基于目标舷别判断的火箭助飞鱼雷射击方法论文

基于目标舷别判断的火箭助飞鱼雷射击方法

赵艾奇¹, 王 戈², 孙 建¹, 高 天¹, 姜丽伟¹

(1. 中国船舶工业系统工程研究院, 北京, 100094; 2. 海军驻北京地区武备配套军代室, 北京, 100094)

摘 要: 在对火箭助飞鱼雷反潜作战特点和水下弹道特点分析的基础上, 提出了一种对目标当前位置射击方法的改进和优化方法, 通过对目标舷别的判断来确定战斗载荷水下搜索方式和落点偏移瞄准量, 进而确定鱼雷射击参数。建立了单雷射击模型和双雷齐射射击数学模型, 运用该方法进行了反潜作战效能仿真分析, 结果表明, 该方法可以有效提高火箭助飞鱼雷反潜作战效能, 特别是打击远距离高速机动目标的效果, 该方法为火箭助飞鱼雷作战使用提供了决策支持和理论参考。

关键词: 火箭助飞鱼雷; 目标舷别; 射击方法; 作战效能

0 引言

火箭助飞鱼雷(也称反潜导弹)作为一种中远程反潜武器, 具有打击速度快、攻击距离远、系统反应时间短等特点。目前各主要国家海军均装备了火箭助飞鱼雷, 广泛应用于水面舰艇中远程快速反潜。火箭助飞鱼雷可以视为导弹和鱼雷的结合体, 其射击方法与这2种武器的射击方法相比, 有可借鉴之处, 但又有所不同。在对抗条件下, 一旦发现目标就实施快速对潜打击, 取得对抗优势或先手的重要性日益凸显, 因此有必要开展火箭助飞鱼雷射击方法研究, 从而有效支撑作战使用研究和指挥决策。

1 火箭助飞鱼雷射击方法

火箭助飞鱼雷的射击方法主要分为3种: 目标提前位置射击方法(也称前置点射击方法)、目标概略位置射击方法、目标当前位置射击方法(也称现在点射击方法)^[1-2]。

目前, 基于目标提前位置射击方法的相关研究^[3-6], 无论是否进行了提前角修正, 其本质仍然是通过解算相遇点进行对目标的精确打击。对目标精确打击的前提是对目标运动特性的准确分析, 这需要对目标位置信息采用滤波、平滑算法解算目标运动要素, 进而根据目标运动要素和位置信息计算火箭助飞鱼雷射击诸元。该方法的优点是在目标保持等速直航的条件下, 反潜作战效能较高; 缺点是滤波算法决定了需要连续的多个目标信息才能收敛, 从而精确解算出目标运动要素, 由于声呐系统主动探测周期长, 这往往需要数分钟的时间。在实际作战过程中, 由于目标潜艇检测到水面舰艇声呐发射的探测声波后, 往往采取变向变速机动规避措施, 导致水面舰声呐系统丢失目标。这种情况会造成目标运动要素解算精度大幅度下降, 甚至远远偏离目标实际位置, 进而导致射击失准。因此在实际作战过程中提前点射击方法效果不理想。

目标概略位置射击方法是在解算出目标运动要素的基础上, 根据分析认为在反潜武器发射后目标潜艇会采取机动措施偏离其初始航向, 因此通过采取一定的提前量对目标可能区域进行射击, 该提前角是一个固定值或者解算提前角的加权值(加权系数小于1, 一般是通过仿真试验得出的经验值)^{[1, 6-8]}。这种方法的优点是不再假定目标匀速直航, 对实际作战适应性相对提前点射击方法效果更好; 其缺点与提前点射击方法相同, 仍然依赖于舰载声呐系统的长时间连续跟踪。当然, 在对解算精度要求降低的前提下, 可以缩短一定的声呐系统连续跟踪时间, 这种情况也称为对目标可能区域射击方法^[7]。

采用现在点射击方法是另一种攻击方式, 即发射武器打击传感器当前探测到的目标位置, 该射击方法不进行任何解算, 仅进行方位距离的换算^[1,7-8]。该方法的优点是不需要长时间对目标跟踪, 发射反应时间短; 缺点是由于没有对目标进行精确运动分析, 对远距离高速潜艇目标的作战效能不高。

