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反鱼雷作战中水声对抗器材组合使用研究*

2013-10-16

舰船电子工程 2013年2期
关键词:自导诱饵鱼雷

李 宁

(海装驻重庆地区军事代表局 重庆 401121)

1 引言

水声对抗技术是对抗反鱼雷攻击的关键技术。目前,已经存在的干扰器材主要分为软杀伤、硬杀伤两类。软杀伤性对抗器材主要有自航式声诱饵、噪声干扰器、气幕弹等[1]。在反鱼雷作战中,单独使用一个对抗器材,其对抗效果往往比较有限,两个或多个对抗器材组合使用,有可能达到事半功倍的效果,但如果组合方式不当,也有可能降低对抗效果,如何正确组合使用对抗器材对潜艇反鱼雷十分重要,本文对几种软杀伤性对抗器材组合工作时相互间的干扰进行分析研究,总结出几种组合方式的利弊。

2 气幕弹与声诱饵组合工作

当气幕弹与声诱饵同时工作时,在一定的阵位条件下,气幕弹可能不仅会屏蔽潜艇目标,还会屏蔽诱饵目标,即当气幕处于诱饵与鱼雷之间时,由于气幕的屏蔽作用,降低了鱼雷接收的诱饵发射信号级,鱼雷对于诱饵的检测能力会下降。当气幕屏蔽潜艇目标时的处理方法不变,由于使用不当而使气幕屏蔽了诱饵时的具体处理方法如下[2]:

2.1 对抗被动声自导鱼雷

对于诱饵的被动对抗模型为式中第三项IL是由于气幕的遮蔽作用造成鱼雷接收到的诱饵目标辐射能量的损失量,插入损失造成了鱼雷接收的诱饵信号能量下降。该式成立,鱼雷仍然能检测到诱饵目标;否则,鱼雷检测不到诱饵。即由于气幕弹使用不当,影响了诱饵效果的发挥,反而使对抗效果变差。

2.2 对抗主动声自导鱼雷

当诱饵对抗主动声自导鱼雷时,无论诱饵是模拟定常强度的目标,还是模拟具有固定辐射强度的目标,对于鱼雷自导检测来说,都会由于气幕的插入,而使接收到的信号能量减少,对应的公式为

式中SL为鱼雷发射声源级,dB;TL(Dd)为鱼雷到声诱饵处的单程传播损失,dB;IL为气幕的插入损失,dB;NLd为声诱饵自噪声级,dB;DId为声诱饵接收指向性指数,dB;DTd为声诱饵检测阈,dB。

该式成立,声诱饵能够检测到鱼雷探测脉冲,式(2)、式(3)的分析判断才有意义。否则,声诱饵无法应答,将失去对主动自导的对抗干扰作用。这时就无须按式(2)、(3)进行分析。

只有气幕弹所形成的气幕在空间位置上处于鱼雷和诱饵之间,而且气幕的几何尺寸在相对几何关系上足以遮蔽诱饵目标时,上面各式才可以使用。当气幕无法有效遮蔽诱饵目标时,不能应用该式分析。另外,在气幕弹和诱饵组合工作时,可以认为鱼雷对气幕的检测模型不受诱饵工作的影响。

3 气幕弹与噪声干扰器组合工作

对于气幕弹与噪声干扰器组合工作情况,如果使用不当,阵位态势也可能使气幕处于鱼雷和噪声干扰器之间,因而造成干扰效果的下降。如果气幕屏蔽了潜艇目标,则对于潜艇目标回波和潜艇辐射噪声产生的回声级的计算处理不变。如果气幕屏蔽了干扰器,则会造成鱼雷干扰噪声级的下降[4],即

由于来袭鱼雷是不断运动的,而气幕位置不动。所以,气幕弹与噪声干扰器之间的相互影响只会在一定阵位下发生。当由于鱼雷运动使鱼雷、气幕、噪声干扰器之间的相互位置关系发生变化,气幕存在于干扰器和鱼雷视线之外时,上面的相互影响就不存在了。

4 噪声干扰器与声诱饵组合工作

当噪声干扰器与声诱饵组合工作时,可能存在三个方面的相互干扰作用:

1)噪声干扰器的辐射噪声干扰了鱼雷对潜艇目标的检测;

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2)噪声干扰器干扰了鱼雷对诱饵目标的检测,即使鱼雷干扰噪声级提高,同时影响了对潜艇目标和诱饵目标的检测。

3)当噪声干扰器与声诱饵距离较近时,它还会干扰声诱饵对鱼雷探测脉冲的检测,严重时会使声诱饵无法正常检测和识别鱼雷探测脉冲信号,无法进行应答。

除了来袭鱼雷对于潜艇目标的主、被动检测要按下式:

分析外,鱼雷对于诱饵的检测也应考虑噪声干扰器的干扰作用,右侧干扰噪声级应变为NLj-DI(θ)+DT,其中DI(θ)为鱼雷自导接收方向性函数,NLj为声干扰器工作时自导鱼雷的干扰噪声级,按式(9):

计算,而噪声干扰器对声诱饵检测的影响,则要参考式(4)分析,这时有

式中DI(θ)d为声诱饵接收方向性函数,NLdj为声干扰器工作时主动声诱饵的干扰噪声级,有:

式中SPL为噪声干扰器的辐射噪声谱级,dB;TL(Ddj)为噪声干扰器至声诱饵距离为Ddj的传播损失,dB。

同样由于干扰器噪声不是各向同性的,因此,用DI(θ)d表示声诱饵接收方向性函数。当来袭鱼雷、干扰器处于声诱饵接收扇面中同一位置或同一方位线上时,有θ=0,DI(θ)d=0dB;当来袭鱼雷和干扰器处于声诱饵接收扇面中不同角度时,θ≠0,DI(θ)d也不为零,其值大小应根据具体声诱饵接收方向性函数确定。因此,噪声干扰器对于主动检测的干扰模型为[5]

当噪声干扰器工作且距离声诱饵较近时,用式:

模型分析声诱饵对来袭鱼雷探测脉冲的检测。不等式成立,则仍能检测到鱼雷探测脉冲,声诱饵可以正常应答工作。否则,如果式(12)不满足,则应认为由于噪声干扰器的作用,声诱饵无法正常检测识别鱼雷探测脉冲,声诱饵无法正常应答工作。

5 多个声诱饵组合工作

当多个声诱饵同时工作时,如果距离较近,可能会产生各诱饵之间的相互作用,导致其应答逻辑混乱,反而影响了对抗声自导鱼雷的效果。

从声诱饵工作机理分析,其主动应答方式只是对接收到的声脉冲进行一定的技术处理后回发出去,并不判断该声脉冲来自什么对象。因此,如果一枚诱饵回发的应答脉冲被另一枚诱饵接收到,另一枚诱饵有可能应答该脉冲信号。而这期间,诱饵无法对可能入射的来袭鱼雷探测脉冲进行分析处理,因此影响了对抗鱼雷的效果[6]。

两枚声诱饵之间是否会相互影响,要通过二者之间的信号能量作用关系分析。根据被动声呐方程,有

式中SLd1为第一枚声诱饵应答发射声源级,dB;TL(Ddd)为两枚声诱饵之间的单程传播损失,dB;NLd2为第二枚声诱饵自噪声级,dB;DId2为第二枚声诱饵接收指向性指数,dB;DTd2为第二枚声诱饵检测阈,dB。

当两枚声诱饵之间距离Ddd较近,使得单程传播损失减小而上式成立时。第二枚声诱饵将对第一枚声诱饵的回发脉冲进行应答处理。反过来。第一枚声诱饵也会对第二枚声诱饵的回发脉冲进行应答处理。这就有可能形成闭环循环,造成严重的相互干扰[9]。

6 结语

根据上述分析,各种对抗器材如何组合使用才能达到最好的对抗效果,要综合考虑阵位、对抗器材特点、目标特性等多项条件[10]。若使用噪声干扰器对抗被动自导鱼雷,则噪声干扰器很可能作为一个强的假目标被对方探测到,将会引来鱼雷提早追踪噪声干扰器,使得鱼雷穿过噪声干扰器再搜索时很容易发现本艇。使用气幕弹的原则是设法置气幕弹于搜索者和目标之间,使气幕弹在声自导鱼雷与潜艇之间形成一道气幕屏障,充分发挥气幕层的屏蔽作用。而鱼雷识别气幕弹为假目标之后,穿越气幕弹再搜索时很容易发现本艇。而声诱饵可以模拟潜艇的辐射噪声,作为一个强的假目标对抗被动声自导鱼雷。诱饵还具有回音重发功能,能应答主动声自导鱼雷发出的主动脉冲探测信号,并附加一个时延和多普勒频移。自航式声诱饵还能够拉开鱼雷和目标之间的距离,为本艇规避来袭鱼雷赢得时间。为达到理想的对抗效果,声诱饵的组合方式和潜艇规避机动方式随着来袭鱼雷报警距离的远近而不同。这也增加了鱼雷搜索目标的难度。因此,采用多个诱饵组合工作方式能够有效对抗来袭鱼雷。

[1]现代鱼雷[M].西安:第705研究所编译出版,1996.

[2]卞元庆.鱼雷反潜自导反水声对抗能力仿真分析[J].鱼雷技术,2000(4).

[3]张静远,李永春,周徐昌.噪声干扰器对抗声自导鱼雷的有关问题探讨[J].水中兵器,2000(4).

[4]刘学亮.气幕弹的声学特性及其使用效果分析[D].哈尔滨工程大学,2007.

[5]曾星星.水声干扰弹对声自导鱼雷干扰机理与仿真研究[D].南京理工大学,2012.

[6]胡小全.水下爆炸——防御水下探测新途径[J].舰船科学技术,2008,30(5):168-170.

[7]夏奎,郑援,胡先锋.潜艇水声对抗方案评估方法分析[J].鱼雷技术,2010,18(1):168-170.

[8]王栋,郑援,孙飞龙.水声对抗器材对鱼雷战斗使用效果评估[J].鱼雷技术,2009,17(3):56-60.

[9]王红萍.水声对抗系统的效能分析与评估[D].西北工业大学,2007.

[10]宋志杰,史秋亮.潜艇水声对抗原理与应用[M].北京:兵器工业出版社,2002.

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