超空泡射弹反鱼雷武器系统射击效能分析

王海川，洪 浩，邱三凤

（江苏自动化研究所，江苏 连云港 222061）

0 引言

随着国外鱼雷装备技术和性能的不断发展和提升，对我海军水面舰艇造成的威胁日益增大。目前水面舰艇对鱼雷的近程防御主要采用声诱饵、声干扰器等软对抗武器，在舰艇近程范围内缺乏有效的硬杀伤手段，一旦诱骗和干扰失败，舰艇将处于极度危险之中。因此，急需研制一型末端鱼雷硬杀伤武器系统，在舰艇防御末端快速、有效地摧毁突防的来袭鱼雷。

随着对超空泡射弹技术持续和深入的研究，国内外在小口径火炮发射的超空泡射弹技术研究方面取得了重大进展。超空泡射弹在水中航行150 m后仍具备穿透鱼雷壳体的能力；在最大法向入水角87°，即入水角仅为3°的情况下，可以实现超空泡射弹可靠入水。超空泡射弹技术的快速发展，促进了舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统的发展。在此基础上，使用超空泡射弹采用直接命中方式拦截水下来袭鱼雷是否可行，关键取决于传感器对水下目标的探测跟踪精度和火控处理精度。现役的主动声纳传感器只能测量目标距离和方位角信息，不能提供目标深度信息，在设定的目标深度误差较大时，使用舰炮发射超空泡射弹是难以直接命中目标的。本文主要针对在舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统中配置可以测量目标三维坐标信息的声纳传感器的情况下，首先基于系统拦雷命中概率的计算提出对声纳传感器的测量性能要求，而后在此基础上计算和分析系统的射击效能。

1 系统构成与作战流程

舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统主要由高频鱼雷定位声纳、火控设备、小口径舰炮和超空泡射弹所组成。其中:高频鱼雷定位声纳主要完成对来袭鱼雷的搜索、捕获和跟踪，实时提供目标跟踪测量信息；火控设备主要完成目标运动参数求取和舰炮射击诸元解算，以及舰炮的射击控制；小口径舰炮主要完成对来袭鱼雷的跟踪瞄准和超空泡射弹的连续发射；超空泡射弹主要完成对来袭鱼雷的毁伤任务。

舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统的典型作战流程如下:

统计中主要发文期刊前15位为：农业图书情报学刊(80篇)、河南图书馆学刊(67篇)、科技情报开发与经济(66篇)、图书情报工作(51篇)、内蒙古科技与经济(46篇)、情报探索(46篇)、才智(40篇)、中华医学图书情报杂志(38篇)、张家界日报(38篇)、图书馆学刊(37篇)、科技信息(35篇)、医学信息学杂志(34篇)、现代情报(31篇)、中国教育信息化(29篇)、黑龙江科技信息(20篇)。可见图书情报类期刊是我国信息素养研究成果主要刊载者和推动者，同时科技信息类期刊也积极刊载相关研究成果，这值得肯定和鼓励的好现象。

1）接收由作战指挥系统或鱼雷报警声纳提供的目标指示数据和命令；

德国西部鲁尔区的波鸿，通过打造鲁尔艺术节、鲁尔钢琴节和波鸿综合音乐节等在欧洲拥有较高声誉和影响力的艺术节庆活动，实现了从工业基地到文化艺术中心城市的转型

2）高频鱼雷定位声纳依据目标指示数据，搜索、捕获和跟踪来袭鱼雷目标；

3）火控设备接收高频鱼雷定位声纳的跟踪测量信息，求取目标运动参数，解算舰炮射击诸元；

4）控制舰炮跟踪瞄准来袭鱼雷，适时发射超空泡射弹；

5）超空泡射弹高速入水后，形成超空泡，在有效拦截区段内实施对鱼雷的硬杀伤。

利用动量沉降法来区分固液两相，即假设靶材为多孔材料，材料液相区孔隙率为1，固相区孔隙率为0，单元的孔隙率就等于其液体体积分数。根据材料温度场分布，液体的体积函数(V)可以表示为：

第二，审批受时间的限制。传统的方式必须要求文件到达对应部门，并待签署的负责人在场的前提下才能完成，时间无法预估。

2 系统有效拦截区段的分析

在不同鱼雷攻击段航行深度的情况下，系统的有效拦截区段是不同的。参照护卫舰类水面舰艇的总体配置情况，将舰炮相对水面的安装高度设定为7 m，可计算出不同鱼雷攻击段航行深度时有效拦截水平距离的变化情况如表1所示。

法国迈特罗芝集团（metrologic group）成立于1980年，是专业制造检测系统及服务的公司。主要业务范围包含：装备或者改造三坐标测量机（MMT），在线检测系统供应、培训、维护及校准MMT。目前，其销售网络遍布全球17个国家和地区，并在美国、德国及意大利建立有分公司。客户是汽车及航空制造集团及其供应商，3D测量系统的机器制造生产商。

