鱼雷制导体制的现状与发展趋势

高永琪，刘 洪，张 毅

( 海军工程大学，湖北 武汉430033)

0 引 言

在现代海战中，随着潜艇、航母和其他大中型水面舰艇的攻击能力、对抗能力和生存能力等的不断改进提高，对鱼雷制导系统提出了更高的要求，如要求鱼雷探测距离更远、鱼雷制导精度更高等。因此鱼雷制导系统是保证其按战术要求的弹道准确航行、提高命中率必不可少的重要组成部分，是反映鱼雷武器的精度和先进性、体现鱼雷武器性能优劣的重要方面［1］。而鱼雷的制导体制是鱼雷制导系统的关键和核心。本文首先全面地简述了目前鱼雷常用的各种制导体制，并对如何选择制导体制作了简要分析，最后重点对鱼雷制导体制今后可能的发展趋势进行了讨论，旨在为新型鱼雷制导系统的设计提供一定的参考。

1 鱼雷基本制导体制

目前鱼雷上应用的基本制导体制主要有遥控制导体制、寻的制导体制、自主式制导体制和复合制导体制4 种。

1.1 遥控制导体制

遥控制导是以设在鱼雷外部的制导站(目前多为潜艇)来完成目标与鱼雷的相对位置和相对运动的测定，然后由制导站发送有关指令给鱼雷，引导鱼雷接近目标。由于鱼雷是在水中航行，工作介质的特殊性决定了在导弹上可以采用的波束制导、无线指令制导等遥控制导体制在鱼雷上难以应用。目前在鱼雷上成功使用的只有有线遥控指令一种制导体制，它是在特定条件下提高导引精度的一种措施。有线遥控制导是一种较为经典的制导方式，在目前和今后一段时期仍将被广泛应用［2］。

1.2 寻的制导体制

寻的制导体制又称为自动导引制导体制，是指鱼雷自主搜索、捕捉、识别、跟踪和攻击目标的制导方式。这是鱼雷武器系统最主要的现代制导体制。该制导体制具有自主性好、火控系统简单、制导精度高、“发射后不管”等优点。按信号源所在位置不同，寻的制导体制可分为主动式、半主动式和被动式3 种，但鱼雷上通常只使用主动式、被动式以及它们的组合方式。寻的制导体制在整个鱼雷制导方式中占有相当重要的地位。目前鱼雷上使用的尾流自导也属于寻的制导的一种［3］。

1.3 自主式制导体制

自主式制导体制的显著特点是，制导控制系统全部安装在鱼雷上，不需要雷外设备配合，仅依靠雷上仪器设备独立工作。同时，鱼雷发射后，鱼雷、目标、发射平台三者之间没有直接的信息联系，制导信息、鱼雷的制导与控制、命中精度等亦完全由雷上制导设备决定，不依赖于目标。目前鱼雷上常用的自主式制导有程序控制和惯性制导［4］，而卫星导航系统、地形(地貌)匹配辅助制导、地磁匹配辅助制导和重力匹配辅助制导等亦都属于自主式制导体制［5］。特别是对远程巡航鱼雷，在大力发展惯性制导的同时，应尤其重视加强对辅助匹配导航系统的研究，以提高远程鱼雷的导航和定位精度。

1.4 复合制导体制

由于战术态势、战场环境变化多端和高新技术的不断应用，对鱼雷武器提出了严峻挑战和越来越高的要求(如要求鱼雷航行和制导距离远、命中精度高、突防能力强、抗干扰性能好)，这就使得单一制导体制无法满足要求。因此，采用初制导来粗定向、定位，中制导提高航程，末制导提高命中精度的制导体制成了鱼雷武器制导系统的发展趋势。

所谓复合制导是指在鱼雷接近目标的过程中，采用2 种或多种制导方式相互衔接、协调配合共同完成制导任务的一种新型制导方式。复合制导就是将前述几种制导体制以不同的方式分段组合起来成为一种集不同单一制导体制之长而避其短的制导体制。它通常把鱼雷的整个航行过程分为初制导+中制导+末制导3 个阶段。初制导完成鱼雷发射、转向和进入制导海域，常采用程序控制方式。中制导可以使用的制导方式有有线指令制导、惯性制导+多普勒计程仪、惯性制导+地形(地貌)等辅助导航系统，将鱼雷引导到目标附近。末制导主要有主、被动寻的制导(或尾流自导)等。这样，复合制导不仅增大了制导系统的作用距离，而且有效地提高了鱼雷武器系统的制导精度。

