一种联合对抗潜艇的诱骗方法*

(海军南海舰队装备部 湛江 524001)

一种联合对抗潜艇的诱骗方法*

李建康罗花锋

(海军南海舰队装备部 湛江 524001)

针对传统反潜手段的不足,提出了利用水雷与诱饵各自特点,构建联合反潜陷阱打击潜艇的新方法。以圆弧形反潜陷阱为重点,考虑目标潜艇进入陷阱时的航向、航迹偏差,以及水雷密度在陷阱边沿分布不同等因素对陷阱打击效果的影响,建立了联合陷阱打击潜艇的效能计算模型。最后,利用陷阱效能模型进行了仿真计算和分析,计算结果表明了这种联合对抗潜艇方法的可行性及效能模型的正确性。

联合对抗; 诱骗方法; 潜艇

ClassNumberTJ67

1 引言

反潜是世界各国海军的难题。目前常见的对抗潜艇方法有利用舰艇武器系统反潜[1～3],利用航空武器系统反潜[4～7]。这些方法都需要耗费大量的兵力及装备,组织实施复杂,反潜兵力还面临着被对方潜艇打击的危险,作战行动受到很大制约,为此,需要拓展反潜的新途径,探寻更有效的反潜方法。

水雷武器隐蔽性强、威胁持久,可以组成雷阵代替反潜兵力用于反潜作战,实现以兵器代替兵力。但传统的水雷雷阵有自身的不足,突出的一点就是雷阵的被动性。雷阵能否发挥作用在很大程度上取决于敌方舰艇是否经过雷阵[8],而雷阵自身无能为力,因此传统雷阵一般只布设在重要港口或狭窄水域。在开阔海区潜艇航线选择余地大,航行灵活,传统雷阵要想发挥作用,所消耗的水雷数量将极为庞大,因而实际上无法使用。随着水雷性能的提高,能够布雷的海区更加广阔,但传统雷阵样式限制了水雷武器的使用,已经无法充分发挥现代水雷武器的战斗价值。

利用诱饵是另一种常用的对抗潜艇方法,通过模拟假目标来欺骗潜艇,近年来发展迅速。广义的诱饵还包括老旧的舰船等,但诱饵不具备打击潜艇能力,从某种程度上讲,也是一种被动应对潜艇的武器。

为此,本文从改变传统对抗潜艇方式以及传统水雷、诱饵自身不足入手,探讨一种联合反潜的新方法——利用水雷与诱饵联合对抗潜艇。

2 联合对抗潜艇新思路

基本设想是把水雷与诱饵相结合,构造水雷陷阱,利用诱饵引诱敌方潜艇进入雷区,利用水雷的隐蔽持久特点,以水雷为伏击兵力打击潜艇,通过雷阵与诱饵的结合,增强联合陷阱的主动性,改变传统雷阵及诱饵的缺陷,将极大地提高两种装备的使用范围和作战效能。

构造陷阱的方式有多种,可以构造方形、圆形及十字形陷阱等。限于篇幅所限,这里重点讨论形状规则的圆弧形水雷陷阱,如图1(b)所示,即构建弧形水雷伏击圈,以各种声诱饵或价值不大的舰艇等为诱饵,诱饵置于伏击圈中央,利用诱饵引诱敌方潜艇进入陷阱,以便进一步识别或攻击,在敌方潜艇通过陷阱边沿时由水雷武器打击它们。在进入陷阱时未遭击毁的敌方潜艇,从陷阱驶出时同样面临水雷威胁。

图1 水雷陷阱示意图

为了保证敌方潜艇从任意方向进出陷阱都会受到打击,在开阔海区陷阱应该是封闭的,在对敌方潜艇的行动方向或规律有一定掌握时,陷阱也可以是非封闭的,或者在近岸区域,也可以依托海岸线构建半封闭的陷阱。借助于这一样式,可以使水雷武器与诱饵更有效对抗敌方潜艇,对于敌方潜艇而言,缺少专业的探雷装备很难发现水雷。

3 联合对抗潜艇的效能分析

利用水雷与诱饵联合构造反潜陷阱用需要考虑的影响因素很多,本文由于篇幅所限,只分析弧形联合陷阱与潜艇的对抗效能,即敌方潜艇进入陷阱时的打击概率。

如图2所示,由于目标潜艇探测并接近诱饵的行动存在偏差,实际航迹不可能是直线,此外潜艇出于战术需要可能从侧面接近诱饵,也就是潜艇不一定与其正前方水雷相遇,也有可能与陷阱两侧的水雷相遇。并且,尽管水雷在圆弧上均匀分布,但相对于目标潜艇的运动方向来说,两侧的水雷密度实际上变大了,所以在评估陷阱效果时,应该考虑它们的影响。

图2 潜艇与陷阱的相对位置

考虑目标潜艇位于陷阱外任意位置,建立如图3所示坐标系,以诱饵位置为坐标原点,沿目标潜艇航向的反方向建立Y轴。设Y轴右侧第一枚水雷与诱饵的连线为OP,OP与Y轴之间的夹角为δ,则有δ∈[0,β]。

设在Y轴右侧的水雷在坐标系中的横坐标分别为x1,x2,…,xn,有:x1=Rsinδ,x2=Rsin(δ+β),…,xn=Rsin[δ+(n-1)β];

