王顺杰，许兆鹏，朱伟良，野学范

(海军潜艇学院, 山东 青岛 266199)

0 引言

线导鱼雷攻击是潜艇对水面目标远距离攻击的主要方式之一[1]，从理论上讲只要有目标方位信息就可以实施线导鱼雷攻击[2]。采用线导导引可扩大鱼雷的攻击范围，攻击速度快，因此，国内外远航程鱼雷大都采用线导导引[3-5]。线导鱼雷基本导引方法主要有现在方位导引法、修正方位导引法、前置点导引法和人工导引法[6-11]，任何一种导引方法的使用都需要满足一定的条件，或者在某些特殊情况下使用[12]，如前置点导引时需要有较为准确的目标运动要素，因此一般情况下在一次线导鱼雷攻击过程中应根据导引条件的变化适时调整导引方法，或通过合理的机动为导引创造条件[13-14]。

当没有准确距离信息时，当目标舷角0°，很难解算出目标速度，此时由于没有目标距离和速度信息，不宜采用前置点导引法和人工导引法。若鱼雷按现在方位导引法对目标进行导引，则无论是声自导鱼雷还是尾流自导鱼雷，命中角都很小，导致目标噪声或尾流进入角都很小，不利于鱼雷捕获目标。

本文研究线导鱼雷蛇形弹道搜索方法及其使用时机，不但可以利用鱼雷蛇形机动产生一定的目标舷角，而且可以有效扩大鱼雷搜索范围，可提高鱼雷捕获目标的概率。

1 蛇形弹道搜索的概念

所谓蛇形弹道搜索是指鱼雷按一定时间间隔交替向左或向右偏离主航向一定角度后直航搜索一定时间(直航搜索时间可以为0 s)，以扩大搜索范围，实现对目标的蛇形机动搜索。

2 蛇形弹道搜索使用时机

在线导鱼雷攻击时，为提高鱼雷捕获目标的概率，蛇形弹道搜索可在以下两种典型情况下使用。

2.1 只有目标方位信息时的小目标舷角攻击

没有准确目标运动要素，只有目标方位信息时。如图1所示，当目标舷角很小时，若强行采用现在方位导引法很难使鱼雷有效捕获目标尾流，鱼雷命中角非常小。而该态势下由于没有准确目标运动要素信息，也不宜采用前置点导引法进行占位射击，此时虽然可以采用人工导引法将鱼雷向外导引，产生一定的舷角，但由于距离信息不准确，受到人为定性判断局限性的影响，人工操作很难对鱼雷进行持续、准确地导引[15]。

图1 线导加尾流自导鱼雷攻击示意图

因此，为了提高尾流自导鱼雷捕获尾流概率，若判断目标舷角很小(0°左右)，当目标方位与鱼雷方位基本一致时，鱼雷航向与目标航向大致相反，可适时控制鱼雷进行蛇形搜索。鱼雷蛇形搜索过程中，一旦判断出目标机动，可及时将系统导引方法转换为现在方位导引法，使鱼雷按现在方位攻击目标。

2.2 目标方位无效

在远距离采用线导加被动声自导鱼雷对目标实施攻击后，若目标采取降速措施对抗鱼雷及舰壳声纳的探测，导致目标方位突然丢失或无效时，可人工控制将鱼雷导向目标丢失前最后一个有效声纳方位的位置区域，为了扩大鱼雷搜索范围，提高鱼雷捕获目标概率，当鱼雷直航一定距离使鱼雷快速接近目标后，可适时转换为蛇形弹道搜索。

3 蛇形弹道搜索控制模型

对于线导鱼雷，其初始弹道通常采用修正方位导引法，航行一段时间后再适时转换为现在方位导引法搜索目标。在线导鱼雷搜索过程中，假设转换为蛇形弹道搜索的初始时刻t1鱼雷位于L(t1)点，此时以速度vl沿航向Cl(t1)航行，建立如下鱼雷蛇形弹道搜索控制模型：