目前鱼雷上已应用和将来可能用到的制导体制如图1所示。

图1 鱼雷上应用和可能应用的制导体制Fig.1 The control and guidance systems applied in torpedo

2 制导体制的分析与选择

制导体制的分析与选择是制导系统设计的关键和首要任务。它主要取决于对前述各种制导体制的对比分析和鱼雷武器系统对制导回路的基本要求，以及鱼雷武器系统本身限制条件等。下面仅就制导体制选择中对制导系统的要求和对武器系统本身限制条件的依赖性作简要分析。

2.1 制导作用距离

制导作用距离是决定采用单一制导体制还是复合制导体制的主要依据。一般情况下，当单一制导体制的制导作用距离和制导精度能满足系统的最大拦截距离和战斗部威力半径等主要指标要求时，为避免使用复合制导体制给系统带来复杂性及提高造价，应尽量采用单一制导体制。但遗憾的是，目前无论采用何种单一制导体制都不能很好地满足制导作用距离和制导精度等的要求，应该而且必须考虑采用复合制导体制。

2.2 制导精度

从满足制导精度要求出发，对于自主式制导体制，由于无法实时测知目标和鱼雷的相对位置关系，因而不能对付机动目标，只能作为鱼雷引导段的制导体制，完成将鱼雷导入预定弹道的任务。

对于遥控指令制导体制(线导导引)，通常采用三点法、前置点法导引。由于发射平台的声呐存在测距测向误差，这些导引方法的制导精度也难以满足要求。因此，必须采用复合制导体制，即线导+寻的末制导。

2.3 抗干扰能力

对于自主式制导体制，由于具有优良的抗干扰能力，因此被广泛用作鱼雷初始段和中制导段的制导导引，但其难以攻击机动目标。对于主动或被动寻的制导，由于有声波传播而易受到对方干扰，所以很难对干扰源目标实施有效拦截和攻击。线导导引体制虽具有良好的抗干扰能力，但其末制导导引精度难以满足要求，为此有必要采用复合制导体制，以充分发挥各自在抗干扰方面的优势，实现在多种干扰条件下的有效作战。

除此之外，对制导体制的选择还受到鱼雷战斗部种类和装药、武器及其系统机动能力、成本、可实现性、可靠性及可维修性等因素的影响，在设计中应予以不同程度的考虑。

总之，制导体制的选择是一项综合性很强的系统工程问题，应抓住制导精度、制导作用距离等主要矛盾，全面考虑和分析众多制约因素，权衡利弊，最终做出优化选择。

3 鱼雷制导体制的发展趋势

3.1 以惯性导航系统为主，大力发展组合导航系统

随着鱼雷航程的加大，特别是不同于传统鱼雷的远程巡航鱼雷的出现，单靠目前的任何一种制导体制都不能完成所要求的作战任务，必须采用组合导航。由于组合导航系统中各个子系统均有自己的优势和局限性，系统组合的目的在于实现优势互补，提高系统的整体性能，确保整个组合导航系统导航的准确、连续和实时。

从目前发展看，组合导航系统主要包括惯性导航系统(INS)和辅助导航系统。其中，惯性导航系统是组合导航系统中的主导设备，而用于水下辅助导航系统目前主要有多普勒计程仪、水下地形辅助导航系统、水下地貌辅助导航系统、地磁辅助导航系统和重力辅助导航系统等。组合导航系统的基本组成如图2所示。

图2 水下组合导航系统的基本组成框图Fig.2 The basic diagram of under water composed navigation system

3.2 多模复合寻的制导体制

所谓多模复合寻的制导是指由多种模式的寻的装置参与制导(通常为末制导)，共同完成鱼雷的寻的制导任务。随着鱼雷武器系统遇到的对抗器材越来越多，对抗层次越来越高，对抗手段复杂多变，作战环境和目标特性探测日趋严峻，采用单一的寻的制导方式已经难以完成作战使命。为了使鱼雷具有更强的抗各种干扰的能力、探测识别真假目标的能力和对付多目标的能力，采用多模复合寻的制导是一种现实而有效的技术途径。

