遠(yuǎn)程自航水雷自航階段航向修正問題研究

李林 李長(zhǎng)軍

【摘 要】本文依據(jù)遠(yuǎn)程自航水雷依照規(guī)劃航路自主航行過程中，不可避免地會(huì)受到海流影響的情況，探討了對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向進(jìn)行修正的原因和戰(zhàn)術(shù)價(jià)值，并建立了航向修正的數(shù)學(xué)模型，以此來研究解決遠(yuǎn)程自航水雷航經(jīng)海流信息不明的戰(zhàn)場(chǎng)海洋流場(chǎng)時(shí)航向修正的問題。

【關(guān)鍵詞】航向修正 數(shù)學(xué)模型 問題研究

在一個(gè)具體的遠(yuǎn)程自航水雷航路規(guī)劃中，當(dāng)航路規(guī)劃點(diǎn)確定之后，兩個(gè)航路規(guī)劃點(diǎn)之間的航路也就隨之確定，即每段規(guī)劃航路的航程以及航向便是確定的。此時(shí)，如果在靜水中，遠(yuǎn)程自航水雷就可以按照規(guī)劃航路設(shè)定的航向，完成既定航程，并準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定雷位點(diǎn)。但是，由于戰(zhàn)場(chǎng)海洋環(huán)境的復(fù)雜多變，特別是對(duì)于遠(yuǎn)程自航水雷而言，航行過程中所經(jīng)流場(chǎng)中流速和流向?qū)h(yuǎn)程自航水雷航行的影響是必須考慮的問題。在這種情況下，對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷航路規(guī)劃中設(shè)定的航向就要進(jìn)行修正，以消除海流流速和流向?qū)σ?guī)劃航路航向的影響，減小水雷散布誤差，從而提高布雷的精確度和雷障的效力。

1 航向修正的原因與戰(zhàn)術(shù)價(jià)值

遠(yuǎn)程自航水雷自航階段進(jìn)行航向修正的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）布雷精度的需要[1]。布放水雷武器過程中，布雷精度是至關(guān)重要的要素。水雷武器只有布得準(zhǔn)，才能成倍發(fā)揮其戰(zhàn)斗作用。潛艇布放遠(yuǎn)程自航水雷，說到底也是一種布放水雷武器的過程，因而，布雷精度同樣影響著遠(yuǎn)程自航水雷威力的發(fā)揮。然而，當(dāng)航路規(guī)劃點(diǎn)確定之后，遠(yuǎn)程自航水雷在流場(chǎng)中，由于海流的影響，其航向會(huì)發(fā)生偏移，脫離原規(guī)劃航路一定的角度，如果不能對(duì)其進(jìn)行航向修正，使其不能夠基本按照已規(guī)劃航路的航向進(jìn)行自航，便不能保證遠(yuǎn)程自航水雷準(zhǔn)確到達(dá)下一既定航路規(guī)劃點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致航行誤差的產(chǎn)生，從而增大水雷散布誤差，影響雷障效力。

（2）保持航行隱蔽的需要[2]。某型遠(yuǎn)程自航水雷采用有源衛(wèi)星定位技術(shù)，可在航行過程中上浮至水面進(jìn)行經(jīng)緯度校準(zhǔn)。這一功能很好地保證了其實(shí)際航路起點(diǎn)、中間過程和終點(diǎn)與規(guī)劃航路的一致性，大大提高了布雷的精確度和雷障封鎖的效果。但是，遠(yuǎn)程自航水雷在航行中進(jìn)行位置校準(zhǔn)，就意味著上浮至海面，上浮則意味著可能被敵反潛力量探測(cè)發(fā)現(xiàn)，意味著危險(xiǎn)。因此，對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航階段進(jìn)行航向修正，避免較大航行誤差的產(chǎn)生，保持航行位置的相對(duì)準(zhǔn)確，便可相應(yīng)減少遠(yuǎn)程自航水雷上浮校準(zhǔn)的次數(shù)，從而在一定程度上保證遠(yuǎn)程自航水雷航行的隱蔽性。

