潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标的方法

李　博，武志东，朱伟良

（海军潜艇学院，山东　青岛　266010）

潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标的方法

李博，武志东，朱伟良

（海军潜艇学院，山东青岛266010）

针对潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标的方法问题，首先，给出了不同自导方式下鱼雷最小射程的计算方法，并分析其对鱼雷攻击的影响；然后，依据鱼雷二次转角射击弹道过程，建立了鱼雷二次转角射击通式，并分析了鱼雷二次转角射击需满足的约束条件；在此基础上，深入研究了潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标的具体方法。最后通过实例验证了攻击方法的可行性和有效性。

潜射鱼雷，最小射程，二次转角射击，射击通式

0　引言

潜射鱼雷攻击目标时，通常采用一次转角射击方式，鱼雷二次转角射击方式主要用于多雷平行航向齐射和优化尾流自导鱼雷进入目标尾流时的进入角。当潜艇攻击鱼雷最小射程圆内的目标时，潜艇发现目标时已经进入了鱼雷的最小射程圆内，此时，潜艇若采用传统的转角射击方式发射鱼雷，由于鱼雷难以满足最小航程约束，而导致攻击失败。

目前，国内外学者对潜射鱼雷二次转角射击方式和鱼雷最小射程问题进行了大量研究。参考文献［1-4］。本文在此基础上，建立了潜射鱼雷不同自导方式（尾流自导、声自导、直航）下的二次转角射击通式，并对潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标的具体方法进行了深入研究。

1　鱼雷最小射程圆

图1　鱼雷的最小射距和最小射程

依据文献［4］可知，在考察或设计鱼雷的最小射击范围时，通常使用最小射程作为描述鱼雷最小射击范围的参量。

在给定发射态势（发射敌舷角Xms或命中角θ）下，鱼雷的最小射程STmin与发射态势对应的最小射距Dsmin之间的关系，如图1所示。

图中，Ws为发射点、Ms为发射鱼雷时刻的目标位置点或称瞄准点、C为预定命中点、φ为射击提前角。当按照鱼雷和目标的相遇运动原理确定的射向发射鱼雷，且鱼雷出管后所消耗的航程正好等于鱼雷的最小射程时命中目标（或发现目标或进入目标尾流）时，对应的发射距离Ds就称为该条件下的鱼雷最小射距Dsmin，即

其中，m=VT/Vm；VT为鱼雷航速；Vm为目标航速。

在速率比m和鱼雷最小射程STmin一定的条件下，当发射敌舷角Xms从0°逐渐增大到180°，且鱼雷最小射程STmin保持不变时，对应的鱼雷最小射距Dsmin逐渐减小；显然，对应的发射点Ws在以C点为圆心，STmin为半径的圆上，圆C即为鱼雷最小射程圆，如图2所示。

图2　鱼雷最小射程圆示意图

图3　攻击鱼雷最小射程圆内目标的鱼雷弹道过程示意图

图4　攻击鱼雷最小射程圆外目标的鱼雷弹道过程示意图

2　鱼雷二次转角射击通式

假设潜艇发射鱼雷时刻目标位于Ms点，目标航向为Cm；方位为Bs，距离为Ds，舷角为Xms；潜艇位于Ws点，潜艇航向为Cw，舷角为Xws；鱼雷低速为VTl，高速为VTh，最小射程为SLmin，最小射程圆为C′，则攻击鱼雷最小射程圆内目标的鱼雷二次转角射击弹道过程，如图3所示；攻击鱼雷最小射程圆外目标的鱼雷二次转角射击弹道过程，如图4所示。

图3、图4中，Dn为鱼雷发射管管口与潜艇探测器材之间的距离；Szh为鱼雷出管直航距离；RT为鱼雷旋回半径；ω1、ω2分别为鱼雷一次转角和二次转角；θ为鱼雷命中角（直航鱼雷射击被称为命中角、尾流自导鱼雷射击称作进入角、声自导鱼雷射击则定义为鱼雷发现目标时刻，目标航向线与鱼雷反航向线之间的夹角，在此，统称其为命中角）；r0为鱼雷声自导作用距离；S1为鱼雷二次转角前直航距离；S2为鱼雷二次转角结束点至鱼雷自导开机点之间的距离。