1)鱼雷先向右以一定角速度ωl转向一定角度β，转向任意时刻鱼雷位置为

除了作为技术人员要学习新的专业知识，最有挑战性的是，项目领导直接把整个储罐专业的日常运营管理工作也交给了我。这就是说，日常除了管技术还要带团队。由于我们的团队人员结构特别复杂，100 多人的团队，中方40 多人，其他60 人全是外方人员，具体包括印度人、巴基斯坦人、孟加拉人、阿富汗人，以及尼泊尔人。施工过程中，中方员工主导，起带头带班作用，外籍人员辅助。

(1)

转向结束时刻为

(2)

鱼雷航向为

Cl(t2)=Cl(t1)+β.

(3)

2)转向结束后鱼雷直航一定时间T，直航任意时刻鱼雷位置为

L(t)=L(t-1)+vleiCl(t2)，

(4)

鱼雷直航结束时刻为

t3=t2+T.

(5)

3)鱼雷向反方向以一定角速度ωl转向一定角度2β，转向任意时刻鱼雷位置为

(6)

转向结束时刻为

(7)

鱼雷航向为

Cl(t4)=Cl(t3)-2β.

(8)

4)转向结束后鱼雷直航一定时间2T，直航任意时刻鱼雷位置为

L(t)=L(t-1)+vleiCl(t4)，

(9)

则鱼雷直航结束时刻为

t5=t4+2T.

(10)

5)反复执行步骤3、步骤4.

4 线导鱼雷蛇形弹道搜索仿真分析

4.1 线导加尾流自导蛇形弹道搜索仿真分析

想定条件：假设目标方位060°，距离60 链，目标舷角0°，目标速度16 kn，鱼雷速度36 kn，本艇航向060°，速度4 kn，鱼雷速度均方误差1 kn，鱼雷航向均方误差1.0°.鱼雷转向时曲线相对主搜索航向的最大切线角度为±35°，转向角速度为5°/s，右或左循环转舵的每个周期约26 s(转向14 s，直航12 s)。

表1为不同方位误差条件下，采用现在方位导引法和执行蛇形弹道搜索法对尾流的捕获概率及进入角大于30°时的概率。通过分析可以看出：在误差一定时，现在方位导引法捕获尾流概率较低，由于尾流进入角非常小，可以认为仿真条件下现在方位导引法成功捕获并进入尾流的概率为0；而采用蛇形弹道搜索法时，首先鱼雷捕获尾流概率明显提高，其次如图2所示鱼雷进入尾流角也有明显的改善，因此可以认为蛇形弹道搜索法成功捕获并进入尾流的概率较现在方位导引法有明显的提高。

表1 鱼雷捕获尾流及进入尾流角大于30°概率

图2 线导加尾流自导蛇形弹道搜索示意图

图3为鱼雷航向随时间的变化曲线图，图4为每10 s一个周期时的鱼雷方位曲线图，仿真假设目标方位060°，根据鱼雷航向与鱼雷方位的变化规律，当目标方位与鱼雷方位基本一致，鱼雷航向变化不大时，可控制鱼雷进行蛇形弹道搜索。由于鱼雷转向时曲线相对主搜索航向的最大切线角度为±35°，当鱼雷执行蛇形弹道搜索后航程损失大约为13.8%，以仿真采用鱼雷速度36 kn计算，相当于损失约5 kn的速度。

图3 鱼雷航向变化曲线图

图4 鱼雷方位变化曲线图

通过上述分析可以看出，蛇形弹道搜索在一定程度上可以提高鱼雷捕获尾流概率，但由于尾流自导鱼雷攻击时需要有准确的目标舷别，而采用蛇形弹道搜索法时无法预判鱼雷进入尾流时的目标舷别，因此若自始至终一直使用尾流自导方式搜索攻击目标，必然会有诸多的问题使鱼雷不能成功命中目标。由于蛇形弹道搜索的特点决定了鱼雷进入距离不会超过一个蛇形间隔，也就是当鱼雷捕获尾流时，鱼雷离目标已经非常近了，且目标一定处于本艇和鱼雷之间，相对位置关系比较确定。因此线导加尾流自导蛇形弹道搜索可更多地用来发现目标，而发现目标后的攻击方式可采用声自导方式。

假设目标出尾流时刻Tw位于L(Tw)点，航向Cl(Tw)，关闭尾流自导、开启声自导并以速度vs、角速度ωs转向，转向任意时刻鱼雷位置为

(11)

任意时刻鱼雷航向为

Cl(t)=Cl(t-1)+ωs.

