魚雷最小射程及其戰術意義

李 原, 李本昌

魚雷最小射程及其戰術意義

李 原, 李本昌

(海軍潛艇學院 軟件中心, 山東 青島, 266042)

按照潛射魚雷的相遇原理, 通過對魚雷最小射距以及最小射程的分析比較, 論證了一定射擊條件下, 魚雷的最小射程是描述魚雷最小射擊范圍的唯一參量。在分析影響魚雷最小射程因素的基礎上, 給出了其計算方法。最后, 依據發射平臺的探測能力和可能的戰術情況, 論述了魚雷最小射程對戰術平臺承擔作戰使命的限制, 并提出了縮小魚雷最小射程的主要途徑和方法。

潛射魚雷; 最小射程; 戰術意義

0 引言

在討論魚雷的性能指標時, 人們往往更多關注魚雷的極限航程和魚雷的速度[1], 這固然是十分必要的, 因為人們總是希望發射平臺能夠在更遠的距離上對更高速度的目標發起攻擊。魚雷航程越遠, 對應的發射距離也越遠, 所容許的攻擊范圍越大, 越有利于保證發射平臺自身的安全; 魚雷速度越高, 所容許攻擊目標的速度也越高, 且由于魚雷接近目標的時間越短, 也有利于遮蓋一定量的目標運動要素誤差。

然而, 在魚雷極限航程和速度一定的條件下, 魚雷的最小射擊范圍同樣對作戰使用產生重要影響, 甚至決定其在規定發射平臺上能否勝任給定的作戰使命, 但這一點卻經常被人們所忽視。

1 描述魚雷最小射擊范圍的參量

魚雷的最小射擊范圍可用最小射距描述, 也可用最小射程進行描述。為了說明問題, 以直航魚雷為例, 假設魚雷的最小射程為Smin, 則在一定發射態勢下, 魚雷的最小射程與對應發射態勢的最小射距Dmin之關系如圖1所示。

圖中:W為發射點;M為發射魚雷時刻的目標位置點或稱瞄準點;為預定命中點;為發射提前角。按照相遇原理確定的射向發射魚雷, 當魚雷發射出管后所消耗的航程正好等于其最小射程時發現或者命中目標, 則對應的發射距離就稱為該條件下的最小射距。

圖1 魚雷的最小射距和最小射程

由圖1可以看出, 當發射敵舷角X, 或命中角以及目標速度與魚雷速度之比為定值時, 則對應條件下的最小射距可采用以下2種方法計算確定[2]。

式⑴和式⑵說明, 在速率比和魚雷最小射程Smin一定的條件下, 不同的發射敵舷角X(或命中角)所對應的最小射距是不同的。

如圖2所示, 當發射敵舷角從0°逐漸增大到180°時, 對應的最小射距Dmin將從Smin(1)逐漸減小到Smin(1–), 即最小射距隨發射敵舷角的增大而逐漸減小。

圖2 最小射距隨發射敵舷角的變化規律

魚雷最小射程對應于不同發射敵舷角的發射點集構成了魚雷的最小射程圓, 其圓心為預定命中點, 半徑為魚雷的最小射程Smin。如果以魚雷發射時刻的目標位置點M為坐標原點, 目標航向線為軸正方向, 與軸垂直向上為正方向的直線為坐標縱軸建立直角坐標系, 則最小射程圓的解析方程可表示為

最小射程圓的圓心與魚雷發射時刻目標位置點之間的距離稱作最小射程圓的偏心距。其計算公式為

可見, 魚雷最小射程圓的偏心距隨目標速度的增大而增大(即相對于發射時刻目標位置點的前移量), 只有當目標靜止不動(速度為0 )時, 最小射程圓的圓心與發射時刻的目標位置點相重合。這時, 在任何敵舷角條件下, 對應的最小射距和魚雷的最小射程均相等。

依據最小射距的這種非唯一性特點, 在考核或設計魚雷的最小射擊范圍時, 通常不使用最小射距作為指標, 而是使用最小射程作為描述魚雷最小射擊范圍的參量。

2 魚雷最小射程及其相關影響因素

在魚雷性能一定條件下, 按照相遇原理確定的魚雷射向發射魚雷, 如果魚雷發射出管到其戰斗部能正常工作, 或者魚雷的自導裝置能夠正常發現目標時間內魚雷所直航的最小距離稱為魚雷的最小射程, 用符號Smin表示。

魚雷的最小射程表明[3], 在一定攻擊態勢條件下, 當對應發射態勢的魚雷射程S小于其最小射程時, 將因魚雷戰斗部引信或魚雷的自導裝置不能正常工作而無法對其攻擊。所以, 滿足魚雷射擊條件的發射態勢是

