一種聯合對抗潛艇的誘騙方法*

(海軍南海艦隊裝備部 湛江 524001)

一種聯合對抗潛艇的誘騙方法*

李建康羅花鋒

(海軍南海艦隊裝備部 湛江 524001)

針對傳統反潛手段的不足,提出了利用水雷與誘餌各自特點,構建聯合反潛陷阱打擊潛艇的新方法。以圓弧形反潛陷阱為重點,考慮目標潛艇進入陷阱時的航向、航跡偏差,以及水雷密度在陷阱邊沿分布不同等因素對陷阱打擊效果的影響,建立了聯合陷阱打擊潛艇的效能計算模型。最后,利用陷阱效能模型進行了仿真計算和分析,計算結果表明了這種聯合對抗潛艇方法的可行性及效能模型的正確性。

聯合對抗; 誘騙方法; 潛艇

ClassNumberTJ67

1 引言

反潛是世界各國海軍的難題。目前常見的對抗潛艇方法有利用艦艇武器系統反潛[1～3],利用航空武器系統反潛[4～7]。這些方法都需要耗費大量的兵力及裝備,組織實施復雜,反潛兵力還面臨著被對方潛艇打擊的危險,作戰行動受到很大制約,為此,需要拓展反潛的新途徑,探尋更有效的反潛方法。

水雷武器隱蔽性強、威脅持久,可以組成雷陣代替反潛兵力用于反潛作戰,實現以兵器代替兵力。但傳統的水雷雷陣有自身的不足,突出的一點就是雷陣的被動性。雷陣能否發揮作用在很大程度上取決于敵方艦艇是否經過雷陣[8],而雷陣自身無能為力,因此傳統雷陣一般只布設在重要港口或狹窄水域。在開闊海區潛艇航線選擇余地大,航行靈活,傳統雷陣要想發揮作用,所消耗的水雷數量將極為龐大,因而實際上無法使用。隨著水雷性能的提高,能夠布雷的海區更加廣闊,但傳統雷陣樣式限制了水雷武器的使用,已經無法充分發揮現代水雷武器的戰斗價值。

利用誘餌是另一種常用的對抗潛艇方法,通過模擬假目標來欺騙潛艇,近年來發展迅速。廣義的誘餌還包括老舊的艦船等,但誘餌不具備打擊潛艇能力,從某種程度上講,也是一種被動應對潛艇的武器。

為此,本文從改變傳統對抗潛艇方式以及傳統水雷、誘餌自身不足入手,探討一種聯合反潛的新方法——利用水雷與誘餌聯合對抗潛艇。

2 聯合對抗潛艇新思路

基本設想是把水雷與誘餌相結合,構造水雷陷阱,利用誘餌引誘敵方潛艇進入雷區,利用水雷的隱蔽持久特點,以水雷為伏擊兵力打擊潛艇,通過雷陣與誘餌的結合,增強聯合陷阱的主動性,改變傳統雷陣及誘餌的缺陷,將極大地提高兩種裝備的使用范圍和作戰效能。

構造陷阱的方式有多種,可以構造方形、圓形及十字形陷阱等。限于篇幅所限,這里重點討論形狀規則的圓弧形水雷陷阱,如圖1(b)所示,即構建弧形水雷伏擊圈,以各種聲誘餌或價值不大的艦艇等為誘餌,誘餌置于伏擊圈中央,利用誘餌引誘敵方潛艇進入陷阱,以便進一步識別或攻擊,在敵方潛艇通過陷阱邊沿時由水雷武器打擊它們。在進入陷阱時未遭擊毀的敵方潛艇,從陷阱駛出時同樣面臨水雷威脅。

圖1 水雷陷阱示意圖

為了保證敵方潛艇從任意方向進出陷阱都會受到打擊,在開闊海區陷阱應該是封閉的,在對敵方潛艇的行動方向或規律有一定掌握時,陷阱也可以是非封閉的,或者在近岸區域,也可以依托海岸線構建半封閉的陷阱。借助于這一樣式,可以使水雷武器與誘餌更有效對抗敵方潛艇,對于敵方潛艇而言,缺少專業的探雷裝備很難發現水雷。

3 聯合對抗潛艇的效能分析

利用水雷與誘餌聯合構造反潛陷阱用需要考慮的影響因素很多,本文由于篇幅所限,只分析弧形聯合陷阱與潛艇的對抗效能,即敵方潛艇進入陷阱時的打擊概率。

如圖2所示,由于目標潛艇探測并接近誘餌的行動存在偏差,實際航跡不可能是直線,此外潛艇出于戰術需要可能從側面接近誘餌,也就是潛艇不一定與其正前方水雷相遇,也有可能與陷阱兩側的水雷相遇。并且,盡管水雷在圓弧上均勻分布,但相對于目標潛艇的運動方向來說,兩側的水雷密度實際上變大了,所以在評估陷阱效果時,應該考慮它們的影響。

圖2 潛艇與陷阱的相對位置

考慮目標潛艇位于陷阱外任意位置,建立如圖3所示坐標系,以誘餌位置為坐標原點,沿目標潛艇航向的反方向建立Y軸。設Y軸右側第一枚水雷與誘餌的連線為OP,OP與Y軸之間的夾角為δ,則有δ∈[0,β]。

