潜艇鱼雷发射初期弹道研究*

刁宏伟 李志华 周开华

(91183部队业务处1) 青岛 266042)(海军蚌埠士官学校兵器系2) 蚌埠 233012)

1 引言

鱼雷发射出管后初期弹道包括空中弹道、入水弹道及初始弹道,如图1所示。鱼雷初始弹道同鱼雷发射的安全性和攻击的有效性紧密相关。鱼雷参数如何设定才能使鱼雷的初始弹道满足实战要求而不会出现跳水或袋深过大导致沉底;进而提出对发射海区的要求。本文通过对初期弹道数学模型的仿真为潜艇发射鱼雷提供一定的理论可行性依据,以保证鱼雷的有效使用,减少试验次数和损失。从鱼雷全弹道示意图可以看出,潜艇的初期弹道就是初始弹道。关于鱼雷空间运动参考坐标系的确定可参考文献[1]。

图1 鱼雷全弹道示意图

2 鱼雷初始弹道数学模型

鱼雷初始弹道是指鱼雷进入定常工作状态或到设定深度稳定航行之前的运动弹道[2～3]。

2.1 鱼雷动力学方程

在雷体坐标系中,以T表示鱼雷动力学系统动能,u,v,ω表示鱼雷速度V在三个轴上的分量,p,q,r表示鱼雷角速度ω在三个轴上的分量,则雷体坐标系中鱼雷动力学系统的动量G和动量矩H为:

2.2 鱼雷运动学方程组[4～5]

为了描绘出鱼雷的空间弹道轨迹,必须求得鱼雷质心在固定坐标系(地面坐标系)的各速度分量:

鱼雷 的航程 :˙s=V

2.3 鱼雷机械惯性控制系统数学模型[6～7]

2.3.1 舵角方程

式中:Mue为牵连惯性力矩,Mg为重力矩,Mε为阻尼力矩,Mf为辅助簧力矩,Md为定角簧的力矩[4]。

2.3.3 航向控制方程

由于时间步长 T很小,远小于我们选取的积分步长,所以可近似的按下面关系确定直舵角的值:

s4为管制距离。

当寻深或有自导型号时(即定角航行时):δy=0当水平航行时:

2.3.2 摆锤运动方程

3 潜艇鱼雷发射弹道仿真结果

仿真条件:设发射深度-9m,定深15m,管制距离80m;图2～3为延迟时间为6s,不同舵角时,出管速度对弹道的影响,图4～5出管速度为22m/s,不同舵角时,延迟时间对弹道的影响。

4 结语

潜艇发射鱼雷,袋深在鱼雷出管速度12～27m/s范围内随出管速度增加而减少,但变化不大。在舵角1.5时,袋深最小,在18～21m左右。鱼雷袋深随延迟时间的增加而增大。舵角为1.5时,鱼雷袋深范围在18～22m最小。

[1]陈一雕,马士杰.潜艇鱼雷发射器内弹道计算[J].水中兵器通讯,1977(3):1～18

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