潛艇魚雷發射系統軍事需求及對策分析

馬 亮, 李 偉, 于大方

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潛艇魚雷發射系統軍事需求及對策分析

馬 亮, 李 偉, 于大方

(海軍潛艇學院 導彈兵器系, 山東青島, 266071)

潛艇魚雷發射系統是潛艇武器系統的重要組成部分, 其戰技性能直接影響潛艇整體作戰效能。本文針對潛艇魚雷發射系統研究與建設現狀, 結合未來海戰中潛艇作戰行動的特點, 分析了潛艇魚雷發射系統的最新軍事需求。通過分析魚雷發射系統的綜合指標要求, 指出了其未來的發展趨勢和涉及的關鍵技術, 特別強調了魚雷發射系統的整體性要求, 并提出了幾點建議。

魚雷發射系統; 潛艇武器系統; 作戰效能；軍事需求

0 引言

潛艇的最大優勢就在于其水下隱蔽性。潛艇發射武器的同時, 一旦出現發射能量泄露或發射噪音過大等問題, 將對潛艇安全產生致命影響。創新發射系統核心技術, 提高發射系統整體性能, 對提高潛艇平臺整體作戰效能至關重要[1]。

潛艇武器發射成功與否的指標之一為武器出管速度是否符合要求[2]。出管速度過低, 容易發生武器尾部與發射管非正常碰撞, 危及發射艇安全, 同時降低武器初始彈道質量, 增大武器出管“袋深”。出管速度過高, 則容易導致發射時流噪聲過大, 還可能導致武器出管后出現“跳水”。因此, 要實現武器的安全, 快速發射, 實現對發射能量的精確控制從而控制管內拋射壓力和武器出管后的初始姿態, 對潛艇而言至關重要。

1 潛艇魚雷發射系統軍事需求分析

1.1 提高潛艇魚雷發射系統快速反應能力

提高魚雷發射系統的快速反應能力, 是潛艇水下快速反應的基本軍事需求之一, 是潛艇保持生存的決定性因素。它不但有利于提高潛艇的水下攻擊能力, 更有利于提高潛艇水下防御能力。

1) 有利于提高潛艇水下攻擊能力。現代戰場環境下, 潛艇水下戰機稍縱即逝, 快速、可靠地組織武器發射是提高潛艇水下攻擊能力的重要保證。潛艇發現目標后, 發射系統必須迅速將武器安全發射出管。發射過程涉及環節越多, 準備時間越長, 系統反應越慢, 潛艇水下攻擊能力越弱。潛艇水下快速攻擊包括快速組織發射通道并快速實施發射, 因此必須提高發射裝置的自動化水平、減少發射系統對艇員操作水平的依賴。

2) 有利于提高潛艇水下防御能力。未來反潛魚雷將向著高速、遠程、大深度及低噪聲方向發展, 并具備精確的目標識別和水聲對抗能力。相比之下, 目前潛艇對抗反潛魚雷攻擊則主要采用軟殺傷模式, 即利用水聲對抗器材誘騙或降低敵方魚雷跟蹤能力, 最終耗盡魚雷航程。當水聲對抗器材對抗魚雷攻擊難以奏效時, 須采用硬殺傷手段防御, 因此, 潛艇反魚雷技術在提高軟殺傷裝置欺騙能力的同時, 將向“硬殺傷”方向發展。

實戰中, 當潛艇發現敵方已發射魚雷, 須迅速規避, 采取水聲對抗措施或組織快速反擊。如果采用硬殺傷武器組織防御, 如何通過發射系統快速、安全地發射反魚雷武器, 就成為潛艇生死攸關的重大問題。發射過程中, 發射組織越簡單、發射過程越安全, 對于保存潛艇自身越有利。故, 未來潛艇保存自身的防御性要求、反魚雷武器發展等, 都對魚雷發射系統提出了更高的要求。

1.2 提高魚雷發射系統的適應性

發射系統適應性是指采用同一魚雷發射系統, 實現對不同類別武器在不同深度上的適時、精確發射。例如, 美國“海狼級”核潛艇就可發射幾乎各種類型的潛射武器。目前, 潛艇使用的武器種類包括魚雷、水雷、導彈和聲抗器材等, 未來還包括UUV和反魚雷魚雷等[3]。但鑒于艇上空間所限, 不可能分別設置不同的發射系統。因此, 發射系統的適應性就顯得越來越重要。

