艦載直升機(jī)空投魚(yú)雷快速攻潛陣位仿真研究*

劉 鑫 姜?jiǎng)P峰 周 明

(海軍大連艦艇學(xué)院水下戰(zhàn)研究所 大連 116018)

1 引言

艦載直升機(jī)反潛是目前水面艦艇對(duì)抗?jié)撏У淖顬樾兄行У姆椒ㄖ?但由于水文氣象等客觀因素對(duì)艦載機(jī)搜攻潛有較大影響,在水面艦艇受到較大威脅時(shí),艦載機(jī)就不可能按部就班的完成搜攻潛的全過(guò)程[1]。這就需要艦載機(jī)在敵潛艇信息不完整的情況下,選擇合理的陣位快速攻擊。本文對(duì)艦載機(jī)快速投雷時(shí)的敵舷角和魚(yú)雷射距進(jìn)行了仿真研究,并分析了相同概率下兩者間的關(guān)系。

2 快速攻擊的實(shí)用性

快速攻擊相對(duì)正常攻擊而言的,它是指在只知道目標(biāo)位置信息或概略位置信息而不知道目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素的情況下對(duì)目標(biāo)發(fā)起的攻擊。快速攻擊強(qiáng)調(diào)攻擊的快速性。當(dāng)所處戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)不允許獲得計(jì)算的各種數(shù)據(jù),或目標(biāo)離編隊(duì)(母艦)很近,已對(duì)母艦構(gòu)成較大威脅,沒(méi)有條件按正常狀態(tài)攻擊時(shí)一般采用快速攻擊。

由于潛艇對(duì)吊放聲納主動(dòng)信號(hào)的探測(cè)距離大于吊放聲納對(duì)潛艇的探測(cè)距離,當(dāng)?shù)醴怕暭{發(fā)現(xiàn)潛艇時(shí),潛艇很可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)吊放聲納并進(jìn)行規(guī)避機(jī)動(dòng)[2]。此時(shí),吊放聲納難以穩(wěn)定測(cè)得目標(biāo)位置,或是測(cè)得的目標(biāo)位置誤差較大,由此解算得的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素誤差很大,不能用于射擊諸元的解算,因而無(wú)法進(jìn)行正常攻擊。快速攻擊對(duì)目標(biāo)信息要求低,只要知道目標(biāo)位置即可發(fā)起攻擊。因此,研究快速攻擊對(duì)于直升機(jī)把握攻擊時(shí)機(jī)具有重要意義。

3 攻擊過(guò)程[3]

快速攻擊一般采用懸停投雷,在懸停狀態(tài)下進(jìn)行攻擊時(shí),飛機(jī)航向是固定的,必須迎風(fēng)懸停,速度為零,由于只知道目標(biāo)現(xiàn)在位置,一般采用對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊。魚(yú)雷經(jīng)空中彈道入水后,根據(jù)預(yù)定的參數(shù),按固定程序進(jìn)行轉(zhuǎn)彎,直航接近目標(biāo),之后開(kāi)啟聲自導(dǎo)系統(tǒng)搜索目標(biāo)。懸停攻擊投雷幾何位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 直升機(jī)懸停攻擊陣位圖(當(dāng)前位置)

圖中:T0為飛機(jī)懸停點(diǎn)(魚(yú)雷落水點(diǎn));M為目標(biāo)初始位置;H為懸停航向角(°);B0為目標(biāo)初始點(diǎn)方位角(°);α為目標(biāo)航向(°);Vm為目標(biāo)航速(m/s);T1為魚(yú)雷開(kāi)始ITA動(dòng)作點(diǎn)(根據(jù)意大利某型魚(yú)雷入水彈道分析|T0T1|≈25m);Ds為目標(biāo)初始距離(m);T2為魚(yú)雷經(jīng)過(guò)ITA開(kāi)始直航搜索點(diǎn);M′為魚(yú)雷在T2點(diǎn)時(shí)目標(biāo)所在位置;I為魚(yú)雷自導(dǎo)扇面遮蓋中心B與目標(biāo)相遇點(diǎn);O為魚(yú)雷ITA旋回中心;Qm為初始敵舷角(°);Q′m為魚(yú)雷到達(dá) T2點(diǎn)時(shí)敵舷角(°)。

4 投放參數(shù)解算模型

已知:H(直升機(jī)懸停航向),B0(目標(biāo)初始方位),Ds(目標(biāo)初始距離),α(目標(biāo)航向),Vm(目標(biāo)航速),Vt(魚(yú)雷航速),設(shè)發(fā)射延遲時(shí)間t01,魚(yú)雷空中下落時(shí)間t02,水下無(wú)動(dòng)力段時(shí)間t03,初始回轉(zhuǎn)時(shí)間

t04=tita,則 t1=t01+t02+t03+t04為魚(yú)雷航行到T2點(diǎn)時(shí)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)間(見(jiàn)圖1)。以飛機(jī)懸停點(diǎn)(即投雷點(diǎn))T0為坐標(biāo)原點(diǎn),以正東方向?yàn)閄軸建立直角坐標(biāo)系,則目標(biāo)初始位置(Xm,Ym)為:

當(dāng)魚(yú)雷經(jīng)空中降落段t02,水下無(wú)動(dòng)力段t03及ITA回轉(zhuǎn)到達(dá)T2點(diǎn)時(shí),目標(biāo)已經(jīng)過(guò)t01+t02+t03+t04時(shí)間到達(dá)M′點(diǎn),則有:

