鱼雷航速对潜艇鱼雷报警距离的影响分析

曹震卿, 贾 跃



鱼雷航速对潜艇鱼雷报警距离的影响分析

曹震卿1, 贾 跃2

(1. 海军大连舰艇学院 研究生管理大队, 辽宁 大连, 116018; 2. 海军大连舰艇学院 水武与防化系, 辽宁 大连，116018)

针对双速制反潜鱼雷在潜艇鱼雷报警声纳作用下的作战使用问题, 由辐射噪声经验公式分析了鱼雷航速的变化对其辐射噪声强度的影响。根据被动声纳方程, 在鱼雷航速变化情况下, 研究了潜艇鱼雷报警声纳对双速制鱼雷报警距离的变化规律。计算结果表明, 鱼雷报警距离随鱼雷航速增加而增加, 提出了双速制鱼雷作战使用中应注意航速设置, 以低速航行来降低潜艇的鱼雷报警距离, 从而增强鱼雷的隐蔽性以及攻击的成功率, 为鱼雷攻潜战术研究提供参考。

鱼雷; 报警声纳; 双速制; 报警距离; 作战使用

0 引言

随着反潜兵力及各种反潜武器的发展, 潜艇面临来自水面、空中和水下的全方位威胁, 而各种类型的反潜鱼雷则是对潜攻击的主要武器, 对潜艇的生存造成极大威胁。目前潜艇均装备鱼雷防御系统, 在防御鱼雷过程中, 首先要解决探测问题, 因此鱼雷报警声纳成为潜艇鱼雷防御系统的最重要组成部分, 在现役潜艇被动声纳系统中, 一般都具有鱼雷报警的功能。当前新型鱼雷由单一航速发展为可变航速, 鱼雷在不同航速情况下所产生的辐射噪声水平对潜艇鱼雷报警声纳也产生了影响。本文分析双速制鱼雷不同航速对鱼雷报警声纳报警距离的影响。

1 双速制鱼雷辐射噪声强度分析

1.1 鱼雷辐射噪声

鱼雷辐射噪声为潜艇的水声探测器材提供了搜索、探测和跟踪的信息, 这对鱼雷的对潜攻击造成十分不利的影响。鱼雷辐射噪声主要由机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声组成[1]。目前有关鱼雷的辐射噪声谱基本都是二战时所得的测量数据, 而各国装备的鱼雷辐射噪声级属于绝密范围, 所能得到的数据很少。

鱼雷辐射噪声可用经验公式(1)表示[2]

由二战时测量的各种鱼雷噪声谱可知, 鱼雷的辐射噪声基本随着鱼雷的航速增加而线性增加[3]。同时鱼雷辐射噪声正比于工作频率平方的倒数。

1.2 双速制鱼雷辐射噪声变化

对于双速制鱼雷来说, 鱼雷自导头在固定频率工作时, 其辐射噪声强度主要与航速有关。下面讨论双速制鱼雷辐射噪声在不同航速下的变化情况。

设定双速制鱼雷最低速为25 kn, 最高速为45 kn,参考MK50、MK54、“鯆鱼”、MK48、“旗鱼”及DM2A4等型号的轻重型反潜鱼雷, 设轻型鱼雷重量为300 kg(0.3 t), 重型鱼雷重量为1 600 kg (1.6 t)[4], 现有鱼雷声纳基阵工作频段多集中在15~40 kHz, 取鱼雷自导头频率为30 kHz[5]。

图1, 图2分别为轻型、重型鱼雷由25 kn变化至45 kn时, 在不同距离下, 双速制鱼雷辐射噪声曲线。由图中可以看出, 在相同距离上, 其辐射噪声主要受鱼雷航速影响, 辐射噪声随航速的增加而增加; 在同一航速下, 则重型鱼雷的辐射噪声要高于轻型鱼雷。

