水面艦艇規避線導魚雷方法研究＊

2013-11-28 09:39:38李士剛陳顏輝孫振新

艦船電子工程 2013年12期

李士剛陳顏輝孫振新

（1.海軍駐上海地區航天系統軍事代表室上海 201109）（2.江蘇自動化研究所連云港 222006）（3.海軍92330部隊青島 266102）

1 引言

潛射線導魚雷具有靈活的導引方式和優異的抗干擾性能，這對水面艦艇的防御行動提出了嚴峻挑戰。目前從介紹水面艦艇防御各種類型潛射魚雷方法的文獻可知，盡管對直航魚雷、聲自導魚雷和尾流自導魚雷的規避方法已有多年探討，并已經形成了一系列比較成熟的研究結論，但關于水面艦艇對潛射線導魚雷的純機動規避方法方面，仍未形成一致性看法［1～4］。鑒于此，下面主要以線導＋聲自導魚雷為例，從魚雷導引規律和戰場態勢變化方面探討水面艦艇的機動規避方法。

2 線導魚雷攻擊規律

關于潛艇火控系統所采取的線導導引方法，國內外學術界先后提出了有近二十余種。根據導引目的不同，可將其歸納為現在方位導引法、修正方位導引法、前置點導引法和人工導引法四類［5～6］。

現在方位導引是指潛艇在ti時刻始終將位于ti－1時刻目標方位線上的魚雷（或自導形心）導向當前目標方位線，見圖1。由于現在方位導引所要求的目標信息少、無需求解運動要素，被世界各國潛艇部隊視為首選導引方法，特別對曲折機動目標而言更是唯一可行的導引方法。

修正方位導引是指在導引過程中，潛艇將魚雷導引到偏離目標當前方位一定角度的某一方位線上，旨在避免魚雷航行輻射噪聲干擾潛艇聲納對目標的跟蹤。但為避免這種偏離角造成魚雷與目標當前方位偏距的增大，該法主要應用于導引段的前期或中前期。

前置點導引就是將魚雷導向目標運動的預期位置點，前提是潛艇火控系統必須預先解算出目標運動要素。眾所周知，水下潛艇被動解算目標運動要素收斂時間長，若水面艦艇適時采取曲折機動，更可使解算工作無法進行。因此，前置點導引應用條件較為苛刻，不具有典型意義。

圖1 現在方位導引原理示意

人工導引是將魚雷導引至人為指定點或調整到指定航向。一般是在不宜自動導引時采用，如線導初期的偏離角修正、線導中期的導引方法轉換、受干擾或誘騙時的目標選擇等情形。受到人為定性判斷的局限性影響，人工操作很難對魚雷進行實時、持續的導引［7～8］。

綜合分析潛射線導魚雷攻擊過程與制導原理可知，在不同攻擊階段采用的導引方法有所不同，控制魚雷航行狀態的主體也是不同的，既可能是潛艇火控系統，也可能是魚雷本身的自導系統，還可能是艇上操作控制人員，這些控制主體可在一定條件下實現交替轉換。因此研究水面艦艇規避線導魚雷方法時，既應考慮到線導魚雷所處的攻擊階段以及所采取的導引方法，也應考慮到不同的制導主體。

3 水面艦艇規避方法

根據制導主體的不同，線導魚雷的一次典型攻擊過程可分為兩個主要階段：發射艇導引攻擊階段和魚雷自主攻擊階段。相應地，水面艦艇對線導魚雷的規避機動方式也應從兩種情況展開討論，即：針對線導導引階段魚雷的規避和針對自導攻擊階段魚雷的規避。

3.1 導引艇方位判斷

在保持聲納跟蹤的情況下，潛艇可以在極限射距上對目標發射線導魚雷，當水面艦艇確認魚雷報警時，來襲魚雷往往處于線導導引的中后期，再考慮到水面艦艇航渡過程中經常采取的曲折機動，則報警時魚雷最可能處于現在方位導引狀態，其報警方位信息中也蘊含了豐富的發射艇位置信息，推斷潛艇位置信息對水面艦艇選擇規避方式有重要影響。

令潛艇與被攻擊目標同向航行，并對魚雷實施現在方位形心導引，導引算法采取式（1）［9］，式中 Ht為魚雷航向，Vt、Vq分別為魚雷和潛艇速度，rtq為魚雷自導扇面形心到發射艇的距離，βtqi、βqwi分別為ti時刻魚雷自導扇面形心和水面艦艇相對發射艇的方位。

根據式（1）進行仿真，得到仿真態勢如圖2所示，利用典型仿真數據進行量化分析，可知圖1中的方位偏差角φi＜3°。也就是說，在實際對抗中，處于現在方位導引態勢下的潛艇、魚雷、目標艦艇三者可近似視為位于同一條方位線上。而當魚雷自導捕獲目標并轉入自主攻擊時，圖1中的方位偏差角φi大小會發生嚴重畸變，此時魚雷方位信息無法再作為水面艦艇判斷導引艇精確方位的指示依據。

