超空泡射彈反魚雷武器系統射擊效能分析

王海川，洪 浩，邱三鳳

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222061）

0 引言

隨著國外魚雷裝備技術和性能的不斷發展和提升，對我海軍水面艦艇造成的威脅日益增大。目前水面艦艇對魚雷的近程防御主要采用聲誘餌、聲干擾器等軟對抗武器，在艦艇近程范圍內缺乏有效的硬殺傷手段，一旦誘騙和干擾失敗，艦艇將處于極度危險之中。因此，急需研制一型末端魚雷硬殺傷武器系統，在艦艇防御末端快速、有效地摧毀突防的來襲魚雷。

隨著對超空泡射彈技術持續和深入的研究，國內外在小口徑火炮發射的超空泡射彈技術研究方面取得了重大進展。超空泡射彈在水中航行150 m后仍具備穿透魚雷殼體的能力；在最大法向入水角87°，即入水角僅為3°的情況下，可以實現超空泡射彈可靠入水。超空泡射彈技術的快速發展，促進了艦載超空泡射彈反魚雷武器系統的發展。在此基礎上，使用超空泡射彈采用直接命中方式攔截水下來襲魚雷是否可行，關鍵取決于傳感器對水下目標的探測跟蹤精度和火控處理精度?，F役的主動聲納傳感器只能測量目標距離和方位角信息，不能提供目標深度信息，在設定的目標深度誤差較大時，使用艦炮發射超空泡射彈是難以直接命中目標的。本文主要針對在艦載超空泡射彈反魚雷武器系統中配置可以測量目標三維坐標信息的聲納傳感器的情況下，首先基于系統攔雷命中概率的計算提出對聲納傳感器的測量性能要求，而后在此基礎上計算和分析系統的射擊效能。

1 系統構成與作戰流程

艦載超空泡射彈反魚雷武器系統主要由高頻魚雷定位聲納、火控設備、小口徑艦炮和超空泡射彈所組成。其中:高頻魚雷定位聲納主要完成對來襲魚雷的搜索、捕獲和跟蹤，實時提供目標跟蹤測量信息；火控設備主要完成目標運動參數求取和艦炮射擊諸元解算，以及艦炮的射擊控制；小口徑艦炮主要完成對來襲魚雷的跟蹤瞄準和超空泡射彈的連續發射；超空泡射彈主要完成對來襲魚雷的毀傷任務。

艦載超空泡射彈反魚雷武器系統的典型作戰流程如下:

統計中主要發文期刊前15位為：農業圖書情報學刊(80篇)、河南圖書館學刊(67篇)、科技情報開發與經濟(66篇)、圖書情報工作(51篇)、內蒙古科技與經濟(46篇)、情報探索(46篇)、才智(40篇)、中華醫學圖書情報雜志(38篇)、張家界日報(38篇)、圖書館學刊(37篇)、科技信息(35篇)、醫學信息學雜志(34篇)、現代情報(31篇)、中國教育信息化(29篇)、黑龍江科技信息(20篇)。可見圖書情報類期刊是我國信息素養研究成果主要刊載者和推動者，同時科技信息類期刊也積極刊載相關研究成果，這值得肯定和鼓勵的好現象。

1）接收由作戰指揮系統或魚雷報警聲納提供的目標指示數據和命令；

德國西部魯爾區的波鴻，通過打造魯爾藝術節、魯爾鋼琴節和波鴻綜合音樂節等在歐洲擁有較高聲譽和影響力的藝術節慶活動，實現了從工業基地到文化藝術中心城市的轉型

2）高頻魚雷定位聲納依據目標指示數據，搜索、捕獲和跟蹤來襲魚雷目標；

3）火控設備接收高頻魚雷定位聲納的跟蹤測量信息，求取目標運動參數，解算艦炮射擊諸元；

4）控制艦炮跟蹤瞄準來襲魚雷，適時發射超空泡射彈；

5）超空泡射彈高速入水后，形成超空泡，在有效攔截區段內實施對魚雷的硬殺傷。

利用動量沉降法來區分固液兩相，即假設靶材為多孔材料，材料液相區孔隙率為1，固相區孔隙率為0，單元的孔隙率就等于其液體體積分數。根據材料溫度場分布，液體的體積函數(V)可以表示為：

第二，審批受時間的限制。傳統的方式必須要求文件到達對應部門，并待簽署的負責人在場的前提下才能完成，時間無法預估。

2 系統有效攔截區段的分析

在不同魚雷攻擊段航行深度的情況下，系統的有效攔截區段是不同的。參照護衛艦類水面艦艇的總體配置情況，將艦炮相對水面的安裝高度設定為7 m，可計算出不同魚雷攻擊段航行深度時有效攔截水平距離的變化情況如表1所示。

法國邁特羅芝集團（metrologic group）成立于1980年，是專業制造檢測系統及服務的公司。主要業務范圍包含：裝備或者改造三坐標測量機（MMT），在線檢測系統供應、培訓、維護及校準MMT。目前，其銷售網絡遍布全球17個國家和地區，并在美國、德國及意大利建立有分公司?？蛻羰瞧嚰昂娇罩圃旒瘓F及其供應商，3D測量系統的機器制造生產商。

