一种针对机动目标的反潜鱼雷移出点射击法

蒋 涛1, 芮 力2



一种针对机动目标的反潜鱼雷移出点射击法

蒋 涛, 芮 力

(1. 海军工程大学兵器工程系, 湖北武汉, 430033; 2. 中国人民解放军92664部队, 山东青岛, 266023)

针对反潜鱼雷如何有效打击机动潜艇目标的问题, 提出了反潜鱼雷移出点射击法, 即鱼雷发射至假想点时, 该点相对预期命中点移出了一定的距离与角度。通过建立有利提前角解算模型、鱼雷运动模型与潜艇机动模型, 给出了移出距离与移出角度解算方法, 进而仿真计算出各种不同战场态势下的最优移出距离与移出角度, 从而为部队在反潜鱼雷作战使用中提供参考。

反潜鱼雷;机动目标; 移出点射击法

0 引言

鱼雷是一种能够在水下自动航行、自动控制、自动寻的、命中目标时能自动爆炸的攻击性兵器。现代鱼雷主要包括反潜鱼雷与反舰鱼雷两大类, 其中反潜鱼雷作为舰艇反潜的主要作战装备, 对其作战使用的研究具有实际的军事意义。

鱼雷发现目标概率是射击条件和提前角的函数, 当射击条件一定时, 发现概率就是提前角的函数, 在一定的射击条件下, 使鱼雷发现概率最高的提前角叫有利提前角, 记为。传统的有利提前角射击法是鱼雷对抗匀速非机动潜艇目标的主要方法, 而实战中潜艇在受到反潜鱼雷攻击后, 在一定的距离时将会发现来袭鱼雷并进行相应的水声对抗和机动。所以, 必须研究在目标机动情况下新的射击方法。为此, 根据潜艇目标的运动规律, 结合反潜鱼雷自身特性, 提出了目标机动条件下反潜鱼雷移出点射击法, 以达到对机动潜艇目标的有效打击。

1 移出点射击法

移出点射击法是考虑到鱼雷发射至假想点时, 该点从预期命中点移出了一定的距离与角度。所以在按该射击法进行射击时, 需向指控系统输入某一战术背景下对应的移出距离与移出角度, 以实现对射击诸元的计算。

由文献[6]可知, 移出点射击法是基于目标机动导致的相遇点偏差而提出的, 如图1所示。当鱼雷到达预期命中点之前, 潜艇目标可能改变自己的航向或者航速, 或者两者都改变。这时需要根据经验, 预料到潜艇目标的可能运动, 确定并向指控系统输入相应的移出距离与移出角度, 以实现对提前角的修正, 即确定提前角偏差。为传统方法计算的有利提前角, 即假设目标不改变自己的航向与航速, 鱼雷自导扇面形心会在与目标相遇。假设目标潜艇向右改变自己的航向, 并朝着点行驶。如果能预见到这种运动, 则可先确定移出距离与移出角度, 实现对提前角的修正, 从而鱼雷发射出去后自导扇面形心在上与潜艇目标相遇。

通过移出距离与移出角度实现提前角的修正在火控系统中较为容易通过相应的计算模型与算法来实现, 但指挥员必须根据具体的战场态势估计移出距离与移出角度以实现对机动目标的打击。不同的移出点参数对应着不同的提前角, 因此要确定不同射击条件下的移出点参数, 可通过先确定有偏提前角, 再反求出移出点参数。

2 目标机动假设

被攻击潜艇在某一距离探测并且识别出有来袭鱼雷时, 将产生鱼雷报警信号, 对应的距离与舷角称为鱼雷报警距离与报警舷角。鱼雷报警以后经相应的反应时间潜艇便开始机动与水声对抗。当鱼雷报警舷角小于时, 潜艇打满舵转向鱼雷, 将其置于舷角, 然后以最小的低噪音航速驶离。当鱼雷报警舷角大于时, 潜艇打满舵背向鱼雷, 将其置于舷角, 然后以最小的低噪音航速驶离, 如图2所示。

3 移出点射击法的有利提前角解算模型

有偏提前角的求解见图3与图4, 图3为目标机动转向期间与鱼雷遮盖中心相遇, 图4为目标机动转向完成后, 直航期间与鱼雷遮盖中心相遇的情形。

3.1 目标旋回相遇时提前角解算

对于图3而言, 以发射鱼雷时刻本舰位置为坐标原点, 取本舰艇与目标方位线为坐标纵轴(即轴), 横轴与之垂直建立直角坐标系。在敌舷角为的前提下, 鱼雷以射出, 目标先直航, 在时刻旋回, 在时刻目标到位置, 鱼雷到与, 此时目标正好与两鱼雷自导扇面遮盖中心点连线的中点重合, 这种情况下就是有偏提前角。