若采用直航鱼雷攻击，射击瞄准点就是鱼雷发射时刻的目标位置点Ms，鱼雷发射出管后与目标同时到达预定相遇点C而构成命中条件。

若采用声自导鱼雷攻击，射击瞄准点也是发射鱼雷时刻的目标位置点Ms，当鱼雷发射出管后航行到T点时其自导扇面的前沿与目标同时到达预定相遇点C点而构成鱼雷的发现条件。

若采用尾流自导鱼雷攻击，则射击瞄准点为目标尾流中心线上的某点。令该点与目标舰尾距离为Dw。为了便于建立鱼雷直进射击通式，当采用尾流自导鱼雷攻击时，仍定义Ms为目标位置点，此种情况下，目标到达C点时，鱼雷与目标之间的距离为：

综合以上3种鱼雷制导方式，建立鱼雷二次转角射击方程的射击通式为：

直航鱼雷射击时，取r0=0；声自导鱼雷射击时，取r0为声自导作用距离；尾流自导鱼雷射击时，取r0=DWVTh/Vm。

式（3）中有两个方程，共有4个未知数，分别为：ω1、ω2、S1、S2，显然式（3）有无穷多个解。潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标时，采用传统的鱼雷转角射击方式，难以解算出满足鱼雷最小射程约束的射击参数，此时，可通过人工装定鱼雷一次转角ω1和二次转角前直航距离S1来增大鱼雷航程，此时，式（3）有唯一解。

式（3）消去S2，得到解算射击提前角φ的超越方程为：

鱼雷二次转角为：

鱼雷自导开机前航程为：

3　鱼雷二次转角射击约束条件

3.1鱼雷最小航程约束

依据文献［3］可知，鱼雷的最小航程与多方面的因素有关，如设定深度与战斗深度之差、鱼雷出管后的非稳定段航程、战斗部装药类型和重量等。但作为战术应用，最为关键的因素则是所设定的鱼雷管制距离STg、鱼雷自适应航程STs和鱼雷战斗部引信的保险逻辑3个方面。

如果把鱼雷发现目标（或尾流）作为自导鱼雷战斗部解除保险条件之一的话，不同自导方式下鱼雷最小航程STmin的计算模型分别为：

若采用直航鱼雷攻击，则：

若采用声自导鱼雷攻击，则：

其中，Skjmin为鱼雷最小自导开机距离；Sszd为声自导鱼雷自适应后，搜索、跟踪、攻击目标的最小航程。若采用尾流自导鱼雷攻击，则：

其中，Swl为鱼雷进入目标有效尾流后跟踪目标尾流、攻击目标的最小追踪段航程。

因此，鱼雷航程ST不能小于鱼雷的最小航程ST min，即

3.2鱼雷最大航程约束

自导鱼雷的航程ST可分为两部分：鱼雷发射出管至鱼雷进入目标尾流（或发现目标）之前的自控段航程ST1和鱼雷进入目标尾流（或发现目标）之后的自导段航程ST2，即：ST=ST1+ST2

鱼雷航程ST不能超过鱼雷的最大允许有效航程

3.3鱼雷最大转弯角约束

为了防止发射出管的鱼雷对发射平台本身构成威胁，在鱼雷武器研制过程中，对其自控段最大转弯角进行了约束，即：

其中，ωmax为鱼雷自控段最大允许转弯角。

3.4鱼雷各航路段航程约束

为保持鱼雷攻击弹道过程的稳定性，鱼雷出管后各个航路段均需满足一定的航程约束。

3.4.1一次转角前航程

鱼雷一次转角前的航程S0必须大于鱼雷出管直航距离Szh，即：

3.4.2二次转角前直航距离

鱼雷一次转角结束后，在新航向上需要进行一段时间的航向自适应，才能稳定在新航向上，因此，鱼雷一次转角结束后至二次转角前航程S1，即二次转角前直航距离S1需满足：

其中，STPmin为鱼雷最小航路段航程。

3.4.3二次转角后航程

直航鱼雷二次转角后航程S2′需满足：

声自导鱼雷二次转角结束后航程S2′需满足：

尾流自导鱼雷二次转角结束后航程S2′需满足：

3.5进入角和进入距离约束

采用尾流自导鱼雷攻击水面舰艇时，其制导装置的工作机理决定了当且仅当鱼雷进入目标尾流的角度θ和进入距离Dw满足式（1）时，才能保证其有效检测和确认尾流及其边界。

4　实例分析

假设目标航向Cm为160°，航速Vm为6 kn，方位Bs为0°，距离Ds为6 cab，长度Lm为100m；潜艇航向Cw为0°，航速Vw为4 kn；鱼雷高速VTh为60kn，低速VTl为30 kn，出管直航段航程Szh为100m，旋回半径RT为30m，自导作用距离R0为100m。此外，假设鱼雷二次转角射击弹道约束条件为：管制距离STg为1 400m，自导自适应距离STs为200m，最小自导开机距离Skjmin为1 000m，最小声自导航程Sszd为150m，最小航程STmin为1 300m，最大转弯角ωmax为170°，最小航路段航程STPmin为300m。

