舰载反潜导弹攻击方式及入水精度分析:反潜导弹

　　摘要:反潜导弹是导弹技术和水中兵器技术相融合而产生的一种现代高效能反潜武器。本文介绍了火箭式,直升机制导式和声纳浮标制导式三种反潜导弹的制导方式和工作原理,对各种入水误差分析。比较各自有缺点,以便根据不同战场环境选择有效打击方式。
　　关键词:反潜导弹 定位 入水精度
　　中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
　　
　　反潜导弹是导弹技术和水中兵器技术相融合而产生的一种现代高效能反潜武器,战斗部按其携带武器可分为反潜自导鱼雷或核装药武器。反潜导弹一般是在超视距条件下使用,其命中精度是评价其战术性能的重要指标。反潜导弹的命中精度大致由战斗部(鱼雷)水下命中精度和导弹入水精度两方面决定。其中鱼雷命中精度由其本身性能决定,本文分析几种反潜导弹的入水精度及其提高办法。
　　
　　1火箭式反潜导弹
　　1.1散布及原因
　　最初的反潜导弹只是为鱼雷加装了不可控制的助推火箭,因此,将其称为“火箭助飞鱼雷”更为贴切。在相同条件下,向同一位置发射多枚反潜导弹,其入水点会沿散布中心分布于某一范围内,在射击理论中称这种现象为射击散布,其实际入水点与预定入水点之间的偏差称为散布误差。射击散布误差原因有很多。主要包括:由于发射药成分和质量的差异引起的速度矢量偏差;固定质量和发射药温度引起的射程偏差;发射装置的不同轴度性引起的方向角和高低角瞄准误差;导弹个体制造加工的误差;导弹空中飞行速度,发射时空气温度、密度和大气压力的差别,导致空气阻力大小不一而引起的误差。
　　一般情况下,反潜导弹入水点散布按纵向(距离)、横向(方向)分别进行分析计算。纵向散布误差由飞行速度误差、飞行时间误差、发射点到反潜导弹距离的测量误差及风等随机因素产生的误差组成。反潜导弹横向散布误差由方向陀螺仪漂移误差、空气阻力和主动推力误差、发射时瞄准误差、在不可控飞行段由于风等随机因素组成。
　　1.2分布密度计算
　　反潜导弹海上入水点位置具有随机性。对某次射击来说,我们不能够事先确定反潜导弹实际入水点偏离预定入水点数值的大小和方向,只能确定在某一范围内误差的概率。反潜导弹入水点散布服从正态分布,由下式表示:
　　式中: 、 扮别为距离和方向上的中央误差;x、z为随机坐标点;ρ为拉普拉斯函数自变量。坐标 为散布中心。从此式可以看出,确定反潜导弹概率密度的基本参数是中央误差。随着 、 的增加,概率密度降低,即反潜导弹命中概率下降。
　　 、 可通过靶场实验获得。为了确定中央误差建立坐标系xoz,在相同条件下射向某一距离,来测量反潜导弹落点位置。在直角坐标系xoz中,x轴与射击方向相一致,坐标原点可选择在x轴上的任意一点上。
　　式中n为射击次数或发射反潜导弹的数量。则 、 可得:
　　中央误差描述了反潜导弹入水点散布特征。确定了中央误差,就确定了反潜导弹的散布规律,就可以计算其命中概率、均方差和数学期望,确定使用反潜导弹攻击时的战术要求和打击效率,为进一步确定射击参数做好理论准备。然而在实战中,由于舰艇上其他附加因素的于扰,会大大增大射击散布,这种增大了的散布对发射反潜导弹是极为不利的。可以在反潜导弹飞行过程中进行制导,进而提高入水精度。此种导弹的优点在于准备时间短,发射速度快,可对敌潜艇进行应急压制。
　　
　　2 直升机引导攻击
　　当反潜直升机发现敌潜艇目标,且目标在舰载反潜导弹的作用距离内时,就可以引导舰艇使用反潜导弹对潜实施攻击。直升机引导舰载反潜导弹对潜攻击,关键是解决反潜直升机、敌潜艇目标和发射舰三者之间的定位关系和定位精度。
　　2.1定位方法
　　为了不妨碍舰载反潜导弹攻击和减少发射舰暴露的可能,直升机应偏离舰载反潜导弹发射方向线一定的夹角。定位方法有单向定位法、接力定位法和双向定位法。
