大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面分析

吴福初，石文星，吴杰

（海军航空工程学院a.指挥系；b.研究生管理大队，山东烟台264001）

大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面分析

吴福初a，石文星b，吴杰a

（海军航空工程学院a.指挥系；b.研究生管理大队，山东烟台264001）

根据潜艇鱼雷攻击海上活动目标的特点，在建立潜艇鱼雷攻击阵位计算模型的基础上，结合潜艇鱼雷性能，计算给出了航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面，为航渡过程中编队指挥员如何优化近程反潜兵力的配置提供了依据。

鱼雷攻击；威胁扇面；大型舰船；海上航渡

潜艇水下威胁是大型舰船海上航渡过程中面临的最大威胁之一[1]。本文以大型舰船远海防卫作战为背景，针对航渡过程中如何构建大型舰船近程反潜屏障，确保大型舰船免遭潜艇鱼雷攻击的问题，在建立潜艇鱼雷攻击海上活动目标极限占位舷角、鱼雷最大有效射距模型，计算鱼雷攻击阵位的基础上，从为编队指挥员配置大型舰船近程反潜兵力提供依据的目的出发，对航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面进行了研究。提出了航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面的概念，并给出了大型舰船受典型潜艇鱼雷攻击威胁扇面的大小，为编队指挥员优化大型舰船近程反潜兵力的配置提供了依据。

1 潜艇鱼雷攻击阵位分析

潜艇鱼雷攻击阵位[2]，是指潜艇对目标实施鱼雷攻击时，其与目标的相对位置，由潜艇鱼雷攻击舷角α和最大有效射距D表征。

1.1 潜艇鱼雷攻击可占位舷角计算模型

潜艇鱼雷攻击可占位舷角，是指潜艇采用一定速度机动，能占领鱼雷攻击阵位条件下，其相对于目标的初始舷角。显然，在潜艇水下航速大于目标航速下，潜艇可在任意舷角，通过机动成功占位，对目标实施鱼雷攻击[3]。而当潜艇航速小于目标航速时，潜艇只能在目标航向前方的一定舷角范围内成功占领鱼雷攻击阵位，对目标实施鱼雷攻击。根据潜艇鱼雷攻击海上活动目标的特点[4]，潜艇鱼雷攻击可占位舷角由潜艇鱼雷攻击可占位临界角和占位增角构成。

1.1.1 潜艇鱼雷攻击可占位临界角

潜艇鱼雷攻击可占位临界角ε，是指在潜艇航速小于目标运动速度条件下，潜艇全速航行能够与目标相遇，所能占领的最大目标舷角，见图1。

图1 潜艇鱼雷攻击可占位临界角示意图Fig.1 Schematic diagram of submarine torpedo attack possible occupying critical angle

由速度三角形[5]可知，若潜艇与目标有唯一相遇点，则潜艇的航向为垂直于潜艇最大速度圆切线的方向。由此可得

式中：ε为潜艇鱼雷攻击可占位临界角；v潜为潜艇最大接敌速度；v航为目标航渡速度。

1.1.2 潜艇鱼雷攻击占位增角

实际作战过程中，潜艇对目标实施鱼雷攻击时，并不需要潜艇本身与目标相遇，而只需潜艇占领鱼雷攻击阵位，即可对目标实施攻击。因此，实际对抗过程中，鱼雷的有效射程能够扩大潜艇实际的占位攻击范围，从而形成了潜艇鱼雷攻击目标的占位增角。

潜艇鱼雷攻击占位增角Δε，是指潜艇对目标实施鱼雷攻击时，鱼雷最大有效航程所能扩大的潜艇可占位舷角，见图2。

图2 潜艇占位增角示意图Fig.2 Schematic diagram of submarine torpedo add angle

设某时刻潜艇位于目标右舷，沿垂直于潜艇最大速度圆切线MA的航向航行，并在P点对位于点N的目标实施鱼雷攻击。如果鱼雷航行完最大有效航程R鱼时，恰好于C点命中目标，则潜艇航向反向延长线有一点Q，使潜艇能够在Q点上通过接敌机动，占领点P对目标进行鱼雷攻击。此时，潜艇所处的舷角，即为潜艇对目标实施鱼雷攻击的可占位最大舷角。

