陸元樂　岳　崴　王新華　楊迎化　張選東

(1.海軍駐昆明750試驗(yàn)場軍事代表室　昆明　650051) (2.海軍潛艇學(xué)院　青島　266100) (3.92730部隊(duì)　三亞　572016)

LU Yuanle1　YUE Wei2　WANG Xinhua2　YANG Yinghua2　ZHANG Xuandong3

(1.Navy Representative Office in Kunming 750 Test Range, Kunming　650051) (2.Navy Submarine Academy, Qingdao　266100) (3.No.92730 Troops of PLA, Sanya　572016)

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反潛魚雷與自航式聲誘餌對(duì)抗技術(shù)及發(fā)展*

陸元樂1岳崴2王新華2楊迎化2張選東3

(1.海軍駐昆明750試驗(yàn)場軍事代表室昆明650051) (2.海軍潛艇學(xué)院青島266100) (3.92730部隊(duì)三亞572016)

反潛魚雷面臨潛艇發(fā)射的自航式聲誘餌等對(duì)抗器材的威脅。論文介紹了自航式聲誘餌的工作原理，闡述了魚雷對(duì)抗自航式聲誘餌的有效方法即目標(biāo)尺度識(shí)別技術(shù)的原理。深入介紹了自航式聲誘餌的新發(fā)展即自航式拖曳聲誘餌的工作原理以及反潛魚雷反對(duì)抗的新方法。

自航式聲誘餌； 反潛魚雷； 對(duì)抗； 尺度識(shí)別

LU Yuanle1YUE Wei2WANG Xinhua2YANG Yinghua2ZHANG Xuandong3

(1.Navy Representative Office in Kunming 750 Test Range, Kunming650051) (2.Navy Submarine Academy, Qingdao266100) (3.No.92730 Troops of PLA, Sanya572016)

Class NumberTJ630

1　引言

反潛魚雷對(duì)敵方潛艇目標(biāo)實(shí)施探測、定位、跟蹤，以保證實(shí)現(xiàn)最終戰(zhàn)斗使命。而同時(shí)，為了提高潛艇的戰(zhàn)斗力和生存力，各國海軍在加強(qiáng)潛艇規(guī)避能力和隱蔽性的同時(shí)，研制和裝備了各類水聲對(duì)抗器材，而其中自航式聲誘餌是目前對(duì)抗反潛魚雷最有效的方法之一[1～4]。

2　自航式聲誘餌原理

聲誘餌是一種欺騙性水聲對(duì)抗器材，通過誘騙聲自導(dǎo)魚雷，使其遠(yuǎn)離母艇，從而掩護(hù)母艇逃遁，提高母艇的生存概率。聲誘餌對(duì)抗功能主要有兩方面：一是具有回音重發(fā)功能，能應(yīng)答聲自導(dǎo)魚雷發(fā)出的主動(dòng)聲脈沖信號(hào)，并附加一個(gè)時(shí)延和多譜勒頻移。二是可以模擬潛艇的輻射噪聲，作為一個(gè)強(qiáng)的假目標(biāo)引誘被動(dòng)聲自導(dǎo)魚雷。典型的裝備有美國的MK70-MDSS型自航式潛艇模擬器與MK38MMT反潛訓(xùn)練靶。

自航式聲誘餌是一種帶有動(dòng)力的能自航行的目標(biāo)信號(hào)模擬器，它能模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和聲學(xué)特性，并能進(jìn)行磁場模擬[5～6]。其主要功能是用聲特性來誘騙主被動(dòng)自導(dǎo)魚雷，造成魚雷攻擊失敗。自航式聲誘餌外形像魚雷，其航行彈道可預(yù)設(shè)定。其主要特點(diǎn)是通用性好，能平戰(zhàn)結(jié)合，戰(zhàn)時(shí)可作為水聲對(duì)抗誘餌，平時(shí)可作為反潛訓(xùn)練或魚雷試驗(yàn)的水下活動(dòng)目標(biāo)，對(duì)抗措施多樣化、智能化。自航式聲誘餌既可發(fā)射大功率噪聲，又可對(duì)魚雷發(fā)出的主動(dòng)聲脈沖信號(hào)應(yīng)答，因此可針對(duì)性地對(duì)抗主、被動(dòng)工作的自導(dǎo)魚雷。