　　单向定位法是由直升机同时对目标和发射舰进行定位。直升机使用声探器材和雷达同时对目标和发射舰进行定位,将目标和发射舰相对直升机的方位、距离数据传送给发射舰;发射舰接收上述数据,并计算出目标相对于本舰的位置,反潜导弹火控系统计算射击诸元。此法的特点是发射舰隐蔽性较好,定位精度主要取决于直升机(吊放声纳和雷达)的探测精度。接力定位法是由发射舰对直升机定位,再由直升机对目标进行定位的方法。此法特点是定位精度较高,发射舰隐蔽性较差。双向定位法是利用发射舰对直升机进行定位,同时直升机又对发射舰和目标定位的方法。此定位法实际上是单向定位和接力定位两种方法的结合。其特点是定位精度高,发射舰隐蔽性差,而且后两种方法要求直升机留空时间长,易受攻击。
　　2.2直升机引导误差分析
　　为了不妨碍舰载反潜导弹攻击和减少发射舰暴露的可能,直升机应偏离舰载反潜导弹发射方向线一定的夹角。构成反潜直升机引导阵位的要素主要有三个:一是反潜直升机偏离舰载反潜导弹发射方向线的夹角;二是反潜直升机与发射舰间的距离;三是反潜直升机与目标间的距离。定位精度还取决去舰载和机载雷达定位精度以及声纳定位精度。无论使用哪种制导方式,都要进行误差传递计算,将各概率偏差投影到舰载反潜导弹发射方向线的基准坐标系中。例如:发射舰探测舰载直升机的位置误差散布纵向误差和侧向误差:
　　 和 为雷达测距和侧向精度。同理可求出 , 和 , 。分别求和即是综合散布【2】。
　　此种方式制导可靠性强,但对数据传输和搜索设备定位精度要求高,且要求掌握战场制空权。在实战中为了减少飞机留空时间,且能提高反潜导弹命中概率,可以采用声纳浮标直接对导弹引导的方法。而且通过计算证明,此方法的误差有时可达2200m~2800m,反潜导弹战斗部(鱼雷)在水中的自导距离一般在1000m~2500m左右,例如俄罗斯的УРПК―5反潜导弹系统战斗部制导距离为1500m;意大利A244鱼雷探测距离2500m。由此可见入水点偏差大会严重影响鱼雷捕获目标,进而影响命中概率。
　　
　　3无线电被动定位
　　声纳浮标是通过无线电天线向飞机传送水下目标信息的,在反潜导弹飞行过程中可直接由浮标向其传送定位信号,相比前两种定位方法有很多优点:一是定位精度高,减少了通过飞机双向定位的误差;二是飞机可摆脱引导导弹飞行的束缚,增强机动性和战场生存能力;三是信号处理简单,省去飞机中继制导时的多余计算,且实时性强。
　　被动定位中,有瞬时测向有幅度比较、相位比较和时差比较三种基本形式,也可以利用这三种形式组合成其他模式。本文仅给出导弹寻的装置中最常用被动寻的方式:天线阵相干测向。
　　3.1天线阵相干测向
　　辐射源(浮标)到导弹天线阵各子天线的波程差,可由相位差表征,它与目标的角位置有关。天线阵相干测向系统可以从对应于波程差的相位差中提取目标的角信息。被动导引头需要设置天线阵,以实现两维测向。
　　原理:远场辐射源的辐射信号到达天线I与天线Ⅱ的波程差为
　　式中D为天线Ⅰ与天线Ⅱ的间距;a为电波到达角,即视线(导弹与目标连线)与天线连线的夹角;q为天线的视角,即视线与天线法线的夹角。a与q互为余角。波程差对应的相位差为
　　式中 与 分别为辐射信号的角频率和波长。c为光速。只要两个接,比相器中可,可得q值。用导弹飞行轨迹与浮标间的夹角确定入水点。反潜导弹飞行高度一般在300m~500m,对于无线电被动定位方法,目标(此时指浮标)位置信息是实时计算的,当反潜导弹飞行轨迹与浮标夹角达到设定值时,战斗部脱离,打开阻力伞直至战斗部入水。此种办法可有效提高入水精度,使鱼雷入水后更接近潜艇,进而提高命中概率。但要求声纳浮标发射信号可靠,且抗电磁干扰能力弱。
　　
　　结语
　　在相同战斗部条件下,反潜导弹超视距对目标攻击时,入水精度决定了其攻击的命中概率。本文介绍了火箭式、直升机引导和声纳浮标直接引导三种制导方式,分析他们的入水精度并进行比较,以便在不同战场环境下进行选择。
　　
　　参考文献
　　[1] 时进发,赵修平,孙阳.舰载反潜导弹射击散布及计算 [A].海军航空工程学院学报.2006.3.275-277.
　　[2] 刘建强.反潜直升机引导舰载反潜导弹攻击阵位误差分析[A].航空兵器,2008.12.17-19
　　[3] 延杰.导弹武器系统的效能及其分析[M].北京:国防工业出版社,2000.
　　[4] 高烽,任志成.弹载无线电寻的装置的基本体制.制导与引信,2006.9.1-13.
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