現代魚雷定深設計需求及概想

艾　東，　何華云

（海軍東海艦隊， 浙江 寧波， 315122）

現代魚雷定深設計需求及概想

艾東，何華云

（海軍東海艦隊， 浙江 寧波， 315122）

針對傳統魚雷在定深設計上存在的主要問題， 提出了現代魚雷定深設計的需求及概想， 重點闡述了魚雷定深在設計理念上的3個轉變和2個打擊能力的拓展， 以實現提高魚雷作戰效能的目的， 并為新型魚雷及武器系統定深設計提供參考。

魚雷； 定深設計； 需求概想

0　引言

魚雷作戰能力的大小是由魚雷的航速、航程、航深、自導作用距離、搜索扇面角、搜索彈道形式及精度、引信作用距離、平臺抗打擊能力、裝藥量等戰技性能指標綜合決定的［1］， 其中航深是一個重要的量值指標。魚雷運動的三維空間中，水平面運動方向由所探測的目標位置決定， 垂直面運動由魚雷彈道及定深決定， 縱向運動由魚雷速度決定， 其中目標方位和魚雷速度通常為確定值， 設定量少， 而深度通常為不確定值， 戰術運用靈活性、復雜性較高。多年的演練表現出傳統魚雷的定深方式已越來越不適應當今作戰快速性、靈活性、智能性的特點， 需要在設計理念上求取創新和突破， 實現TTPs（戰術、技術與程序）概念下魚雷武器的戰術邏緝和彈道設計的戰技契合和戰術物化［2］。

1　傳統魚雷在深度設計上存在的主要問題

1.1深度設定參數復雜， 簡捷性不足

潛艇發射線導魚雷攻擊水面目標時， 指揮員要下達接敵深度、搜索深度、上限深度、下限深度、攻擊深度等參數多項指令， 參數值的確定較為復雜， 對指揮員技戰術水平有較高要求， 而參數設定的依據主要緣于戰場水文、氣象環境要求以及各個深度參數之間的特定關系， 如接敵深度是隱蔽航渡向目標接近的深度， 通常與目標不在同一水文層， 比搜索深度大， 比下限深度小， 搜索深度與目標處于同一水文層， 位于上限深度、下限深度之間且差值應大于5 m。有的魚雷上限深度也是備用聲自導或直航攻擊深度； 有的魚雷下限深度按一定值折算為搜索深度； 有的雷型在潛攻潛作戰時上限深度必須小于目標所處深度（設計上不能突破上限深度攻擊以淺目標）， 而下限深度不一定必須大于目標所處深度（設計上可以突破下限深度攻擊以深目標）， 為保證本艇安全， 本艇航深與魚雷航深也存在一定關系。此外，指揮員在使用中反映魚雷預設定參數口令太多，設定較復雜， 不夠簡單快捷， 容易出現參數設定遺漏、出錯或不合理的情況， 影響了作戰使用效能。特別是當潛艇發現來襲魚雷要發射魚雷反擊時， 下達口令太多， 也不利于快速反應。

1.2魚雷定深由人工設定， 難以確定魚雷最佳工作深度

1） 魚雷定深是由指揮員或操作員臨戰時裝定的， 主觀性較強， 無法達成對魚雷最佳工作深度的確定。這里暫且將人工主導、魚雷被動執行的深度控制模式稱為“深度線”設計。魚雷發射前， 人工定深并輸入到魚雷， 魚雷發射后， 在指定的工作深度工作， 這種“深度線”設計定深有一定主觀臆斷， 可能不能兼顧對目標的搜索跟蹤要求和非觸發引信動作要求， 比如大風浪條件下尾流自導魚雷攻擊吃水較淺的水面目標， 攻擊深度太淺會造成尾流自導檢測虛警率高， 攻擊深度太深會造成檢測能力下降或非觸發引信可能不動作。近年在實射某型潛射戰雷攻擊一艘油船的預先訓練中， 發現該油船尾流強度弱， 魚雷在較淺攻擊深度反而不能捕獲尾流， 后續訓練中人為將魚雷攻擊深度適當增大后， 魚雷捕獲能力顯著增強， 經過多次摸索， 選擇了一個最佳工作深度，在演習中成功捕獲跟蹤了尾流并命中靶船。所以針對特定的作戰時間、海域和對象， 魚雷最佳工作深度是存在的， 它既適合魚雷對目標的捕獲，也適合對目標的引信動作和毀傷。但在實際作戰中， 不可能對作戰目標、海域環境預先摸底， 人工較難確定最佳攻擊深度。