在以彈丸入水角不小于3°，水中航程不大于150 m作為限制條件的情況下:

1）在魚雷航行深度為8 m時，有最遠的水平攔截距離280 m；

2）在魚雷航行深度為20 m時，最遠水平攔截距離僅為200 m；

3）在魚雷航行深度大于8 m時，水中航程不大于150 m是主要限制條件；

來襲魚雷直徑0.533 m，魚雷長度7 m；航行速度為50kn～55kn，攻擊段航行深度設定為10m±5m；

在系統攔雷作戰時，可根據魚雷航行深度，自動計算出可行的最遠水平攔截距離，以此確定艦炮的開火時機。

3 火控濾波精度計算分析

針對聲納對魚雷目標探測距離誤差不大于1%D+2 m，方位誤差（σ）分別為 0.8°、0.6°和 0.4°的假定情況，采用典型的作戰態勢進行火控濾波精度的仿真計算，計算結果如圖1、圖2所示。

火炮火線相對水面的高度設定為7 m；

表1 不同魚雷攻擊段航行深度時有效攔截水平距離的變化情況表

圖2 聲納不同測量精度情況下火控濾波求取的目標速度和航向角誤差曲線

近年來，多次出現一些損害消費者利益的事件，由于各方之間的信息不對稱和利益沖突，導致消費者對于電商的信譽不斷下降，消費者通常處于信息接收的底層群體，加之互聯網消費追責的過程相對滯后以及權益保護的過程困難，致使網購中存在的權益保護并沒有形成較為完善的流程和制度保障。

由圖1可看出:經過10個周期濾波后，目標距離二階圓點矩誤差為3 m；目標方位角隨機誤差被壓縮到70%以下，此后穩定在60%左右。

1）聲納方位誤差（σ）為0.8°時，經10個周期濾波后的目標方位角誤差（σ）為0.52°；

火炮射速:320發/min；

3）聲納方位誤差（σ）為0.4°時，經10個周期濾波后的目標方位角誤差（σ）為0.26°。

由圖2可看出:經10個周期的火控濾波后，目標速度誤差（σ）小于1.2節；目標航向誤差（σ）均小于2°。依據以上計算結果，進行如下的火控預測誤差的計算與分析:

在以上分析與計算的基礎上，參照國軍標GJB 592《艦炮武器系統射擊效力評定》中的對空射擊效力計算方法，按照下頁圖3所示位置關系進行系統對水下魚雷直接命中概率的計算。

超空泡射彈彈丸初速可達1 100 m/s，彈丸空中飛行100 m的時間不到0.1 s，彈丸在水中航行150 m的時間不超過0.4 s，因此，對250 m處魚雷射擊時彈丸空中飛行和水中航行的總時間不超過0.5 s。

由于經過10個周期的火控濾波求取的目標速度誤差（σ）不大于 0.5 m/s，目標航向誤差（σ）小于2°，由此，可計算出在0.5 s的彈丸飛行時間內目標外推誤差（σ）不大于0.25 m，相比濾波后的目標距離誤差為3 m是一個小量。此后，隨著彈丸飛行時間的縮短和濾波速度誤差的減小，目標預測誤差將進一步減小，因此，在計算系統射擊效能時，將主要考慮火控濾波求取的目標現在點坐標誤差。

4 系統效能計算與分析

1.5 觀察指標 觀察治療前后相關指標變化：空腹血糖、餐后2h血糖、糖化血紅蛋白（HbA1 c）、尿白蛋白（ALB）、尿白蛋白肌酐比（UACR）、血肌酐（sCr）、腎小球濾過率（eGFR）、血清胱抑素 C（CysC）、同型半胱氨酸（Hcy），相關指標由我院同質實驗室檢測，根據身高、體質量計算BMI，根據MDRD公式計算eGFR。

計算假定條件如下:

應急保障是有效開展減災搶險救援的基礎支撐。一些城市缺乏對災時搶險和平時戰備的應急保障要求，尤其是一些北方城市，多年未經歷過暴雨洪水考驗，防災減災意識薄弱，應急搶險隊伍、防洪搶險設施和物資儲備都有待加強。部分城市防洪應急預案中對通信、信息、供電、運輸、物資設備、搶險隊伍等的保障措施不夠明確，搶險人員和隊伍缺乏技術培訓和應急演練，嚴重影響在災害發生后第一時間進行應急處置。

彈丸初速高，空中飛行距離很短，因此，空中彈道可近似為直線；彈丸入水時姿態不發生變化，水下彈道近似為直線，彈丸的入水角與火炮高低射角相等；

4）在魚雷航行深度小于8 m時，入水角不小于3°是主要限制條件。

基于物種豐富度估計的結果表明，研究區內物種豐度估計量為48種，在5種棲息地獲取的步甲總數為42種，抽樣完整度為88.4%。依據樣地分布的步甲數據繪制物種累積曲線，由圖2可知，曲線先急劇上升再逐漸平緩，最后形成一條漸近線，表明本次試驗取樣充分，樣本數據對實際整體數據的代表性強，可進行下一步分析。

