潜艇鱼雷发射系统军事需求及对策分析

马 亮, 李 伟, 于大方



潜艇鱼雷发射系统军事需求及对策分析

马 亮, 李 伟, 于大方

(海军潜艇学院 导弹兵器系, 山东青岛, 266071)

潜艇鱼雷发射系统是潜艇武器系统的重要组成部分, 其战技性能直接影响潜艇整体作战效能。本文针对潜艇鱼雷发射系统研究与建设现状, 结合未来海战中潜艇作战行动的特点, 分析了潜艇鱼雷发射系统的最新军事需求。通过分析鱼雷发射系统的综合指标要求, 指出了其未来的发展趋势和涉及的关键技术, 特别强调了鱼雷发射系统的整体性要求, 并提出了几点建议。

鱼雷发射系统; 潜艇武器系统; 作战效能；军事需求

0 引言

潜艇的最大优势就在于其水下隐蔽性。潜艇发射武器的同时, 一旦出现发射能量泄露或发射噪音过大等问题, 将对潜艇安全产生致命影响。创新发射系统核心技术, 提高发射系统整体性能, 对提高潜艇平台整体作战效能至关重要[1]。

潜艇武器发射成功与否的指标之一为武器出管速度是否符合要求[2]。出管速度过低, 容易发生武器尾部与发射管非正常碰撞, 危及发射艇安全, 同时降低武器初始弹道质量, 增大武器出管“袋深”。出管速度过高, 则容易导致发射时流噪声过大, 还可能导致武器出管后出现“跳水”。因此, 要实现武器的安全, 快速发射, 实现对发射能量的精确控制从而控制管内抛射压力和武器出管后的初始姿态, 对潜艇而言至关重要。

1 潜艇鱼雷发射系统军事需求分析

1.1 提高潜艇鱼雷发射系统快速反应能力

提高鱼雷发射系统的快速反应能力, 是潜艇水下快速反应的基本军事需求之一, 是潜艇保持生存的决定性因素。它不但有利于提高潜艇的水下攻击能力, 更有利于提高潜艇水下防御能力。

1) 有利于提高潜艇水下攻击能力。现代战场环境下, 潜艇水下战机稍纵即逝, 快速、可靠地组织武器发射是提高潜艇水下攻击能力的重要保证。潜艇发现目标后, 发射系统必须迅速将武器安全发射出管。发射过程涉及环节越多, 准备时间越长, 系统反应越慢, 潜艇水下攻击能力越弱。潜艇水下快速攻击包括快速组织发射通道并快速实施发射, 因此必须提高发射装置的自动化水平、减少发射系统对艇员操作水平的依赖。

2) 有利于提高潜艇水下防御能力。未来反潜鱼雷将向着高速、远程、大深度及低噪声方向发展, 并具备精确的目标识别和水声对抗能力。相比之下, 目前潜艇对抗反潜鱼雷攻击则主要采用软杀伤模式, 即利用水声对抗器材诱骗或降低敌方鱼雷跟踪能力, 最终耗尽鱼雷航程。当水声对抗器材对抗鱼雷攻击难以奏效时, 须采用硬杀伤手段防御, 因此, 潜艇反鱼雷技术在提高软杀伤装置欺骗能力的同时, 将向“硬杀伤”方向发展。

实战中, 当潜艇发现敌方已发射鱼雷, 须迅速规避, 采取水声对抗措施或组织快速反击。如果采用硬杀伤武器组织防御, 如何通过发射系统快速、安全地发射反鱼雷武器, 就成为潜艇生死攸关的重大问题。发射过程中, 发射组织越简单、发射过程越安全, 对于保存潜艇自身越有利。故, 未来潜艇保存自身的防御性要求、反鱼雷武器发展等, 都对鱼雷发射系统提出了更高的要求。

1.2 提高鱼雷发射系统的适应性

发射系统适应性是指采用同一鱼雷发射系统, 实现对不同类别武器在不同深度上的适时、精确发射。例如, 美国“海狼级”核潜艇就可发射几乎各种类型的潜射武器。目前, 潜艇使用的武器种类包括鱼雷、水雷、导弹和声抗器材等, 未来还包括UUV和反鱼雷鱼雷等[3]。但鉴于艇上空间所限, 不可能分别设置不同的发射系统。因此, 发射系统的适应性就显得越来越重要。