2.1自航式聲誘餌被動(dòng)對(duì)抗原理

自航式聲誘餌發(fā)出的噪聲有一定的干擾作用，但主要是作為一個(gè)假目標(biāo)使用，因此，其輻射噪聲頻譜應(yīng)盡量模擬潛艇的頻譜，以達(dá)到以假亂真的目的[7～8]。被動(dòng)工作開始后，其主要功能是連續(xù)發(fā)射與真實(shí)潛艇噪聲特性相似的寬帶噪聲。模擬的噪聲在低頻段和高頻段有不同的要求和性能，其工作原理如圖1所示。

圖1　自航式聲誘餌被動(dòng)對(duì)抗原理

2.2自航式聲誘餌主動(dòng)對(duì)抗原理

誘餌是通過應(yīng)答主動(dòng)脈沖信號(hào)來模擬目標(biāo)的反射特性的。根據(jù)誘餌應(yīng)答方式的不同，其對(duì)抗情況應(yīng)分別處理。一種情況是誘餌接收到主動(dòng)探測脈沖后，按模擬一個(gè)固定目標(biāo)強(qiáng)度值計(jì)算出應(yīng)答源級(jí)，然后按應(yīng)答源級(jí)值附加一定的多普勒頻移和回波展寬，將信號(hào)發(fā)射出去，以此模擬一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的有一定幾何體積的具有定常目標(biāo)強(qiáng)度的潛艇目標(biāo)。這是誘餌常用的模擬方式。

一旦設(shè)定了聲誘餌的主動(dòng)工作模式，其工作有兩個(gè)方面的內(nèi)容：首先是在很強(qiáng)的噪聲背景(包括背景噪聲、潛艇的輻射噪聲尤其是聲誘餌本身發(fā)射的輻射噪聲等)中檢測并提取出魚雷的自導(dǎo)尋的探測信號(hào)；在得到此信號(hào)后，經(jīng)過對(duì)其進(jìn)行一定的處理得到應(yīng)答信號(hào)發(fā)射出去。誘餌的主動(dòng)工作過程主要包括三個(gè)步驟：尋的信號(hào)的檢測、尋的信號(hào)的復(fù)制以及應(yīng)答信號(hào)的生成，其工作原理如圖2所示。

圖2　自航式聲誘餌主動(dòng)對(duì)抗原理

3　反潛魚雷目標(biāo)尺度識(shí)別技術(shù)原理

為保證魚雷能夠正確識(shí)別自航式聲誘餌等假目標(biāo)的欺騙，魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)必須具備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類和識(shí)別的能力，其中目標(biāo)尺度識(shí)別技術(shù)是行之有效的方法之一[9～10]。

對(duì)于潛艇等較大型的目標(biāo)來說，由于具有一定的尺度，一般均在100m左右，其產(chǎn)生的反射回波信號(hào)源于一個(gè)在距離和方位上有一定分布的延展體。這個(gè)延展體可以近似等效在空間上有一定分布的若干個(gè)“亮點(diǎn)”目標(biāo)之和，如圖3所示。

圖3　魚雷捕獲潛艇亮點(diǎn)示意圖

聲誘餌可以模擬目標(biāo)回波的某些特征量，如回波展寬、多普勒頻移、輻射噪聲、目標(biāo)亮點(diǎn)等，但很難模擬目標(biāo)的巨大尺度。因此，目標(biāo)尺度特征是最重要有效回波的特征，尺度識(shí)別技術(shù)也就成為當(dāng)前魚雷上采用的有效的目標(biāo)識(shí)別手段。

