前提下, 不論是在深海還是淺海, 移出距離均隨著目標速度的增大而增大, 在敵舷角較大時增加速度加大, 但敵舷角大于120°以后隨舷角變化不那么明顯。在敵舷角為90°時, 當射距大于4 000 m, 移出距離大于1 000 m。不論是在深海還是淺海, 移出角度幾乎與海區深度和射距關系不大, 即基本一致。移出角度在敵舷角小于70°時為正, 在敵舷角大于70°后移出角度異號。

圖7是作戰海區為深海或淺海條件下移出距離和移出角度與敵舷角的關系。“○”表示射距為2 000 m, “□”表示射距為3 000 m, “◇”表示射距為4 000 m, “△”表示射距為5 000 m。

仿真結果表明, 在射距與目標速度一定的前提下, 不論是在深海還是淺海, 移出距離均隨著敵舷角的增大而增大。敵舷角較小時, 移出距離較小增長速度慢, 在敵舷角小于70°時隨著敵舷角的增大線性增加, 移出距離在1 000 m以下。在敵舷角小于130°時隨著敵舷角的增大非線性增加, 大于130°以后移出距離均隨著敵舷角的增大而減小。在同樣的敵舷角下射距越大移出距離也越大。同樣的條件下深海魚雷齊射比淺海魚雷齊射移出距離較小。

不論是在深海還是淺海, 移出角度幾乎與海區深度和射距關系不大, 即基本一致。移出角度在敵舷角小于70°時隨著敵舷角的增大而增大, 在敵舷角大于70°后移出角度異號, 也隨著敵舷角的增大而增大。

圖8是深海或淺海條件下移出距離和移出角度與目標速度的關系。“○”表示敵舷角為30°, “□”表示敵舷角為90°, “◇”表示敵舷角為150°。

仿真結果表明, 在射距與目標速度一定的前提下, 不論是在深海還是淺海, 移出距離均隨著目標速度的增大而增大, 在敵舷角為90°, 魚雷速度大于18 kn時, 移出距離在1 000 m以上。在敵舷角較小時隨著敵舷角的增大線性增加, 在敵舷角較大時隨著敵舷角的增大非線性增加, 且同樣的條件下大敵舷角比小敵舷角的移出距離大, 深海射擊比淺海射擊的移出距離要小。

不論是在深海還是淺海, 移出角度幾乎與海區深度和目標速度關系不大。同時, 深海與淺海齊射時移出角度基本一致。移出角度在敵舷角小于70°時為正, 在敵舷角大于70°后移出角度異號。

6 結束語

本文針對潛艇目標受到反潛魚雷攻擊時進行機動規避, 使得魚雷命中概率下降的問題, 通過建立移出點射擊法的有利提前角解算模型, 給出了移出距離和移出角度與有利提前角的相互轉換計算公式, 由有利提前角確定移出距離與移出角度, 進而分析了移出距離與移出角的變化規律。仿真結果表明, 本文介紹的方法有效實用, 更貼近魚雷武器實際情況, 具有一定的借鑒意義。

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(責任編輯: 許 妍)

A Shift Point Shooting Method of Anti-submarine Torpedo Against Maneuverable Target

JIANG Tao, RUI Li

(1. Department of Weapon Engineering, Naval Engineering University, Wuhan 430033, China; 2. 92664Unit, The People′s Liberation Army of China, Qingdao 266023, China)

A shift point shooting method of an anti-submarine torpedo is proposed to effectively attack a maneuverable submarine, i.e., when an anti-submarine torpedo is launched to imaginary point, the point has shifted certain range and angle relative to the expected hit point. Accordingly, mathematical models of lead angle, torpedo movement, and submarine maneuver are established, and the solutions to the shift range and shift angle are offered. Further, the optimized shift ranges and shift angles for different warfare states are calculated.

anti-submarine torpedo; maneuverable target; shift point shooting method

TJ631

A

1673-1948(2013)06-0464-05

2013-04-15;

2013-07-11.

蔣 濤(1971-), 男, 碩士, 高工, 主要研究方向為裝備作戰使用與健康管理.