在以弹丸入水角不小于3°，水中航程不大于150 m作为限制条件的情况下:

1）在鱼雷航行深度为8 m时，有最远的水平拦截距离280 m；

2）在鱼雷航行深度为20 m时，最远水平拦截距离仅为200 m；

3）在鱼雷航行深度大于8 m时，水中航程不大于150 m是主要限制条件；

来袭鱼雷直径0.533 m，鱼雷长度7 m；航行速度为50kn～55kn，攻击段航行深度设定为10m±5m；

在系统拦雷作战时，可根据鱼雷航行深度，自动计算出可行的最远水平拦截距离，以此确定舰炮的开火时机。

3 火控滤波精度计算分析

针对声纳对鱼雷目标探测距离误差不大于1%D+2 m，方位误差（σ）分别为 0.8°、0.6°和 0.4°的假定情况，采用典型的作战态势进行火控滤波精度的仿真计算，计算结果如图1、图2所示。

火炮火线相对水面的高度设定为7 m；

表1 不同鱼雷攻击段航行深度时有效拦截水平距离的变化情况表

图2 声纳不同测量精度情况下火控滤波求取的目标速度和航向角误差曲线

近年来，多次出现一些损害消费者利益的事件，由于各方之间的信息不对称和利益冲突，导致消费者对于电商的信誉不断下降，消费者通常处于信息接收的底层群体，加之互联网消费追责的过程相对滞后以及权益保护的过程困难，致使网购中存在的权益保护并没有形成较为完善的流程和制度保障。

由图1可看出:经过10个周期滤波后，目标距离二阶圆点矩误差为3 m；目标方位角随机误差被压缩到70%以下，此后稳定在60%左右。

1）声纳方位误差（σ）为0.8°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.52°；

火炮射速:320发/min；

3）声纳方位误差（σ）为0.4°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.26°。

由图2可看出:经10个周期的火控滤波后，目标速度误差（σ）小于1.2节；目标航向误差（σ）均小于2°。依据以上计算结果，进行如下的火控预测误差的计算与分析:

在以上分析与计算的基础上，参照国军标GJB 592《舰炮武器系统射击效力评定》中的对空射击效力计算方法，按照下页图3所示位置关系进行系统对水下鱼雷直接命中概率的计算。

超空泡射弹弹丸初速可达1 100 m/s，弹丸空中飞行100 m的时间不到0.1 s，弹丸在水中航行150 m的时间不超过0.4 s，因此，对250 m处鱼雷射击时弹丸空中飞行和水中航行的总时间不超过0.5 s。

由于经过10个周期的火控滤波求取的目标速度误差（σ）不大于 0.5 m/s，目标航向误差（σ）小于2°，由此，可计算出在0.5 s的弹丸飞行时间内目标外推误差（σ）不大于0.25 m，相比滤波后的目标距离误差为3 m是一个小量。此后，随着弹丸飞行时间的缩短和滤波速度误差的减小，目标预测误差将进一步减小，因此，在计算系统射击效能时，将主要考虑火控滤波求取的目标现在点坐标误差。

4 系统效能计算与分析

1.5 观察指标 观察治疗前后相关指标变化：空腹血糖、餐后2h血糖、糖化血红蛋白（HbA1 c）、尿白蛋白（ALB）、尿白蛋白肌酐比（UACR）、血肌酐（sCr）、肾小球滤过率（eGFR）、血清胱抑素 C（CysC）、同型半胱氨酸（Hcy），相关指标由我院同质实验室检测，根据身高、体质量计算BMI，根据MDRD公式计算eGFR。

计算假定条件如下:

应急保障是有效开展减灾抢险救援的基础支撑。一些城市缺乏对灾时抢险和平时战备的应急保障要求，尤其是一些北方城市，多年未经历过暴雨洪水考验，防灾减灾意识薄弱，应急抢险队伍、防洪抢险设施和物资储备都有待加强。部分城市防洪应急预案中对通信、信息、供电、运输、物资设备、抢险队伍等的保障措施不够明确，抢险人员和队伍缺乏技术培训和应急演练，严重影响在灾害发生后第一时间进行应急处置。

弹丸初速高，空中飞行距离很短，因此，空中弹道可近似为直线；弹丸入水时姿态不发生变化，水下弹道近似为直线，弹丸的入水角与火炮高低射角相等；

4）在鱼雷航行深度小于8 m时，入水角不小于3°是主要限制条件。

基于物种丰富度估计的结果表明，研究区内物种丰度估计量为48种，在5种栖息地获取的步甲总数为42种，抽样完整度为88.4%。依据样地分布的步甲数据绘制物种累积曲线，由图2可知，曲线先急剧上升再逐渐平缓，最后形成一条渐近线，表明本次试验取样充分，样本数据对实际整体数据的代表性强，可进行下一步分析。