(12)

图5为采用线导加尾流自导鱼雷蛇形弹道搜索捕获目标后，鱼雷转声自导并向本艇方向转向的示意图。通过仿真发现，当鱼雷捕获尾流后转声自导攻击目标，声自导再次成功捕获目标的概率接近100%.因此该方法在一定程度上保证了鱼雷命中目标概率。

图5 蛇形弹道搜索捕获尾流后转声自导攻击示意图

4.2 线导加声自导蛇形弹道搜索仿真分析

想定条件：假设目标初始方位055°，目标初始速度20 kn，目标采用降速措施规避鱼雷(目标方位丢失时鱼雷目标距离3 000 m)，变速后目标速度12 kn，目标同时进行变向机动(变向角速度2/s，加速度-1 kn/s)，方位均方误差为1，鱼雷航速均方误差为1 kn.鱼雷转向时曲线相对主搜索航向的最大切线角度为±30°，转向角速度为5°/s，右或左循环转舵的每个周期约12 s(转向12 s，直航0 s)。由于存在一定的距离误差，当方位无效时，距离信息的不准确将导致人工导引鱼雷向目标最后声纳方位直线航行时必然会产生一定的方位误差，且该方位误差直接影响鱼雷航向，将此时的鱼雷航向均方误差称为综合航向均方误差，其值为1°(2°或3°).

表2～表4为取不同综合航向均方误差、不同条件下直航搜索和直航加蛇形弹道搜索时的鱼雷捕获目标概率。图6和图7分别为鱼雷直航搜索和直航加蛇形弹道搜索时捕获目标示意图。

表2 综合航向均方误差1°时鱼雷捕获目标概率

分析以上数据可以得出2点规律：1)相同条件下，直航加蛇形弹道搜索捕获目标概率要高于直航搜索捕获概率；2)由于距离误差导致的人工导引鱼雷向目标最后方位航行航向误差越大时，直航搜索和直航加蛇形弹道搜索概率都有所减低，但直航加蛇形弹道搜索的整体效果也越好。

5 结论

本文对潜射线导鱼雷蛇形弹道搜索进行了研究，对提出的蛇形弹道典型使用时机进行了仿真验证。通过分析，得到以下结论：

表3 综合航向均方误差2°时鱼雷捕获目标概率

表4 综合航向均方误差3°时鱼雷捕获目标概率

图6 鱼雷直航搜索捕获目标示意图

图7 鱼雷直航加蛇形弹道搜索时捕获目标示意图

1)当只有目标方位信息且目标舷角很小时(0°左右)，可利用线导加尾流自导蛇形弹道搜索目标尾流，在一定程度上可以提高鱼雷捕获目标尾流概率。另外，提出的线导加尾流自导蛇形弹道搜索转声自导攻击组合使用方法，可以有效解决线导加尾流自导蛇形弹道搜索目标尾流时目标舷别不确定所带来的问题，可在鱼雷捕获到尾流后保证鱼雷命中目标概率。

2)采用线导加被动声自导对目标攻击时，若方位无效，采用直航加蛇形弹道搜索捕获目标可以有效扩大鱼雷搜索范围，其捕获目标概率要高于直航搜索捕获目标概率。

本文提出的潜射线导鱼雷蛇形弹道搜索法可以为将来鱼雷弹道设计提供一种新的思路与参考。对于鱼雷的弹道控制，可通过优化弹道参数来提高鱼雷搜索效能，在以后的工作中将进一步研究。