训练雷发射安全性仿真分析＊

王志刚 宋万成

（海军蚌埠士官学校兵器系1） 蚌埠 233012）（中国人民解放军海军驻沈阳弹药专业军事代表室2） 沈阳 110045）

1 引言

为了保证训练雷在引俄潜艇安全发射提出安全性，这里所指的安全主要包括鱼雷离艇的安全和鱼雷入水后初期段的运动安全。

对发射装置而言，直接影响训练雷离艇安全性与训练雷入水后初始段的运动安全性的指标就是训练雷的出管速度。因此进行训练雷离艇安全性与训练雷入水后初始段的运动安全性的分析，主要就是对训练雷出管速度进行分析。

训练雷的出管速度是指训练雷出管时，训练雷相对于攻击舰艇的速度。它既要保证训练雷自由地通过潜艇的外壳（防波板凹龛区）安全离开艇体，又要保证训练雷安全地由非稳定运动阶段过渡到稳定运动阶段，即保证训练雷最初航行阶段在深度运动上的操纵性（不致产生过大的袋深或跳水），训练雷可以安全航行。所以，训练雷的出管速度是保证潜艇和训练雷的安全指标，是发射装置所要解决的最基本的问题。

2 训练雷离艇安全性分析

影响训练雷离艇的首要因素是鱼雷的出管速度大小，其次是潜艇出口部的结构，如缺口型出口部的平台长度、高度，孔洞型出口部的战斗锥度；再者发射鱼雷时艇速也会影响鱼雷能否安全离开发射潜艇。

引俄潜艇鱼雷发射装置系统发射鱼雷时，其设计鱼雷出管速度为18m／s，最小不少于12.5m／s，水雷和模拟器出管速度为16m／s。但鱼雷实际出管速度均在20m／s～28m／s范围内。针对此种情况鱼雷的出管速度能保证在如图1所示的平台长度L区间，鱼雷在下沉期间不碰撞管口部的平台。通过建立训练雷在潜艇发射出口后在平台L区间运动方程及仿真计算，当发射艇速为6kn，鱼雷出管速度为15m／s时，训练雷因受到迎面阻力的影响，在运动L＝2m的距离只有0.14s，其重心G下降量只有17mm，足可保证鱼雷尾鳍不碰减阻板板凹龛区平台。

图1 鱼雷通过潜艇防波凹龛区示意图

鱼雷出管后不仅在垂直面内运动，同时在水平面内也可能产生水平偏离运动，为了保证发射鱼雷时艇体安全，引俄潜艇同国产潜艇一样在发射管管口向外作一圆锥体，其母线斜度为1∶18，在这个圆锥体内，潜艇不布置任何其他零、部件。战称战斗斜度，如图2所示[4]。

图2 常规潜艇平台水平面示意图

表1 尾鳍升高／降低的最大数值和折算的锥度值

为了保证鱼雷安全通过弹道口，战斗锥度要求上、下平台与发射管上、下导轨工作面延长线之间距离各不少于100mm；减阻板打开后，其外表面与发射管内侧导轨工作面延长线之间应保证有斜度1∶18的战斗锥度线[1]。测量方法：在距管口L0＝900mm处α0不小于50mm；在L0＝980mm不小于51mm，再向前按此比例增加。为保险起见，对鱼雷圆柱体部分离开导轨后6m行程内的鱼雷运动进行了仿真计算。最有可能碰撞平台的是鱼雷的尾鳍。在6m行程内，尾鳍升高和降低的最大数值和折算的相当的锥度值，列于表1中，其锥度值远小于1∶18，无碰撞的危险。

3 训练雷入水后初始段的运动安全性分析

对训练雷的原弹道方程进行简化处理、忽略了次要因素[1]。

由于α、θ很小，所以有sinα＝α、cosα≈1、sinθ＝θ、cosθ≈1成立。又经整理得如下训练雷弹道方程：

以上系数方程组中含有T、v2变量，在这里我们视T为常量，视为训练雷初始速度，vb为训练雷稳定航行时的速度）。

对采用惯性深控系统的训练雷来说，其深控方程为摆锤的运动方程。摆锤运动方程是在大地坐标系oexeyeze中建立的。

方程中其它各量的含义参见文献。其它辅助方程为：

为了分析训练雷在引俄潜艇上发射后初期段运动的安全性，建立了外弹道仿真模型，该数学模型由鱼雷动力学方程、运动学方程、深控系统摆锤运动方程和舵角关系组成，外弹道仿真的目的，不仅可检查训练雷发射后初始段运动的安全性，同时可根据海区情况，为海上试验提供最佳横舵管制数据，以便以最少的试验次数达到预期试验目的[2]。根据外弹道数学模型，从计算机仿真曲线图3可以看出，对无动力训练雷当横舵角固定为向下9mm，发射深度2m时，无动力训练雷不同出管速度下，无动力训练雷最大袋深在4m以内，可满足港内水战斗部威力，导弹杀伤概率增大，但导弹的重量和射程会大大缩短，因此在设计时，要根据导弹战技术指标，综合考虑杀伤半径与脱靶量等多种因素，以达到设计要求。

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