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浅谈鱼雷制导技术——声自导是标配,复合制导成为未来主流趋势

2019-10-15  旭日东升0...

鱼雷是一种自身提供动力,具备自主导航能力,可以自己控制航向在水下按照预定航路航行,并且能够自主进行目标判断、识别、跟踪、攻击的水下武器。除去提供动力的驱动装置之外,对于鱼雷而言,最重要的莫过于其制导系统,没有制导,那就看不到目标,无异于黑夜行路却没有手电筒。

早期的鱼雷都属于定向鱼雷,只能和子弹一样,按照预定瞄准方向进行预定航路攻击,一旦被目标规避或者错失目标就只能燃料耗尽而自沉。而在二战中德国的T25鱼雷首先运用了声自导方式进行制导攻击,使鱼雷完成了从水下子弹到水下导弹的华丽转身。二战后,由于冷战军事对抗的需求和电子工业的高速发展,鱼雷自导已经从最初的声自导发展出线自导、尾流自导、声呐自导、捷联式惯性制导、复合自导等多种水下制导方式。

声自导利用目标所发出的独有声音特征进行目标识别并跟踪,可以分为主动声自导和被动声自导。由于每一艘军舰所发出的声音都不可能完全相同,只要积累到足够的声纹资料,通过声自导进行攻击的可靠性和准确性都是其他方式所完全不能抗衡的,因此所有鱼雷几乎在末端制导都是使用主动声自导,即利用自身鱼雷自身小型声呐释放声音,然后接收回波来确定目标的航速、方位等信息并进行校准攻击。

而被动声自导在制导装置中则往往担当一个备胎的角色,因为被动声自导只能监听目标发出的声音,因此它的准确度低,无法判断目标真实大小和速度,很容易被鱼雷诱饵带偏,只有在主动声自导发生故障后才会启用,一旦主动声自导重新开始工作,被动声自导又将继续回归沉默状态。但是主动声自导有一个先天性缺陷,那就是发出的声波容易被攻击目标监听,从而暴露鱼雷的攻击目的并进行拦截,因此即使采用声自导的鱼雷也是运用主被动声自导交替工作的方法,最大限度的隐藏自己。

线导顾名思义就是通过鱼雷与发射平台之间的导线传输信息,由发射平台探测目标并进行鱼雷的航向、航深、姿态调整,从而让鱼雷向发射平台所要求的目标进行攻击。线导是由德国人在二战中首先发明的,世界上第一款鱼雷为德国“云雀”鱼雷,美苏皆是在此基础上发展出了自己的线导鱼雷家族。早期线导鱼雷使用的是包裹了绝缘层的直径在1.5MM以下的铜质导线,但是这种导线重量太大,100公里的导线重量超过了50千克,有些甚至高达100千克。80年代之后诞生了轻质的光纤导线,8毫米直径的光纤线重量还不到7千克,大大减少了鱼雷的负荷,提高了机动灵活性,也正是因为如此,线自导已经从大口径鱼雷的专属下沉到中小鱼雷中广泛使用。

线导通过作战平台自身的雷达、声呐等进行目标探测,作用距离长,准确度高、并且可以随时改变攻击目标或者同时进行多个目标的攻击。由于不需要进行无线传输信息,抗干扰能力和保密性也非常不错,只要导线不断,就不会被对方的电磁干扰、声呐干扰、鱼雷诱饵干扰所影响,是一种高效安全的制导方式。目前世界上最先进的意大利黑鲨电动鱼雷、MK48重型鱼雷都采用的是线导加末端声自导的制导方式。

无论是水面舰艇还是水下舰艇,在航行时由于螺旋桨旋转打水,舰体摩擦等等都会形成微小水气泡,而且发动机冷却和生活排污等等还会向外界不断排放热水,这些气泡和热水都会在舰艇尾部形成一个尾迹带,这就是我们通常所说的尾流。尾流由于大量空泡的存在,密度比水小,通常会上浮在海面之上,特征非常明显。尾流长度通常能达到舰艇长度的20到30倍,有些甚至会延伸数十千米之远,尾流在低海况环境下会长时间存在好几天,由于其与舰艇连接在一起的,因此追踪尾流就能追踪到舰艇。

