水面舰艇对抗尾流自导鱼雷方法研究*

2018-10-09徐海珠袁延艺刘雄厚

火力与指挥控制 2018年8期

徐海珠，袁延艺，余赟，刘雄厚

（海军研究院，北京 100161）

0 引言

水面舰艇尾流是舰艇在航行过程中，因螺旋桨卷入空气、溶于水中的空气释放以及螺旋桨空化等原因，在舰艇尾部形成的一道含有大量气泡的水流航迹。舰船尾流的声学、光学、磁场及热特性等物理场与普通海水有明显区别，可用于鱼雷自导。尾流存在时间久，难以消除且难以伪造，鱼雷一旦进入舰艇尾流，舰艇难以对其进行有效探测和对抗。尾流自导鱼雷因具有较高的导引精度和命中概率，成为打击水面舰艇的重要武器［1-2］。美国的MK45F鱼雷、德国的DM2A4鱼雷、意大利的黑鲨、法国的F17-2鱼雷、瑞典的TP62鱼雷、俄罗斯的65型鱼雷和TEST-96型鱼雷均具有尾流自导功能［3］。

近年来，鱼雷尾流自导性能不断提高，给水面舰艇带来了巨大威胁，世界各国均十分重视发展尾流自导鱼雷的对抗技术［4-9］。尽管在对抗尾流自导鱼雷方面进行了较多理论研究，但是水面舰艇对抗尾流自导鱼雷是一个复杂的作战过程，其涉及到报警定位、对抗决策和对抗实施等多个阶段。已有研究仅涉及对抗过程的某个阶段或某项技术，关于对尾流自导鱼雷对抗全过程、尤其是各种态势的对抗决策还需要进行深入研究。

针对已有研究的不足，本文根据舰艇尾流特性分析了尾流自导鱼雷的工作原理，从尾流自导鱼雷对抗全过程考虑，探讨了尾流自导鱼雷的报警定位技术和对抗实施手段，并重点研究了对抗决策。

1 尾流自导鱼雷的工作原理

水面舰艇尾流特性与舰艇的宽度、吃水深度、航行速度和海面风速等因素有关。就物理场而言，舰船尾流声学特性、光学特性、磁场特性及热特性等与普通海水有较大差别，是鱼雷对舰艇进行尾流探测、跟踪和识别的基础。目前较成熟的尾流自导技术是主动声尾流自导技术［10］，即鱼雷向海面发射高频窄脉冲声信号，非尾流区的海面混响回波信号强度高、到达时间较晚、脉冲展宽较小；而尾流散射系数较大使回波信号强度变弱，尾流有一定厚度使回波到达时间较早，声脉冲在气泡间多次反射使得回波脉冲展宽较大。鱼雷尾流自导开机后首先对非尾流区回波信号进行分析，通过回波信号的脉冲强度、时间延迟、脉冲展宽等特征变化检测并识别尾流，并以预定航向角转向，以正弦状弹道向舰艇目标运动，直至从舰艇目标下方通过时引信动作［7］。

综上，尾流自导鱼雷的工作原理与声自导鱼雷有本质区别，因而尾流自导鱼雷的对抗方法与声自导鱼雷对抗方法也不相同。

2 尾流自导鱼雷的对抗过程

尾流自导鱼雷对抗过程分为报警定位、指挥决策和对抗实施3个阶段。其中报警定位是利用鱼雷报警声纳对来袭鱼雷的辐射噪声、寻的信号或回波信号进行探测、跟踪、识别、报警和定位，报警定位是指挥决策和对抗实施的基础；指挥决策是指根据来袭鱼雷的报警信息和制导方式，进行威胁排序和目标选择，分析鱼雷航路，并制定对抗装备使用方案和舰艇机动方案。对抗实施是指控制各种软硬对抗装备工作，并进行战术机动，对来袭鱼雷进行诱骗、干扰和毁伤。

根据上述对抗过程，尾流自导鱼雷对抗装备一般包括用于鱼雷报警定位的鱼雷报警声纳、用于指挥决策的水声对抗显控台，以及各种软硬对抗器材等，如图1所示。美国的AN/WSQ-ll鱼雷防御系统包括SLQ-24鱼雷报警声纳、作战指挥显控台、MK-36发射装置、SLQ-25A拖曳式诱饵和反鱼雷鱼雷等［2］。

3 尾流自导鱼雷的报警定位

远距精确的鱼雷报警定位、以及正确快速的制导方式判别，是对抗尾流自导鱼雷指挥决策和对抗实施的前提和基础。

3.1 制导方式判别

鱼雷制导方式判别是对抗装备选择的前提，不同制导方式的工作原理不同，采用的对抗装备也不同，如传统的基于声学诱骗和干扰的声诱饵和声干扰器，无法有效对抗尾流自导鱼雷。鱼雷制导方式判别还是进行鱼雷航路估计进而设置对抗装备布放区域的前提。

