鱼雷两枚火箭相继飞天

第33卷第5期2012年5月兵工学报ACTAARMAMENTARIIVol.
33No.
5May2012潜艇平行航向齐射两枚鱼雷时相对目标方位开角研究夏志军,章新华,许林周(海军大连舰艇学院信息与通信工程系,辽宁大连116018)摇摇摘要:舰艇对潜艇平行航向齐射两枚鱼雷的方位分辨能力对水声对抗指挥决策具有重要影响.
在研究潜射自导鱼雷平行航向齐射组织方法的基础上,建立了潜艇齐射两枚鱼雷相对舰艇目标方位开角的数学模型,对不同对抗态势和战术条件下齐射两枚鱼雷相对舰艇开角大小及其影响因素进行了计算分析.
结果表明:齐射两枚鱼雷相对目标方位开角与来袭鱼雷报警距离、鱼雷的齐射时间间隔、优化系数、鱼雷的自导性能等因素有关,在通常的战术条件下齐射两枚鱼雷相对目标的方位开角在3毅~7毅之间,现有舰艇声纳难以准确分辨出齐射的两枚鱼雷,通常只能按一批鱼雷目标进行报警和对抗.
摇摇关键词:运筹学;平行航向齐射;方位开角;方位分辨;声自导鱼雷摇摇中图分类号:TJ63+1郾8文献标志码:A文章编号:1000鄄1093(2012)05鄄0636鄄05StudyonOrientationAngleofTwoAcousticHomingTorpedoesRelativetoTargetwithParallelSalvoLaunchedbySubmarineXIAZhi鄄jun,ZHANGXin鄄hua,XULin鄄zhou(DepartmentofInformationandCommunicationEngineering,DalianNavyAcademy,Dalian116018,Liaoning,China)Abstract:Theorientationresolutioncapacityofsurfacetotwoacoustichomingtorpedoeswithparallelsalvolaunchedbysubmarinehasimportantinfluenceoncommandanddecision鄄makingofunderwateracousticwarfare.
Basedontheabovementionedparallelsalvomethod,themathematicmodeloftheori鄄entationangleoftwotorpedoesrelativetotargetwasestablished.
Theorientationangleoftwotorpedoestotargetanditsinfluencefactorswerecalculatedandanalyzedatdifferenttacticalsituations.
Theresultsin鄄dicatetheorientationangleoftwotorpedoesisinfluencedbyalarmdistanceofoncomingtorpedo,salvointerval,salvooptimizationcoefficient,andhomingperformanceoftorpedoetc,andtheorientationangleoftwosalvotorpedoesrelativetotargetisabout3毅~7毅undertheusualtacticalcondition.
Astheexistingsonarcouldnotdifferentiatethetwotorpedoeswithparallelsalvoveraciously,surfaceshipgivesalarmandcountersthetwotorpedoesasonetorpedousually.
Keywords:operationresearch;parallelsalvo;orientationangle;orientationresolution;acoustichomingtorpedo摇摇收稿日期:2011-07-26基金项目:军队重点科研基金项目(2008085);海军大连舰艇学院科研发展基金(201126)作者简介:夏志军(1979—),男,讲师,博士研究生.
E鄄mail:xzjhx@sohu.
com0摇引言水面舰艇面临的威胁主要来自空中和水下,其中最直接的水下威胁是鱼雷攻击.
目前舰艇水声对抗的研究通常仅考虑单雷攻击的情况,而对于威胁更大,更为复杂情况下的多雷攻击问题,还没有进行深入研究.
潜艇进行自导鱼雷攻击时,为了增加对目标捕摇第5期潜艇平行航向齐射两枚鱼雷时相对目标方位开角研究获概率和毁伤概率,各国潜艇的普遍做法是组织鱼雷齐射.
鱼雷齐射分为两种方式:扇面齐射和平行航向齐射.
相同的射击条件下,平行航向齐射比扇面齐射具有更高的目标捕获概率[1].