尾流有许多不同于普通海水的性质可以被利用,例如其温度高、内部浑浊透光性差,对于声波的反射更强、磁效应突出等等,目前的鱼雷多利用的是气泡和声波两种最为明显的尾流特征进行追踪。美军的MK45型鱼雷使用的是声波尾流归向技术,鱼雷向外发射声波,内部导航设置为鱼雷向声波反射信号强的信号前进,由于尾流带宽度有限,鱼雷从信号弱的普通海水中进入信号强的尾流之后会迅速冲出,而后接收到尾流带强信号再转舵进入尾流,以这种蛇形机动方式不断接近目标。

而俄罗斯主流的65型鱼雷则是利用尾流磁场效应,由于大型水面舰艇在尾流带上会保留部分磁场信号,利用这种方式也可以用于追踪。由于舰艇的尾流不容易被诱饵所模拟,因此其抗干扰能力相对较强,但是尾流制导缺陷也很明显,因为它只能用于跟踪尾流信号较强的大型水面舰艇,无法用于攻击潜艇,并且在5级海况以上,尾流消散速度快且存在假尾流现象,尾流自导鱼雷也不适合在恶劣天气下使用。

惯性导航是通过角度计和陀螺仪获得载体的加速度和角速度,再通过微型计算机通过积分坐标系计算出自身所处位置,不依赖外界的任何装置辅助,抗干扰能力强。惯性导航最早是运用在弹道导弹之上,但是早期的惯性制导都是平台式惯导,各种数据传感器都必须安装在独立的平台,体积过大,不适合安装在鱼雷这种体格较小的武器上。七十年代后微电子技术的高速发展,催生出更加先进的捷联式惯导系统,各种微型的陀螺仪等配套装置直接固定在运载体上,体积和重量大幅减少,因此逐步运用于鱼雷自导。

线制导的航向调整需要准确判定鱼雷与攻击目标之间的方位差,因此鱼雷的瞬时位置必须实时得知,但是线导鱼雷的声呐容易对发射平台的声呐造成干扰,因此只有在末制导阶段才会开启,所以发射平台只能通过鱼雷速度和线导长度来估算鱼雷位置,但是这种方式由于鱼雷的不断转向会产生不断扩大的累计误差,从而使射程较远的线导鱼雷失去命中率高的优势。而鱼雷使用捷联式惯导则可以避免这种失误,较为准确的推算并通过光纤回传鱼雷实时位置,从而减少鱼雷的无效航程,提高命中概率。鱼雷捷联式惯导属于新型技术,只有意大利的A290小型鱼雷和英国MK24-2热动力鱼雷等少数几种鱼雷应用,但是捷联式惯导加线导具备无可比拟的优势,在未来几十年很可能会迎来高速发展。

这是目前最先进的鱼雷自导技术,通过在鱼雷两侧各安装一部中低频宽空径声呐阵,实现对目标的探测。阵列式声呐不同于传统的被动式声呐,它集成了多个水听器,具备较强的声音指向性,能够准确的判定目标位置和航行速度,并且探测距离远,探测频率范围广,能够针对不同的水上水下目标,且不易暴露自身存在。这种声呐的缺点则是由于拖拽声呐展开后阻力增加,减少了鱼雷的航行速度,并且两侧声呐存在盲区,容易被声波压制,在进入目标范围两千米之内,仍旧需要开启前段的主动声呐进行干扰规避和最后的末制导,因此只有在中段配合线自导才能取得不错的效果,现在实用化的基阵声呐鱼雷还非常少。

鱼雷发展至今,制导方式可以说是多重多样,令人眼花缭乱,很难评定到底孰优孰劣!但是理性客观的分析之后我们也能发现,每一种鱼雷自导方式都有自身的优势和缺陷,只有将多种自导技术合为一体,组合成复合自导,才能最大限度地发挥鱼雷战斗力,而这兴许才是未来新一轮军事技术革新的发展趋势!

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