设某时刻潜艇与目标之间的距离MQ为S，从点N（潜艇占领攻击阵位时，目标所在位置点）分别作平行于直线QC、MA的辅助线NE和NF，并连接EQ和NP。

在极限射击三角形△PNC中，可得

在△NFC中可得

由图2可知，QA=PF；而

在△MQA中可得潜艇鱼雷攻击占位增角Δε为

1.1.3 潜艇鱼雷攻击可占位极限舷角

潜艇鱼雷攻击可占位极限舷角ρ，是指潜艇以最大航速通过接敌机动，能够占领鱼雷攻击阵位，对目标实施鱼雷攻击的最大初始目标舷角，见图2。

由图2可知，潜艇鱼雷攻击可占位极限舷角ρ为

由式（6）可看出，当潜艇水下航速低于目标航速情况下，潜艇实施鱼雷攻击的极限可占位角ρ，取决于目标的航速v航、潜艇水下接敌速度v潜、鱼雷航速v鱼、鱼雷最大有效航程R鱼及潜艇与目标间的距离S。

1.2 潜艇鱼雷最大有效射距计算模型

潜艇鱼雷最大有效射距D，是指潜艇攻击海上活动目标时，其发射的鱼雷恰好在其最大有效航程上与目标相遇的情况下，潜艇与目标之间的距离。由于鱼雷在水中航行的速度较小，通常不能忽略鱼雷航行过程中目标的运动[8]，从而造成潜艇位于不同舷角时，其鱼雷的最大有效射距不同。因此，要计算潜艇对海上活动目标实施鱼雷攻击的阵位，必须对潜艇位于目标不同舷角时，其鱼雷的最大有效射距进行求解。

设某时刻目标位于点M，以速度v航沿MC方向运动，潜艇位于目标右舷，双方在各自运动过程中始终保持航向、航速不变。设潜艇于Q点占领攻击阵位，其发射的鱼雷以速度v鱼，沿QC方向运动，且恰好航行完最大有效航程R鱼（通常取鱼雷最大航程的80%）于C点命中目标，则D为潜艇位于该舷角上鱼雷的最大有效射距，α为潜艇发射鱼雷时的攻击舷角。见图3。

图3 鱼雷射击三角形Fig.3 Torpedo firing triangle

由图3所示的鱼雷射击三角形[5]可得

即在鱼雷实际航程不大于其最大有效航程的条件下，当目标航程与鱼雷航程的比值和目标航速与鱼雷航速的比值相等时，鱼雷可命中目标。

在射击三角形△MQC中，由正弦定理得：

由式（8）可得潜艇位于不同攻击舷角时，其鱼雷攻击目标的最大有效射距D为：

2 大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面

大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面，是指潜艇能够对航渡中大型舰船实施鱼雷攻击的区域，是一定条件下潜艇所能占领鱼雷攻击阵位的集合。其大小由大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面角和潜艇鱼雷最大有效射距确定。计算和分析大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面，是大型舰船航渡过程中，编队指挥员确定近程反潜区兵力配置，构建大型舰船近程反潜屏障的前提和基本依据。

2.1 目标受潜艇鱼雷攻击威胁扇面角计算模型

目标受潜艇鱼雷攻击威胁扇面角θ，是指潜艇在其极限占位角范围内，通过机动能够占领鱼雷攻击阵位对目标实施鱼雷攻击时，目标受潜艇鱼雷攻击威胁的最大角度，见图4（图中阴影部分即为目标受潜艇鱼雷攻击威胁扇面）。

图4 目标受潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.4 Schematic diagram of the threat sector of target by enemy submarine torpedo

