鱼雷命中精度试验方案研究

朱文振, 叶浩亮,2, 李国良



鱼雷命中精度试验方案研究

朱文振1, 叶浩亮1,2, 李国良1

(1. 中国人民解放军91388部队, 广东 湛江, 524022; 2. 西北工业大学 航海学院, 陕西 西安, 710072)

针对目前轻型智能鱼雷垂直命中精度考核难的问题, 根据目前试验条件分析总结了4种考核方法, 并从试验可行性和经费方面分析了每一种方法存在的优缺点。在此基础上，从试验鉴定角度出发, 确定了采用单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶相结合的考核方法, 并给出了其试验设计方法和试验评定方法, 为轻型智能鱼雷命中精度考核实施提供了重要依据。

轻型鱼雷；垂直命中精度；试验鉴定

0 引言

目前世界上大多数发达国家潜艇已具有两层耐压壳体, 抗打击能力大幅度增强。轻型智能作为鱼雷武器的一个重要分支, 是航空、舰载反潜的主战武器之一, 已经引起各国高度重视并成为优先发展目标。由于轻型智能鱼雷装药量少, 它对目标的毁伤程度就取决于能否准确识别并实现垂直命中目标要害部位, 完成定向聚能爆炸。目前, 如何精确考核垂直命中目标要害部位(以下简称“命中精度”)指标是轻型智能鱼雷考核的重点和难点[1-2], 存在相当大的技术风险, 也是鱼雷试验鉴定面临的新课题。

1 命中精度考核方法

1.1 命中精度定义

假设命中精度是指鱼雷垂直命中潜艇目标艇体±°, 命中潜艇目标中部0m长和±0m高(以目标中轴线为基准)的艇体(即后文中所指的潜艇要害部位)[3]。

从试验考核角度分析, 命中精度定义可简化为水平面命中精度和垂直面命中精度[4]。水平面命中精度又分为水平面命中部位和水平面命中角度, 垂直面命中精度也类似分为垂直面命中部位和垂直面命中角度。

以图1为例, 水平面命中部位是指鱼雷命中潜艇部位在轴上的投影, 水平面命中角度是鱼雷和潜艇夹角在平面上的投影; 垂直面命中精度是指鱼雷命中潜艇部位在轴上的投影, 垂直面命中角度是鱼雷和潜艇夹角在平面上的投影。

图1 鱼雷攻击目标潜艇示意图

1.2 命中精度考核方法

命中精度考核必须在有目标的条件下才能考核, 并根据智能鱼雷攻击目标对象制定考核方法。目前, 在试验中能用于被攻击的目标目前只有2种, 即目标潜艇和鱼雷专用固定靶标。在此条件下, 命中精度试验考核可归纳以下几种方案[3,5]。

1) 双平面跟踪潜艇直接命中潜艇方法;

2) 双平面攻击潜艇下方m处(距潜艇中轴线)方法;

3) 单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶标相结合方法;

4) 双平面攻击潜艇正后方m处(距潜艇中心线)方法。

1.2.1 双平面跟踪潜艇直接命中潜艇方法

此方法是在接近实战条件的要求进行试验, 目标潜艇需外加装甲, 其目标特性要基本上满足国内外先进潜艇的要求[6], 让鱼雷直接命中潜艇来考核命中精度。

潜艇末弹道测量系统安装在潜艇上。鱼雷设定双平面跟踪攻击命中潜艇, 潜艇末弹道测量系统考核鱼雷命中精度和垂直命中角度。

此方法优点是能在实战条件鱼雷攻击目标潜艇, 是一种直接的试验方法[7]。

不足之处是此方法会对目标潜艇的安全性造成威胁, 如在目标潜艇外加装防护装甲费用昂贵, 并且加装防护装甲后, 潜艇的目标特性会被改变, 对考核会产生不利影响; 另外, 双平面攻击并直接命中潜艇, 可能造成鱼雷损坏或沉雷、丢雷的风险。所以目前此方法在实施上仍存在较大的难度。

1.2.2 双平面攻击潜艇下方m处方法

鱼雷设定为自导波束高低角控制, 鱼雷不是直接攻击潜艇要害部位, 而是以潜艇要害部位为瞄准点, 攻击潜艇要害部位下m处的相对位置来实现命中部位。目标潜艇装有末弹道测量设备和时统设备。鱼雷装3D段, 鱼雷自导设定俯仰角控制(以确保潜艇安全), 0°波束攻击潜艇水下m目标点[8]。

鱼雷水平面(平面)命中精度可通过实艇靶测量系统的测量数据进行考核。

如图1所示,和已知,和通过试验测得, 又有

此方法优点是考核条件接近实战, 并且在此方案下目标潜艇无需外加装甲, 同时这样也避免了高昂的试验费用。

此方法缺点是, 由于此方法为一种近似的试验方法, 为确保目标潜艇安全, 需适当加大鱼雷与潜艇的深度差, 从而造成鱼雷垂直面命中精度降低, 鱼雷垂直命中精度变差, 难以满足鱼雷垂直命中部位±0m的考核精度。因此, 若鱼雷自导或控制系统工作不正常, 存在鱼雷直接命中目标潜艇的风险。

1.2.3 单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶相结合方法

1) 单平面攻击潜艇

鱼雷设定水平面机动和垂直面m深度差单平面跟踪攻击潜艇(通过修改鱼雷内部软件实现, 比如在鱼雷的深度控制信号上设置为定深航行), 考核鱼雷水平面命中精度及垂直命中角(通过鱼雷内测装置记录得到, 这时的垂直命中角只有操舵信号, 但实际操舵命令只是被内测装置记录, 并没有真正执行, 以使潜艇安全)。同时, 也可考核鱼雷能否识别潜艇垂直面并建立命中±0m的基准。鱼雷水平面命中精度可通过实艇靶测量系统的测量数据进行考核。