2）聲納方位誤差（σ）為0.6°時，經10個周期濾波后的目標方位角誤差（σ）為0.39°；

火炮隨動系統的跟蹤誤差（σ）為1.5 mrad；

水中彈道模型及參數不準確導致的高低諸元誤差（σ）為 1.5 mrad，方位諸元誤差（σ）為 1.0 mrad；

己艦姿態測量導致的高低諸元誤差（σ）為0.75 mrad，方位誤差（σ）為 0.5 mrad。

1）在聲納不能測量目標深度的條件下計算系統命中概率

首先假定聲納對來襲魚雷方位探測誤差（σ）為0.6°，距離探測誤差為1%D+2 m；按照傳統聲納只能測量距離和方位角信息，不能準確測量目標深度信息的條件，采用設定目標航行深度的方法，計算系統命中概率。當存在不同的魚雷航行深度設定誤差情況下，系統命中概率變化情況如表2所示。

總之，農村的生態農業發展還有很長的一段路要走，只有對生態農業進行合理規劃設計，在保護生態環境的基礎之上發展農業經濟，才能促進農村經濟的轉型，促進新農村的發展。

從表2可看出:當目標深度設定誤差大于1 m后，系統命中概率急劇下降；當目標深度設定誤差大于2 m后，系統命中概率降低到1%以下，不能滿足有效毀傷的需求，因此，系統所配的高頻魚雷定位聲納必須具有目標深度的精確測量能力。

2）在聲納能測量目標深度條件下，根據不同測角精度計算系統命中概率

假定來襲魚雷航行速度為55 kn，勻速直航運動，攻擊段航行深度為10 m，目標航路捷徑偏離艦炮位置10 m、5 m，系統的有效攔截區段為250 m～75 m。聲納對來襲魚雷距離探測誤差為1%D+2 m，方位和俯仰角探測誤差（σ）分別為 0.8°、0.6°、0.4°，分別計算出的系統對來襲魚雷的命中概率如表3所示。

習近平總書記號召青年“在奮斗中釋放青春激情、追逐青春理想，以青春之我、奮斗之我，為民族復興鋪路架橋，為祖國建設添磚加瓦?！?/p>

假定來襲魚雷航行速度為50 kn，攻擊段航行深度為5 m，目標航路捷徑偏離艦炮位置10 m、5 m，系統的有效攔截區段為225 m～75 m，分別計算出的系統對來襲魚雷的命中概率如下頁表4所示。

綜合考慮作戰需求和技術可行性，聲納對來襲魚雷方位和俯仰角探測誤差（σ）選定為≤0.6°。

3）在聲納方位和俯仰角探測誤差（σ）為0.6°的情況下，系統命中概率計算與分析

在聲納方位和俯仰角探測誤差（σ）為0.6°的情況下，針對不同魚雷航向深度、不同航路捷徑所計算出的系統命中概率結果如表5所示。

通過對以上射擊效能計算結果分析的基礎上，得出如下結論意見:

表4 聲納不同測量精度情況下，魚雷深度為5 m時不同目標航路捷徑系統命中概率計算結果表

表5 聲納方位和俯仰角探測誤差（σ）為0.6°的情況下，系統命中概率計算結果表

1）在聲納只能測量魚雷距離和方位角的情況下，系統命中概率很低，難以滿足有效攔截來襲魚雷的作戰需求。

1.5 統計學處理 采用SPSS20.0軟件進行統計分析，計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗，計數資料以例數或百分率表示，組間比較采用χ2檢驗；以P<0.05為差異有統計學意義。

2）在聲納對來襲魚雷距離探測誤差為1%D+2 m，方位和俯仰角探測誤差（σ）為0.6°的情況下，對于不同航行深度的來襲魚雷，除了在目標航路捷徑偏離艦炮位置5 m、魚雷航行深度小于10 m的情況外，系統對5 m～20 m攻擊深度的來襲魚雷命中概率均大于60%，可滿足有效攔截來襲魚雷的作戰需求。

3）在艦艇高速、遠離規避的情況下，系統將具有更多的攔截時間，可以發射更多的炮彈，因而，系統對來襲魚雷的命中概率也將會有所提高。

5 結論

超空泡射彈作為新概念武器，具有對魚雷、UUV等水下目標的硬殺傷能力，為水面艦艇的近程水下防御提供一種可用手段。本文針對水面艦艇末端攔截水下來襲魚雷的作戰需求，計算分析了在聲納不同探測性能和來襲魚雷不同攻擊態勢情況下，艦載超空泡射彈反魚雷武器系統對來襲魚雷的命中概率，據此提出了對魚雷定位聲納的主要性能要求，可為艦載超空泡射彈反魚雷武器系統及魚雷定位聲納的論證與研制提供技術支持。