設在Y軸右側的水雷在坐標系中的橫坐標分別為x1,x2,…,xn,有:x1=Rsinδ,x2=Rsin(δ+β),…,xn=Rsin[δ+(n-1)β];

但應該注意兩點:

1)目標進入陷阱時只能與X軸上方水雷遭遇,因此,應該有附加條件:在Y軸右側應該滿足δ+(n-1)β≤π/2,在Y軸左側滿足mβ-δ≤π/2,并由此確定n和m的取值。

(1)

由δ的取值范圍可知,對任一確定陷阱,隨著δ變化,n,m取值并不確定,變化范圍為1。

2)在陷阱的兩邊部分,相對于垂直運動的目標潛艇,水雷危險區在水平軸上的投影有可能重疊,必須去掉重疊部分,因此積分區間要做調整,此時:

一般認為目標潛艇探測并接近誘餌時的航跡偏差,符合正態分布規律,在正橫方向上航跡偏差的概率密度分布函數為[9～10]

(2)

其中μ為航跡均值,在本例中為計劃航跡線與陷阱中線的距離,例如敵方潛艇出于戰術需要企圖從側面接近誘餌時就出現這種情況,此外,當敵方潛艇駛向陷阱的航向變化時,由于陷阱的對稱性,實際反映在本例中也是μ的變化;σ為潛艇的航跡均方差。

因此,對航跡偏差概率密度函數在上述各個分區間積分,就可以得到位于陷阱外某一相對初始位置的目標潛艇進入陷阱時遭水雷打擊的概率P(δ),即:

P(δ)=P1(δ)+P2(δ)

(3)

其中:

(4)

(5)

目標潛艇可能位于陷阱外任意位置,因此δ∈[0,β],并且δ以等概率取0到β之間的任意值。對初始位置不確定的目標潛艇,進入陷阱時被打擊的概率為

(6)

利用上述模型可以得到不同條件下敵方潛艇進入陷阱時遭打擊的概率,并據此來構建陷阱。如果目標進入陷阱時未被擊毀,在出陷阱時也會面臨二次打擊,故總的打擊概率為

P′=1-(1-P)2

所以在進入水雷陷阱時的打擊概率P達到0.8左右時,陷阱對敵方潛艇的威脅已經足夠大。

4 仿真計算及結果分析

通過對上述模型分析,可以看出,影響陷阱對目標打擊概率的因素很多。為了具體說明問題,分別計算不同情況下水雷數量N與潛艇進入陷阱時遭打擊的概率P之間的關系。在利用上述模型時,式(6)實際是二重積分,無法直接計算,因為如前面分析,隨著δ的變化,對任一確定的陷阱,不僅n、m取值不定,積分函數表述式及積分區間都不確定。處理辦法是借助Matlab分別計算兩個單積分公式(3)和(6)。實際上當水雷數量及陷阱半徑較大時,與兩側水雷遭遇的概率較小。

分別計算不同情況下陷阱對潛艇的打擊概率,結果如表1～表3所示。其中部分參數取如下值:圓弧角度α=π,陷阱半徑R=15000m,水雷的打擊帶b=1500m,潛艇航跡均方差σ=100m。

表1 水雷數量與打擊概率關系(μ=0)

表2 水雷數量與打擊概率關系(μ=5000m)

表3 水雷數量與打擊概率關系(μ=0,b=1800m)

從表1可以看出,陷阱對潛艇進入時的打擊概率與陷阱中水雷數量正相關。

由表1與表2對比可以看出,在同等條件下,敵方潛艇從陷阱兩側進入時遭打擊的概率增大,這是由于相對潛艇運動方向來說,兩側的水雷密度增大導致的。

當增大水雷的毀傷帶寬度,b取1200m時,計算結果如表3所示。

對比表1和表3,可以看出,增大水雷的毀傷帶寬度可以顯著增加陷阱對潛艇的打擊概率。實現這一點,除了增加水雷裝藥威力,利用主動攻擊水雷構造陷阱外,還可以把水雷陷阱與己方的其它打擊兵力配合,迫使敵方潛艇在進入陷阱時增加航速、改變航向等,以增加潛艇物理場強度,增大水雷對它們的有效打擊寬度。

5 結語

本文探討了聯合利用水雷與誘餌實現反潛的新方法,并重點分析了圓弧形水雷陷阱,對敵方潛艇進入陷阱時遭打擊的概率進行了分析,給出了計算模型。實際上,在對敵方潛艇航行規律有一定掌握的情況下,可以構建非封閉陷阱以減少水雷消耗量,水雷在陷阱弧線上也可以非均勻分布,以增大在潛艇正前方的水雷密度,這些問題還需要今后進一步討論。

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ABeguilingMethodofJointAntagonizingSubmarine

LI Jiankang LUO Huafeng

(Equipment Department of South Sea Fleet, Zhanjiang 524001)

In accordance with weakness of traditional method counter-submarine, characteristic of mine, a new idea of design trap using mine and bait were put forward.Putting circular mine trap of counter-submarine as emphasis, its efficiency model was built.In accordance with course and track warp of submarine, distributing of mine density, the efficiency model was modified.Then simulation calculation and analysis were made.Results of calculation proved that the trap was feasible, and the model was correctness.

joint antagonizing, beguiling method, submarine

2014年3月7日,

:2014年4月23日

李建康,男,工程師,研究方向:武器系統運用工程。

TJ67DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.09.039