舰载直升机空投鱼雷快速攻潜阵位仿真研究*

刘 鑫 姜凯峰 周 明

(海军大连舰艇学院水下战研究所 大连 116018)

1 引言

舰载直升机反潜是目前水面舰艇对抗潜艇的最为行之有效的方法之一,但由于水文气象等客观因素对舰载机搜攻潜有较大影响,在水面舰艇受到较大威胁时,舰载机就不可能按部就班的完成搜攻潜的全过程[1]。这就需要舰载机在敌潜艇信息不完整的情况下,选择合理的阵位快速攻击。本文对舰载机快速投雷时的敌舷角和鱼雷射距进行了仿真研究,并分析了相同概率下两者间的关系。

2 快速攻击的实用性

快速攻击相对正常攻击而言的,它是指在只知道目标位置信息或概略位置信息而不知道目标运动要素的情况下对目标发起的攻击。快速攻击强调攻击的快速性。当所处战术态势不允许获得计算的各种数据,或目标离编队(母舰)很近,已对母舰构成较大威胁,没有条件按正常状态攻击时一般采用快速攻击。

由于潜艇对吊放声纳主动信号的探测距离大于吊放声纳对潜艇的探测距离,当吊放声纳发现潜艇时,潜艇很可能已经发现吊放声纳并进行规避机动[2]。此时,吊放声纳难以稳定测得目标位置,或是测得的目标位置误差较大,由此解算得的目标运动要素误差很大,不能用于射击诸元的解算,因而无法进行正常攻击。快速攻击对目标信息要求低,只要知道目标位置即可发起攻击。因此,研究快速攻击对于直升机把握攻击时机具有重要意义。

3 攻击过程[3]

快速攻击一般采用悬停投雷,在悬停状态下进行攻击时,飞机航向是固定的,必须迎风悬停,速度为零,由于只知道目标现在位置,一般采用对目标现在点射击。鱼雷经空中弹道入水后,根据预定的参数,按固定程序进行转弯,直航接近目标,之后开启声自导系统搜索目标。悬停攻击投雷几何位置关系如图1所示。

图1 直升机悬停攻击阵位图(当前位置)

图中:T0为飞机悬停点(鱼雷落水点);M为目标初始位置;H为悬停航向角(°);B0为目标初始点方位角(°);α为目标航向(°);Vm为目标航速(m/s);T1为鱼雷开始ITA动作点(根据意大利某型鱼雷入水弹道分析|T0T1|≈25m);Ds为目标初始距离(m);T2为鱼雷经过ITA开始直航搜索点;M′为鱼雷在T2点时目标所在位置;I为鱼雷自导扇面遮盖中心B与目标相遇点;O为鱼雷ITA旋回中心;Qm为初始敌舷角(°);Q′m为鱼雷到达 T2点时敌舷角(°)。

4 投放参数解算模型

已知:H(直升机悬停航向),B0(目标初始方位),Ds(目标初始距离),α(目标航向),Vm(目标航速),Vt(鱼雷航速),设发射延迟时间t01,鱼雷空中下落时间t02,水下无动力段时间t03,初始回转时间

t04=tita,则 t1=t01+t02+t03+t04为鱼雷航行到T2点时目标运动时间(见图1)。以飞机悬停点(即投雷点)T0为坐标原点,以正东方向为X轴建立直角坐标系,则目标初始位置(Xm,Ym)为:

当鱼雷经空中降落段t02,水下无动力段t03及ITA回转到达T2点时,目标已经过t01+t02+t03+t04时间到达M′点,则有:

此时鱼雷到目标的距离:

目标相对鱼雷的方位角:

此时敌舷角Qm′为:

由于是现在点射击,可知鱼雷的初始搜索航向ISC为:

鱼雷的初始旋回角度ITA为:

鱼雷初始直航距离ISR为:

鱼雷从T2到达发现敌潜艇位置M′点的时间t05为:

鱼雷从发射到开始转入图形搜索的时间:

5 仿真结果分析

以MK-46-5型鱼雷为例,取自导作用距离R=1500m,射程 D=12km,航速 Vt=45kn,自导搜索扇面半角λ=20°;潜艇的初始航速为8kn(核潜艇16kn)、最高航速20kn(核潜艇30kn)。

直升机快速攻击中,鱼雷命中概率一定时,在鱼雷入水后的初始旋回方向不同的情况下,敌舷角对空投鱼雷的最远射距有一定的影响[4]。这就需要在作战使用时,根据实时装定的鱼雷初始旋回方向,及当时的阵位态势,确定空投鱼雷的射距,以达到最好的攻击效果。

表1 鱼雷初始右舷射距随敌舷角变化表

续表1

表2 鱼雷初始左舷射距随敌舷角变化表

以鱼雷命中0.8为例,由表格可得到其概率圆(如图2～3所示)[5]。

由图表分析可得快速攻击空投鱼雷的使用方式:

1)若直升机吊声探测到目标距离小于3500m时(图3中),应采用快速投雷攻击。此时,直升机对目标现在点射击,鱼雷初始旋回方向为右旋,鱼雷命中概率最小可达0.8。

2)目标距离大于3500m且小于直升机悬停投雷0.8等概率曲线所对应的射距时(图2中),采用悬停投雷。此时,直升机必须获得目标运动要素。若敌舷角小于70°,应对目标提前点射击;若敌舷角大于70°,则应对目标现在点射击。对目标提前点射击时,鱼雷初始旋回方向右旋。对目标现在点射击时,若敌舷角在70°～100°之间时,鱼雷初始旋回方向右旋;敌舷角大于100°时,鱼雷初始旋回方向左旋。

3)目标距离大于悬停投雷命中概率0.8等概率曲线所对应的射距且小于前飞投雷命中概率0.5等概率曲线所对应的射距时,采用前飞投雷。若敌舷角小于60°,应对目标提前点射击;若敌舷角大于60°,则应对目标现在点射击。对目标提前点射击时,鱼雷初始旋回方向右旋。对目标现在点射击时,若敌舷角在60°～105°之间时,鱼雷初始旋回方向为右旋,若敌舷角大于105°,鱼雷初始旋回方向为左旋。

另外,图2、图3完整显示了悬停投雷时直升机的相对于敌潜艇的阵位信息。在实际的操作中可以根据不同态势下对命中概率的要求,选择相应的概率圆。在概率圆上提供了射距和敌舷角的信息,操作员可依据此信息,确定直升机是否在射击概率圆内,若在圆内,则可直接射击;若在圆外,则可根据概率圆上的阵位信息更快的占领悬停投雷阵位。因而,可以体现直升机快速投雷的快速性,也保证了鱼雷的命中概率。

6 结语

本文论述舰载机快速攻击在反潜作战中的重要性和必要性,依据本文的研究结果,舰载机可根据不同的战场态势及要求的鱼雷命中概率,迅速的占领投雷阵位,对敌潜艇实施快速攻击。对舰载机的反潜作战有一定的指导作用。但本文未涉及水声对抗的情况,这将是今后研究工作的重点方面。

[1]梁志诚.国外反潜战[M].北京:海军出版社,1987

[2]孙明太.航空反潜论[M].北京:国防工业出版社,1998

[3]孟庆玉,张静远,宋保维.鱼雷作战效能分析[M].北京:国防工业出版社,2003

[4]孙明太.航空反潜战术[M].北京:军事科学出版社,2003

[5]孙祥,徐流美,吴清.MATLAB[M].北京:清华大学出版社,2005