火箭助飞鱼雷攻潜命中概率计算方法研究

邢国强 韩峰

摘 要:本文根据火箭助飞鱼雷的作战流程,在充分考虑各相关因素影响后,建立了火箭助飞鱼雷全弹道仿真模型和射击效率解算模型。并对目标提前位置射击、目标可能区域射击、目标现在位置的射击参数解算进行了仿真计算和分析,对研究其作战使用等诸多问题具有参考价值。

关键词:火箭助飞鱼雷弹道模型统计试验法概率

中图分类号:E91火箭助飞鱼雷的攻潜概率是反映其作战能力的重要指标,它不仅与鱼雷战技指标有关,还与作战使用方法、发射平台性能和作战海域水文条件等多因素有关。本文应用统计试验法对火箭助飞鱼雷攻潜概率工程算法进行研究。

1 仿真想定

由于仿真计算火箭助飞鱼雷对潜艇射击效率是复杂的离散事件,全部考虑影响其计算结果的因素是不现实的,因此建立火箭助飞鱼雷的射击效率模型既要准确、完整,又要考虑到仿真实际,做出合理的简化。

1.1 火箭助飞鱼雷攻潜命中概率的相关因素

根据火箭助飞鱼雷作战流程,其射击效率P基本模型为:

式中:

——捕获目标概率;

——追踪目标概率;

——末弹道命中目标概率;

——毁伤目标的概率;

——抗干扰概率。

1.2 计算方法选择

应用模拟法计算火箭助飞鱼雷的射击效率。模拟法可以真实地仿真各种水文条件、鱼雷复杂的环形、蛇形、梯形等搜索弹道和各种再搜索过程以及目标的任意机动。

按通常使用蒙特卡洛法的惯例,结合给定的模拟精度△以及模拟得到的命中概率(发现概率)值P可用下式来确定试验次数N。

按常用概率值p＝0.8来考虑,在计算一般的命中概率时要求精度△=0.02,试验次数可取2000次。

1.3 坐标系的建立

为了方便计算我们建立如图1所示坐标系,火箭助飞鱼雷发射时刻目标位置m0在Y轴上,目标初始真航向Cm没为X轴,发射时刻鱼雷位置w0根据鱼雷相对于目标的方位距离确定。(如图1）

1.4 目标参数及机动假设

关于潜艇的机动样式采用以下想定:目标潜艇等效椭球体尺寸取长100m,宽10m,高10m,最大速度24kn。在鱼雷入水前目标作匀速直航运动,航速、航向随机产生。当鱼雷入水之后经过t1(取15秒)反应时间,潜艇开始做背雷转旋回机动。潜艇目标旋回到鱼雷处于其舷角大于155°时止,改为以最大速度直航。

1.5 射击参数解算模型

鱼雷射击参数解算,首先要解决射击瞄点的选择问题。正确的射击瞄点保证鱼雷入水后能迅速、可靠的发现和跟踪目标,达到满意的作战效果。火箭助飞鱼雷瞄点的选取应以其作战效果为依据,并且必须遵循两点原则:一是鱼雷入水后对潜艇发现概率最大;二是要保证鱼雷发现目标后有足够的追踪航程。在确定射击瞄点后,再计算射击诸元。

2 仿真结果与分析

2.1 空中段弹道仿真计算

火箭助飞鱼雷在空中的飞行时间关系到目标的散布的范围,是射击诸元解算中的重要参数。本文根据火箭助飞鱼雷的空中弹道微分方程组,对火箭助飞鱼雷的空中弹道进行仿真,计算了不同射距下的空中飞行时间。

2.2 命中概率计算及射击效果分析

由于火箭助飞鱼雷利用火箭助推大大缩短了接敌时间,使得其可对远距离、高航速的目标实施攻击。本文仿真计算了不同射击方法下鱼雷(单枚)对不同射距、不同航速目标的命中概率。

根据计算结果,在目标航速、射距相同的情况下,对目标提前位置射击的命中概率高于对目标可能区域射击,而对目标当前位置射击的命中概率最低;在目标航速相同的情况下,对目标提前位置射击的命中概率随着射距的增大,下降的不大,特别是目标航速较低时,这种影响可以忽略,而对目标可能区域的射击和对目标当前位置射击的命中概率随着射距的增大下降的很快,特别是目标航速较高时,命中概率下降的趋势更明显;在射距相同的情况下,对目标提前位置射击的命中概率随着目标航速的增大而下降的幅度不大,而对目标可能区域的射击和对目标当前位置射击的命中概率随着射距的增大下降的很快,特别是射距较大时,命中概率迅速下降。

对目标提前位置射击时,由于对目标的运动参数了解比较充分,命中概率最高,且受目标航速、射距的影响较小,对远距离、高速目标仍有很高的命中概率;而对目标可能区域的射击和对目标当前位置射击队目标的运动情况了解不充分,目标的散布范围随着目标航速、射距的增大迅速扩大,命中概率下降的很快,不能保证对中远距离、高速目标的杀伤效果。

3 结语

进行火箭助飞鱼雷攻潜概率计算方法研究,有利于提高反潜作战效能。利用火箭助飞鱼雷攻潜过程的模拟仿真,既可进行反潜效果评估,准确的计算火箭助飞鱼雷攻潜概率和评估攻潜效率,又可通过对不同作战方式的效率分析、比较,进一步改进作战战术,为反潜系统战术使用提供依据,也可进一步优化火箭助飞鱼雷方案及战术使用方式,最终达到较佳作战效果。

本文的计算结果仅仅是理论仿真计算,火箭助飞鱼雷的攻潜效能有待效果试验的进一步验证。

参考文献

[1] 张宇文.鱼雷弹道与弹道设计.西安:西北工业大学出版社,1999.

[2] 邢天安,等.火箭助飞鱼雷武器系统分析报告[M].北京:船舶系统工程部,2002.

[3] 孟庆玉,等.鱼雷作战效能分析.北京:国防工业出版社,2003(5). 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0003-01