鱼雷制导方式判别技术主要包括基于情报的判别、基于鱼雷弹道的判别和基于寻的信号的判别技术。若战前获得敌方相关情报信息，则可分析其艇载鱼雷的制导方式。尾流自导鱼雷搜索目标时一般瞄准舰艇尾部的有效尾流处，在近距离跟踪弹道为蛇形弹道并反复出入尾流区域，通过来袭鱼雷弹道特点可以辅助判别鱼雷的尾流制导方式。尾流自导装置开机后会向水面发射高频声波进行目标检测，若能在拖曳式声纳上集成水听器检测高频寻的信号，则可以确认该鱼雷为尾流自导方式。

3.2 被动报警定位

鱼雷被动报警技术。被动报警技术包括基于辐射噪声的报警技术和基于寻的信号的报警技术。基于辐射噪声的报警技术是利用鱼雷出管和点火等瞬态信号、航行噪声线谱和调制谱特征，以及方位变化率等特征，对鱼雷进行探测、跟踪、分类识别并自动报警。基于寻的信号的报警技术是指侦察尾流自导鱼雷的高频窄脉冲寻的信号，完成跟踪、分类识别并报警。鱼雷进入尾流区域后，基于辐射噪声的被动报警能力会大幅下降，基于寻的信号的报警技术可弥补被动鱼雷报警能力的不足。

鱼雷被动定位技术。鱼雷自导装置具有一定的指向性和作用距离，水声对抗装备需要布放在鱼雷前方一定的区域处，因而需要估计鱼雷当前位置。鱼雷被动定位技术包括基于辐射噪声的定位技术和基于寻的信号的定位技术。文献［11］指出鱼雷辐射噪声可激发多阶简正波，多阶简正波间相互干涉形成在距离-频率维的声场强度干涉条纹图案。这些条纹的斜率是与距离有关的恒定值，称为波导不变量，可用于鱼雷被动估距。用于尾流自导的高频寻的信号作用距离较小，且尾流自导寻的信号有一定的指向性，因而可通过侦察尾流自导寻的信号实现鱼雷被动定位。

3.3 主动报警定位

鱼雷被动定位的方位和距离精度较差，限制了对抗效果的提高，尤其是硬对抗装备的对抗效能受鱼雷定位精度影响较大。另外，现代鱼雷采用低速线导、泵喷和减振降噪等技术，有效降低了航行噪声，使得被动报警能力大幅下降。因而各国均在提高鱼雷被动报警距离的同时，积极发展主动报警定位技术。

采用主动鱼雷报警声纳可对鱼雷方位和距离有较高的定位精度，并根据多普勒识别和方位变化率等方法对鱼雷进行分类识别。主动定位技术一般采用声信号回波时延实现目标的定位，由于鱼雷是高速运动的小目标，相对被动报警距离，目前鱼雷主动报警距离较近，因而目前主动报警和被动报警需要联合使用。

作为鱼雷报警定位的主要装备，鱼雷报警声纳按照装备形态可分为舰壳声纳、舷侧声纳和拖曳式声纳等。法国“信天翁”拖曳线列阵声纳鱼雷报警距离达10 km，可进行被动定位。俄罗斯水面舰艇采用舰壳声纳和拖曳式声纳的联合报警技术，可消除探测盲区，还可提高报警的正确率和定位精度。美国的SLQ-24拖曳线列阵声纳在被动报警的基础上集成了主动报警功能，装备了美国和盟国的所有大中型水面舰艇［2］。

4 尾流自导鱼雷的对抗手段

尾流自导鱼雷的对抗手段可分为软对抗、硬对抗、软硬综合对抗等手段。软对抗主要是指采用诱骗干扰等手段破坏鱼雷的探测和跟踪性能，使鱼雷丢失目标或者跟踪错误目标最终耗尽航程。硬对抗是指将带有战斗部的对抗装备布放到鱼雷附近，通过自身爆炸炸伤鱼雷，使鱼雷失去自导能力或航行能力。软硬综合对抗是将鱼雷诱骗至附近后对抗装备自身爆炸、或者诱骗鱼雷自爆从而毁伤鱼雷。除了以上对抗装备，采用尾流隐身和舰艇机动等手段，削弱或破坏鱼雷自导区域内目标的物理场，使鱼雷无法检测到目标。

4.1 软对抗手段

对尾流自导鱼雷的软对抗手段主要有模拟尾流法，发射多枚气幕弹入水，或通过自航式诱饵产生气泡的方式，在来袭鱼雷的航路上设置一条模拟尾流，模拟舰艇尾流对鱼雷高频寻的信号的散射特性，使鱼雷跟踪假尾流，可隔断其对真实舰艇尾流的接触。

利用模拟气泡尾流的方式可对抗基于高频声探测的声尾流自导鱼雷，以检测声阻抗变化的声尾流自导鱼雷，以及基于激光尾流探测手段的光尾流自导鱼雷。在气幕药剂中添加磁性材料和发热材料，还可对抗热尾流自导鱼雷和磁尾流自导鱼雷。

美国在水面舰艇发射的21B12自航式声诱饵上加装了尾流模拟装置，在水面舰艇装备的SLQ-25A拖曳式声诱饵上集成了尾流自导鱼雷干扰装置，法国研制了自航式气幕弹用于对抗尾流自导鱼雷［12］。