潜艇能够组织鱼雷平行航向齐射的前提:鱼雷具有二次转角机构且能够解决"互导冶问题,否则,只能组织扇面齐射[2].
潜艇组织鱼雷平行航向齐射时,根据齐射鱼雷数量的不同,平行航向齐射分为两枚鱼雷齐射和多雷齐射(最多不超过6雷),通常以两枚鱼雷齐射居多.
潜艇组织平行航向两枚自导鱼雷齐射攻击时,两枚鱼雷相对于舰艇的方位较近,舰艇能否对来袭的鱼雷目标准确报警,分辨出敌潜艇齐射的不同鱼雷目标是舰艇能否采取有效对抗措施的关键,目前舰艇的规避策略和水声对抗器材使用策略都是基于单雷攻击,而对于潜艇两枚自导鱼雷齐射的对抗问题还缺乏针对性研究.
因此本文主要研究特定的战术态势下,潜艇平行航向齐射的两枚鱼雷对舰艇目标的方位开角到底有多大,能否满足舰艇对鱼雷目标的方位分辨要求,解决该问题对于水面舰艇对抗潜艇两枚鱼雷齐射攻击时的指挥决策具有重要意义.
1摇潜艇两枚鱼雷平行航向齐射的组织平行航向齐射是数枚鱼雷齐射出管后,各雷先按设定的第1次转角自控转向后展开直航,当各雷走完设定的展开航程后再按设定的第2次转角自控转向至齐射扇面中线的平行航向上搜索目标的一种齐射组织方式[4-5].
如图1所示,潜艇组织两枚声自导鱼雷平行航向齐射时,齐射时刻舰艇位于Ms点,潜艇位于Ws点.
潜艇齐射1、2号鱼雷出管后首先沿发射航向直航一段距离,然后在S点分别按设定的一次转角棕i,i=1,2,转至分散航向,鱼雷各自航行完分散航程SL后到达T1,T2两点.
鱼雷平行齐射主航向为SC,直线T1T2与SC垂直,在T1,T2两点鱼雷分别执行各自的二次转角棕忆i转至主航向SC,鱼雷沿SC航行一段距离后声自导装置开机,两枚鱼雷沿SC平行航行搜索目标,鱼雷与被攻击舰艇的航速分别为vt和vs,图中渍为声自导鱼雷攻击提前角,Q为鱼雷命中舷角.
舰艇鱼雷报警声纳在M点对来袭的鱼雷进行报警,以T2鱼雷为参考,MT2为鱼雷报警距离,qt为鱼雷报警舷角.
为确保齐射扇面相邻两枚鱼雷在展开航向过程图1摇潜艇两枚鱼雷齐射示意图Fig.
1摇Schematicdiagramofthesalvoofsubmarinelaunchedtwotorpedoes摇中不至于互导,通常设定最小散角琢[1].
若要使齐射两枚鱼雷转入平行航向后,两枚鱼雷的自导扇面能恰好相衔接,则两枚鱼雷平行航向间的距离应满足:T1T2=2r0sin姿2K.
(1)齐射两枚鱼雷展开航程与展开角的关系为SL=Kr0sin姿/2sin琢/2,(2)式中:K为优化系数;r0为鱼雷自导作用距离.
考虑到鱼雷航行过程中可能出现的误差,为提高两枚鱼雷对目标的捕获概率,避免目标从两枚鱼雷之间漏过,当齐射两枚鱼雷转入平行航向后,两枚鱼雷自导扇面应有适当重叠,当K在0郾7~0郾9范围内变化时能较好解决两枚鱼雷的互导问题,并且能够获得较高的齐射目标捕获概率[3].
2摇潜艇齐射两枚鱼雷的距离与方位开角在实际潜艇鱼雷攻击中,相邻两枚鱼雷之间存在发射间隔和航速差,加上鱼雷航向转角的误差,所以两枚鱼雷在出管后将出现梯次航向的状态[1].
在两枚鱼雷自导开机前,鱼雷进入展开航向,完成展开航程SL,经过预定时间后,两枚鱼雷自导装置开机时分别位于半径为SL的同一圆弧线上的T1和T2点,如图2所示.