3.2 規避線導導引段的魚雷

在線導魚雷射程范圍內，無論水面艦艇采取何種規避方式，只要不能擺脫敵潛艇的聲納跟蹤，也就無法改變魚雷沿著潛－艦方位不斷逼近的事實。這種情況下水面艦艇實施規避機動應達到目的只能有兩種選擇：擺脫敵潛艇的聲納跟蹤或最大程度地消耗魚雷航程［10］。

1）擺脫敵潛艇的聲納跟蹤

停車規避和駛離敵艇聲納探測范圍是水面艦艇純機動擺脫敵潛艇聲納跟蹤的兩種可能手段，但是在實戰中，面對魚雷來襲而采取停車規避的做法很難被指揮員所接受。因此，快速駛離敵潛艇聲納探測范圍是水面艦艇擺脫其聲納跟蹤的可行規避方式，根據仿真已知魚雷報警方位近似于敵潛艇所在方位，考慮到潛艇實際導引航向的不可預測性，水面艦艇駛離敵潛艇聲納探測范圍的最佳方式就是將魚雷（潛艇）置于艦艉180°高速脫離，如圖3。但能否成功走出潛艇聲納聽測范圍也受水文氣象、裝備性能等多種因素制約，因此這種方法雖可達到最快遠離潛艇的目的，但也不能確保水面艦艇成功擺脫線導魚雷的導引攻擊。

圖2 現在方位法引導仿真

圖3 線導魚雷攻擊彈道仿真示意

2）消耗魚雷航程

水面艦艇通過純機動規避能否成功擺脫敵潛艇聲納跟蹤具有很大不確定性，然而通過純機動規避卻可以達到另一個確定性的戰術意圖：最大程度地消耗魚雷航程，延緩被魚雷捕獲的時間，進而為軟硬對抗的實施爭取時間。

現在方位導引法所消耗的航程可近似用尾追法的航程計算式（2）表示，式中S為線導魚雷航程，Dw、Vw、βqw分別為目標艦的距離、航速和舷角：

從式（2）不難看出，當βqw＝180°時，線導魚雷的追蹤航程S最大。也就是水面艦艇轉向將魚雷置于艦艉180°舷角高速脫離時，能夠達到最大程度上消耗魚雷航程的目的。

綜合分析，水面艦艇對處于線導導引階段的魚雷實施純機動規避時，通過走出潛艇聲納探測范圍而擺脫魚雷攻擊的可能性很小，因此應將最大程度上消耗魚雷航程作為機動規避的主要目的。但從機動方式來看，擺脫敵潛艇聲納跟蹤和消耗魚雷航程這兩種意圖并不沖突，而且最佳規避路徑都是將魚雷置于艦艉180°舷角高速脫離。

3.3 規避自導追蹤段的魚雷

魚雷依靠自身探測裝置攻擊誤差要遠遠小于由潛艇通過導線導引所產生的誤差，當魚雷自導裝置捕獲目標時就轉入自主攻擊，不再依賴于潛艇的線導導引，除非受到干擾后再由人工干預恢復線導導引。因此，水面艦艇在被線導魚雷的自導裝置捕獲時，其規避機動方式也應考慮到兩個關鍵因素：魚雷的自導攻擊和可恢復的線導導引攻擊。

魚雷航速大于水面艦艇航速，一旦水面艦艇被魚雷捕獲，就很難通過純機動規避走出魚雷自導探測范圍。在這種情況下，水面艦艇就應將消耗魚雷航程、延緩命中時間作為規避機動的主要目的。根據式（2）可知，對處于自導追蹤狀態的魚雷，不論末彈道采取的是尾追法、提前點法還是平行接近法，當水面艦艇將其置于艦艉180°高速脫離時，魚雷只能沿艦艉方向追蹤（仿真見圖3），因此可最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷命中時間。

由于線導魚雷武器系統采用了“自控＋線導＋自導”的綜合制導體制，若水面艦艇始終處在敵潛艇聲納探測范圍內，即使在被魚雷捕獲的情況下能夠擺脫魚雷追蹤，也無法避免敵潛艇重新控制魚雷再次捕獲本艦。在這種復合導引攻擊態勢下，水面艦艇試圖通過純機動規避同時擺脫魚雷和潛艇雙重探測的可能性幾乎不存在，因此也只有延緩魚雷命中時間并配合軟硬殺傷器材的使用才會獲得幸存的希望。

3.4 規避方法的實際運用

綜合以上分析，無論線導魚雷處于線導段還是自導段，水面艦艇規避機動的主要意圖都應是在最大程度上消耗魚雷航程、延緩魚雷的命中時間，同時兼顧走出敵潛艇聲納探測范圍的可能，其最佳規避方式都是迅速背敵轉向，將魚雷（潛艇）方位置于艦艉180°舷角高速脫離。這種規避方式還能充分發揮水面艦艇艦艉反射強度弱、輻射噪聲小的優勢，提高走出其聲納探測范圍的可能性。但在實際應用中，以下幾點需要明確：

1）將魚雷置于艦艉180°舷角是理想態勢下的最佳規避航向，實際中應理解為是將魚雷置于艦艉“大舷角”的規避方向，“大舷角”的具體數值需要綜合考慮艦艇轉向延遲、魚雷報警距離和報警舷角等因素并經仿真而定。