2）声纳方位误差（σ）为0.6°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.39°；

火炮随动系统的跟踪误差（σ）为1.5 mrad；

水中弹道模型及参数不准确导致的高低诸元误差（σ）为 1.5 mrad，方位诸元误差（σ）为 1.0 mrad；

己舰姿态测量导致的高低诸元误差（σ）为0.75 mrad，方位误差（σ）为 0.5 mrad。

1）在声纳不能测量目标深度的条件下计算系统命中概率

首先假定声纳对来袭鱼雷方位探测误差（σ）为0.6°，距离探测误差为1%D+2 m；按照传统声纳只能测量距离和方位角信息，不能准确测量目标深度信息的条件，采用设定目标航行深度的方法，计算系统命中概率。当存在不同的鱼雷航行深度设定误差情况下，系统命中概率变化情况如表2所示。

总之，农村的生态农业发展还有很长的一段路要走，只有对生态农业进行合理规划设计，在保护生态环境的基础之上发展农业经济，才能促进农村经济的转型，促进新农村的发展。

从表2可看出:当目标深度设定误差大于1 m后，系统命中概率急剧下降；当目标深度设定误差大于2 m后，系统命中概率降低到1%以下，不能满足有效毁伤的需求，因此，系统所配的高频鱼雷定位声纳必须具有目标深度的精确测量能力。

2）在声纳能测量目标深度条件下，根据不同测角精度计算系统命中概率

假定来袭鱼雷航行速度为55 kn，匀速直航运动，攻击段航行深度为10 m，目标航路捷径偏离舰炮位置10 m、5 m，系统的有效拦截区段为250 m～75 m。声纳对来袭鱼雷距离探测误差为1%D+2 m，方位和俯仰角探测误差（σ）分别为 0.8°、0.6°、0.4°，分别计算出的系统对来袭鱼雷的命中概率如表3所示。

习近平总书记号召青年“在奋斗中释放青春激情、追逐青春理想，以青春之我、奋斗之我，为民族复兴铺路架桥，为祖国建设添砖加瓦。”

假定来袭鱼雷航行速度为50 kn，攻击段航行深度为5 m，目标航路捷径偏离舰炮位置10 m、5 m，系统的有效拦截区段为225 m～75 m，分别计算出的系统对来袭鱼雷的命中概率如下页表4所示。

综合考虑作战需求和技术可行性，声纳对来袭鱼雷方位和俯仰角探测误差（σ）选定为≤0.6°。

3）在声纳方位和俯仰角探测误差（σ）为0.6°的情况下，系统命中概率计算与分析

在声纳方位和俯仰角探测误差（σ）为0.6°的情况下，针对不同鱼雷航向深度、不同航路捷径所计算出的系统命中概率结果如表5所示。

通过对以上射击效能计算结果分析的基础上，得出如下结论意见:

表4 声纳不同测量精度情况下，鱼雷深度为5 m时不同目标航路捷径系统命中概率计算结果表

表5 声纳方位和俯仰角探测误差（σ）为0.6°的情况下，系统命中概率计算结果表

1）在声纳只能测量鱼雷距离和方位角的情况下，系统命中概率很低，难以满足有效拦截来袭鱼雷的作战需求。

1.5 统计学处理 采用SPSS20.0软件进行统计分析，计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验，计数资料以例数或百分率表示，组间比较采用χ2检验；以P<0.05为差异有统计学意义。

2）在声纳对来袭鱼雷距离探测误差为1%D+2 m，方位和俯仰角探测误差（σ）为0.6°的情况下，对于不同航行深度的来袭鱼雷，除了在目标航路捷径偏离舰炮位置5 m、鱼雷航行深度小于10 m的情况外，系统对5 m～20 m攻击深度的来袭鱼雷命中概率均大于60%，可满足有效拦截来袭鱼雷的作战需求。

3）在舰艇高速、远离规避的情况下，系统将具有更多的拦截时间，可以发射更多的炮弹，因而，系统对来袭鱼雷的命中概率也将会有所提高。

5 结论

超空泡射弹作为新概念武器，具有对鱼雷、UUV等水下目标的硬杀伤能力，为水面舰艇的近程水下防御提供一种可用手段。本文针对水面舰艇末端拦截水下来袭鱼雷的作战需求，计算分析了在声纳不同探测性能和来袭鱼雷不同攻击态势情况下，舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统对来袭鱼雷的命中概率，据此提出了对鱼雷定位声纳的主要性能要求，可为舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统及鱼雷定位声纳的论证与研制提供技术支持。