2） 缺乏首輪攻擊失敗后的“反省和再修正攻擊”機制， 最佳工作深度也難確定。比如魚雷尾流自導持續跟蹤， 或聲自導已轉近程跟蹤的情況下丟失目標， 引信也有信號， 魚雷應判斷過靶但未達到引信動作門限， 魚雷應該在后續攻擊中，根據不同情況， 有針對性地調整攻擊深度或引信動作門限等攻擊策略， 但目前的彈道設計單一，缺乏靈活的“反省和再修正攻擊”機制。

1.3武器系統缺乏魚雷定深輔助決策手段

武器系統通常解決目標運動要素解算和武器發控、導引問題， 而忽視了魚雷定深等重要武器參數的輔助決策。特別是在戰術水聲應用上， 武器系統只單純提供水文環境參數， 既不決策也不推薦魚雷定深使用， 魚雷深度完全依靠指揮員主觀確定， 對指揮員的技戰術能力要求較高， 如線導魚雷攻擊水面艦船， 為保持攻擊隱蔽性和有效性， 必須利用水文環境， 處理本艇航深、魚雷接敵深度、搜索深度和攻擊深度之間的關系， 達到使魚雷晚暴露、對本艇少干擾、導引精準有效、自導早捕獲、引信可靠動作的攻擊目的， 魚雷定深往往是連續、多次、分時完成， 要求合理、快速、靈活， 十分需要武器系統的輔助決策。

1.4深度設計上未充分考慮訓練需求

以往魚雷設計從作戰使用考慮較多， 容易忽視魚雷訓練中的特殊需求， 如傳統魚雷齊射攻擊深度設計的是同一深度， 造成部隊擔心兩雷之間發生碰撞， 齊射訓練難以展開， 又如， 傳統魚雷甚至是部分新型魚雷對水面目標的攻擊深度設計區間偏窄， 對千噸級以下中小型水面目標的打擊攻擊深度不夠淺、對萬噸級以上大型、超大型目標的攻擊深度不夠深， 魚雷的能力和威力未充分發揮； 特別是魚雷最大攻擊深度偏小限制了部隊組織操雷攻擊吃水較大目標的訓練， 不能適應部隊對逐漸列裝的大型水面艦船魚雷攻擊的訓練需求， 大型水面艦船對來襲魚雷的防御訓練也自然受到限制， 對抗研練搭配不起來。

2　魚雷定深設計需求及概想

上述問題有些是魚雷自身問題， 有些是武器系統問題， 要解決這些問題， 不能單打一， 必須突破傳統設計思想， 從設計理念上實現3個轉變，即深度參數由“射前準備設定”向“平時任務輸入”轉變、深度參數由“人工設定”向“系統確定”轉變， 深度參數由各參數“射前人工設定”向部分參數“射后魚雷確定”轉變。此外， 設計理念也應進行2個能力的拓展， 即拓展對千噸級以下中小型水面目標、萬噸級以上大型水面目標的打擊能力和拓展魚雷淺水作戰能力。

2.1深度參數由“射前準備設定”向“平時任務輸入”轉變

深度參數的“平時任務輸入”是指魚雷裝艇后， 在碼頭、航渡中或進入作戰海區時， 在與敵交戰前， 根據作戰任務、海區、作戰對象等要素，在艇載武器系統上預先完成輸入深度參數， 并編為任務代號， 如打擊敵水面戰斗艦艇時編為“任務一”， 打擊潛艇時編為“任務二”， 可隨時調出調整； 當遭遇敵艦艇， 組織魚雷攻擊準備時，則調取預先完成的相應任務參數， 根據需要做個別修正， 完成對魚雷深度參數的快速設定。這種任務輸入模式不僅適用于深度參數輸入， 也適用于更廣泛的魚雷其他參數設定。其好處不僅在于能夠縮短魚雷攻擊快速反應時間， 而且能夠提高潛艇指揮員確定參數合理性、減少操作員設定魚雷參數時出現的失誤， 因為任務輸入參數通常是各層級、各平臺指揮員、專業人員集體研究商定的， 不是單個作戰平臺指揮員臨機設定， 相對科學合理。將個人的戰術智慧集成為集體智慧， 形成具有一般意義的“標準”程序和軟件， 使作戰效能大幅提高［2］。同時， 預先任務輸入時， 時間充裕， 輸入參數可反復比對， 隨時可調出進行修正，操作出錯率低。