此時(shí)魚(yú)雷到目標(biāo)的距離:

目標(biāo)相對(duì)魚(yú)雷的方位角:

此時(shí)敵舷角Qm′為:

由于是現(xiàn)在點(diǎn)射擊,可知魚(yú)雷的初始搜索航向ISC為:

魚(yú)雷的初始旋回角度ITA為:

魚(yú)雷初始直航距離ISR為:

魚(yú)雷從T2到達(dá)發(fā)現(xiàn)敵潛艇位置M′點(diǎn)的時(shí)間t05為:

魚(yú)雷從發(fā)射到開(kāi)始轉(zhuǎn)入圖形搜索的時(shí)間:

5 仿真結(jié)果分析

以MK-46-5型魚(yú)雷為例,取自導(dǎo)作用距離R=1500m,射程 D=12km,航速 Vt=45kn,自導(dǎo)搜索扇面半角λ=20°;潛艇的初始航速為8kn(核潛艇16kn)、最高航速20kn(核潛艇30kn)。

直升機(jī)快速攻擊中,魚(yú)雷命中概率一定時(shí),在魚(yú)雷入水后的初始旋回方向不同的情況下,敵舷角對(duì)空投魚(yú)雷的最遠(yuǎn)射距有一定的影響[4]。這就需要在作戰(zhàn)使用時(shí),根據(jù)實(shí)時(shí)裝定的魚(yú)雷初始旋回方向,及當(dāng)時(shí)的陣位態(tài)勢(shì),確定空投魚(yú)雷的射距,以達(dá)到最好的攻擊效果。

表1 魚(yú)雷初始右舷射距隨敵舷角變化表

續(xù)表1

表2 魚(yú)雷初始左舷射距隨敵舷角變化表

以魚(yú)雷命中0.8為例,由表格可得到其概率圓(如圖2～3所示)[5]。

由圖表分析可得快速攻擊空投魚(yú)雷的使用方式:

1)若直升機(jī)吊聲探測(cè)到目標(biāo)距離小于3500m時(shí)(圖3中),應(yīng)采用快速投雷攻擊。此時(shí),直升機(jī)對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊,魚(yú)雷初始旋回方向?yàn)橛倚?魚(yú)雷命中概率最小可達(dá)0.8。

2)目標(biāo)距離大于3500m且小于直升機(jī)懸停投雷0.8等概率曲線所對(duì)應(yīng)的射距時(shí)(圖2中),采用懸停投雷。此時(shí),直升機(jī)必須獲得目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素。若敵舷角小于70°,應(yīng)對(duì)目標(biāo)提前點(diǎn)射擊;若敵舷角大于70°,則應(yīng)對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊。對(duì)目標(biāo)提前點(diǎn)射擊時(shí),魚(yú)雷初始旋回方向右旋。對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊時(shí),若敵舷角在70°～100°之間時(shí),魚(yú)雷初始旋回方向右旋;敵舷角大于100°時(shí),魚(yú)雷初始旋回方向左旋。

3)目標(biāo)距離大于懸停投雷命中概率0.8等概率曲線所對(duì)應(yīng)的射距且小于前飛投雷命中概率0.5等概率曲線所對(duì)應(yīng)的射距時(shí),采用前飛投雷。若敵舷角小于60°,應(yīng)對(duì)目標(biāo)提前點(diǎn)射擊;若敵舷角大于60°,則應(yīng)對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊。對(duì)目標(biāo)提前點(diǎn)射擊時(shí),魚(yú)雷初始旋回方向右旋。對(duì)目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)射擊時(shí),若敵舷角在60°～105°之間時(shí),魚(yú)雷初始旋回方向?yàn)橛倚?若敵舷角大于105°,魚(yú)雷初始旋回方向?yàn)樽笮?/p>

另外,圖2、圖3完整顯示了懸停投雷時(shí)直升機(jī)的相對(duì)于敵潛艇的陣位信息。在實(shí)際的操作中可以根據(jù)不同態(tài)勢(shì)下對(duì)命中概率的要求,選擇相應(yīng)的概率圓。在概率圓上提供了射距和敵舷角的信息,操作員可依據(jù)此信息,確定直升機(jī)是否在射擊概率圓內(nèi),若在圓內(nèi),則可直接射擊;若在圓外,則可根據(jù)概率圓上的陣位信息更快的占領(lǐng)懸停投雷陣位。因而,可以體現(xiàn)直升機(jī)快速投雷的快速性,也保證了魚(yú)雷的命中概率。

6 結(jié)語(yǔ)

本文論述艦載機(jī)快速攻擊在反潛作戰(zhàn)中的重要性和必要性,依據(jù)本文的研究結(jié)果,艦載機(jī)可根據(jù)不同的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)及要求的魚(yú)雷命中概率,迅速的占領(lǐng)投雷陣位,對(duì)敵潛艇實(shí)施快速攻擊。對(duì)艦載機(jī)的反潛作戰(zhàn)有一定的指導(dǎo)作用。但本文未涉及水聲對(duì)抗的情況,這將是今后研究工作的重點(diǎn)方面。

[1]梁志誠(chéng).國(guó)外反潛戰(zhàn)[M].北京:海軍出版社,1987

[2]孫明太.航空反潛論[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1998

[3]孟慶玉,張靜遠(yuǎn),宋保維.魚(yú)雷作戰(zhàn)效能分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003

[4]孫明太.航空反潛戰(zhàn)術(shù)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,2003

[5]孫祥,徐流美,吳清.MATLAB[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005