2 火箭助飞鱼雷反潜作战特点

试验表明，pH在4 ～ 6的范围内进行沉淀处理后，出水中镍的质量浓度低于0.04 mg/L，满足GB 21900- 2008标准的“表3”要求。当pH ＜ 4时，螯合剂对镍离子的沉淀能力减弱，处理结果不能达标。当pH ＞ 6时，柠檬酸根对镍的配位能力增强，处理结果也不达标。

火箭助飞鱼雷的射击方法与其全弹道特性密切相关, 全弹道包括空中飞行弹道和水下弹道,作为一种反潜武器, 其水下弹道与射击方法的匹配性与作战效能尤为密切。

随着潜艇的隐蔽性逐步提高, 对潜探测难度越来越大。而且为了保证提供火箭助飞鱼雷攻击所需的目标位置信息, 需采用主动声呐对潜探测, 潜艇在接收到声呐主动探测信号后, 往往会采取机动等战术规避手段。此外, 由于火箭助飞鱼雷攻击远距离目标时, 本舰声呐无法探测到目标, 一般采用反潜直升机等编队探测平台作为目标指示来源, 由于反潜直升机悬停探测时间有限, 难以长时间连续跟踪探测, 同时跨平台协同指挥组织难度大。

3 火箭助飞鱼雷射击方法数学模型

文中所讨论的火箭助飞鱼雷特征假定如下: 战斗载荷入水结束后即转入搜索弹道, 水下自导体制为主动声自导, 水下搜索弹道为环行弹道。

3.1 目标舷别可计算条件下的射击数学模型

通过舰外平台传感器获得远距离水下目标的位置信息后, 本舰指挥控制系统将舰外平台所发送的目标绝对坐标(经度、纬度)通过坐标系变换, 转换为以本舰为原点的极坐标系相对坐标(方位、距离), 并将转换过的目标信息持续传送至反潜武器系统。转换后的目标坐标为

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‘花叶青丝’是‘青丝黄竹’变异植株经进一步分离克隆、培育而成的竹类新品种，关键区别在于前者部分叶片具宽窄不等的黄白色纵条纹(图2)[1]

(1)

式中:为目标方位;为目标距离。

2018年发展对象住建局办公室副主任王芳每次驿站活动结束后，都会写下心灵感悟。她在纪事本上写道：“我要珍惜难得机会，在驿站不断锤炼自己、让自己慢慢成长。”

反潜武器系统根据指控系统连续传送的几个不同的目标位置信息, 解算目标运动的大致方向或目标舷别, 即可判断出目标的大致运动方向是向目标方位线的左侧还是右侧。其判别基本原则为: 当方位变化率为正时, 目标舷别为右舷; 当方位变化率为负时, 目标舷别为左舷。目标舷别计算公式

(2)

式中:为目标舷别;为时间; 1为右旋搜索, -1为左旋搜索。

按：“追羡”，谓追念仰羡。“追羡”一词，亦偶见于传世文献，如《四部丛刊》集部元云间邵复孺《蚁术诗选》卷之四《题许守中太和丹室》：“我生追羡少陵翁，千载神交得其旨。”《汉语大词典》收有“追慕”一词，“追羡”与“追慕”系同构同义词。“追羡”一词，《汉语大词典》阙收。

根据判断出的目标运动舷别, 设定火箭助飞鱼雷战斗载荷的水下旋回方向。当判明目标舷别为右舷, 鱼雷水下旋回方向为右旋搜索; 当判明目标舷别为左舷, 鱼雷旋回方向为左旋搜索, 鱼雷战斗载荷水下旋回方向计算公式

(3)

式中,为鱼雷旋回方向。

火箭助飞鱼雷的落点坐标为最新目标位置坐标, 即

(4)

反潜武器系统在火箭助飞鱼雷发射前将解算出的鱼雷旋回方向和落点坐标作为射击诸元装订至火箭助飞鱼雷。

3.2 目标舷别无法计算条件下的射击数学模型

在无法准确判断出目标舷别的条件下, 根据战斗载荷默认的水下旋回方向, 火箭助飞鱼雷的落点位置向反方向修正。根据战斗载荷的水下旋回半径、鱼雷水下航速和目标估计逃逸速度确定修正距离