2.2從“人工設定深度參數”向“系統確定深度參數”模式轉變

以潛艇線導魚雷攻擊水面艦艇目標為例， 傳統魚雷深度參數有“搜索深度”、“攻擊深度”（通過選擇海況或深度檔位確定）、“上限深度”、“下限深度”、線導導引過程中的“接敵深度”， 這些深度由人工設定； 設計優化后這些參數均無需人工輸入， 而是交由武器系統決策確定。武器系統決策的輸入條件為“目標吃水深度”、“海深”、“水文聲速梯度”、“海區水文條件評價”（良、中、差），其中“目標吃水深度”、“海深”是人工輸入的， “水文聲速梯度”、“海區水文條件評價”是武器系統從聲吶系統調取的， 武器系統根據魚雷性能、戰術水聲使用原則輸出魚雷“搜索深度”、“攻擊深度”、“上限深度”、“下限深度”、線導導引過程中的“接敵深度”， 所有這些輸出參數， 潛艇指揮員均可修正。這種“系統確定深度”模式的優點，一是簡化了輸入參數項目， 二是魚雷參數由系統決策， 智能化、自動化程度高， 三是輸入條件更為全面， 特別是系統引入了水文條件， 根據戰術水聲要求， 合理確定魚雷接敵深度、搜索深度，可提高魚雷攻擊效能。

2.3從深度參數“射前人工設定”向部分關鍵深度參數“射后魚雷確定”轉變

傳統的深度參數都是在射前完成設定的， 隨著魚雷智能化水平的提高， 魚雷對實航水域的環境有能力進行適應和自我選擇決策， 魚雷在航行過程中調查海區環境， 根據目標吃水的輸入條件和海區環境調查結果， 自己決策最佳工作深度，將這種不指定魚雷深度、而是由魚雷自主在一定范圍內確定工作深度的設計模式稱之為“深度段”設計（對應前述“深度線”設計）。例如線導魚雷尾流自導攻擊水面目標， 目標吃水4 m， 海深90 m， 只需向魚雷輸入目標吃水4 m、海深90 m， 魚雷發射后自主調查海況、水文等環境條件、航行中深度波動情況， 自主決策一個最佳工作深度，即在引信可靠動作條件下對尾流的最佳搜索深度，有可能是幾米， 也有可能是其他不等； 如果一次過靶后， 魚雷引信有信號但未達到動作門限， 則在后續彈道中調整搜索攻擊深度或引信工作門限。魚雷這種自我決策程序根據情況是可以適時靈活修正的， 如美國MK48 MOD 6AT和MK54魚雷都具有數字再編程能力， 可根據戰場態勢和海區環境現場改變雷上程序［2］。

又如潛對潛攻擊時， 如果是對噪聲目標攻擊，則要排除潛坐海底的靜止目標， 減少虛警率， 魚雷應根據海深信息， 自主確定一個下限深度， 當發現下限深度以深目標時， 應判為非攻擊目標，不進行攻擊， 這與傳統的任何情況下均突破下限進行攻擊的設計不同。搜索深度通常采用本艇發現目標的深度， 由于是緊急攻擊， 通常也就是發射深度。相反， 如果要攻擊海底固定目標， 應控制魚雷可以突破下限深度。上限和下限深度值也是由魚雷通過調查水文環境， 根據海深自主確定，若魚雷判斷水文較差， 聲自導有效工作距離較近，則垂直面上魚雷聲自導扇面覆蓋范圍也會較窄，上限和下限深度就應分別更貼近海面和海底為宜，搜索深度也與此對應； 反之， 應盡可能遠離海面和海底， 減小海面、海底混響干擾。針對目標潛艇可能浮至潛望或半潛狀態進行防御的情況， 魚雷根據預先輸入的目標深度信息， 自主確定一個上限深度， 滿足對淺水目標的攻擊條件， 同時魚雷不能突破上限深度， 防止跳水和減小海面混響干擾， 如果魚雷過靶但引信未動作且引信有動作信號， 則相應降低引信動作門限， 若引信無動作信號， 則要相應減小上限深度。整個攻擊是一個動態的、靈活的魚雷智能決策過程。

2.4拓展打擊不同噸位水面目標能力和訓練適用能力

在設計上擴展魚雷攻擊深度區間， 減小最小攻擊深度， 拓展對千噸級以下中小型水面目標的打擊能力； 增大最大攻擊深度， 特別是設計上要將航母等超大型艦船作為攻擊對象進行研究， 改善魚雷攻擊深度區間普遍偏窄的問題。通過擴展魚雷攻擊深度區間， 部隊在訓練中也能攻擊大型目標艦船， 減小魚雷過靶時與目標碰撞的風險。

