馬 亮, 李 偉, 于大方

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潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)軍事需求及對(duì)策分析

馬 亮, 李 偉, 于大方

(海軍潛艇學(xué)院 導(dǎo)彈兵器系, 山東青島, 266071)

潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)是潛艇武器系統(tǒng)的重要組成部分, 其戰(zhàn)技性能直接影響潛艇整體作戰(zhàn)效能。本文針對(duì)潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)研究與建設(shè)現(xiàn)狀, 結(jié)合未來海戰(zhàn)中潛艇作戰(zhàn)行動(dòng)的特點(diǎn), 分析了潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)的最新軍事需求。通過分析魚雷發(fā)射系統(tǒng)的綜合指標(biāo)要求, 指出了其未來的發(fā)展趨勢(shì)和涉及的關(guān)鍵技術(shù), 特別強(qiáng)調(diào)了魚雷發(fā)射系統(tǒng)的整體性要求, 并提出了幾點(diǎn)建議。

魚雷發(fā)射系統(tǒng); 潛艇武器系統(tǒng); 作戰(zhàn)效能；軍事需求

0 引言

潛艇的最大優(yōu)勢(shì)就在于其水下隱蔽性。潛艇發(fā)射武器的同時(shí), 一旦出現(xiàn)發(fā)射能量泄露或發(fā)射噪音過大等問題, 將對(duì)潛艇安全產(chǎn)生致命影響。創(chuàng)新發(fā)射系統(tǒng)核心技術(shù), 提高發(fā)射系統(tǒng)整體性能, 對(duì)提高潛艇平臺(tái)整體作戰(zhàn)效能至關(guān)重要[1]。

潛艇武器發(fā)射成功與否的指標(biāo)之一為武器出管速度是否符合要求[2]。出管速度過低, 容易發(fā)生武器尾部與發(fā)射管非正常碰撞, 危及發(fā)射艇安全, 同時(shí)降低武器初始彈道質(zhì)量, 增大武器出管“袋深”。出管速度過高, 則容易導(dǎo)致發(fā)射時(shí)流噪聲過大, 還可能導(dǎo)致武器出管后出現(xiàn)“跳水”。因此, 要實(shí)現(xiàn)武器的安全, 快速發(fā)射, 實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射能量的精確控制從而控制管內(nèi)拋射壓力和武器出管后的初始姿態(tài), 對(duì)潛艇而言至關(guān)重要。

1 潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)軍事需求分析

1.1 提高潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)快速反應(yīng)能力

提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力, 是潛艇水下快速反應(yīng)的基本軍事需求之一, 是潛艇保持生存的決定性因素。它不但有利于提高潛艇的水下攻擊能力, 更有利于提高潛艇水下防御能力。

1) 有利于提高潛艇水下攻擊能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下, 潛艇水下戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝, 快速、可靠地組織武器發(fā)射是提高潛艇水下攻擊能力的重要保證。潛艇發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后, 發(fā)射系統(tǒng)必須迅速將武器安全發(fā)射出管。發(fā)射過程涉及環(huán)節(jié)越多, 準(zhǔn)備時(shí)間越長(zhǎng), 系統(tǒng)反應(yīng)越慢, 潛艇水下攻擊能力越弱。潛艇水下快速攻擊包括快速組織發(fā)射通道并快速實(shí)施發(fā)射, 因此必須提高發(fā)射裝置的自動(dòng)化水平、減少發(fā)射系統(tǒng)對(duì)艇員操作水平的依賴。

2) 有利于提高潛艇水下防御能力。未來反潛魚雷將向著高速、遠(yuǎn)程、大深度及低噪聲方向發(fā)展, 并具備精確的目標(biāo)識(shí)別和水聲對(duì)抗能力。相比之下, 目前潛艇對(duì)抗反潛魚雷攻擊則主要采用軟殺傷模式, 即利用水聲對(duì)抗器材誘騙或降低敵方魚雷跟蹤能力, 最終耗盡魚雷航程。當(dāng)水聲對(duì)抗器材對(duì)抗魚雷攻擊難以奏效時(shí), 須采用硬殺傷手段防御, 因此, 潛艇反魚雷技術(shù)在提高軟殺傷裝置欺騙能力的同時(shí), 將向“硬殺傷”方向發(fā)展。

