大口径声诱饵在组合使用中的研究

周敏佳，袁志勇

(海军工程大学兵器工程系，武汉 430033)

在潜艇自航式诱饵的组合使用过程中，诱饵之间的协同配合是整个对抗过程能否成功的关键。当鱼雷丢失目标后，它一般在最后一个回波方向跟踪保持2个声周期，而后水平直航几个声周期，若仍未捕获目标，再以一定的角速度右转或左转360～540°，然后返回初始搜索深度，继续进行环形搜索，直到捕获目标或燃料耗尽［1］。显然，为获得更好的对抗效果，大口径诱饵应当在鱼雷进行环形搜索［2］时进入鱼雷的搜索范围，从而继续诱骗，延长对抗时间和距离。

本文的重点是为配合小口径诱饵的对抗态势，确定大口径诱饵的初始航向与机动角度，以提高对抗成功率。

1 问题描述

如图1所示，潜艇沿x轴方向行驶，在S点发现T处有来袭鱼雷，小口径诱饵经过一定的准备时间t0，在S1处发射进行对抗。又经过时间t1，小口径诱饵将鱼雷诱骗至T3点时，被鱼雷识别出为假目标，而后进行再搜索。大口径诱饵准备时间为td，潜艇到达S2点时准备完毕，然后沿初始航向β发射。鱼雷再搜索过了t2，大口径诱饵进入可行诱骗区域，鱼雷进行追击。然后诱饵开始机动，往潜艇运动相反的方向航行。经过t3，鱼雷识别出大口径诱饵为假目标，整个对抗过程结束。如果此时，鱼雷再也无法搜索到潜艇，或者即使鱼雷搜索到潜艇，但它的剩余航程不足以支持鱼雷追上潜艇，认为这次对抗是成功的，否则认为对抗失败。

图1 对抗态势

2 数学模型

2.1 可行诱骗区域模型

因为实际情况中存在各种误差，不可能保证诱饵运动到鱼雷自导扇面［3］边界就一定能被鱼雷捕获，所以我们定义鱼雷自导搜索扇面半径的2/3，扇面开角的2/3所围成的区域为可行诱骗区域，如图2阴影部分所示。只要诱饵进入该区域，即可认为能被鱼雷成功捕获。

图2 可行诱骗区域

2.2 潜艇规避模型

大口径诱饵的机动角度与潜艇的规避路线相关［4］。如图1所示，潜艇在发射完第一枚诱饵后在S1点开始规避，规避路线的S1S3段为圆弧，然后沿切线方向开始直航。S3点的位置与大口径诱饵进入鱼雷可行搜索区域时的点，即E2点有关，为使对抗结束时，潜艇与鱼雷距离尽可能的远［5］，S3E2与圆弧S1S3相切。由方程组

即可得S3点坐标。

2.3 大口径声诱饵初始航向模型

如图1所示，鱼雷用尾追法［6］进行追击，经过时间(t0+t1)，小口径诱饵将鱼雷诱骗至T3点，由于鱼雷具有尺度识别功能［7］，小口径诱饵被很快识别出来。之后，鱼雷停止追击，水平直航一段时间tb到达T4，若仍未捕获目标，再以一定的角速度左转360°进行旋回搜索.旋回搜索半径为rx，圆心为O。由

可求得 O(x0，y0)。

经过(t2-tb)，大口径诱饵进入可行诱骗区域。由几何关系

可求得此时鱼雷的位置T5(xT5，yT5)。

又联立方程组

可得到大口径诱饵的初始航向β与鱼雷旋回搜索时间t2的关系。

因为潜艇在到达S3处后沿切线方向直航，为使对抗结束后鱼雷离潜艇尽可能远，那么大口径诱饵机动一定角度后，要往潜艇运动的相反方向航行，即在到达E2点后，沿S3E2方向航行，所以机动角度

鱼雷转入对大口径诱饵的跟踪追击之后，经过t3，鱼雷识别出大口径诱饵为假目标，整个对抗过程结束，此时鱼雷与潜艇相距DST。显然，要提高对抗的成功率，在对抗结束之后，潜艇离鱼雷越远越好。假设鱼雷总航行时间为t总，那么对抗结束时，剩余航程

则认为对抗成功。

当DX最大时，对应的大口径诱饵的初始航向和机动角度即为大口径诱饵的最优初始航向和最优机动角度。

3 模型仿真及分析

小口径诱饵按照被鱼雷最大捕获概率［8］发射。潜艇报警舷角右舷120°，报警距离8000 m，鱼雷自导扇面开角120°，自导搜索半径2000 m，潜艇速度8节，规避半径200 m，小口径诱饵速度10节，准备时间10 s，大口径诱饵12节，准备时间40 s，鱼雷40节，旋回搜索半径300 m。

因为方程组没有解析解，所以取步进值Δt=1，得到与旋回时间tw相对应的发射角度，对抗时间t以及对抗结束之后潜艇与鱼雷间距离DST的关系，见表1所示。

表1 回旋时间与对抗结束后各参数关系

tw=91 s时的仿真效果图如图3所示。它表示鱼雷在识别出小口径声诱饵为假目标后开始旋回搜索，在旋回搜索的第91 s被初始航向为56.7°的大口径声诱饵诱骗，并开始追击。与此同时，大口径声诱饵一旦发现被鱼雷捕获追击，便开始机动，机动角度为原航向右转4.6°。潜艇在发射完小口径声诱饵便开始做环形规避，当它的速度方向与大口径声诱饵机动后的航向相反时，便开始直航。最终，当鱼雷识别出大口径声诱饵时，整个对抗过程结束，此时，鱼雷与潜艇相距4040.8 m，整个对抗时间为 460.2 s，满足式(6)、式(7)，此次对抗成功。

图3 对抗效果图

4 结束语

本文主要针对大小口径声诱饵各自的作战使命，提出了一种声诱饵组合使用对抗来袭鱼雷的方法。通过对部分问题进行简化，建立了合理的弹道模型，从而确定声诱饵的初始航向、发射时机以及机动角度等参数，从仿真的结果来看，此种组合使用方法能有效地延长对抗时间和对抗距离。因此，本文对潜艇自航式声诱饵组合使用问题的进一步研究将具有积极的参考价值。

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