4.2 硬对抗手段

舰艇仅靠软对抗手段难以消除反舰尾流自导鱼雷的威胁，因而各国均在发展硬对抗手段。硬对抗手段有火箭深弹、悬浮式拦截弹、鱼雷拦截网和反鱼雷鱼雷等。

火箭深弹爆炸在近距离能摧毁鱼雷，爆炸冲击波较远距离上会使鱼雷电子设备失灵，还可搅乱尾流痕迹。该装备简单可靠，但火箭深弹入水后通过延时引信或水压引信爆炸，要求布放在鱼雷较近距离，其对鱼雷的定位精度和航路估计精度要求较高。悬浮式拦截弹可布放在舰船尾流中形成拦截阵，利用引信感知经过的鱼雷，引爆战斗部从而毁伤鱼雷，必须布放在鱼雷的航路上，其对鱼雷航路估计精度要求较高。鱼雷拦截网可集成在拖曳式声纳上或者布置在甲板上，根据指令释放到尾流中并适时展开，来袭鱼雷触网则引爆炸药或者失去动力。反鱼雷鱼雷可采用线导、主动自导、被动自导、脉冲侦察自导、诱骗自导等工作方式，具有较强的机动性能、较大的自导扇面和较远的自导距离，是理想的鱼雷自导鱼雷对抗装备。

俄罗斯在大型水面舰艇上装备了1 200 m、2 500 m和6 000 m射程的火箭深弹，形成了多层次的鱼雷防御能力，俄罗斯还研究了水面舰艇使用悬浮式拦截弹形成拦截阵的鱼雷防御方法。美国以MK46鱼雷为基础，欧洲以MU90鱼雷为基础研制了反鱼雷鱼雷［10］。

4.3 软硬综合对抗

软硬综合对抗主要有引信诱骗方法和引爆式诱饵等技术手段。引信诱骗是指在拖曳线列阵上集成引信检测装置，检测鱼雷的引信发射信号并进行舰船的回波信号模拟，诱骗鱼雷引信动作使鱼雷爆炸。美国的MK30型自航式声靶具备舰船电磁场模拟能力，SLQ-25D拖曳式声诱饵上也集成了引信诱骗功能［3］。引爆式诱饵是指可在自航式气幕弹上集成战斗部，则诱饵可边航行边生成模拟尾流，将尾流自导鱼雷诱骗至附近后，通过自身爆炸毁伤鱼雷。

4.4 其他对抗手段

在使用软硬对抗装备的同时，还可进行尾流隐身和舰艇机动规避。常用的尾流隐身手段包括泵喷推进技术和超声消除尾流技术［13］等，其中超声消除尾流法是指舰船尾部发射超声作用于尾流，使气泡迅速融合而破灭，可降低尾流自导鱼雷的检测概率。舰艇机动规避是指舰船通过加速、减速、转向等方式摆脱或干扰尾流自导鱼雷的跟踪。如舰艇高速航行可快速驶离鱼雷自导搜索带，通过减速可减小尾流目标强度，大角度转向可使尾流自导鱼雷丢失目标。

各种对抗装备各有优势和局限，水面舰艇应根据装备射程、对鱼雷定位精度要求、对抗效能等情况合理配置，使水面舰艇具备多手段、软硬结合和多层次的对抗能力。如美国的WSQ-11反鱼雷防御系统包括SLQ-25A拖曳式诱饵和反鱼雷鱼雷，俄罗斯水面舰艇配备了助飞式声干扰器和不同射程的火箭深弹，法国水面舰艇配备了助飞式声干扰器和助飞式声诱饵等。

5 对抗尾流自导鱼雷的指挥决策

指挥决策是指根据来袭鱼雷的报警信息和制导方式，分析鱼雷航路，制定对抗装备使用方案和舰艇机动方案，并可开启尾流隐身装备。

5.1 对抗装备使用方案

一般根据来袭鱼雷的报警距离、制导方式、对抗装备的射程，以及对抗效果来选择对抗装备。

鱼雷在较远距离时，尾流自导鱼雷尚未跟踪到舰艇时，可采用火箭布放模拟尾流的方式和自航引爆式诱饵的对抗方式。这两种方法要求鱼雷报警距离较远，鱼雷尚未探测到真实尾流，对抗装备工作后舰艇可通过机动规避和开启尾流隐身设备等方法，摆脱尾流自导鱼雷探测和跟踪。鱼雷在中等距离时，一般进入主动报警能力范围内，鱼雷定位精度较高时，可采用悬浮式拦截弹、深水炸弹和反鱼雷鱼雷，此时可有效发挥装备的对抗效能；鱼雷在较近距离时，助飞式对抗装备无法发射，可采用拖曳式引信诱骗法、投掷拦截网等方法进行对抗。

若鱼雷报警较近，选择某一种或多种对抗装备只能进行一次对抗，若报警距离较远且声纳可保持对鱼雷的跟踪时，可在不同距离上多次使用对抗装备，形成多层次的对抗能力，从而提高对抗效能。