尾流自导鱼雷攻击规避机动水面舰艇研究

孙珠峰，吴 奔，肖明彦

（海军潜艇学院，山东 青岛 266071）

尾流自导鱼雷攻击规避机动水面舰艇研究

孙珠峰，吴 奔，肖明彦

（海军潜艇学院，山东 青岛 266071）

研究了尾流自导鱼雷攻击水面舰艇的主要影响因素，分析了水面舰艇各种机动规避方式对尾流自导鱼雷弹道的影响，利用仿真分析方法确定了水面舰艇规避机动参数对尾流自导鱼雷跟踪过程的影响程度，分别确定了水面舰艇和尾流自导鱼雷对抗的有关原则，研究结果为尾流自导鱼雷作战使用和水面舰艇规避机动提供了依据。

尾流自导，水面舰艇，鱼雷，规避机动

引 言

水面舰艇在航行过程中由于压力、波浪、螺旋桨转动和运动速度的关系，会在舰艇尾部产生具有一定长度、宽度和持续时间的尾流。只要水面舰艇处于运动之中，这种尾流就会一直跟随舰艇，成为难以去掉的“尾巴”。尾流自导鱼雷正是利用这一特性，通过检测、发现并跟踪目标尾流，进而命中水面舰艇目标［1-2］。

文献［1］介绍了法国在水面舰艇尾流模型建立和鱼雷对抗仿真方面的研究，提出了硬杀伤是水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的最有效手段；文献［2］采用平面分割法建立了机动目标的尾流模型，并仿真了尾流自导鱼雷检测目标尾流和追踪目标的过程。

1 射击参数对尾流自导鱼雷命中过程的影响

尾流自导鱼雷在射击时需要关注的参数主要是鱼雷进入尾流的角度和进入距离。为了满足尾流自导鱼雷正确检测尾流和跟踪目标的需要，在不考虑目标对抗的条件下，要求鱼雷进入尾流的角度和距离必须处于一个合适的范围内［2］。

图1 尾流自导鱼雷追踪过程

1.1 进入尾流角度

鱼雷进入尾流的角度是鱼雷进入尾流的航向和尾流方向的夹角α。较小的尾流进入角一方面可以减少鱼雷自适应需要耗费的调整航程，提高鱼雷的弹道品质；另一方面，过小的鱼雷进入角容易使鱼雷产生反向跟踪，同时，对射击控制参数的计算要求很高，目标运动参数误差极易造成鱼雷错过目标尾流，或者影响鱼雷进入尾流的距离。因此，为了减少鱼雷再入尾流的航程，覆盖可能的目标运动要素误差，提高鱼雷进入尾流的概率，进入尾流的角度必须位于一个合适的范围内。

1.2 进入尾流距离

理论上，鱼雷进入尾流的距离越小越好。较小的鱼雷进入距离意味着较小的鱼雷追踪航程。不过鱼雷进入尾流需要一段自适应过程才能稳定跟踪，过小的鱼雷进入距离容易使鱼雷无法完成自适应过程，在首次出尾流后易从目标舰艇的前方绕过，从而错过再入尾流的时机。这是由于鱼雷速度一般远大于目标速度，首次出尾流后的调整由于太靠近目标尾部容易使鱼雷超过目标舰艏，从而漏过目标。所以鱼雷进入尾流的位置应控制在尾流的中间偏前位置。

2 目标机动对尾流自导鱼雷命中过程的影响

2.1 目标变速

变速机动主要指加速。目标加速主要体现在延长尾流长度，以增加鱼雷追踪航程。鱼雷追踪目标的距离与雷目速度比和雷目距离相关，在雷目距离一定的情况下，目标速度增加，雷目速度比减小，鱼雷追踪距离增大；反之，目标速度减小，雷目速度比增大，鱼雷追踪距离减小。如果鱼雷进入尾流时的剩余航程不大，容易造成鱼雷航程耗尽，难以追上目标。

2.2 目标变向

目标航向的变化造成目标尾流形态的变化，从而影响鱼雷进入尾流的角度和鱼雷内外尾流调整的过程。鱼雷首次进入尾流如果恰好处于目标尾流形态变化的部位，则必然造成鱼雷进入角度的变化，影响尾流自导鱼雷的自适应过程。目标航向的剧烈变化还可能造成鱼雷判断目标舷别出现失误，导致鱼雷的反向跟踪。