實(shí)戰(zhàn)中, 當(dāng)潛艇發(fā)現(xiàn)敵方已發(fā)射魚雷, 須迅速規(guī)避, 采取水聲對(duì)抗措施或組織快速反擊。如果采用硬殺傷武器組織防御, 如何通過發(fā)射系統(tǒng)快速、安全地發(fā)射反魚雷武器, 就成為潛艇生死攸關(guān)的重大問題。發(fā)射過程中, 發(fā)射組織越簡(jiǎn)單、發(fā)射過程越安全, 對(duì)于保存潛艇自身越有利。故, 未來潛艇保存自身的防御性要求、反魚雷武器發(fā)展等, 都對(duì)魚雷發(fā)射系統(tǒng)提出了更高的要求。

1.2 提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)的適應(yīng)性

發(fā)射系統(tǒng)適應(yīng)性是指采用同一魚雷發(fā)射系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類別武器在不同深度上的適時(shí)、精確發(fā)射。例如, 美國(guó)“海狼級(jí)”核潛艇就可發(fā)射幾乎各種類型的潛射武器。目前, 潛艇使用的武器種類包括魚雷、水雷、導(dǎo)彈和聲抗器材等, 未來還包括UUV和反魚雷魚雷等[3]。但鑒于艇上空間所限, 不可能分別設(shè)置不同的發(fā)射系統(tǒng)。因此, 發(fā)射系統(tǒng)的適應(yīng)性就顯得越來越重要。

1.3 提高武器快速裝填能力

快速裝填系統(tǒng)是魚雷發(fā)射裝置的輔助系統(tǒng), 其設(shè)計(jì)水平對(duì)潛艇戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用具有重要影響, 對(duì)提高潛艇生存力和戰(zhàn)斗力意義重大。表面看來, 快速裝填系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了將備用架上武器快速、便捷地運(yùn)送至發(fā)射管內(nèi), 而從潛艇作戰(zhàn)使用的深層次分析可以看出, 高效、可靠的快速裝填裝置在戰(zhàn)時(shí)為實(shí)現(xiàn)多枚武器連續(xù)攻擊提供了保證, 管內(nèi)武器出管后, 快速裝填裝置快速將備用架上武器裝入發(fā)射管, 再次組織發(fā)射, 這對(duì)艇長(zhǎng)靈活運(yùn)用戰(zhàn)術(shù)方法提供了硬件上的保證。因此, 快速裝填裝置設(shè)計(jì)必須與潛艇整體戰(zhàn)技性能、魚雷、發(fā)射裝置以及發(fā)控設(shè)備等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與系統(tǒng)分析。將快速裝填裝置的設(shè)計(jì)融入到潛艇戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的層面上, 必須引起裝備管理和設(shè)計(jì)人員的高度關(guān)注。

1.4 降低潛艇魚雷發(fā)射噪聲

潛艇發(fā)射武器時(shí)產(chǎn)生的發(fā)射噪聲一直是潛艇噪聲控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 受到設(shè)計(jì)和使用人員的重點(diǎn)關(guān)注[4]，降低發(fā)射噪聲是保持潛艇安靜性的重要指標(biāo)。潛艇發(fā)射武器過程中, 打開發(fā)射管前蓋時(shí), 存在機(jī)械噪聲?，F(xiàn)役潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射動(dòng)力均為高壓空氣, 發(fā)射閥開啟時(shí), 高壓空氣的超音速流動(dòng)產(chǎn)生流動(dòng)噪聲。氣水缸回程時(shí), 剩余氣體排入艙室內(nèi), 產(chǎn)生流動(dòng)噪聲及噴流噪聲, 還會(huì)造成艙室增壓。發(fā)射武器時(shí), 如果控制不當(dāng), 則武器還沒出管或剛出管, 就可能被敵方聲納探測(cè)到, 從而嚴(yán)重影響潛艇安全及武器運(yùn)用效果。