一般有兩種方法。一是根據(jù)脈沖的回波展寬來確定目標(biāo)的幾何尺度，較大的目標(biāo)一般應(yīng)有較大的回波展寬；另一是根據(jù)回波的亮點(diǎn)數(shù)來確定目標(biāo)的尺度，當(dāng)波束角很小時(shí)，在700m～800m的距離上，潛艇應(yīng)至少在兩個(gè)波束內(nèi)有回波。若只有一個(gè)波束內(nèi)有回波，就認(rèn)為目標(biāo)為假目標(biāo)。其原理如圖4所示。

圖4　目標(biāo)尺度識(shí)別技術(shù)示意圖

從圖4中可以看出，真實(shí)潛艇目標(biāo)上的亮點(diǎn)A和B與魚雷所形成的夾角為α，說明目標(biāo)具有較大的尺度，魚雷將識(shí)別出其為真實(shí)潛艇目標(biāo)。而自航式聲誘餌上只有一個(gè)亮點(diǎn)，魚雷將識(shí)別出其為點(diǎn)源目標(biāo)，從而魚雷會(huì)忽略聲誘餌而跟蹤真實(shí)潛艇目標(biāo)。

目前，所有現(xiàn)役的聲誘餌共同的不足就是不能模擬潛艇等真實(shí)目標(biāo)的尺度特性，也就是說它們只能模擬點(diǎn)目標(biāo)，而不能模擬體目標(biāo)。從誘騙器材的角度來看，模擬回波展寬比較容易，但模擬多于一個(gè)波束的回波難度相當(dāng)大，主要是受聲誘餌的尺度限制，所以出現(xiàn)了自航式拖曳聲誘餌。

4　自航式拖曳聲誘餌原理及其對(duì)抗技術(shù)

自航式拖曳聲誘餌的結(jié)構(gòu)示意如圖5所示。

圖5自航式拖曳聲誘餌示意圖

自航式拖曳聲誘餌由聲誘餌本體和拖曳換能陣組成，使用時(shí)由聲誘餌本體拖著拖曳換能陣在水下航行。自航式拖曳聲誘餌的拖曳換能陣由若干個(gè)無指向性的換能器及把它們連接在一起組成線陣的纜繩等輔助設(shè)備組成。從理論上說拖曳換能陣越長陣元越多，模擬效果越好。為拖曳方便和實(shí)際需要，自航式拖曳聲誘餌可以采用細(xì)長的線列陣。由于要極其逼真地模擬潛艇等真實(shí)目標(biāo)的輻射噪聲、機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)、回波反射、尺度等特性，因此工作時(shí)自航式拖曳聲誘餌必須能同時(shí)模擬潛艇的輻射噪聲(被動(dòng)方式)和主動(dòng)回波信號(hào)(主動(dòng)方式)。由于自航式拖曳聲誘餌要主、被動(dòng)同時(shí)工作，所以可以讓陣列的某些陣元一直不停地發(fā)射模擬的潛艇噪聲，而讓另外的一些陣元去檢測魚雷發(fā)射的主動(dòng)信號(hào)和進(jìn)行回波應(yīng)答。自航式拖曳聲誘餌一旦檢測到敵方魚雷的主動(dòng)信號(hào)，就對(duì)檢測到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的處理(如多普勒處理等)，并對(duì)主動(dòng)信號(hào)進(jìn)行回波應(yīng)答，以此來模擬潛艇等真實(shí)目標(biāo)的回波反射特性、尺度特性。由于用于主動(dòng)檢測的各個(gè)陣元分布在線列陣中不同的位置，魚雷主動(dòng)信號(hào)到達(dá)各個(gè)陣元的時(shí)間是不同的，因而各個(gè)陣元發(fā)射的主動(dòng)回波在時(shí)間上就有了先后之差。因?yàn)轸~雷收到的回波信號(hào)是線列陣上各個(gè)不同的陣元在不同時(shí)刻上發(fā)出的信號(hào)的總和，所以魚雷收到的回波不僅有時(shí)間上的信息，而且還包含了空間方位(目標(biāo)尺度)上的信息，這樣的回波與實(shí)際潛艇回波寬度相似，從而可以達(dá)到模擬真實(shí)目標(biāo)的目的。自航式拖曳聲誘餌工作原理如圖6所示。