火箭助飞鱼雷具有接敌速度快的技术特点, 而且所打击目标距离较远, 难以长时间稳定跟踪, 适合采用现在点射击方法。通过仿真分析发现, 其对远程高速水下目标的打击效果会明显下降, 原因是对于远距离、高速运动的水下目标, 当火箭助飞鱼雷飞行到达原定目标位置时, 潜艇的运动距离已超出了鱼雷水下自导搜索范围, 尤其是在一部分敌舷角范围内会出现作战效能明显下降。因此, 如何通过改进火箭助飞鱼雷射击方法, 从而提高打击远距离高速水下目标的作战效能是一项亟待解决的问题。

(5)

第三阶段主要面向具有潜能的企业高级管理人才，这是公司最高层次的培训。1965年以来，通用电气公司采取分层次培训的方式进行培训。一是培训各部门和分公司选拔推荐的有发展潜力的32～35岁的专业和管理人员，为公司主管级的管理人员队伍提供后备人才；二是培训36～39岁的主管级的专业和管理人员，为公司高级主管级管理人员队伍提供后备人才；三是培训40～50岁的高级主管级管理人员，为公司副总裁级高级管理人员队伍提供后备人才。

根据鱼雷的水下旋回方向和落点间距大小可分为3种双雷齐射方式: 大间距入水搜索相向搜索方式、中距入水同向搜索方式以及小间距入水背向搜索方式。

(6)

式中,为鱼雷默认旋回方向。

反潜武器系统在火箭助飞鱼雷发射前将鱼雷默认旋回方向和修正后的落点坐标作为射击诸元装订至火箭助飞鱼雷。

3.3 双雷齐射射击数学模型

3) 在不能判明目标舷别的条件下, 采取大间距相向搜索方式实施双雷齐射, 鱼雷搜索方向如图5所示。

3.由于招标代理机构对有关政策规定把握不住，业务能力不强引起的不规范行为。一是招标采购文件存在以不合理的条件对供应商实行差别待遇或者歧视待遇条款。二是采购文件未体现政府采购促进中小微企业发展之政策。三是采购公告内容信息不完整。四是采用综合评分法时评审标准中的分值未与评审因素的量化指标相对应。五是采购需求中的技术要求指向特定产品。六是采购文件将非进口投标产品生产厂家授权函原件及售后服务承诺函原件作为资格条件。

图1 火箭助飞鱼雷双雷齐射落点分布示意图

Fig. 1 Schematic diagram of water-entry point distribution of two rocket-assisted torpedoes salvo

图1中:M₁区域为由探测平台提供目标信息, 鱼雷搜索区域完全覆盖目标散布区域的情况示意; M₂区域为发射舰提供目标信息, 鱼雷搜索区域不能完全覆盖目标散布区域的情况示意。

进一步还需要考虑从火箭助飞鱼雷发射到入水期间目标的水下逃逸距离, 因此两雷的水下搜索区域应尽量覆盖目标的逃逸范围。实际使用中应根据对目标运动的估计来确定目标散布区域, 进而选择相应的齐射射击方法。如图2所示。

图2 火箭助飞鱼雷双雷齐射落点示意图

Fig. 2 Schematic diagram ofwater-entry points of two rocket-assisted torpedoes salvo

图中:为双雷沿目标方位线正横方向的落点距离;为鱼雷搜索半径;为鱼雷自导作用距离;为鱼雷旋回半径;为从鱼雷发射到入水的时间;为目标估计逃逸速度;为目标逃逸范围长轴长度的1/2;为目标逃逸范围短轴长度的1/2。

修正后鱼雷落点坐标

1) 在可以判明目标舷别的条件下, 采取中距入水同向搜索方式实施双雷齐射, 鱼雷搜索方向如图3所示。

图3 双雷齐射中距入水同向搜索

Fig. 3 Same-direction searching of two-torpedo salvo with middle water-entry distance

根据战斗载荷的自导作用距离确定双雷沿目标方位线正横方向的落点距离

(7)

则鱼雷旋回方向

(8)

式中:为在目标方位线左侧鱼雷旋回方向;为在目标方位线右侧鱼雷旋回方向;利用式(2)计算。

知识服务源于20世纪90年代,是在知识经济浪潮和信息技术发展推动下,适应社会对知识共享与创新的需求而产生的。通过归纳总结,发现各学者对知识服务的研究主要集中在“定义、特征、流程、系统”等方面。而专门针对知识服务的经济后果的研究，各学者尚未进行专题研究。

落点坐标

(9)