（3）節(jié)省水雷航程和電池電量的需要。海流所造成的航路偏移也會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)程自航水雷航程的增加以及對(duì)電池電量的多余損耗。眾所周知，航程以及總電量是影響遠(yuǎn)程自航水雷航路規(guī)劃點(diǎn)的重要因素，對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷航程以及電量的無謂消耗勢(shì)必影響遠(yuǎn)程自航的航路規(guī)劃過程。因此，為了節(jié)省遠(yuǎn)程自航水雷的航程與電池電量，必須對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航過程中海流對(duì)其航行的影響加以修正。為此，遠(yuǎn)程自航水雷在雷體裝備有多普勒速度儀，航行過程中實(shí)時(shí)收集海流信息，計(jì)算海流的速度信息和航向信息，并根據(jù)海流情況修正海流對(duì)自身航向的影響。

修正海流對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷的航行影響具有重要的戰(zhàn)術(shù)價(jià)值：

（1）保證遠(yuǎn)程自航水雷航行的實(shí)際航路與規(guī)劃航路基本一致，使水雷能夠按照既定規(guī)劃準(zhǔn)確到達(dá)下一個(gè)既定轉(zhuǎn)向點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，提高布雷精度，減小雷位散布誤差，從而增大雷障效力，充分發(fā)揮水雷武器的封鎖效能[3-4]。

（2）在一定程度上保證了遠(yuǎn)程自航水雷的航行隱蔽性不受到破壞。通過對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向進(jìn)行修正，能夠保證遠(yuǎn)程自航水雷航行位置的基本準(zhǔn)確，不會(huì)發(fā)生比較大的航行誤差，從而減少水雷上浮校準(zhǔn)的次數(shù)，因而降低暴露雷體乃至布放平臺(tái)的概率。這在一定程度上保證了遠(yuǎn)程自航水雷的航行隱蔽性得到了很好的保持，水雷以及布放平臺(tái)的安全得到了很好的保證。

（3）節(jié)省遠(yuǎn)程自航水雷的航程和電池電量，從而使遠(yuǎn)程自航水雷的航路規(guī)劃功能得到充分發(fā)揮。既定的規(guī)劃航路就是一條滿足已知約束條件的航程最短的航路。通過對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向進(jìn)行修正，能夠使水雷能夠按照既定的規(guī)劃航路進(jìn)行航行，這就避免了遠(yuǎn)程自航水雷航程和電池電量的不必要消耗，從而充分發(fā)揮了遠(yuǎn)程自航水雷的航路規(guī)劃功能。

2 航向修正的數(shù)學(xué)模型

戰(zhàn)場(chǎng)海洋環(huán)境復(fù)雜多變，流場(chǎng)中海流流向流速時(shí)刻在發(fā)生著變化，對(duì)處于流場(chǎng)中的物體產(chǎn)生著影響。對(duì)航行于流場(chǎng)中的遠(yuǎn)程自航水雷而言，每一時(shí)刻的海流都不是固定的。為了研究的方便，本文先從某一時(shí)刻遠(yuǎn)程自航水雷的航行狀態(tài)以及海流對(duì)其航行的影響入手[5]。設(shè)A、B兩點(diǎn)為規(guī)劃航路中某兩個(gè)既定航路規(guī)劃點(diǎn)，H為規(guī)劃航向；t時(shí)刻，遠(yuǎn)程自航水雷的航向?yàn)閏，航速為v，流場(chǎng)中海流流向?yàn)閐，流速為s。如圖1所示。

則在t時(shí)刻，遠(yuǎn)程自航水雷的實(shí)際航向?yàn)椋础Ｎ覀円梗催h(yuǎn)程自航水雷的實(shí)際航向與規(guī)劃航向保持一致，就必須修正海流的影響；若不修正，使=，則在作用下，遠(yuǎn)程自航水雷的實(shí)際航向就會(huì)與規(guī)劃航向產(chǎn)生一定的航向偏移，從而影響航行精度乃至布雷精度。t時(shí)刻T-7遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向修正只是整段航路的一個(gè)瞬間，其余時(shí)刻、遠(yuǎn)程自航水雷的航向修正是一個(gè)道理，那么，已知遠(yuǎn)程自航水雷完成AB段航程的時(shí)間為T，A點(diǎn)時(shí)刻為，則有

=錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。

=+錯(cuò)誤！未找到引用源。 （1）

由式（1）得到錯(cuò)誤！未找到引用源。 （2）

由式（2）可知，遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向修正，關(guān)鍵是得到準(zhǔn)確的海流信息，然后對(duì)其進(jìn)行向量計(jì)算，從而得到修正的航向；同樣可知，若不對(duì)航向修正，遠(yuǎn)程自航水雷的實(shí)際航向?qū)⑴c規(guī)劃航向發(fā)生錯(cuò)誤！未找到引用源。的偏移量。為此，遠(yuǎn)程自航水雷裝備有多普勒速度儀，來及時(shí)獲取航行流場(chǎng)中準(zhǔn)確的海流信息，在此基礎(chǔ)上航向進(jìn)行修正，以消除海流對(duì)航行的影響。

此數(shù)學(xué)模型的建立可有效解決遠(yuǎn)程自航水雷航經(jīng)海流信息不明的戰(zhàn)場(chǎng)海洋流場(chǎng)時(shí)航向修正的問題。在熟悉的戰(zhàn)場(chǎng)海洋環(huán)境中對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷進(jìn)行航路規(guī)劃時(shí)，海流信息明確，我們可以在航路規(guī)劃中設(shè)定規(guī)劃航路時(shí)事先將流速、流向的影響考慮進(jìn)去，并對(duì)其修正；如果，戰(zhàn)場(chǎng)海洋環(huán)境不熟悉，流場(chǎng)中流速、流向不確定，通過數(shù)學(xué)模型可知，只要我們?cè)诤叫兄蝎@取到準(zhǔn)確的海流信息，就可以修正海流對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷航行的影響，保證實(shí)際航路與規(guī)劃航路的一致性，從而提高布雷精度，增加雷障效力[6]。例如，在臺(tái)灣島東南使用遠(yuǎn)程自航水雷對(duì)重要港口進(jìn)行封控時(shí)，就必須修正海流對(duì)水雷航行的影響。這是因?yàn)槭澜绲诙笈鳌诔本o貼臺(tái)灣東部流過，其流速一般能達(dá)1～1.5kn，流向也多變。而我國目前暫無臺(tái)灣東岸詳盡的水文信息。遠(yuǎn)程自航水雷就可利用此項(xiàng)技術(shù)在海流信息不確定的受到黑潮影響的流場(chǎng)中修正自身航向，準(zhǔn)確執(zhí)行規(guī)劃航向，完成布雷任務(wù)。

3 結(jié)語

遠(yuǎn)程自航水雷航路規(guī)劃功能的出現(xiàn)使得遠(yuǎn)程、隱蔽布雷成為現(xiàn)實(shí)。而在航路規(guī)劃過程中如何減小布雷散布誤差，從而提高布雷精度和雷障效力是值得研究和探討的問題，它所涉及的因素有很多，這些因素往往同時(shí)存在，互相作用。本文對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷自航階段的航向修正問題進(jìn)行探討，是對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷的航路規(guī)劃過程中一個(gè)階段的研究，所建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)遠(yuǎn)程自航水雷航路規(guī)劃功能的完善是有益的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王毅剛，張家鑫，季峰.遠(yuǎn)程自航水雷作戰(zhàn)效能分析[J].海上靶場(chǎng)學(xué)術(shù)，2009（03）.

[2] 遠(yuǎn)程自航水雷及無人水下航行器（UUV）需求與發(fā)展[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（12）.

[3] 顧闖，逄洪照，張永.海流對(duì)潛布水雷水中彈道的影響研究[J].艦船電子工程，2010（2）.

[4] 鄧又輝，徐曉剛，邱繼進(jìn) 等.海流對(duì)自航水雷運(yùn)動(dòng)的影響分析[J].艦船論證參考，2009（1）.

[5] 房燕飛，魏勇，謝海營.基于海流速度和流向的水雷水中彈道建模與仿真[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2013（8）.

[6] 盧楠，張旭.自航水雷雷位誤差對(duì)障礙毀傷概率影響分析[J].指揮控制與仿真，2008（5）：110-112.

作者簡(jiǎn)介：李林（1985—），男，河北滄州人，碩士在讀，研究方向：為兵種戰(zhàn)術(shù)。

李長(zhǎng)軍（1978—），男，山東青島人，博士，教授，研究方向：兵種戰(zhàn)術(shù)。