1.3 提高武器快速装填能力

快速装填系统是鱼雷发射装置的辅助系统, 其设计水平对潜艇战术运用具有重要影响, 对提高潜艇生存力和战斗力意义重大。表面看来, 快速装填系统仅实现了将备用架上武器快速、便捷地运送至发射管内, 而从潜艇作战使用的深层次分析可以看出, 高效、可靠的快速装填装置在战时为实现多枚武器连续攻击提供了保证, 管内武器出管后, 快速装填装置快速将备用架上武器装入发射管, 再次组织发射, 这对艇长灵活运用战术方法提供了硬件上的保证。因此, 快速装填装置设计必须与潜艇整体战技性能、鱼雷、发射装置以及发控设备等进行统筹规划与系统分析。将快速装填装置的设计融入到潜艇战术运用的层面上, 必须引起装备管理和设计人员的高度关注。

1.4 降低潜艇鱼雷发射噪声

潜艇发射武器时产生的发射噪声一直是潜艇噪声控制的关键环节, 受到设计和使用人员的重点关注[4]，降低发射噪声是保持潜艇安静性的重要指标。潜艇发射武器过程中, 打开发射管前盖时, 存在机械噪声。现役潜艇鱼雷发射系统的发射动力均为高压空气, 发射阀开启时, 高压空气的超音速流动产生流动噪声。气水缸回程时, 剩余气体排入舱室内, 产生流动噪声及喷流噪声, 还会造成舱室增压。发射武器时, 如果控制不当, 则武器还没出管或刚出管, 就可能被敌方声纳探测到, 从而严重影响潜艇安全及武器运用效果。

降噪技术研究主要包括2方面内容: 一是发射噪声源的产生及原因; 二是具体的降噪措施。降噪技术研究中的核心问题之一就是发射动力源问题。探索包括电磁能、高压油及高压水发射等新型发射动力源是解决空气噪声的有效途径, 可以预计, 未来这3种发射动力源将成为新型发射动力源研究的趋势。另外, 降噪技术研究及工程实现也是未来发射系统必须重点解决的问题。

1.5 创新潜艇武器发射控制技术

发射能量控制是发射技术中的关键问题和核心技术, 而发射阀是发射系统的核心部件。控制发射能量注入规律, 满足武器在不同发射深度上的内弹道和初始弹道要求, 是实现安全、准确发射的基本保证。创新武器发射核心技术, 提高发射系统整体效能, 也是提高武器发射装置整体研究能力的关键技术。

从当前情况看, 发射能量控制采用程控发射阀已成为各国发射控制技术发展的主要趋势。传统的带有调节缓冲器的发射阀由于发射能量控制与武器类型无关, 难以实现精确控制。而程控发射阀则可以实现根据武器类型选择弹道控制程序, 实现了发射能量的精确控制。随着未来智能型潜艇的不断发展, 传感器技术、网络技术及自动控制技术的不断发展, 艇上人员战位将不断减少, 创新武器发射控制技术, 提高发射控制系统的适应性、自动化水平, 实现发射能量的精确控制, 也是未来智能型潜艇的必然需求。

2 提高鱼雷发射系统总体性能的几点建议

2.1 提高潜艇鱼雷发射系统整体设计和管理水平

潜艇鱼雷发射系统设计是一个系统工程, 应从潜艇战术使用的角度提高鱼雷发射系统的设计水平[5]。鱼雷发射系统一直以保证安全、准确地将武器发射出管作为其性能的主要评价标准。随着装备各项指标不断提高, 需要重新从潜艇战术运用的层面上提高鱼雷发射系统的整体性能。比如, 发射管体长度越大, 可装入管内的武器长度越大, 鱼雷各组成部分设计空间越大, 鱼雷航程、航速就有了提高的空间。但由于潜艇艇体空间所限, 发射管长度不可能无限增长, 如果能将发射能量注入口后移, 将为提高武器性能创造有利条件。