多模复合寻的制导实质是多模复合探测、信息融合处理及最优化导引控制等技术在鱼雷制导控制中的最新应用。它利用多传感器探测手段获取目标信息，经计算机综合处理，得出目标与背景的混合信息，然后进行目标识别、捕捉和跟踪，再借助于相应的导引律，在末制导段引导鱼雷航行，最终实现高精度命中目标。

在导弹上应用双模复合寻制导的最主要形式有:紫外/红外、微波/红外和毫米波/红外等［6］。但目前在鱼雷上还没有成功应用的模式。在有些既能反潜又能反舰的通用鱼雷上，尽管分别装有声自导和尾流自导装置，但二者基本独自工作，没有信息的传递、交换和融合，造成了资源极大的浪费，特别是用尾流自导鱼雷攻击航速高于35 kn 或低于8 kn的水面舰船时，攻击效果较差，此时若能恰当地引入声自导系统参与工作，采用复合寻的制导的方式，效果会好得多。应该说，多模复合寻的制导是一种极具发展和应用前景的新型制导方式与技术，应引起高度重视。

3.3 加强对鱼雷新型制导体制的研究

1)在继续加强对声自导技术研究的基础上，加大对新型尾流自导体制的研究力度。

同声自导鱼雷相比，尾流自导鱼雷更能适应不同海区及不同季节的水文和声学特性，具有抗干扰能力强，结构简单，发现和命中概率高等优点。实际上，在目标舰船的尾流区内有许多物理特征与周围其他海域不同，其中包括水的颜色、运动状态、温度、声场、磁场和水压场等。但目前的尾流自导鱼雷大都是利用目标舰尾流不同的声反射特性来进行导引，其作用距离仅为数千米。随着技术的进步，应加大对包括光尾流、磁尾流等在内的新型非声尾流自导技术的研究力度。据报道，俄罗斯已成功研制并装备了磁尾流自导鱼雷(ДПТ，65-73)。由于磁信号的传播速度接近于光速，所以ДПТ 型鱼雷磁探测器的作用距离高达18 ～37 km，比目前声自导鱼雷的作用距离高出1 个量级。如此强大的自导能力几乎可以取代鱼雷的线导系统。而光尾流比声尾流有更远的尾流自导作用距离，且很难被干扰和欺骗，使目前所有基于声学特征的干扰与对抗的水声器材完全失效。

2)针对目前制导体制存在的不足，有重点地发展新型多样化制导体制。

目前重型鱼雷的航程普遍已超过了20 km (先进的可达50 km)，并且向更远的方向发展，而末制导的作用距离通常只有1 ～2 km 左右，且在鱼雷跟踪攻击目标过程中，面临着各种自然和人工的干扰，其战斗力发挥受到严重影响。为解决末制导作用距离短的问题，使鱼雷可以探得远、看得清、测得准，应有重点地发展新型制导体制，如在雷上可采用拖曳基阵的形式来增加主被动自导作用距离。典型代表为美国的轻型鱼雷REGAL，它将声呐站简化与小型化，由发射出的鱼雷自行拖曳(仍保留鱼雷本身的主被动声自导装置)，便于在远距离上发现目标。当鱼雷被该线列阵导引直至声自导捕获目标后，就可将拖曳基阵解脱，鱼雷加速，跟踪并攻击目标［7］。

在鱼雷初制导结束至末制导开始前的制导段(中制导段)是鱼雷弹道的主要制导段，一般制导时间和航程较长，中制导段当前都以平台为中心对鱼雷实施线导遥控导引。在导引时，因平台的机动性受到限制而使平台受到严重威胁。为解决这一问题，瑞典首创了小型空投线导鱼雷，其新型之处在于发射平台和鱼雷之间没有直接的导线连接。工作过程如下:携带这种线导鱼雷的直升机在目标潜艇海域的上空投放浮标声呐或吊放声呐，发现和跟踪目标潜艇后，投下线导鱼雷。鱼雷入水后(雷外线团和通信浮标留在水面)，先以程序弹道航行，然后转入线导弹道。此时，浮标声呐(一般是3 个或3 个以上)探测到目标潜艇的运动参数，经过无线电信道传输到直升机，在机载火控指控仪中根据目标和鱼雷的位置参数得出操纵鱼雷的指令。此指令经过无线电信道传至通信浮标上的接收机，然后将其转换成适合线导导线传输的信号体制，通过雷外线团、水中导线和雷上线团传到雷上的线导接收机，以此指令操纵鱼雷有效地攻击水下目标。同时，鱼雷的运动参数和自导发现目标后的信息等以与遥控指令相反的方向传回直升机［8］。

