反潜鱼雷水声对抗能力试验方法探讨

叶浩亮, 朱文振



反潜鱼雷水声对抗能力试验方法探讨

叶浩亮, 朱文振

（中国人民解放军91388部队, 广东 湛江, 524022）

随着反鱼雷水声对抗器材的蓬勃兴起, 水声对抗能力作为鱼雷作战能力的一项重要指标越来越受到重视, 而如何评定鱼雷的水声对抗能力目前还处于探索阶段。为了解决这一问题, 从水声对抗器材工作原理入手, 通过分析影响鱼雷对抗能力的主要因素, 运用作战使用基本理论, 设计出贴近实战环境条件的对抗试验方案, 提出了一系列能衡量鱼雷水声对抗能力的指标, 有助于进一步完善鱼雷试验理论。

反潜鱼雷; 水声对抗器材; 作战能力; 试验

0 引言

随着科学技术的迅猛发展, 现代自导鱼雷性能不断提高, 鱼雷作为水下战术型攻击性武器, 已对潜艇构成巨大威胁, 世界海军强国非常重视水声对抗技术的发展, 并为潜艇装备了各种反鱼雷水声对抗器材。在现代水下海战中, 水声环境非常复杂, 鱼雷能否有效对抗水下潜艇各种反鱼雷技术和战术, 最终实现命中毁伤潜艇目标的作战使命任务, 对未来海战胜利起着重要的保证作用。对反潜鱼雷自身而言, 水声对抗是鱼雷攻击潜艇作战过程中的重要环节, 也是鱼雷系统效能作战能力的一项重要指标。

早期的鱼雷试验并未将水声对抗能力作为一项单独指标列出来考核, 而只是简单地做功能性检验试验。换句话说, 早期试验只能回答鱼雷有没有一定的对抗能力, 而不能回答鱼雷对抗能力到底有多强多弱。

当前的作战环境对鱼雷的水声对抗能力要求越来越高, 这也使得如何全面科学评价反潜鱼雷的水声对抗能力成为鱼雷试验鉴定所面临的新课题。

1 水声对抗器材基本原理

按照水声对抗原理, 对抗器材主要分为3大类[1]。一是欺骗性干扰器材, 能够模拟出潜艇等目标的信号, 从而诱骗鱼雷攻击它, 以此降低鱼雷自导系统检测到真实目标的概率, 如悬浮式声诱饵和自航式声诱饵; 二是压制性干扰器材, 主要是压制鱼雷自导系统的正常工作, 如宽带噪声干扰器和扫频干扰器, 它可以大幅度地降低鱼雷自导系统的检测性能; 三是屏蔽性干扰器材, 放置于鱼雷和被攻击目标之间时, 利用对抗器材的插入损耗, 可以显著降低传播至鱼雷处的目标辐射噪声和回波级, 如气幕弹。

2 影响鱼雷对抗能力主要因素

影响鱼雷对抗能力主要因素分为鱼雷固有能力和外界约束条件。固有能力包括鱼雷声自导扇面相对搜索宽度、识别目标能力和航程。外界约束条件包括对抗器材种类和对抗鱼雷方法。

1) 声自导扇面相对搜索宽度

不考虑武器平台和线导导引性能对命中概率的影响, 鱼雷水平面命中目标概率

式中:P为捕获目标概率;P为跟踪目标概率。

鱼雷在水平面内对目标的捕获概率为

2) 识别目标能力

目标潜艇发现鱼雷来袭时, 根据潜艇水声对抗报警系统解算来袭鱼雷类型和运动参数, 选择相应的对抗器材和机动方式进行对抗来袭鱼雷。鱼雷自导系统能够识别对抗器材为假目标信号, 自导系统才能选用相应的对抗弹道进行规避, 为鱼雷最终正确搜索、跟踪攻击目标潜艇提供机会。若鱼雷能自动记忆假目标的位置信息, 在转入对抗弹道后不再对已记忆的假目标进行识别, 鱼雷命中目标概率将大大提高。

3) 航程

鱼雷识别干扰器材为假目标后执行对抗再搜索弹道, 鱼雷航程浪费较多, 要求鱼雷搜索目标潜艇的范围增大, 降低了鱼雷对目标的捕获概率。在相同命中概率的条件下, 增加了鱼雷航程, 缩短了鱼雷射程。