当人工装定一次转角ω1∈［-90°，-10°］，且S1=1 000m时，解算鱼雷射击参数见表1。当采用目标射距Ds∈［5，10］cab、航速Vm∈［4，10］kn、舷角Xms∈［10°，60°］时，目标运动要素对鱼雷二次转角ω2的影响，如图5所示。

表1　鱼雷二次转角射击参数

由表1可知，随着|ω1|的增大，鱼雷二次转角先减小后增大；鱼雷二次转角后直航距离S2随|ω1|的增大而单调递增；鱼雷自导开机距离Skj随|ω1|的增大而单调递增；鱼雷命中角θ随|ω1|的增大而单调递减。可见，当鱼雷二次转角前直航距离S1设定为1 000m时，为使各个鱼雷射击参数均满足鱼雷二次转角射击时的弹道约束条件，则鱼雷一次转角的设定范围应满足：30°≤|ω1|≤70°，此时，130°≤|ω2|≤140°。

由图5可知，当鱼雷一次转角ω1=10°时，由于鱼雷弹道穿越目标航向线而导致鱼雷二次转角ω2随射距Ds的变化比较剧烈；当鱼雷一次转角ω1的设定范围应满足：30°≤|ω1|≤70°时，目标运动要素的综合影响导致ω2的取值范围为：80°≤|ω2|≤150°；且射距Ds对ω2的影响最大。

综上所述，当潜艇发射鱼雷时刻的射距较近，且不能解算出精度较高的目标运动要素时，可采用人工设定鱼雷射击参数的方式进行鱼雷攻击，此时，可设定鱼雷一次转角|ω1|为50°左右，设定鱼雷二次转角|ω2|为140°左右，能使声自导鱼雷取得较好的攻击效果。

图5　目标运动要素对鱼雷二次转角ω2的影响

5　结论

潜艇攻击鱼雷最小射程圆内目标时，潜艇难以解算出满足鱼雷弹道约束条件的射击参数，为此，可针对不同型号的鱼雷，制作不同目标运动要素信息下的鱼雷射击用表，用于简化计算、快速查取给定态势下的鱼雷一、二次转角值，缩短鱼雷射击参数解算时间，提高攻击效率。

［1］李长文，李本昌，初磊.预定相遇态势的鱼雷二次转角射击通用模型与算法［J］.鱼雷技术，2013，21（4）：306-312.

［2］武志东，朱伟良，野学范.尾流自导鱼雷射击弹道优化模型［J］.指挥控制与仿真，2013，35（1）：42-46.

［3］李原，李本昌.鱼雷最小航程及其战术意义［J］.鱼雷技术，2014，22（5）：377-380.

［4］李本昌，李长文.预定相遇态势的潜射鱼雷射击及其技术方法［J］.指挥控制与仿真，2013，35（2）：5-8.

Method on Submarine Attack Target Inside Minimum Launch Range Circleof Sub-launched Torpedo

LIBo，WU Zhi-dong，ZHUWei-liang
（Navy Submarine Academy，Qingdao 266010，China）

In order to attack the targetwhich insideminimum launch range circle of sub-launched torpedo，in this paper，the calculatemethod ofminimum launch range is built firstly，and the impact to torpedo shooting is analyzed；then this paper transforms the two-time rotating angle shootingmodels with various homing modes into a general equation according to the principle of solution encounter，and analyzing trajectory restriction for sub-launched torpedo.Based on this，material method of torpedo shooting is studied under detection distance less of minimum launch range.Example result demonstrates the feasibility and validity of attack method lastly.

sub-launched torpedo，minimum launch range，two-time rotating angle shooting，general shootingmodel

TJ630

A

1002-0640（2016）08-0185-04

2015-06-04

2015-07-21

李博（1976-），男，山东蓬莱人，讲师，硕士。研究方向：潜艇指控系统。