设鱼雷报警声纳的方位误差为驻q,鱼雷航向转角总误差为驻琢,两枚鱼雷的齐射间隔时间为驻t,两枚鱼雷的速度误差分别为驻vt1、驻vt2.
T1和T2两枚鱼雷是按预定的间隔时间依次先后出管,两枚鱼雷出管后的航行速度也可能存在差736兵摇工摇学摇报第33卷图2摇两枚鱼雷梯次分布示意图Fig.
2摇Schematicdiagramoftheecheloneddisplacementoftwotorpedoes摇异,当两枚鱼雷进入主航向自导装置开机工作时,两枚鱼雷的航程差T1T忆1=驻SL.
T1T忆1=驻SL=SL|驻vt1-驻vt2|vt+(vt+驻vt1)驻t.
(3)自导鱼雷攻击的有利提前角[1]为渍(=arcsinvs·sinqtv)t.
(4)由图1中几何关系可得:BM=MT2·sin渍/sinQ,AD=MD·sinqt/sinQ,AM=MD·sin渍/sinQ,T1D=T1T2/tan渍,T2D=T1T2/sin渍ìí.
(5)式中:MD=MT2+T2D,Q=仔-qt-渍{.
(6)由AT忆1=AD-T1D-T1T忆1,MT忆1=AM2+T忆1A2-2AM·T忆1A·cosQ,摇可得平行航向齐射过程中,两枚鱼雷的实际距离T2T忆1=T2D2+T忆1D2-2T2D·T忆1D·cos渍,(7)式中,T忆1D=T1D+T1T忆1.
可见,两枚鱼雷的实际距离与敌我双方的对抗态势、鱼雷的齐射散角、齐射时间间隔、齐射优化系数、鱼雷的自导性能等因素有关.
平行航向齐射的两枚鱼雷实际位置相对被攻击舰形成的方位开角茁(=arcsinDT忆1·sin渍MT忆)1.
(8)3摇实例计算结合现有武器装备性能及其战术使用原则,如表1所示列出了典型战术参数及其取值范围.
根据表1对两枚鱼雷方位开角茁与鱼雷报警距离r(MT2)和舷角qt、鱼雷自导作用距离r0、齐射优化系数K、鱼雷自导扇面角姿、两枚鱼雷齐射时间间隔驻t、两枚鱼雷齐射散角琢的关系进行了仿真分析.
表1摇战术条件设定Tab.
1摇TacticalpresuppositionMT2/kmr0/mvs/(m·s-1)K驻v/(m·s-1)驻t/s7~10500~1000300郾2~120~8qt/(毅)姿/(毅)vt/(m·s-1)琢/(毅)驻琢/(毅)驻q/(毅)30~15060~805020~5022摇摇1)两枚鱼雷距离、开角与对抗态势的关系在r0=800m,K=0郾75,姿=70毅,琢=20毅,驻t=2s的情况下,两枚鱼雷实际距离与相对舰艇的方位开角如表2所示,可看出两枚鱼雷的实际距离和方位开角主要与舰艇对来袭鱼雷的报警距离有关,距离越远,相对开角越小,与鱼雷的报警舷角没有明显关系.
在表1所列战术参数下,MT2为10km时,茁约在4毅左右;MT2为7km时,茁约在5毅左右.
表2摇两枚鱼雷距离与方位开角Tab.
2摇DistanceandorientationangleoftwotorpedoesMT2/kmqt/(毅)306090120150T2T忆1/m;茁/(毅)7663,5郾36663,5郾35660,5郾34664,5郾36662,5郾3510663,3郾7663,3郾7663,3郾7663,3郾7663,3郾7摇摇2)方位开角与鱼雷自导作用距离r0的关系qt=100毅,K=0郾75,茁与r0关系如图3所示:茁与r0成正比,鱼雷报警距离在7~10km范围内,两枚鱼雷的方位开角茁在3毅~7毅之间.
3)方位开角与齐射优化系数K的关系qt=100毅,r=800,茁与K关系如图4所示.