为了保证对目标的攻击效果，提高鱼雷的命中概率，声自导鱼雷可酌情采用齐射。自导鱼雷齐射涉及一个技术上的问题是要解决好主动自导齐射保护［9］，即当双雷齐射时，其发射的主动自导探测脉冲不能相互干扰，1 枚雷的工作不能影响另外1 枚雷对目标的探测和参数估计。但应该看到，即便是双雷齐射，在多数情况下，最后能够命中目标的往往也只有1 枚雷，而鱼雷价格昂贵，造成了极大的浪费。采用平行航向齐射的两雷距离通常不会太远，如果能另辟蹊径，当齐射双雷中的1 枚鱼雷发现目标后，能将本雷和目标的信息以不同于声自导频率的声通信方法或其他方法传递给邻雷，导引邻雷也向目标发起攻击，可大大提高双雷先后都能命中目标的可能，将会给敌以更致命的打击。

网络鱼雷概念［10］的提出，为新型鱼雷制导体制的发展提供了新的思路。网络鱼雷系统是由多枚互联的鱼雷构成的，其一个特点是系统中的鱼雷可以相互导引。当有1 枚鱼雷发现目标后，可呼叫导引后续鱼雷进入有效发现目标的航道，或通过简单的数据链对其他鱼雷进行目标指示，在有足够航程的条件下，也可呼叫前方的鱼雷转向再攻击，这一全新的制导体制可有效提高鱼雷的作战效能。

3)以信息技术为支撑，开展信息化环境下鱼雷新型制导体制的研究。

未来的海战是信息化的战争。信息化由四大要素组成，即数字化、网络化、精确化和智能化［11］。其中，数字化是条件，网络化是基础，精确化是目的，智能化是方向。它们的本质是系统化，就是借助数字和网络，最大限度地发挥信息的链接、融合与倍增功能。鱼雷也为适应信息化战争的需求，正朝着这一方向前进。比如先进鱼雷是一种精确制导武器，采用了数字计算机对全雷进行数字控制，具有一定程度的数字化和智能化，可以对目标进行尺度识别和分类，可以垂直命中目标等，有些先进鱼雷的内部通过网络把自导系统、控制系统、线导系统等连接在一起，但应该说对在信息化环境下鱼雷新型制导体制的研究还有待深入。如在对潜艇目标的探测上，目前更多的还是依赖于发射平台的声呐设备。而完整的反潜网络应该将侦察通信卫星、潜艇、水面舰艇、无人水下航行器、海底声基阵、海上探潜飞机和无人机的探潜装备等连接起来，融合为一个庞大的“水下动态库”，供反潜部队使用。目前，在鱼雷武器本身与发射平台之间的信息交换上并没有实现网络化，它们之间主要通过导线传输，手段单一、方法简单。若能将GPS 技术与声呐技术完美地结合起来，开发适用于海洋空间的导航定位系统［12］，对于研发鱼雷的新型制导系统有一定的借鉴意义。如鱼雷通过声信号与多个水面浮标交换信息，水面浮标通过GPS 定位，从而确定鱼雷的位置，同时将各种数据通过浮标用无线电波与指控中心进行通信，那么指控中心就可以实时地通过网络技术对鱼雷进行制导，大大扩展了遥控的内涵，可以实现无线遥控制导。尽管离实战还有很远的距离，但这种集成GPS 技术、声呐技术、无线电通信技术、水声通信技术，实现包括鱼雷在内的水下航行体的实时立体定位、跟踪、导航与制导等的新系统值得高度关注。

4 结 语

具有制导距离远、制导精度高、抗干扰能力强、隐蔽性好等优点的鱼雷制导体制一直是人们追求的目标。在继续加强对鱼雷的寻的制导、自主制导和有线遥控制导研究的同时，随着技术的进步和发展，应大力加强对组合制导体制、寻的复合制导体制的研究，高度重视鱼雷新型制导体制的发展，如加大对新型尾流自导体制的研究力度、有重点地发展新型的现代制导体制等，以便使鱼雷武器更好地适应现代化海战的需要。

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