但应该注意两点:

1)目标进入陷阱时只能与X轴上方水雷遭遇,因此,应该有附加条件:在Y轴右侧应该满足δ+(n-1)β≤π/2,在Y轴左侧满足mβ-δ≤π/2,并由此确定n和m的取值。

(1)

由δ的取值范围可知,对任一确定陷阱,随着δ变化,n,m取值并不确定,变化范围为1。

2)在陷阱的两边部分,相对于垂直运动的目标潜艇,水雷危险区在水平轴上的投影有可能重叠,必须去掉重叠部分,因此积分区间要做调整,此时:

一般认为目标潜艇探测并接近诱饵时的航迹偏差,符合正态分布规律,在正横方向上航迹偏差的概率密度分布函数为[9～10]

(2)

其中μ为航迹均值,在本例中为计划航迹线与陷阱中线的距离,例如敌方潜艇出于战术需要企图从侧面接近诱饵时就出现这种情况,此外,当敌方潜艇驶向陷阱的航向变化时,由于陷阱的对称性,实际反映在本例中也是μ的变化;σ为潜艇的航迹均方差。

因此,对航迹偏差概率密度函数在上述各个分区间积分,就可以得到位于陷阱外某一相对初始位置的目标潜艇进入陷阱时遭水雷打击的概率P(δ),即:

P(δ)=P1(δ)+P2(δ)

(3)

其中:

(4)

(5)

目标潜艇可能位于陷阱外任意位置,因此δ∈[0,β],并且δ以等概率取0到β之间的任意值。对初始位置不确定的目标潜艇,进入陷阱时被打击的概率为

(6)

利用上述模型可以得到不同条件下敌方潜艇进入陷阱时遭打击的概率,并据此来构建陷阱。如果目标进入陷阱时未被击毁,在出陷阱时也会面临二次打击,故总的打击概率为

P′=1-(1-P)2

所以在进入水雷陷阱时的打击概率P达到0.8左右时,陷阱对敌方潜艇的威胁已经足够大。

4 仿真计算及结果分析

通过对上述模型分析,可以看出,影响陷阱对目标打击概率的因素很多。为了具体说明问题,分别计算不同情况下水雷数量N与潜艇进入陷阱时遭打击的概率P之间的关系。在利用上述模型时,式(6)实际是二重积分,无法直接计算,因为如前面分析,随着δ的变化,对任一确定的陷阱,不仅n、m取值不定,积分函数表述式及积分区间都不确定。处理办法是借助Matlab分别计算两个单积分公式(3)和(6)。实际上当水雷数量及陷阱半径较大时,与两侧水雷遭遇的概率较小。

分别计算不同情况下陷阱对潜艇的打击概率,结果如表1～表3所示。其中部分参数取如下值:圆弧角度α=π,陷阱半径R=15000m,水雷的打击带b=1500m,潜艇航迹均方差σ=100m。

表1 水雷数量与打击概率关系(μ=0)

表2 水雷数量与打击概率关系(μ=5000m)

表3 水雷数量与打击概率关系(μ=0,b=1800m)

从表1可以看出,陷阱对潜艇进入时的打击概率与陷阱中水雷数量正相关。

由表1与表2对比可以看出,在同等条件下,敌方潜艇从陷阱两侧进入时遭打击的概率增大,这是由于相对潜艇运动方向来说,两侧的水雷密度增大导致的。

当增大水雷的毁伤带宽度,b取1200m时,计算结果如表3所示。

对比表1和表3,可以看出,增大水雷的毁伤带宽度可以显著增加陷阱对潜艇的打击概率。实现这一点,除了增加水雷装药威力,利用主动攻击水雷构造陷阱外,还可以把水雷陷阱与己方的其它打击兵力配合,迫使敌方潜艇在进入陷阱时增加航速、改变航向等,以增加潜艇物理场强度,增大水雷对它们的有效打击宽度。

5 结语

本文探讨了联合利用水雷与诱饵实现反潜的新方法,并重点分析了圆弧形水雷陷阱,对敌方潜艇进入陷阱时遭打击的概率进行了分析,给出了计算模型。实际上,在对敌方潜艇航行规律有一定掌握的情况下,可以构建非封闭陷阱以减少水雷消耗量,水雷在陷阱弧线上也可以非均匀分布,以增大在潜艇正前方的水雷密度,这些问题还需要今后进一步讨论。

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ABeguilingMethodofJointAntagonizingSubmarine

LI Jiankang LUO Huafeng

(Equipment Department of South Sea Fleet, Zhanjiang 524001)

In accordance with weakness of traditional method counter-submarine, characteristic of mine, a new idea of design trap using mine and bait were put forward.Putting circular mine trap of counter-submarine as emphasis, its efficiency model was built.In accordance with course and track warp of submarine, distributing of mine density, the efficiency model was modified.Then simulation calculation and analysis were made.Results of calculation proved that the trap was feasible, and the model was correctness.

joint antagonizing, beguiling method, submarine

2014年3月7日,

:2014年4月23日

李建康,男,工程师,研究方向:武器系统运用工程。

TJ67DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.09.039