4) 对抗器材类别

不同干扰器材工作原理不同, 对鱼雷自导系统的影响也是不一样的, 主要影响鱼雷识别功能、自导作用距离、对抗规避弹道等。

5) 目标规避来袭鱼雷的方法

目标潜艇规避来袭鱼雷最有效和常用的方法是旋回机动, 可分为“背雷转向”和“向雷转向”两种。当目标潜艇中远距离、中等以上舷角发现来袭鱼雷时, 潜艇采用“背雷转”机动, 使鱼雷形成尾追态势, 消耗鱼雷航程; 当目标潜艇近距离、小舷角发现来袭鱼雷时, 潜艇采用“向雷转”机动, 使鱼雷弹道曲率半径急剧减小, 导致鱼雷脱靶[3]。

3 作战使用基本原则

当目标潜艇发现鱼雷来袭时, 应立即终止其他战斗行动, 转入对鱼雷的防御。根据鱼雷报警参数, 判断来袭鱼雷的类型及自导工作方式, 选择相应的对抗方案, 计算水声对抗器材的发射参数并立即发射, 同时, 潜艇按合理的规避机动方案尽快脱离鱼雷自导搜索带[4-5]。

3.1 水声对抗器材的使用原则

1) 诱饵使用原则

诱饵原则上作为假目标使用。需综合考虑诱饵的发射时机、初始航向、速度的选择、航行方式和本艇的机动。诱饵的航向应保证鱼雷先发现诱饵, 并使鱼雷在追踪、攻击诱饵的过程中尽可能远离潜艇[6]。若能对鱼雷进行定位, 潜艇可采用转向机动, 尽快远离鱼雷和诱饵。

2) 干扰器使用原则

干扰器基本使用原则是不作为假目标使用。若对抗被动声自导鱼雷, 噪声干扰器是一个强的假目标, 引来鱼雷提早追踪噪声干扰器, 使得鱼雷穿过噪声干扰器再搜索时容易发现目标潜艇; 若对抗主动声自导鱼雷, 阻塞鱼雷自导系统接收机对信号的接收, 降低其自导作用距离, 潜艇则在其掩护下应尽快规避走出鱼雷自导搜索区。

3) 气幕弹使用原则

气幕弹原则上是作为假目标使用。现代鱼雷自导一般采用多普勒抑制、抗混响滤波处理技术, 气幕弹作为假目标的作用退化了。在作战时将其置于鱼雷与本艇之间, 衰减主动寻的声波的能量, 使主动声自导鱼雷的探测性能降低。因为单独使用的效果并不理想, 一般和其他对抗器材联合使用[7]。

3.2 潜艇规避鱼雷的策略

1) 使用水声对抗器材的时机

为保证本艇的安全, 潜艇一旦发现并确认鱼雷攻击后, 应立即决定使用水声对抗器材, 其最终目的是为了摆脱鱼雷跟踪与攻击, 使潜艇恢复到隐蔽、安全的状态。

2) 使用优化组合的水声对抗器材

各种水声对抗器材都有自身的干扰机制和使用特点, 仅使用单一的对抗器材, 潜艇通常无法摆脱鱼雷跟踪与攻击, 难以达到预期的对抗效果。综合考虑水声对抗的利弊, 选择合理的对抗器材工作参数, 从而获得有力的作战态势。

3) 使用水声对抗器材与潜艇规避有机结合

水声对抗器材对鱼雷的干扰是短时间的, 目标潜艇为防止鱼雷再搜索、再攻击, 需综合考虑水声对抗器材的作用效果和潜艇规避机动效果, 一方面应连续施放水声对抗干扰器材, 另一方面需通过合理的机动摆脱鱼雷跟踪。

4 对抗试验方案设计

4.1 试验方法

1) 对抗器材组合使用方法

现代鱼雷具有非常强的抗干扰和目标识别能力, 使用单一的水声对抗器材难以使鱼雷攻击完全失败。因此, 当潜艇遭受鱼雷攻击时, 通常以两种以上对抗器材组合使用, 以期达到理想的对抗效果, 通常水声对抗器材的优化组合方案如表1所示。

表1 水声对抗器材优化组合对抗方案

在具体的试验方案设计中, 可结合鱼雷武器装备特性, 选取相应的对抗方式进行试验。

2) 对抗试验方案设计

a. 主动声自导鱼雷对抗试验方案

当鱼雷武器系统的报警舷角较小时, 目标潜艇迎着鱼雷来袭方向转向机动; 当鱼雷武器系统的报警舷角较大时, 潜艇背着鱼雷来袭方向转向机动[8]。试验基本态势如图1和图2所示。