降噪技術(shù)研究主要包括2方面內(nèi)容: 一是發(fā)射噪聲源的產(chǎn)生及原因; 二是具體的降噪措施。降噪技術(shù)研究中的核心問題之一就是發(fā)射動(dòng)力源問題。探索包括電磁能、高壓油及高壓水發(fā)射等新型發(fā)射動(dòng)力源是解決空氣噪聲的有效途徑, 可以預(yù)計(jì), 未來這3種發(fā)射動(dòng)力源將成為新型發(fā)射動(dòng)力源研究的趨勢(shì)。另外, 降噪技術(shù)研究及工程實(shí)現(xiàn)也是未來發(fā)射系統(tǒng)必須重點(diǎn)解決的問題。

1.5 創(chuàng)新潛艇武器發(fā)射控制技術(shù)

發(fā)射能量控制是發(fā)射技術(shù)中的關(guān)鍵問題和核心技術(shù), 而發(fā)射閥是發(fā)射系統(tǒng)的核心部件?？刂瓢l(fā)射能量注入規(guī)律, 滿足武器在不同發(fā)射深度上的內(nèi)彈道和初始彈道要求, 是實(shí)現(xiàn)安全、準(zhǔn)確發(fā)射的基本保證。創(chuàng)新武器發(fā)射核心技術(shù), 提高發(fā)射系統(tǒng)整體效能, 也是提高武器發(fā)射裝置整體研究能力的關(guān)鍵技術(shù)。

從當(dāng)前情況看, 發(fā)射能量控制采用程控發(fā)射閥已成為各國(guó)發(fā)射控制技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。傳統(tǒng)的帶有調(diào)節(jié)緩沖器的發(fā)射閥由于發(fā)射能量控制與武器類型無關(guān), 難以實(shí)現(xiàn)精確控制。而程控發(fā)射閥則可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)武器類型選擇彈道控制程序, 實(shí)現(xiàn)了發(fā)射能量的精確控制。隨著未來智能型潛艇的不斷發(fā)展, 傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展, 艇上人員戰(zhàn)位將不斷減少, 創(chuàng)新武器發(fā)射控制技術(shù), 提高發(fā)射控制系統(tǒng)的適應(yīng)性、自動(dòng)化水平, 實(shí)現(xiàn)發(fā)射能量的精確控制, 也是未來智能型潛艇的必然需求。

2 提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)總體性能的幾點(diǎn)建議

2.1 提高潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和管理水平

潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程, 應(yīng)從潛艇戰(zhàn)術(shù)使用的角度提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平[5]。魚雷發(fā)射系統(tǒng)一直以保證安全、準(zhǔn)確地將武器發(fā)射出管作為其性能的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。隨著裝備各項(xiàng)指標(biāo)不斷提高, 需要重新從潛艇戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的層面上提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)的整體性能。比如, 發(fā)射管體長(zhǎng)度越大, 可裝入管內(nèi)的武器長(zhǎng)度越大, 魚雷各組成部分設(shè)計(jì)空間越大, 魚雷航程、航速就有了提高的空間。但由于潛艇艇體空間所限, 發(fā)射管長(zhǎng)度不可能無限增長(zhǎng), 如果能將發(fā)射能量注入口后移, 將為提高武器性能創(chuàng)造有利條件。

2.2 逐步實(shí)施全系統(tǒng)全壽命管理

必須對(duì)潛艇武器系統(tǒng)逐步實(shí)行全系統(tǒng)全壽命管理, 完善當(dāng)前艇上裝備設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、發(fā)射裝置設(shè)計(jì)與裝填系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間缺乏總體性規(guī)劃的局面, 并從管理體制上入手, 否則將很難實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)整體性能的實(shí)質(zhì)性提高[6]。這一點(diǎn)是當(dāng)前軍工行業(yè)面臨的普遍問題, 也是軍事裝備管理中最難解決的問題之一。

2.3 提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)水平

雖然可靠性設(shè)計(jì)思想已經(jīng)提出多年, 但真正將可靠性思想引入到裝備結(jié)構(gòu)中去, 還有待于逐步實(shí)現(xiàn)。潛艇長(zhǎng)期水下航行, 必須做到萬(wàn)無一失, 裝備的可靠性是其最基本也是最重要的指標(biāo)。隨著潛艇裝備復(fù)雜程度不斷增大, 提高裝備的系統(tǒng)可靠性水平是潛艇面臨的突出問題。系統(tǒng)可靠性應(yīng)該從廣義上理解, 裝備的故障率低, 系統(tǒng)可靠性不一定高。提高系統(tǒng)的固有可靠性水平, 是提高魚雷發(fā)射系統(tǒng)可靠性的根本途徑。