由图4可知：潜艇鱼雷攻击的最大舷角α′为

在△NFC中，而，因此，

航渡中目标受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面角θ为

由式（13）可以看出，航渡过程中目标受潜艇鱼雷攻击威胁扇面角的大小，由潜艇接敌的最大航速v潜、目标航渡速度v航以及潜艇鱼雷航速v鱼决定。

2.2 大型舰船受典型潜艇鱼雷攻击威胁扇面

2.2.1 大型舰船受攻击型核潜艇鱼雷攻击威胁扇面

核动力攻击型潜艇具有水下航速高、持续航行时间长等特点[7]，其水下航速通常大于大型舰船编队的航渡速度[8]。从理论上讲，大型舰船编队航渡过程中，核动力攻击型潜艇可以通过机动，从任意舷角对大型舰船实施鱼雷攻击。依据构建的大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面计算模型，结合典型核动力攻击型潜艇及其鱼雷性能，得出大型舰船采用18 kn航速时，受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面如图5所示。

图5 大型舰船受核动力攻击型潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.5 Schematic diagram of the threat sector of the large ship byAmerican nuclear-powered attack submarine torpedo

由图5可以得出如下结论：

1）航渡过程中，大型舰船受到核动力攻击型潜艇全方位鱼雷攻击的威胁。要消除核动力攻击型潜艇鱼雷攻击对大型舰船的威胁，编队反潜兵力必须以大型舰船为中心实施全方位防御。[9]

2）航渡过程中，位于不同舷角的潜艇对大型舰船实施鱼雷攻击的最大有效射距不同，编队指挥员可根据不同舷角上潜艇鱼雷最大有效射距的不同，合理确定反潜兵力的前出距离，从而优化兵力的配置，提高反潜兵力的反潜作战能力和效果。

2.2.2 大型舰船受常规动力潜艇鱼雷攻击威胁扇面

与核动力攻击型潜艇相比，常规动力潜艇水下航速低，持续航行能力弱[10]。结合现阶段各国海军常规动力潜艇及其鱼雷性能，依据构建的大型舰船受潜艇鱼雷攻击扇面计算模型，得出大型舰船采用18 kn航速时，受潜艇鱼雷攻击威胁扇面如图6～9所示。

图6 大型舰船受“A”级潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.6 Schematic diagram of the threat sector of the large ship by“A”class submarine torpedo

图7 大型舰船受“B”级潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.7 Schematic diagram of the threat sector of the large ship by“B”class submarine torpedo

图8 大型舰船受“C“级潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.8 Schematic diagram of the threat sector of the large ship by“C”class submarine torpedo

图9 大型舰船受“D”级潜艇鱼雷攻击威胁扇面示意图Fig.9 Schematic diagram of the threat sector of the large ship by“D”class submarine torpedo

由以上分析可知，与核动力攻击型潜艇相比，常规动力潜艇对大型舰船实施鱼雷攻击的威胁扇面较小，主要威胁方向为大型舰船航向的前方。战时，编队指挥员可根据常规动力潜艇的主要威胁方向和威胁扇面大小，合理而有重点地配置警戒兵力。

3 结束语

本文以大型舰船编队远海防卫作战为背景，以航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面为研究内容，在建立潜艇鱼雷攻击阵位计算模型的基础上，对航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面进行了深入的研究。提出了航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面的概念，并给出了大型舰船受典型潜艇鱼雷攻击威胁扇面的大小，可为大型舰船编队指挥员优化兵力配置提供决策支持和参考。

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Threat Sector Analysis of the Large Shipby Submarine Tor pedo Attack

ThreatSe

WU Fu-chua,SHI Wen-xingb,WU Jiea

（Naval Aeronautical and Astronautical University a.Department of Command; b.Graduate Student’Brigade,Yantai Shandong 264001,China）

According to the characteristics of submarine torpedo attacking active target in marine navigation,on the basis of building the calculation model about finding attacking position of submarine torpedo and the function of submarine torpedo,the threat sector of submarine torpedo to the large ship was calculated.The result could help squadron commander to optimize configuration of short range antisubmarine troops in maritime navigation.

torpedo attack;threat sector;large ship;maritime navigation

E911

A

2014-03-04；

2014-04-10

全军军事学研究生课题（424124）

吴福初（1965-），男，教授，博士。

1673-1522（2014）03-0291-05

10.7682/j.issn.1673-1522.2014.03.019

book=98,ebook=98