其中,Smax為魚雷的極限航程。

魚雷的最小射程與多方面的因素有關, 如設定深度與戰斗深度之差、魚雷出管后的非穩定段航程、戰斗部裝藥類型和質量等。但作為應用, 最為關鍵的因素則是所設定的魚雷管制距離、魚雷自導自適應所需要的時間和魚雷戰斗部引信的保險邏輯3個方面。

2.1 魚雷的管制距離

為了保證發射平臺的安全, 避免魚雷在較近的距離上爆炸造成發射平臺自身的毀傷, 潛射魚雷通常都要設定一個管制距離, 該參數決定了魚雷發射出管后, 必須航行到該距離之外才能進行自導開機、解除戰斗部第1道保險等, 這一距離用符號S表示。

2.2 魚雷自導自適應時間

作為自導魚雷, 為了使其能夠正確檢測目標所產生的某種物理場, 魚雷自導開機后必須首先完成自導自適應, 以建立各種自導方式的檢測基準, 而且在自導自適應過程中魚雷不能對目標進行檢測和跟蹤。因此, 魚雷在完成自導自適應時間T內的航程將是影響其最小射程的重要因素之一。

2.3 魚雷戰斗部引信的保險邏輯

魚雷戰斗部引信的保險邏輯決定了魚雷戰斗部能夠起爆的條件, 通常除了要求魚雷的航程大于管制航程之外, 為了安全起見, 很多自導魚雷都把魚雷的自導裝置發現目標作為解除戰斗部保險的條件之一。這就是說, 采用這種保險邏輯的魚雷, 在其自導裝置未完成自適應之前, 即使魚雷能夠和目標接近到相遇——命中目標, 但魚雷的戰斗部是不會起爆的, 這就是在特殊條件下此類保險方式的自導魚雷不能作為直航魚雷使用的原因。

如果把魚雷發現目標作為自導魚雷戰斗部解除保險條件之一的話, 那么, 各種制導方式魚雷的最小射程可由下式計算。

對于直航魚雷

對于尾流自導魚雷

對于聲自導魚雷

其中,V和0分別為魚雷的自導自適應速度和聲自導半徑。

3 魚雷最小射程的戰術意義

人類對海洋環境尤其是對水下環境的認識遠不及認識陸地環境那么直接, 那么清楚, 而潛艇作戰正是在這樣一種環境中進行, 利用被動聲納對目標實施探測和跟蹤是使用武器的前提。當潛艇處于惡劣水文條件下時, 其聲納的探測距離受到了嚴格限制, 加上日趨完善的立體、全方位反潛體系對潛艇的隱蔽性和安全性構成了嚴重威脅, 潛艇與目標緊急遭遇的現象亦日漸增多[4]。因此, 緊急遭遇情況下的攻擊與防御將是現代作戰條件下潛艇的一種“正常”作戰樣式。

為了保證自身的安全, 作為攻擊決策者, 在緊急遭遇情況下總是希望能盡快對敵發射魚雷, 達成先機制敵的目的, 以消除其對本艇所構成的威脅。但是, 這種情況下, 敵我距離一般都比較近, 按照魚雷最小射程的實際意義, 如果這時所需要的魚雷射程小于魚雷的最小射程, 那么, 即使把魚雷發射出去, 也會因為魚雷戰斗部或其自導裝置無法正常工作, 而不能達成對敵有效攻擊的目的, 或者說這種情況下潛艇只能處于被動挨打的局面, 這是戰術所不能容許的。

由此, 魚雷最小射程決不僅僅是魚雷自身的性能指標, 而必須與發射平臺的探測能力相匹配[5], 否則, 將無法滿足發射平臺肩負使命的要求。這是因為在發射平臺探測性能一定的條件下, 魚雷的最小射程是關乎其能否有效對敵實施打擊的重要因素。如果由于發射平臺對某類目標的發現距離總是或者在大多數情況下都很近而不能滿足魚雷最小射程的要求, 那么, 發射平臺就不具備對這類目標攻擊的能力。所以, 為了應對潛艇平臺不可避免的這種戰術情況, 在理論上總是希望潛射魚雷的最小射程盡可能小。

4 縮小魚雷最小射程的主要措施

魚雷的最小射程盡管是魚雷自身所固有的, 但卻是魚雷設計過程中設計出來的。從式(6)~式(8)容易看出, 既然魚雷的最小射程與管制距離、自導自適應時間以及戰斗部保險邏輯有關, 那么要想減小魚雷的最小射程, 也只能通過優化這些參數和邏輯關系來實現。

魚雷的管制距離最早是由直航魚雷提出的, 設置該參數的目的是作為解除魚雷戰斗部保險的第一條件, 期望魚雷遠離發射平臺一定距離后才能爆炸, 用以保證魚雷爆炸的巨大沖擊不致對發射平臺自身產生毀傷。顯然, 這一距離與多方面的因素有關, 比如, 戰斗部裝藥的種類、質量和發射平臺的抗毀能力等, 確定這一參數的取值只能通過計算和大量的實爆試驗才能確定。