图1 双速制轻型鱼雷辐射噪声随航速的变化

图2 双速制重型鱼雷辐射噪声随航速的变化

同等距离上, 鱼雷航速由25 kn增加至45 kn, 鱼雷辐射噪声强度增加约15 dB。见表1。

表1 双速制轻型鱼雷辐射噪声值

Table 1 Radiation noise value of lightweight double- speed torpedo

2 双速制鱼雷航速变化对潜艇鱼雷报警声纳报警距离影响

2.1 声纳报警距离与鱼雷辐射噪声强度的关系

潜艇鱼雷报警声纳主要探测来袭鱼雷在其声纳工作频段辐射噪声的声信号, 下面分析双速制鱼雷辐射噪声的变化对鱼雷报警声纳探测距离的影响。

潜艇鱼雷报警声纳一般为被动声纳, 由被动声纳方程

其优质因素为[5]

在潜艇及鱼雷报警声纳条件不变的情况下, 被探测的双速制鱼雷辐射噪声级随航速变化直接导致潜艇鱼雷报警声纳优质因素的变化, 提高或降低了所允许的最大传播损失, 也就增大或减小了可探测的距离。

通常认为, 传播损失是球面波扩展和海水介质的吸收损失[5], 有

2.2 计算分析

图3 声纳报警距离随航速的变化

由表2可以看出, 双速制鱼雷使用低速航行时, 可有效缩短潜艇鱼雷报警声纳的探测距离, 变为高速航行后, 鱼雷报警声纳的报警距离至少增加1倍, 即无论此时鱼雷距离潜艇远近, 都将立即被发现, 使得潜艇有机动规避或使用水声对抗器材对抗的机会。

表2 鱼雷航速变化量与声纳报警距离变化量之间的关系值(r0=6 km)

3 结束语

通过分析航速对双速制鱼雷辐射噪声强度进而对潜艇鱼雷报警声纳报警距离的影响表明, 双速制鱼雷在作战使用中, 须注意航速的战术使用设置, 以最大限度地降低潜艇鱼雷报警声纳的报警距离, 增大鱼雷攻击的突然性, 尽量消除因潜艇发现鱼雷后规避机动和使用水声对抗器材而造成的攻击成功率下降的情况。

[1] 章新华, 康春玉. 声纳原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 2009.

[2] 刘孟庵. 水声工程[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 2002.

[3] 查志武, 史小锋, 钱志博. 鱼雷热动力技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006.

[4] 傅英. 国外海军鱼雷装备[M]. 北京: 海潮出版社, 2007.

[5] 陈剑, 鲁民月, 庞天照. 潜艇噪声水平对声呐探测性能影响分析[J]. 舰船科学技术, 2009, 31(12): 22-25 Chen Jian, Lu Min-yue, Pang Tian-zhao. The Noise Level of Submarine Bring to the Influence of the Sonar Detection Capability[J]. Ship Science and Technology, 2009, 31(12): 22-25.

[6] 刘平香, 姚蓝. 潜艇水声对抗系统中的鱼雷报警问题[J]. 舰船科学技术, 1997, 36(6): 40-45.

Influence of Torpedo Speed on Submarine′s Torpedo Warning Distance

CAO Zhen-qing1, JIA Yue2

(1. Graduate Management Team, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China; 2. Department of Underwater Weaponry & Chemical Defense, Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

To study the operational application of double-speed anti-submarine torpedo under the effect of submarine′s torpedo warning sonar, the influences of the variations of torpedo speed and deep on its radiation noise intensity are analyzed by using the empirical formula of radiation noise. According to the analysis of passive sonar equation, the variation rule of the warning distance of torpedo sonar is investigated for varying torpedo speed. Calculation result shows that torpedo warning distance increases with torpedo speed. It is suggested that attention be paid to presenting torpedo speed in the operational application of double-speed torpedo to reduce the torpedo warning distance by low speed running, and to enhance stealth of the torpedo and success probability of the attack.

torpedo; warning sonar; double-speed; warning distance; operational application

TJ630.34; U666.7

A

1673-1948(2011)04-0260-03

2011-03-30;

2011-04-27.

曹震卿(1981-), 男, 在读硕士, 主要从事兵种战术、反潜武器作战运用等方面的研究.

(责任编辑: 杨力军)