2.2 逐步实施全系统全寿命管理

必须对潜艇武器系统逐步实行全系统全寿命管理, 完善当前艇上装备设计与生产、发射装置设计与装填系统设计之间缺乏总体性规划的局面, 并从管理体制上入手, 否则将很难实现发射系统整体性能的实质性提高[6]。这一点是当前军工行业面临的普遍问题, 也是军事装备管理中最难解决的问题之一。

2.3 提高鱼雷发射系统可靠性设计水平

虽然可靠性设计思想已经提出多年, 但真正将可靠性思想引入到装备结构中去, 还有待于逐步实现。潜艇长期水下航行, 必须做到万无一失, 装备的可靠性是其最基本也是最重要的指标。随着潜艇装备复杂程度不断增大, 提高装备的系统可靠性水平是潜艇面临的突出问题。系统可靠性应该从广义上理解, 装备的故障率低, 系统可靠性不一定高。提高系统的固有可靠性水平, 是提高鱼雷发射系统可靠性的根本途径。

简化设计是提高装备系统可靠性的一种设计方法, 但简化设计不能以牺牲发射系统整体性能为代价。通过对先进潜艇鱼雷发射系统的可靠性研究可以看出, 这些潜艇虽然管上机械复杂程度增大, 但从艇员操作及作战运用角度看, 却简化了操作过程, 提高了战时发射武器的可靠性。结构简单不等于可靠性高, 结构复杂不等于可靠性低, 试图通过简化装备数量甚至是简化装备的冗余备份功能来简化设计从而提高可靠性是对可靠性设计的一种曲解。

2.4 立足长远加强关键技术研究

无论采用怎样先进的管理方法和理念, 先进的技术始终是提高发射系统性能的基础。以上分析可以看出, 鱼雷发射系统的关键技术包括: 发射能量的精确控制技术、发射噪声控制技术、快速装填技术、提高发射系统可靠性技术等。这些关键技术必须从打牢基础做起, 需要下大力加强潜艇鱼雷发射系统基础技术研究。

3 结束语

近年来, 潜艇武器发射装置的总体水平在不断提高。然而, 加强鱼雷发射系统的整体设计规划, 提高发射系统整体可靠性和战技术性能还有许多工作要做。认真总结并提出鱼雷发射系统的军事需求, 具有重要现实意义。

[1] 赵大勋, 李国兴. 美国海军潜艇设计特点及质量控制[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2000.

[2] 张振山. 鱼雷发射系统构造原理[M]. 武汉: 海军工程大学, 2007.

[3] 孔锋. 反鱼雷鱼雷弹道的多媒体仿真[D]. 西安: 西北工业大学, 2003.

[4] 郭关柱, 王云. 试论水下鱼雷发射系统研究方向[J]. 舰船科学技术, 2003, 25(3): 21-23.

Guo Guan-zhu, Wang Yun. Treatise on Research Orientation of Underwater Torpedo Launching Apparatus[J]. Ship Science and Technology, 2003, 25(3): 21-23.

[5] 吴晓海. 美国MK48系列鱼雷发展历程带给我们的启示[J]. 鱼雷技术, 2006, 14(3): 7-10.

Wu Xiao-hai. Inspiration from the Developmental Process of US MK48 Series Torpedoes[J]. Torpedo Technology, 2006, 14(3): 7-10.

[6] 黎放，王志国. 舰船可靠性管理工程[M]. 武汉: 海军工程大学, 2007.

Military Demand Analysis and Suggestions about Submarine Torpedo Launching System

MA Liang, LI Wei, YUDa-fang

(Department of Missile and Weaponry Engineering, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071，China)

Torpedo launching system is a key component of submarine weapon system, and its performance influences submarine’s operational effectiveness. Considering the current research and development situations of submarine torpedo launching system, the new military demand for the submarine torpedo launching system in accordance with the future submarine combat is analyzed in this paper. By analyzing the composite index for torpedo launching system, the developing trend and the key technologies of the system are pointed out with emphasis on integrity demand, and some suggestions are offered.

torpedo launching system; submarine weapon system; operational effectiveness; military demand

TJ630；E925;

A

1673-1948(2011)02-0148-03

2010-12-27;

2011-03-01.

马 亮(1973-), 女, 副教授, 主要研究方向为水中兵器发射理论与技术.

(责任编辑: 杨力军)