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)是提高裝備系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法, 但簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)不能以犧牲發(fā)射系統(tǒng)整體性能為代價(jià)。通過對(duì)先進(jìn)潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)的可靠性研究可以看出, 這些潛艇雖然管上機(jī)械復(fù)雜程度增大, 但從艇員操作及作戰(zhàn)運(yùn)用角度看, 卻簡(jiǎn)化了操作過程, 提高了戰(zhàn)時(shí)發(fā)射武器的可靠性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不等于可靠性高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜不等于可靠性低, 試圖通過簡(jiǎn)化裝備數(shù)量甚至是簡(jiǎn)化裝備的冗余備份功能來簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)從而提高可靠性是對(duì)可靠性設(shè)計(jì)的一種曲解。

2.4 立足長(zhǎng)遠(yuǎn)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究

無論采用怎樣先進(jìn)的管理方法和理念, 先進(jìn)的技術(shù)始終是提高發(fā)射系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)。以上分析可以看出, 魚雷發(fā)射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括: 發(fā)射能量的精確控制技術(shù)、發(fā)射噪聲控制技術(shù)、快速裝填技術(shù)、提高發(fā)射系統(tǒng)可靠性技術(shù)等。這些關(guān)鍵技術(shù)必須從打牢基礎(chǔ)做起, 需要下大力加強(qiáng)潛艇魚雷發(fā)射系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來, 潛艇武器發(fā)射裝置的總體水平在不斷提高。然而, 加強(qiáng)魚雷發(fā)射系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃, 提高發(fā)射系統(tǒng)整體可靠性和戰(zhàn)技術(shù)性能還有許多工作要做。認(rèn)真總結(jié)并提出魚雷發(fā)射系統(tǒng)的軍事需求, 具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 趙大勛, 李國(guó)興. 美國(guó)海軍潛艇設(shè)計(jì)特點(diǎn)及質(zhì)量控制[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2000.

[2] 張振山. 魚雷發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)造原理[M]. 武漢: 海軍工程大學(xué), 2007.

[3] 孔鋒. 反魚雷魚雷彈道的多媒體仿真[D]. 西安: 西北工業(yè)大學(xué), 2003.

[4] 郭關(guān)柱, 王云. 試論水下魚雷發(fā)射系統(tǒng)研究方向[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2003, 25(3): 21-23.

Guo Guan-zhu, Wang Yun. Treatise on Research Orientation of Underwater Torpedo Launching Apparatus[J]. Ship Science and Technology, 2003, 25(3): 21-23.

[5] 吳曉海. 美國(guó)MK48系列魚雷發(fā)展歷程帶給我們的啟示[J]. 魚雷技術(shù), 2006, 14(3): 7-10.

Wu Xiao-hai. Inspiration from the Developmental Process of US MK48 Series Torpedoes[J]. Torpedo Technology, 2006, 14(3): 7-10.

[6] 黎放，王志國(guó). 艦船可靠性管理工程[M]. 武漢: 海軍工程大學(xué), 2007.

Military Demand Analysis and Suggestions about Submarine Torpedo Launching System

MA Liang, LI Wei, YUDa-fang

(Department of Missile and Weaponry Engineering, Navy Submarine Academy, Qingdao 266071，China)

Torpedo launching system is a key component of submarine weapon system, and its performance influences submarine’s operational effectiveness. Considering the current research and development situations of submarine torpedo launching system, the new military demand for the submarine torpedo launching system in accordance with the future submarine combat is analyzed in this paper. By analyzing the composite index for torpedo launching system, the developing trend and the key technologies of the system are pointed out with emphasis on integrity demand, and some suggestions are offered.

torpedo launching system; submarine weapon system; operational effectiveness; military demand

TJ630；E925;

A

1673-1948(2011)02-0148-03

2010-12-27;

2011-03-01.

馬 亮(1973-), 女, 副教授, 主要研究方向?yàn)樗斜靼l(fā)射理論與技術(shù).

(責(zé)任編輯: 楊力軍)