图1 组合对抗主动自导鱼雷尾追态势图

图2 组合对抗主动自导鱼雷迎击态势图

b. 被动声自导鱼雷对抗试验方案

当鱼雷武器系统报警舷角较小时, 潜艇迎着鱼雷来袭方向转向机动; 当鱼雷武器系统报警舷角较大时, 潜艇背着鱼雷来袭方向转向机动。试验基本态势如图3所示。

图3 组合对抗被动自导鱼雷态势图

c. 主动/被动声自导鱼雷对抗试验方案

当鱼雷武器系统报警舷角较小时, 潜艇迎着鱼雷来袭方向转向机动; 当鱼雷武器系统报警舷角较大时, 潜艇背着鱼雷来袭方向转向机动[9]。试验基本态势如图4所示。

图4 组合对抗主动/被动自导鱼雷态势图

4.2 综合评价方法

不同类别的干扰器材对鱼雷自导系统的影响途径和效果不尽相同, 针对不同影响反潜鱼雷对抗能力因素进行综合评价。结合相关国军标和以往试验的经验, 总结出如下评价指标。

1) 命中概率变化率

有效性量度(measure of effectiveness, MOE),指效率测量, 效能测量。

考虑多重典型态势和边界情况, 无对抗条件时鱼雷命中概率为。对抗器材条件下, 要求与无对抗条件航路态势基本一致, 有对抗条件时鱼雷命中概率1, 命中概率变化率1为

鱼雷命中概率变化率的大小可通过试验数据结合专家打分方法进行量化, 5个等级划分如表2。

表2 反潜鱼雷命中概率变化率评判准则

2) 自导作用距离变化率

由式(2)可知, 鱼雷自导作用距离是影响鱼雷水平面捕获目标概率的主要因素, 影响灵敏度是非线性的, 呈正态分布。假设无对抗条件下的鱼雷自导作用距离R, 对抗某种条件下的鱼雷自导作用距离1i, 自导作用距离变化率

与命中概率相对应划分为5个等级, 确定评判准则如表3。

表3 反潜鱼雷自导作用距离变化率评判准则

3) 被干扰器材诱骗概率

鱼雷未能识别干扰或识别的类型错误均认为鱼雷被诱骗。假设鱼雷有效实航次数为, 鱼雷被干扰器材诱骗的次数为1, 则鱼雷被干扰器材诱骗概率

4) 干扰器材控制鱼雷时间比率

假设鱼雷正常航行总时间为, 鱼雷受干扰器材的总时间为1, 样雷在识别干扰器后搜索所花费的总时间为2, 则鱼雷干扰器材控制鱼雷时间比率

5) 鱼雷航程变化率

假设无干扰器材时, 鱼雷命中目标的航程为, 有干扰器材时鱼雷命中目标的航程为1, 则鱼雷航程变化率

6) 鱼雷可攻范围变化率

假设鱼雷在无干扰器材条件下的射距为,有干扰器材条件下的射距为1, 则鱼雷可攻范围变化率

7) 鱼雷识别干扰器材距离比率

假设无对抗条件下的鱼雷自导作用距离R,鱼雷识别干扰器材距离2i, 鱼雷识别干扰器材距离比率

在实际试验中, 通常采用以上一种或几种指标来评定鱼雷综合水声对抗能力的强弱。

5 结束语

综上所述, 本文在贴近实战环境条件下设计了鱼雷水声对抗试验方案, 提出了一系列评价反潜鱼雷水声对抗能力指标。该指标体系能比较全面评价反潜鱼雷水声对抗能力。

反潜鱼雷水声对抗能力的试验设计目前已初步成型, 本文所提方案已在正式定型试验中应用, 取得了各方的认可。如何设计试验能更科学、可靠、方便地获得指标中的参数是下一步需要深入研究的工作。

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Test Scheme of Underwater Acoustic Countermeasure Capability for Anti-Submarine Torpedo

YE Hao-liang, ZHU Wen-zhen

(91388thUnit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

Underwater acoustic countermeasure capability, as an index of torpedo operational capability, has been paid more and more attention. However, effective evaluation method of torpedo underwater acoustic countermeasure capability is still in research. In this paper, the working principle of underwater acoustic countermeasure device and the main factors influencing torpedo underwater acoustic countermeasure capability are analyzed. Consequently, a countermeasure test scheme, which is close to actual battlefield conditions, is designed by using the basic theory of operational application. A series of indexes for evaluating torpedo underwater acoustic countermeasure capability are proposed to improve the torpedo test theory.

anti-submarine torpedo; underwater acoustic countermeasure device; operational capability; test

TJ630.6

A

1673-1948(2013)02-0141-05

2012-11-12;

2012-12-03.

叶浩亮(1982-), 男, 硕士, 研究方向为武器系统与运用工程, 先进控制技术及计算机仿真.

(责任编辑: 许 妍)