2.2.1 大角度变向

对于没有线导控制的尾流自导鱼雷，发射后只能根据预定程序搜索目标尾流，没有办法随意改变弹道。如果目标在鱼雷探测到尾流之前进行机动，将影响鱼雷进入尾流的角度和距离；如果目标在鱼雷已经探测到尾流的情况下进行机动，则会影响鱼雷追踪目标的过程。这两种情况都可能导致鱼雷弹道品质的下降，甚至丢失目标（如图2所示）。

2.2.2 目标改变方向的方式

图2 舰艇规避对尾流鱼雷的影响

目标的机动规避过程不仅仅是单纯的一次性改变速度和方向，有可能是综合的改变速度和方向，如比较极端地走“S”形或者“O”形弹道，在多目标的情况下，甚至采取目标交叉航行的方法，以干扰尾流自导鱼雷的跟踪过程。由于这两种方式对尾流自导鱼雷的弹道影响比较复杂，将另文加以研究，本文仅就目标采取一次性变速变向机动方式对尾流自导鱼雷跟踪弹道的影响进行研究。

3 仿真模型及实例

3.1 仿真模型

为了简化仿真模型，设定仿真初始时间为鱼雷出管后已完成转角后开始直航的那一刻，坐标轴原点也设为该时刻的鱼雷位置。在理想状态下，即鱼雷没有任何航行误差、目标运动要素也没有误差，且目标不进行任何机动规避时，尾流自导鱼雷将以火控系统计算的尾流进入角度和尾流进入距离进入目标尾流，并开始末端追踪过程。

设鱼雷速度为vt，目标速度为vm0，目标航向为cm0，目标初始距离为rm0，初始方位为bm0。目标鱼雷报警距离为 Rta，如图3所示。以鱼雷发射时刻的位置点作为坐标原点，有关鱼雷和目标的运动模型和目标尾流模型在相关文献中已经有了十分详细的描述，本文仿真程序将直接应用这些文献中的模型［3-4］。

统计参数主要是鱼雷追踪距离，即从鱼雷探测到目标尾流开始（图中A0点），到鱼雷命中目标（图中A1点）的航行距离。

3.2 参数设置

不考虑目标的多次机动规避过程，在仿真中的有关参数设置如下：

图3 尾流自导鱼雷攻击目标示意图

鱼雷速度vt=55节，鱼雷瞄点为目标尾流中心点；目标初始速度vm0=18节；目标初始距离rm0=50链；目标初始舷角Xm0=60°~120°;目标鱼雷报警距离Rta=1 500.0m。

目标机动规避时，按表1设定的规避角度分为60°、100°、140°、180°等 4个等级（在目标原来航向的基础上偏转的角度值）；规避速度依次为24节、28节、32节等3个等级，分别和不进行机动的鱼雷追踪距离进行对比，并将仿真结果记录在表1中。

表1 舰艇规避尾流自导鱼雷攻击仿真结果

3.3 仿真结果及分析

图4 追踪距离与目标规避方向的关系

图4为水面舰艇鱼雷报警后，采取背雷转向60°的规避方式时，鱼雷追踪距离和舰艇规避速度之间的关系。由图4可知，无论鱼雷和目标的初始态势如何，鱼雷追踪距离随目标规避速度增大呈显著增大趋势。以仿真想定所确定的第一种态势为例，在目标不进行规避时，此时的目标速度为18节，则鱼雷追踪距离为1 497m，当目标规避速度为24节时，鱼雷追踪距离达到2 294m；当目标规避速度为28节时，鱼雷追踪距离达到2 789m；当目标规避速度为32节时，鱼雷追踪距离达到3 667m。追踪距离和规避速度并不是简单的线性变化关系。从水面舰艇这一方来说，在遭遇尾流自导鱼雷攻击时，首先采取的措施就是迅速加大速度，延长鱼雷的追踪距离，以便有更多的时间采取其他对抗方式化解鱼雷威胁。从尾流自导鱼雷这一方来说，应尽可能提高航行速度，降低航行噪声，尽量减小被目标发现的距离，从而缩短目标进行对抗的时间。