式中:为在目标方位线左侧鱼雷落点坐标;为在目标方位线右侧鱼雷落点坐标。

为保护易失控核材料和核设施建立一个有效的全球安保体系，这一目标目前仍然难以实现。在这种情况下，各国为降低核恐怖主义威胁而付出的努力可能会面临风险。与此同时，全球对核能的需求仍在不断增长，会有更多的国家需要承担相应的风险和责任。

小阿布不由分说，把糖放进甲洛洛嘴里：爷爷好吃吗？甲洛洛心里甜滋滋的，他把糖吐出来，清干净羊毛，装进小阿布嘴里：爷爷老了，咬不动了。小阿布细细端详着甲洛洛嘴里的牙齿：爷爷，你的一颗牙齿没了。小阿布说着嚓嚓嚓地把糖咬碎了，用舌尖把糖送进甲洛洛嘴里，甲洛洛赶忙用嘴接住：这孩子，想得出来。

2) 在近距离紧急遭遇目标的条件下, 采取小间距背向搜索方式实施双雷齐射, 鱼雷搜索方向如图4所示。

欣竹走后，思雨就有些后悔，因为他当时想向欣竹要一根头发，然后把两根头发放在一起认真地比较一下，看看究竟是不是欣竹的长发。可当时他没有张开口。他也的确不知道怎么张口向欣竹要一根头发。思雨这么一想，竟然吓了一跳，如果这根长头发真的是欣竹的，那不更加麻烦了？在妻子面前就真的是跳进黄河洗不清了。但刚才看欣竹的头发时，又的确觉得那根长发丝跟欣竹的头发一样。那根长发丝如果真的是欣竹的，又怎么会沾到自己的毛衣上呢？同欣竹根本就没有过什么近距离的接触。他跟欣竹就是上下级的严肃关系，连手都没碰过。思雨觉得自己是越想越多了，应该先把这根头发搞清楚是谁的再说。找到了这根长发丝的主人，其他的事以后再说。

图4 双雷齐射小间距入水背向搜索

Fig. 4 Back searching of two-torpedoes salvo with small water-entry distance

根据战斗载荷的自导作用距离及旋回半径确定鱼雷旋回搜索半径

(10)

根据传感器探测误差散布、目标估计逃逸速度及目标逃逸时间确定目标逃逸范围

(11)

式中:为传感器距离探测误差;为传感器方位探测误差。

根据目标逃逸范围和鱼雷旋回搜索半径确定双雷沿目标方位线正横方向的落点距离

(12)

则鱼雷旋回方向

(13)

为了提高作战效能, 火箭助飞鱼雷可采用双雷齐射方式打击目标。当采用双雷齐射打击目标时, 根据传感器的探测误差散布来确定2条火箭助飞鱼雷战斗载荷水下搜索覆盖区域分配。传感器的探测误差散布一般可近似为矩形区域, 2条火箭助飞鱼雷的落点应分布在矩形短轴的两侧, 使用时应当根据对目标探测的误差来确定。双雷齐射时的鱼雷落点分布如图1所示。

式中:为修正距离;为鱼雷旋回半径;为目标估计逃逸速度;为鱼雷水下航速。根据的一般比例关系, 可得。

图5 双雷齐射大间距入水相向搜索

Fig. 5 Opposite searching of two-torpedo salvo with large water-entry distance

根据战斗载荷的自导作用距离及旋回半径确定鱼雷旋回搜索半径, 根据传感器探测误差散布、目标估计逃逸速度及目标逃逸时间确定目标逃逸范围, 根据目标逃逸范围和鱼雷旋回搜索半径确定双雷沿目标方位线正横方向的落点距离

(14)

则鱼雷旋回方向

(15)

此外, 如果2条火箭助飞鱼雷在双雷齐射时存在互相干扰的情况或可能性时, 应该尽量保证两雷在水下搜索时, 一雷不出现在另一雷的搜索扇面内, 则双雷落点间距应满足

(16)

式中:为3种不同搜索方式下按照式(7)、式(12)或式(14)计算得出的双雷沿目标方位线正横方向的落点距离;为两雷互不干扰的最小间距。

“两高”《关于涉以压缩气体为动力的枪支、气枪铅弹刑事案件定罪量刑问题的批复》，要求需要结合枪支的致伤力大小、行为人的主观认知、动机等主客观因素，确保罪责刑相适应。可以说，这种规定既是回应、回归一般公众认知，也是对法益认识的转向。

4 仿真分析

以中型潜艇作为典型目标, 火箭助飞鱼雷使用美国阿斯洛克反潜导弹, 战斗载荷为MK 46 Mod 5轻型鱼雷, 采用蒙特卡罗法开展仿真分析^[9]。仿真试验主要参数如表1所示^[10-11]。