其中

(2)

移项得

3.2 目标旋回后直航时提前角解算

(6)

简化得

得

(8)

4 移出距离和移出角度的解算模型

(10)

得

5 移出距离与移出角度的确定与分析

图6是作战海区为深海或浅海时移出距离和移出角度与射距的关系。“○”表示敌舷角为30°, “□”表示敌舷角为60°, “◇”表示敌舷角为90°, “△”表示敌舷角为120°, “☆”表示敌舷角为150°。

仿真结果表明, 在敌舷角与目标速度一定的前提下, 不论是在深海还是浅海, 移出距离均随着目标速度的增大而增大, 在敌舷角较大时增加速度加大, 但敌舷角大于120°以后随舷角变化不那么明显。在敌舷角为90°时, 当射距大于4 000 m, 移出距离大于1 000 m。不论是在深海还是浅海, 移出角度几乎与海区深度和射距关系不大, 即基本一致。移出角度在敌舷角小于70°时为正, 在敌舷角大于70°后移出角度异号。

图7是作战海区为深海或浅海条件下移出距离和移出角度与敌舷角的关系。“○”表示射距为2 000 m, “□”表示射距为3 000 m, “◇”表示射距为4 000 m, “△”表示射距为5 000 m。

仿真结果表明, 在射距与目标速度一定的前提下, 不论是在深海还是浅海, 移出距离均随着敌舷角的增大而增大。敌舷角较小时, 移出距离较小增长速度慢, 在敌舷角小于70°时随着敌舷角的增大线性增加, 移出距离在1 000 m以下。在敌舷角小于130°时随着敌舷角的增大非线性增加, 大于130°以后移出距离均随着敌舷角的增大而减小。在同样的敌舷角下射距越大移出距离也越大。同样的条件下深海鱼雷齐射比浅海鱼雷齐射移出距离较小。

不论是在深海还是浅海, 移出角度几乎与海区深度和射距关系不大, 即基本一致。移出角度在敌舷角小于70°时随着敌舷角的增大而增大, 在敌舷角大于70°后移出角度异号, 也随着敌舷角的增大而增大。

图8是深海或浅海条件下移出距离和移出角度与目标速度的关系。“○”表示敌舷角为30°, “□”表示敌舷角为90°, “◇”表示敌舷角为150°。

仿真结果表明, 在射距与目标速度一定的前提下, 不论是在深海还是浅海, 移出距离均随着目标速度的增大而增大, 在敌舷角为90°, 鱼雷速度大于18 kn时, 移出距离在1 000 m以上。在敌舷角较小时随着敌舷角的增大线性增加, 在敌舷角较大时随着敌舷角的增大非线性增加, 且同样的条件下大敌舷角比小敌舷角的移出距离大, 深海射击比浅海射击的移出距离要小。

不论是在深海还是浅海, 移出角度几乎与海区深度和目标速度关系不大。同时, 深海与浅海齐射时移出角度基本一致。移出角度在敌舷角小于70°时为正, 在敌舷角大于70°后移出角度异号。

6 结束语

本文针对潜艇目标受到反潜鱼雷攻击时进行机动规避, 使得鱼雷命中概率下降的问题, 通过建立移出点射击法的有利提前角解算模型, 给出了移出距离和移出角度与有利提前角的相互转换计算公式, 由有利提前角确定移出距离与移出角度, 进而分析了移出距离与移出角的变化规律。仿真结果表明, 本文介绍的方法有效实用, 更贴近鱼雷武器实际情况, 具有一定的借鉴意义。

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Mei Feng-hua, Qu Ye-pin. Study on Lead Angle Mathematics Model of Snake Search of Aerial Torpedo[J]. Avionics Technology, 2007, 38(3): 31-34.

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(责任编辑: 许 妍)

A Shift Point Shooting Method of Anti-submarine Torpedo Against Maneuverable Target

JIANG Tao, RUI Li

(1. Department of Weapon Engineering, Naval Engineering University, Wuhan 430033, China; 2. 92664Unit, The People′s Liberation Army of China, Qingdao 266023, China)

A shift point shooting method of an anti-submarine torpedo is proposed to effectively attack a maneuverable submarine, i.e., when an anti-submarine torpedo is launched to imaginary point, the point has shifted certain range and angle relative to the expected hit point. Accordingly, mathematical models of lead angle, torpedo movement, and submarine maneuver are established, and the solutions to the shift range and shift angle are offered. Further, the optimized shift ranges and shift angles for different warfare states are calculated.

anti-submarine torpedo; maneuverable target; shift point shooting method

TJ631

A

1673-1948(2013)06-0464-05

2013-04-15;

2013-07-11.

蒋 涛(1971-), 男, 硕士, 高工, 主要研究方向为装备作战使用与健康管理.