2.5拓展魚雷淺水作戰能力

中國東海大陸架面積大， 約510 000 km2， 海洋水深大部分小于100 m， 魚雷定深設計須適應魚雷淺水作戰能力需求， 魚雷可根據當時龍骨下水深自動控制初始彈道， 作戰海區水深設計不同初始彈道，以及魚雷作戰系統向其輸入的海區深度和潛艇龍骨下水深， 自動調整初始彈道， 拓展潛艇魚雷作戰使用空間， 提高潛艇魚雷攻擊隱蔽性。

3　基于魚雷定深設計概想的魚雷戰斗使用流程

基于上述魚雷定深設計概想， 魚雷定深戰斗使用的簡要流程如圖1所示。

圖1　魚雷定深作戰使用流程圖Fig. 1　Flow chart of operational application for torpedo depth setting

1） 艦艇戰斗出航前或航行過程中， 指揮員向武器系統人工輸入以魚雷定深為主要內容的任務， 建立任務庫， 進行任務編號， 如打擊運輸船編為任務一， 打擊某型驅逐艦編為任務二， 打擊潛艇編為任務三等， 并能隨時修正。

2） 魚雷攻擊水面艦艇過程中， 指揮員向武器系統輸入目標吃水、海深， 武器系統自主確定深度參數， 人工可視情修改。

3） 指揮員根據需要可選擇使用任務庫參數攻擊或使用武器系統自主確定的參數， 選擇后的參數由武器系統向魚雷輸入。

4） 魚雷發射出管后， 自我調查水文環境， 自主確定或調整搜索深度或攻擊深度， 人工可通過線導修正； 攻潛魚雷針對活動目標和靜止目標的不同， 確定不同的攻擊和搜索深度。

5） 魚雷未捕獲目標或魚雷過靶后引信未動作， 魚雷根據前期經驗， 調整工作深度或引信門限， 再次搜索和攻擊。

4　結束語

魚雷定深設計十分關鍵、非常重要， 設計理念也需持續創新， 目前缺少系統的《××型魚雷與武器系統定深設計要求》等類型文件， 魚雷與武器系統、水文環境、實戰應用的貼合不夠， 魚雷自身智能發揮并不充分， 越來越不適應現代魚雷作戰快速性、靈活性、智能性特點， 需要從系統一體化作戰的角度和使用者實際需求， 綜合水聲、指控、武器系統及魚雷自身各方面的力量， 進行頂層總體設計。此外， 武器的戰術使用必須與武器的工程設計分析同時考慮， 將作戰使用與武器工程設計相結合， 從而產生優化的武器系統［3］，充分發掘現代魚雷武器潛力， 實現魚雷定深戰斗使用的合理快捷與自動智能。

［1］ 張培培， 楊大偉. 魚雷武器系統作戰效能方法研究［J］.艦船科學技術， 2010， 32（6）： 76-78， 109.

Zhang Pei-pei， Yang Da-wei. Research on Operational Effectiveness System of Torpedo Weapon System［J］. Ship Science and Technology， 32（6）： 76-78， 109.

［2］ 錢東， 趙江. 關于戰術、技術與程序的思考與啟示［J］.魚雷技術， 2015， 23（4）： 241-256.

Qian dong， Zhao Jiang. Discussion on Tactics， Techniques，and Procedures［J］. Torpedo Technology， 23（4）： 241-256.

［3］ 丁振東. 魚雷作戰使用有關問題研究［J］. 艦船電子工程， 2011， 31（11）： 19-21， 75.

Ding Zhen-dong. Research on Problems of Torpedo Operation Employment［J］. Ship Electronic Engineering， 2011，31（11）： 19-21， 75.

（責任編輯： 許妍）

Requirements and Concepts of Depth Setting Design for Modern Torpedo

AI Dong，HE Hua-yun
（East Sea Fleet of People′s Liberation of Army Navy， Ningbo 315122， China）

Aiming at the major problems of depth setting design for traditional torpedoes， this paper puts forward requirements and concepts of modern torpedoes′ depth setting design with focus on three transforms of design idea and two expansions of strike ability. This study may improve operational efficiency of a torpedo， and provide a reference for design of new type torpedo and weapon system.

torpedo； depth setting design； requirements and concepts

TJ630.33

A

1673-1948（2015）06-0449-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2015.06.011

2015-04-23；

2015-09-21.

艾東（1968-）， 男， 高級工程師， 主要從事水中兵器應用研究工作.