图像处理：首先由电子计算机通过记录患者两种运动过程中L4-5椎体之间的变化，然后将这些椎体的变化通过计算机程序处理转变为数据指标，再将数据指标转化为数字进行下一步的分析。

作战效能计算方法: 在1 000次模拟打靶过程中, 鱼雷自导发现目标的次数/1 000。

火箭助飞鱼雷采用现在点射击时, 由于目标在水下可向任意方向机动, 经仿真试验发现, 其

表1 仿真参数表

Table 1 Simulation parameters

作战效能受目标舷角影响较大。受目标逃逸的影响, 在一半舷角范围内(0~180°)作战效能较高, 而在另一半舷角范围内下降明显, 如图6所示。

图6 现在点攻击作战效能与目标舷角关系图

Fig. 6 Relationship between operational effectiveness of shooting present position and target board angle

采用目标舷别判断之后, 对于作战效能下降明显的舷角范围, 由于提前根据解算出的目标舷角设定了鱼雷的旋回方向, 其作战效能在目标舷角范围内均有明显的提高, 弥补了原方法的不足, 如图7所示。

针对20~32 km不同距离上的目标采用2种方法进行仿真分析, 基于目标舷别判断的火箭助飞鱼雷射击方法可以有效提高火箭助飞鱼雷打击远距离高速目标的发现概率, 采用该方法后将比原现在点射击方法提高10％~20％的作战效能, 如图8所示。

图7 判断目标舷别现在点攻击作战效能与目标舷角关系

Fig 7 Relationship between operational effectiveness of shooting present position based on target board judgment and target board angle

图8 不同距离条件下2种方法作战效能对比

Fig. 8 Comparison of operational effectiveness between two methods under different distances

5 结束语

通过对火箭助飞鱼雷反潜作战特点和水下弹道特点分析, 提出了一种基于目标舷别判断的火箭助飞鱼雷射击方法, 一般只需2～3个声呐周期即可判断出目标舷别, 从而确定鱼雷战斗载荷水下旋回方向。同时对无法判断目标舷别时的射击瞄准,根据战斗载荷水下弹道特性和对目标逃逸范围进行落点人工散布修正。文中基于该方法建立了完整的现在点单雷射击模型和3种双雷齐射射击模型, 无论是否可判明目标舷别均可适用。该射击方法为火箭助飞鱼雷快速攻潜的作战应用和指挥决策提供了理论依据。在此基础上开展基于不超过5个声呐周期的目标概略位置射击方法研究将是下一步的研究方向。

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Shooting Method of Rocket-Assisted Torpedo Based on Target Board Judgment

ZHAO Ai-qi¹, WANG Ge², SUN Jian¹, GAO Tian¹, JIANG Li-wei¹

(1. Systems Engineering Research Institute, Beijing 100094, China; 2. Military Office of the PLA Navy in Beijing, Beijing 100094, China)

Abstract: Based on the characteristics analysis of the anti-submarine operation and underwater trajectory of rocket-assisted torpedo, the conventional method for shooting target’s present position is improved and optimized. The judgment of the target board is used to determine the underwater search mode of the military load and offset aiming of the water-entry point. And then the shooting data of rocket-assisted torpedo is determined. Mathematical shooting models of single rocket-assisted torpedo and two rocket-assisted torpedoes salvo are established. Simulation analysis on the anti-submarine operational effectiveness is carried out by using this method, and the results show that this method can effectively improve the anti-submarine operational effectiveness of rocket-assisted torpedo, especially improve the effect of hitting long-range and high-speed maneuvering targets.

Keywords: rocket-assisted torpedo; target board; shooting method; operational effectiveness

中图分类号:TJ631.8; E843

文献标识码:A

文章编号:2096-3920(2019)04-0446-06

DOI:10.11993/j.issn.2096-3920.2019.04.013

[引用格式]赵艾奇, 王戈, 孙建, 等. 基于目标舷别判断的火箭助飞鱼雷射击方法[J]. 水下无人系统学报, 2019, 27(4): 446-451.

收稿日期:2019-03-01;

修回日期:2019-04-07.

作者简介:赵艾奇(1978-), 男,高级工程师, 主要研究方向为反潜武器装备及其作战使用.

(责任编辑: 许 妍)

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