為了適應魚雷自導的工作環境, 以對目標實施精確檢測, 通常各種自導方式均需要完成自導自適應過程。因此, 在保證完成這一工作的前提下, 應盡可能減小自導自適應時間。除此之外, 為了保證特殊情況下的使用, 還可以采用數據庫的方法, 根據主要作戰海區的水文環境, 提供各種自導方式的檢測背景, 從而免去自導自適應過程而減小魚雷的最小射程。

通常情況下, 魚雷發射出管后的航程大于其管制距離是各種制導方式的魚雷解除戰斗部保險的第一條件, 對于自導魚雷, 常常還把魚雷完成自導自適應并發現目標作為解除戰斗部保險的另一條件。這就是說, 解除戰斗部保險邏輯對魚雷的最小射程有著重要影響。

有鑒于此, 為了減小魚雷的最小射程, 對于自導魚雷除了保留戰斗部保險的第一條件之外, 魚雷是否完成自導自適應或是否發現目標也可去除。這樣, 只要魚雷航程大于其管制距離, 且滿足戰斗部非觸發引信作用條件魚雷即可起爆。如此, 也就避免了自導魚雷直接命中目標而其戰斗部不能起爆的問題。

除此之外, 必須明確的是, 魚雷的管制距離是限制魚雷離開發射平臺一定距離后戰斗部才可起爆, 而不是限制魚雷離開發射平臺一定距離后開啟自導探測。盡管當魚雷與發射平臺距離較近時開啟自導探測可能導致魚雷對發射平臺的探測, 但這種情況必須通過彈道保護來實現。這樣, 魚雷完成初始機動進入預設定航向后即可開啟自導, 而無需受管制距離的限制。

5 結束語

水聲探測的特殊性, 給發射平臺探測目標帶來了許多困難, 進而也給魚雷武器的作戰運用帶來了許多不確定因素, 而戰術目的和多變的海洋水文情況對魚雷自身各種技術指標的確定提出了更多苛刻的要求。所以, 要想使魚雷武器的各種功能和性能滿足在現代條件下的作戰運用, 必須密切結合潛艇這種作戰平臺的實際, 在強調提升魚雷常規性能指標的同時, 還需要特別強調提高其應對各種復雜作戰情況的能力。本文只是根據作戰使用的一個具體情況, 提出了魚雷武器應對近距離攻擊條件的技術途徑和方法。

[1] 李本昌, 劉賀. 線導魚雷的速制及其作戰運用[J]. 魚雷技術, 2009, 17(4): 74-76.Li Ben-chang, Liu He. MultiSpeed Applacation of Wire- guided Torpedo[J]. Torpedo Technology, 2009, 17(4): 74-76.

[2] 趙正業. 潛艇火控原理[M]. 北京: 國防工業出版社, 2003.

[3] 野學范, 李本昌. 尾流自導魚雷最小開機距離及其應用[J]. 指揮控制與仿真, 2011, 33(5): 33-36. Ye Xue-fan, Li Ben-chang. Research on Minimum Homing Triggering Distance for Torpedo Wake Homing Device and its Application[J]. Command Control& Simulation, 2011, (33)5: 33-36.

[4] 李本昌. 現代潛艇作戰軟件的需求與技術難點[J]. 火力與指揮控制, 2004, 29(6): 73-76.Li Ben-chang. The Dem and Technical Difficulty of Modern Submarine Combat Software[J]. Fire Control& Command Control, 2004, 29(6): 73-76.

[5] 李本昌, 梁濤. 潛艇魚雷武器多通道射擊控制研究[J]. 指揮控制與仿真, 2008, (30)5: 61-33.Li Ben-chang, Liang Tao. Research on Multi-way Control of Sub-launched Torpedo[J]. Command Control & Simulation, 2008, 30(5): 61-63.

(責任編輯: 許 妍)

Minimum Torpedo Range and Its Tactical Significance

LI YuanLI Ben-chang

(Research Centre of Submarine Operation Software, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071, China)

By analyzing the minimum range and shooting distance of a torpedo, it is concluded that the minimum range of a sub-launched torpedo is the unique parameter to describe its minimum shooting area in certain shooting conditions, according to the meeting principle of a sub-launched torpedo. The factors influencing the minimum range are analyzed, and a method for calculating the minimum range is given. According to the detection capability of a launch platform and possible tactical situations, the limit of the minimum range to the fighting task of tactical platform is discussed, and suggestions for reducing the minimum range are offered.

sub-launched torpedo; minimum range; tactical significance

TJ630

A

1673-1948(2014)05-0377-04

2014-05-05;

2014-06-06.

李 原(1963-), 男, 高級工程師, 研究方向為潛艇魚雷武器系統及運用.