從圖6中可以看出，真實(shí)潛艇目標(biāo)上的亮點(diǎn)A和B與魚雷所形成的夾角為α，自航式拖曳聲誘餌上的亮點(diǎn)E和F與魚雷所形成的夾角為β，α與β大小相差不大，從而實(shí)現(xiàn)自航式拖曳聲誘餌模擬真實(shí)潛艇目標(biāo)尺度的目的。

圖6　自航式拖曳聲誘餌工作原理

隨著技術(shù)的發(fā)展，為了對(duì)抗自航式拖曳聲誘餌，出現(xiàn)了目標(biāo)高度識(shí)別技術(shù)。其原理如圖7所示。

圖7　魚雷對(duì)抗自航式拖曳聲誘餌示意圖

從圖7中可以看出，真實(shí)潛艇目標(biāo)上的水平亮點(diǎn)A和B與魚雷所形成的夾角為α，垂直亮點(diǎn)G和H與魚雷所形成的夾角為λ，而自航式拖曳聲誘餌由于垂直高度的限制，很難模擬真實(shí)潛艇目標(biāo)上的垂直亮點(diǎn)G和H，也就不具有垂直夾角λ。在識(shí)別距離內(nèi)，當(dāng)水平、垂直方向上檢測出的不同亮點(diǎn)方位差大于識(shí)別門限時(shí)，系統(tǒng)即認(rèn)定目標(biāo)是有別于點(diǎn)源目標(biāo)的尺度目標(biāo)。由于自航式拖曳聲誘餌只能模擬潛艇的尺度(長度)信息，而不能模擬潛艇的高度信息，所以采用這種技術(shù)可以使魚雷識(shí)別出自航式拖曳聲誘餌而攻擊真正的潛艇目標(biāo)。

5　結(jié)語

隨著技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展，反潛魚雷與誘餌的對(duì)抗和反對(duì)抗技術(shù)也在不斷發(fā)展，魚雷變得越來越智能，反魚雷的誘餌對(duì)抗技術(shù)也隨之得到更進(jìn)一步的發(fā)展，互為消長。在新型魚雷上采用新的更有效的反對(duì)抗技術(shù)刻不容緩，再先進(jìn)的魚雷如果不具備水聲對(duì)抗技術(shù)，其將失去應(yīng)有的戰(zhàn)斗力。

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Technology and Development of Counterwork Between ASW Torpedo and Self-propulsion Acoustic Bait*

ASW torpedo is confronted with threat of submarine-born counterwork equipment such as self-propulsion acoustic bait. The paper introduces the principle of self-propulsion acoustic bait. It also expounds the principle of scale identification, which is the effective method for ASW torpedo to counter self-propulsion acoustic bait. It goes deep into the principle of self-propulsion towed acoustic bait, which is the latest development of self-propulsion acoustic bait. It also introduces ASW torpedo counter countermeasure.

self-propulsion acoustic bait, ASW torpedo, counterwork, scale identification

2016年2月8日,

2016年3月21日

陸元樂，男，高級(jí)工程師，研究方向：水中兵器試驗(yàn)。岳崴，男，研究方向：潛射武器裝備管理。王新華，男，副教授，研究方向：水中兵器。楊迎化，男，講師，研究方向：水中兵器。張選東，男，高級(jí)工程師，研究方向：武器系統(tǒng)。

TJ630

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.002