方位开角与两枚鱼雷齐射优化系数K成正比,在通常战术条件下,两枚鱼雷的方位开角茁在2毅~8毅.
4)方位开角与鱼雷自导扇面角姿的关系qt=100毅,K=0郾75,茁与姿的关系如图5所示.
两枚鱼雷方位开角与自导扇面角姿成正比,在通常836摇第5期潜艇平行航向齐射两枚鱼雷时相对目标方位开角研究图3摇不同r0的茁与r关系Fig.
3摇Relationshipsof茁andrwithdifferentr0摇图4摇不同K的茁与r关系Fig.
4摇Relationshipsof茁andrwithdifferentK摇战术条件下,两枚鱼雷的方位开角茁在5毅~7毅.
图5摇不同姿的茁与r关系Fig.
5摇Relationshipsof茁andrwithdifferent姿摇5)方位开角与两枚鱼雷齐射时间间隔驻t的关系qt=100毅,r0=800m,K=0郾75,茁与驻t的关系如图6所示.
茁与驻t成正比,但驻t的变化对茁影响不大.
在通常战术条件下,两枚鱼雷的方位开角茁在5毅~6毅.
6)方位开角与两枚鱼雷齐射散角琢的关系图6摇不同驻t的茁与r关系Fig.
6摇Relationshipsof茁andrwithdifferent驻t摇qt=100毅,r0=800m,K=0郾75,茁与琢的关系如图7所示.
琢的大小对茁没有明显影响.
在通常战术条件下,两枚鱼雷的方位开角茁在5毅~6毅.
图7摇不同琢的茁与r关系Fig.
7摇Relationshipsof茁andrwithdifferent琢摇4摇结论舰艇在与潜艇的水声对抗作战中,能否对潜艇齐射的自导鱼雷准确报警,分辨出不同的鱼雷目标是舰艇能否采取有效对抗措施的关键所在.
本文对潜艇平行航向齐射两枚鱼雷相对舰艇的方位开角进行了分析,通过本文的研究可以得出以下结论:1)两枚鱼雷对舰艇的方位开角与敌我双方的对抗态势、鱼雷的齐射散角、优化系数、鱼雷的自导性能等因素有关.
2)两枚鱼雷的实际距离和对舰艇的方位开角与来袭两枚鱼雷的距离有关,方位开角随报警距离的增大而减小,与鱼雷报警舷角没有明显关系.
3)两枚鱼雷的方位开角与齐射优化系数、鱼雷自导作用距离、鱼雷自导扇面角和齐射间隔成正比,齐射间隔和齐射散角对两枚鱼雷的方位开角影响不大.
936兵摇工摇学摇报第33卷4)在通常的战术条件下,潜艇平行航向齐射两枚鱼雷相对舰艇的方位开角在3毅~7毅之间,考虑到目前舰载声纳性能及海洋环境影响,舰艇难以准确分辨出潜艇齐射的两枚鱼雷.
因此,通常情况下只能将来袭两枚鱼雷作为一批目标进行报警.
当舰载声纳性能改进或来袭鱼雷距离较近时,舰艇才可能分辨出齐射的两枚鱼雷.
因此,舰艇水声对抗作战时,应结合敌我双方武器装备性能及使用情况,根据声纳提供鱼雷报警距离信息或根据海洋水声环境和声纳性能估计的鱼雷距离信息,对平行航向齐射条件下的两枚鱼雷方位开角进行分析.
如果在舰艇声纳不能分辨两枚鱼雷方位开角的距离上报警,当报警为一批鱼雷目标时,此时有可能是两枚鱼雷齐射攻击,应对现有的针对单雷攻击的舰艇规避策略和水声对抗器材使用策略进行必要的修正和完善,使其具备对抗两枚鱼雷齐射攻击的需要.
如果在声纳能够分辨出两枚鱼雷方位开角的距离上报警,报警为一批目标时按一枚鱼雷目标进行对抗,如果报警为两批目标,则可以按两枚鱼雷目标进行水声对抗.
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