声自导鱼雷自导开机距离计算模型研究

周 涛

(海军装备研究院，北京 102249)

潜艇利用鱼雷对目标实施攻击前，首先根据目标态势计算鱼雷的射击诸元参数，以保证鱼雷的攻击效果。自导开机距离是指鱼雷发射后至自导装置开机所航行的距离，是鱼雷射击诸元的关键参数之一。在保证鱼雷转角正确的同时，对鱼雷设定合理的自导开机距离是保证攻击成功的关键。一般而言，鱼雷自导开机距离不能过远、也不能过近，过远可能会使鱼雷自导装置开机时已经越过目标航迹线，导致鱼雷不能发现目标;过近可能导致目标发现鱼雷从而采取对抗措施，致使鱼雷攻击失败，因此，较为理想的情况是鱼雷自导装置开机时正好发现目标。当然，鱼雷发现目标后并不一定就能攻击成功，除目标机动、对抗等因素外，鱼雷的机动性和弹道特性也是限制鱼雷攻击成功的重要因素，对其进行研究并提出合理的自导开机距离计算模型，对鱼雷的作战使用有着重要的现实意义。

1 鱼雷自导开机距离的解算模型

不考虑目标的战术机动，鱼雷声自导攻击目标的态势示意图如图1所示。

图1 声自导鱼雷射击示意图

由图1可得出:

由式(1)可解得鱼雷转角ω、Sl等参数。在计算鱼雷自导开机距离时，最好的结果是当鱼雷自导开机时，目标正好到达其自导扇面边缘，因此鱼雷的自导开机距离可表示为

式中，tadapt为鱼雷自导装置的自适应时间。

设定鱼雷主动声自导装置的开机距离应从战术和技术两个方面进行综合考虑［1］。上述模型仅从战术方面说明了自导开机距离的解算模型，并没有考虑作战使用中的技术问题。鱼雷自导装置开机并发现目标时，若要保证对目标的成功攻击，还需考虑鱼雷的速度、机动性、弹道特点等因素［2］，否则即使发现目标，也可能出现鱼雷丢失目标、弹道过载等不利情况，从而导致攻击失败。下面将从鱼雷弹道特性方面进行研究，提出鱼雷攻击时的约束条件，从而在技术方面对自导开机距离进行改进。

2 鱼雷发现目标并实施攻击的限制条件

1)尾追速度限制

声自导鱼雷发现目标的尾追示意图如图2所示。

图2 声自导鱼雷尾追目标原理图

图中，x0为参考方向，平行于目标速度方向;r为鱼雷发现目标时并开始导引的距离，ψt为鱼雷转角。由图2可知，鱼雷和目标的相对运动方程如下表示:

积分可得:

由于鱼雷接近目标时，q逐渐接近于0，因此有:

通过式(5)可知，鱼雷在p＞2情况下，鱼雷接近目标时将脱离追踪弹道，其命中目标的概率大大降低。因此，鱼雷发现目标并实施攻击时，其鱼雷速度与目标速度比应小于等于2。

2)自导开机距离限制条件

在鱼雷攻击速度满足的条件下，还应考虑鱼雷实施尾追的距离限制，否则鱼雷实施追踪时，命中目标的成功率较低。令鱼雷最大需用法向过载大于可用发现过载，即可得出鱼雷自导开机并实施导引的距离。令R表示鱼雷回旋半径，r0表示自导开机并实施导引的距离，Gk为可用法向过载，Gmax为最大需用法向过载，有

令最大需用法向过载大于可用法向过载，即Gk＞Gmax，有

可见鱼雷开始导引的距离不但与旋回半径R、速度比p有关，还与发现目标时的舷角有关，因此，在对鱼雷进行自导开机距离设定时，应考虑多方面因素［4-5］。

3 自导开机距离模型改进

由式(7)可知，鱼雷发现目标并实施导引的距离应大于某个值，此值为导引成功的边界条件，因此潜艇在根据态势进行解算时，可解出一组值，而最小值为

此值可作为自导开机的参考条件。

因鱼雷在自导装置发现目标后即开始导引，因此，在旋回半径R、速度比p已定情况下，若自导作用距离r1＞r0，则自导开机距离为Skj=Sl+(r1－r0)+a+A;否则Skj=Sl－(r0－r1)+a+A，因此自导开机距离可表示为

表1 发现概率和攻击成功率仿真结果

4 仿真分析

4．1 仿真条件设定

1)鱼雷采用6自由度方程，详见参考文献［3］;

2)鱼雷攻击速度36kn，鱼雷自导半径1000m，鱼雷自导扇面40°，鱼雷旋回半径80m，鱼雷速度误差ΔVm=1kn，鱼雷航向误差 ΔCm=1.5°;

3)目标速度20kn，目标射距10000m，视线角q分别为 10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°;

4)目标要素误差:目标距离误差σD=0.07D。目标速度误差σVm=2kn，目标航向误差σCm=σVm/Vm;

5)目标不机动，且假设为质点;

6)每个态势仿真1000次;

7)鱼雷扇面覆盖目标，即认为发现目标;鱼雷成功追踪到目标，即认为攻击成功。

4．2 仿真结果

在上述仿真条件下，分别利用改进前和改进后的模型进行仿真，鱼雷对目标的发现概率和攻击成功率仿真结果如表1所示。

由仿真结果可以看出，改进前和改进后鱼雷对目标的发现概率几乎一致，但改进后的攻击成功率较高，特别是在大舷角情况下，优势更为明显，可知对自导开机距离模型的改进是有效的。

5 结束语

自导开机距离是保证鱼雷成功攻击的关键参数之一，本文从鱼雷尾追速度、弹道特性等方面探讨了鱼雷自导开机距离的约束条件，并在此基础上提出了自导开机距离的优化模型。仿真证明该优化模型是有效的，可为鱼雷的作战使用提供参考。

［1］ 赵正业．潜艇火控原理［M］．北京:国防工业出版社，2000．

［2］ 野学范，李本昌，张孝芳，等．尾流自导鱼雷最小开机距离及其应用研究［J］．指挥控制与仿真，2011，33(5):33-36．

［3］ 宋裕农．一种潜用自导鱼雷的弹道模拟［J］．弹道学报，1999，11(3):67-72．

［4］ 李洪瑞，董志荣，张加常．射击武器最优射击可行区计算的数学模型［J］．电光与控制，2005，12(12):14-18．

［5］ 陆祯林，宋明玉，张林芳．解算距离的较大误差对声自导鱼雷作战使用效果的影响(一)［J］．舰船论证参考，2008(1):8-13．