2) 双平面跟踪攻击固定靶标

鱼雷设定为以固定靶标下方m为瞄准点, 鱼雷识别固定靶为点目标后, 仍攻击固定靶部位下方的相对位置来实现垂直面命中部位。因此, 鱼雷以固定靶为参考点可等效于潜艇要害部位, 鱼雷垂直面命中部位可通过固定靶脱靶量测量系统测量鱼雷在深度上的脱靶量数据进行考核, 鱼雷垂直面角度可通过内测装置记录鱼雷末弹道的俯仰角数据进行考核[11]。

此方法实质是融合了前小节所提的方法, 优点是在接近实战条件下, 命中精度采用垂直面命中精度与水平面分开考核的方法(即能通过直接攻击潜艇获得的数据尽量直接获得, 不能直接获得的, 采用近似获得, 同时将攻击靶标的数据与之融合, 进行综合评定), 使得试验数据能收集的更全面; 同时又可解决目标潜艇需外加装甲和试验费用高昂的问题。

此方法缺点是在垂直面命中精度考核方面是一种近似的试验方法; 若鱼雷自导或控制系统工作不正常, 存在直接命中目标潜艇或固定靶的风险。

1.2.4 双平面攻击潜艇正后方m处方法

此方法是一种近似的试验方法, 与双平面攻击潜艇下方m处方法类似。在接近实战的条件下, 采用双平面攻击潜艇, 可以解决目标潜艇需外加装甲和试验费用高昂的问题, 但要求潜艇末弹道测量系统测量范围扩大, 并且存在设备后移m安装的技术和可靠性问题; 因此, 若鱼雷自导或控制工作不正常, 会存在鱼雷直接命中目标潜艇的风险。

综合上述4种方法的分析研究以及命中精度考核的实际需求, 立足于现有条件, 可采用单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶相结合的方法。

2 试验方法设计

根据上节选定的试验方案, 分别对双平面跟踪攻击固定靶和单平面跟踪攻击潜艇进行试验设计, 确定其样本量及试验方案。

2.1 攻击固定靶试验设计

2.1.1 样本量确定

在鱼雷试验中项目合格率的评定, 一般采用二项分布[12], 二项分布合格率根据对准确度的要求确定试验次数。

根据不同准确度要求, 可确定对应的试验样本量, 如表1。

表1 不同准确度对应的试验样本量

2.1.2 试验方案

根据确定的试验样本量, 模拟实际情况, 设计攻击固定靶试验方案见表2。

表2 攻击固定靶试验方案

2.2 攻击潜艇试验设计

鱼雷是根据目标的回波特性进行信号检测和目标识别的, 目标回波特性主要包括: 回波时间展宽、目标回波亮点起伏、目标回波空间方位分布、目标回波强度、多普勒频移等, 这些信息都与攻击目标舷角有关, 因此, 目标舷角是攻潜试验的主要变量; 同时, 目标潜艇的航速也是试验变量之一, 从作战使用角度考虑, 通常选取目标潜艇航速为低速~kn。

因目标舷角是反潜试验的主要变量, 根据试验设计理论[13], 试验变量应取不同的值, 即对应鱼雷从潜艇不同的舷角进行跟踪导引攻击目标, 包括小角度(迎击、尾追)、中等角度(迎击、尾追)和接近正横角度(侧面垂直), 如图2所示。

图2 鱼雷不同目标舷角攻击目标潜艇示意图

为充分考核智能鱼雷发现、跟踪和攻击目标潜艇的效果, 根据实际情况, 可确定其试验方案见表3。表3中有效条次数依据表2对有效条次数的要求采用正交试验设计方法确定。

3 试验评定方法

方法一: 鱼雷命中潜艇目标区域为0´20的长方形, 命中精度的概率为

式中，水平变量、垂直变量、命中角度变量可分别在攻击固定靶和攻击潜艇试验中直接或间接获取。

鱼雷命中精度参数服从正态分布[14]。正态分布随机变量的密度为

可得命中精度概率为

方法二: 直接计算合格率

式中:P为水平面命中精度概率;P为垂直面命中精度概率;为命中角精度概率。

4 结束语

本文针对智能鱼雷命中精度考核的需求, 总结了4种考核方法, 并分析了其每一种方法的优缺点。结合命中精度考核的实际和目前测控设备的现有条件, 确定了单平面攻击潜艇和双平面跟踪攻击固定靶相结合的试验方法。本试验方案取得了理想的试验效果, 并获得了认可。由于智能鱼雷不断发展, 实际作战态势具有很强的随机性, 目标潜艇在鱼雷报警后的对抗措施和机动的试验理论是进一步需要研究的内容。

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Testing Scheme for Torpedo Hitting Accuracy

Zhu Wen-zhen1, Ye Hao-liang1, 2, Li Guo-liang1

(1. 91388thUnit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China; 2.College of Marine Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi′an 710072, China)

To construct a testing scheme for intelligent lightweight torpedo perpendicular hitting accuracy, we sum up four assessment methods based on existing test condition, and analyze the advantages and disadvantages of each method in cost and feasibility. For test evaluation, we determine an assessment method with combination of attacking submarine in single-plane and tracking/attacking fixed target in dual-plane, and correspondingly offer a test design method and a test evaluation method, in order to provide a basis for assessing intelligent lightweight torpedo hitting accuracy.

lightweight torpedo; perpendicular hitting accuracy; test evaluation

TJ630.6; TP391.9

A

1673-1948(2012)03-0231-05

2011-11-10;

2011-12-09.

朱文振(1975-), 男, 工程师, 主要研究方向为鱼雷试验技术.

(责任编辑: 许 妍)