1.3 提高武器快速裝填能力

快速裝填系統是魚雷發射裝置的輔助系統, 其設計水平對潛艇戰術運用具有重要影響, 對提高潛艇生存力和戰斗力意義重大。表面看來, 快速裝填系統僅實現了將備用架上武器快速、便捷地運送至發射管內, 而從潛艇作戰使用的深層次分析可以看出, 高效、可靠的快速裝填裝置在戰時為實現多枚武器連續攻擊提供了保證, 管內武器出管后, 快速裝填裝置快速將備用架上武器裝入發射管, 再次組織發射, 這對艇長靈活運用戰術方法提供了硬件上的保證。因此, 快速裝填裝置設計必須與潛艇整體戰技性能、魚雷、發射裝置以及發控設備等進行統籌規劃與系統分析。將快速裝填裝置的設計融入到潛艇戰術運用的層面上, 必須引起裝備管理和設計人員的高度關注。

1.4 降低潛艇魚雷發射噪聲

潛艇發射武器時產生的發射噪聲一直是潛艇噪聲控制的關鍵環節, 受到設計和使用人員的重點關注[4]，降低發射噪聲是保持潛艇安靜性的重要指標。潛艇發射武器過程中, 打開發射管前蓋時, 存在機械噪聲。現役潛艇魚雷發射系統的發射動力均為高壓空氣, 發射閥開啟時, 高壓空氣的超音速流動產生流動噪聲。氣水缸回程時, 剩余氣體排入艙室內, 產生流動噪聲及噴流噪聲, 還會造成艙室增壓。發射武器時, 如果控制不當, 則武器還沒出管或剛出管, 就可能被敵方聲納探測到, 從而嚴重影響潛艇安全及武器運用效果。

降噪技術研究主要包括2方面內容: 一是發射噪聲源的產生及原因; 二是具體的降噪措施。降噪技術研究中的核心問題之一就是發射動力源問題。探索包括電磁能、高壓油及高壓水發射等新型發射動力源是解決空氣噪聲的有效途徑, 可以預計, 未來這3種發射動力源將成為新型發射動力源研究的趨勢。另外, 降噪技術研究及工程實現也是未來發射系統必須重點解決的問題。

1.5 創新潛艇武器發射控制技術

發射能量控制是發射技術中的關鍵問題和核心技術, 而發射閥是發射系統的核心部件。控制發射能量注入規律, 滿足武器在不同發射深度上的內彈道和初始彈道要求, 是實現安全、準確發射的基本保證。創新武器發射核心技術, 提高發射系統整體效能, 也是提高武器發射裝置整體研究能力的關鍵技術。

從當前情況看, 發射能量控制采用程控發射閥已成為各國發射控制技術發展的主要趨勢。傳統的帶有調節緩沖器的發射閥由于發射能量控制與武器類型無關, 難以實現精確控制。而程控發射閥則可以實現根據武器類型選擇彈道控制程序, 實現了發射能量的精確控制。隨著未來智能型潛艇的不斷發展, 傳感器技術、網絡技術及自動控制技術的不斷發展, 艇上人員戰位將不斷減少, 創新武器發射控制技術, 提高發射控制系統的適應性、自動化水平, 實現發射能量的精確控制, 也是未來智能型潛艇的必然需求。

2 提高魚雷發射系統總體性能的幾點建議

2.1 提高潛艇魚雷發射系統整體設計和管理水平

潛艇魚雷發射系統設計是一個系統工程, 應從潛艇戰術使用的角度提高魚雷發射系統的設計水平[5]。魚雷發射系統一直以保證安全、準確地將武器發射出管作為其性能的主要評價標準。隨著裝備各項指標不斷提高, 需要重新從潛艇戰術運用的層面上提高魚雷發射系統的整體性能。比如, 發射管體長度越大, 可裝入管內的武器長度越大, 魚雷各組成部分設計空間越大, 魚雷航程、航速就有了提高的空間。但由于潛艇艇體空間所限, 發射管長度不可能無限增長, 如果能將發射能量注入口后移, 將為提高武器性能創造有利條件。