图5 追踪距离与目标规避角度的关系

图5为目标规避速度固定为24节时，鱼雷追踪距离和舰艇规避角度之间的关系。从图5中可以看出，目标进行大角度的规避机动，并不能一定导致鱼雷追踪距离的增大，有的时候甚至会缩小鱼雷的追踪过程。如在态势2中，目标大角度转向140°时的鱼雷追踪距离为1 689m，而转向60°时的鱼雷追踪距离为2 006m。在某些态势下，适当的规避角度可能导致鱼雷追踪弹道发生剧烈变化，需要重新适应目标尾流，从而显著增大追踪距离。如在态势3中，目标大角度规避140°时的鱼雷追踪距离为4 505m，相比之下，目标规避60°时的鱼雷追踪距离为2 487m。该仿真结果说明，水面舰艇在作战过程中如果发现遭到尾流自导鱼雷攻击，在迅速加速的同时，应采取大角度规避，其好处是尽管大角度规避有时不能保证延长鱼雷追踪距离，但在某个恰当的态势下，这种大角度规避导致鱼雷追踪弹道的剧烈变化，大大增加追踪航程。另一方面，由于尾流鱼雷无法确定目标的规避方向，无法避免目标大角度转向可能造成的弹道剧烈变化结果，如何解决此问题已经超出本文的研究范围。

根据以上仿真结果，可以得出以下结论：①无论在哪种态势下，目标机动规避都会影响鱼雷追踪距离，其影响程度与目标机动方式相关；②目标规避速度的大小对鱼雷追踪距离的影响较大。该结论是显然的，目标速度越大，在鱼雷速度保持不变的情况下，需要花费越长的时间才能追上目标；③目标规避方向的大小对追踪距离的影响是不确定的，不能得出规避方向越大，追踪距离越大的结论。事实上，规避方向的大小会影响到鱼雷的弹道品质，某个恰巧的规避方向可能导致鱼雷在追踪规程中出现激烈的弹道变化；④水面舰艇遇到尾流自导鱼雷攻击时，在加速的同时，可采取大角度规避，以提高对抗成功的概率;⑤尾流自导鱼雷攻击时，应尽量保持自身的隐蔽性，防止目标过早采取规避对抗措施。

4 结论和展望

本文针对水面舰艇采用规避机动方式对抗尾流自导鱼雷的过程进行了定性分析和仿真研究，得出了水面舰艇防御尾流自导鱼雷应采取的规避机动方式和措施，也对尾流自导鱼雷的攻击提出了相应的建议。有关结论建立在水面舰艇采取一次对抗措施、机动方式较为单一的前提下，更加复杂对抗条件下的相关研究将另文介绍。

［1］钱 东，韩 啸.法国尾流自导仿真和对抗研究评述［J］.鱼雷技术，2007，15（1）：7-10.

［2］赵向东，孙续文，周 明.尾流自导鱼雷弹道逻辑仿真［J］.鱼雷技术，2009，17（2）：40-44.

［3］董春鹏，石小龙.主动声尾流自导鱼雷导引弹道分析计算［J］.鱼雷技术，2007，15（2）：19-23.

［4］韩志伟，任 章，王新远.鱼雷尾流追踪弹道设计与仿真［J］.系统仿真学报，2006，18（2）：1001-1004.

［5］侯 琳，胡 波，章桂永.潜艇自航式声诱饵发射方向的仿真研究［J］.计算机仿真，2009，26（6）：23-25.

Research onWake Hom ing Torpedo Attacking EscapingWarship

SUN Zhu-feng，WUBen，XIAOMing-yan
（Navy Submarine Academy，Qingdao 266071，China）

The primary factorsofwakehoming torpedoattackingwarship are studied.Afteranalysisof the effects of thewarship's various escaping styles toward wake homing torpedo trajectory，this paper has taken advantage ofsimulating analysingmethod to decide the affecting degrees of thewarshipmaneuvering parameterswhen thewake homing torpedo is tracking.and some rules for confronting of thewarship and the wake homing torpedo are promoted respectively.The researching method provides the basis for the combatingusageboth forwakehoming torpedo and thewarship.

wakehoming，warship，torpedo，escaping

E273.003

A

1002-0640（2013）01-0163-03

2011-09-15

2011-12-30

孙珠峰（1969-），男，江苏南通人，教授，研究方向：计算机仿真，军事系统工程，作战软件。