2.2 逐步實施全系統全壽命管理

必須對潛艇武器系統逐步實行全系統全壽命管理, 完善當前艇上裝備設計與生產、發射裝置設計與裝填系統設計之間缺乏總體性規劃的局面, 并從管理體制上入手, 否則將很難實現發射系統整體性能的實質性提高[6]。這一點是當前軍工行業面臨的普遍問題, 也是軍事裝備管理中最難解決的問題之一。

2.3 提高魚雷發射系統可靠性設計水平

雖然可靠性設計思想已經提出多年, 但真正將可靠性思想引入到裝備結構中去, 還有待于逐步實現。潛艇長期水下航行, 必須做到萬無一失, 裝備的可靠性是其最基本也是最重要的指標。隨著潛艇裝備復雜程度不斷增大, 提高裝備的系統可靠性水平是潛艇面臨的突出問題。系統可靠性應該從廣義上理解, 裝備的故障率低, 系統可靠性不一定高。提高系統的固有可靠性水平, 是提高魚雷發射系統可靠性的根本途徑。

簡化設計是提高裝備系統可靠性的一種設計方法, 但簡化設計不能以犧牲發射系統整體性能為代價。通過對先進潛艇魚雷發射系統的可靠性研究可以看出, 這些潛艇雖然管上機械復雜程度增大, 但從艇員操作及作戰運用角度看, 卻簡化了操作過程, 提高了戰時發射武器的可靠性。結構簡單不等于可靠性高, 結構復雜不等于可靠性低, 試圖通過簡化裝備數量甚至是簡化裝備的冗余備份功能來簡化設計從而提高可靠性是對可靠性設計的一種曲解。

2.4 立足長遠加強關鍵技術研究

無論采用怎樣先進的管理方法和理念, 先進的技術始終是提高發射系統性能的基礎。以上分析可以看出, 魚雷發射系統的關鍵技術包括: 發射能量的精確控制技術、發射噪聲控制技術、快速裝填技術、提高發射系統可靠性技術等。這些關鍵技術必須從打牢基礎做起, 需要下大力加強潛艇魚雷發射系統基礎技術研究。

3 結束語

近年來, 潛艇武器發射裝置的總體水平在不斷提高。然而, 加強魚雷發射系統的整體設計規劃, 提高發射系統整體可靠性和戰技術性能還有許多工作要做。認真總結并提出魚雷發射系統的軍事需求, 具有重要現實意義。

[1] 趙大勛, 李國興. 美國海軍潛艇設計特點及質量控制[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社, 2000.

[2] 張振山. 魚雷發射系統構造原理[M]. 武漢: 海軍工程大學, 2007.

[3] 孔鋒. 反魚雷魚雷彈道的多媒體仿真[D]. 西安: 西北工業大學, 2003.

[4] 郭關柱, 王云. 試論水下魚雷發射系統研究方向[J]. 艦船科學技術, 2003, 25(3): 21-23.

Guo Guan-zhu, Wang Yun. Treatise on Research Orientation of Underwater Torpedo Launching Apparatus[J]. Ship Science and Technology, 2003, 25(3): 21-23.

[5] 吳曉海. 美國MK48系列魚雷發展歷程帶給我們的啟示[J]. 魚雷技術, 2006, 14(3): 7-10.

Wu Xiao-hai. Inspiration from the Developmental Process of US MK48 Series Torpedoes[J]. Torpedo Technology, 2006, 14(3): 7-10.

[6] 黎放，王志國. 艦船可靠性管理工程[M]. 武漢: 海軍工程大學, 2007.

Military Demand Analysis and Suggestions about Submarine Torpedo Launching System

MA Liang, LI Wei, YUDa-fang

(Department of Missile and Weaponry Engineering, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071，China)

Torpedo launching system is a key component of submarine weapon system, and its performance influences submarine’s operational effectiveness. Considering the current research and development situations of submarine torpedo launching system, the new military demand for the submarine torpedo launching system in accordance with the future submarine combat is analyzed in this paper. By analyzing the composite index for torpedo launching system, the developing trend and the key technologies of the system are pointed out with emphasis on integrity demand, and some suggestions are offered.

torpedo launching system; submarine weapon system; operational effectiveness; military demand

TJ630；E925;

A

1673-1948(2011)02-0148-03

2010-12-27;

2011-03-01.

馬 亮(1973-), 女, 副教授, 主要研究方向為水中兵器發射理論與技術.

(責任編輯: 楊力軍)