歷明坤， 曹小娟， 王 中， 張 博， 聶衛(wèi)東， 馬 玲

（1. 中國船舶重工集團公司 第 705 研究所， 陜西 西安， 710077； 2. 水下信息與控制重點實驗室， 陜西 西安，710077）

基于模塊化的魚雷總體設(shè)計技術(shù)

歷明坤1，2， 曹小娟1， 王 中1，2， 張 博1， 聶衛(wèi)東1， 馬 玲1

（1. 中國船舶重工集團公司 第 705 研究所， 陜西 西安， 710077； 2. 水下信息與控制重點實驗室， 陜西 西安，710077）

魚雷總體設(shè)計技術(shù)一直是水中兵器領(lǐng)域研究的熱點之一， 針對傳統(tǒng)設(shè)計中存在的研制成本高、可靠性低以及成熟技術(shù)重用率低等問題， 通過魚雷模塊化經(jīng)典案例DM2A4重型魚雷和MK54輕型混裝魚雷的研發(fā)歷程和技術(shù)指標(biāo)的啟示， 結(jié)合工程實踐分析了魚雷武器模塊化設(shè)計的研發(fā)策略， 文中提出了一種快速的基于模塊化的魚雷總體設(shè)計方法， 分析了模塊化設(shè)計體系、流程和關(guān)鍵技術(shù)。該方法以構(gòu)建資源管理平臺為基本設(shè)計思路， 對成熟型號設(shè)計資源加以有效管理， 根據(jù)作戰(zhàn)需求， 通過檢索戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)， 確定設(shè)計資源平臺內(nèi)最優(yōu)相似型號，修改完善差異性模塊， 進而形成全雷總體技術(shù)方案， 該方法可最大限度地實現(xiàn)成熟型號設(shè)計資源的繼承和重用，有效控制研發(fā)成本， 可為魚雷及其相似產(chǎn)品開展模塊化設(shè)計提供參考。

魚雷； 總體設(shè)計； 模塊化

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 魚雷裝載平臺日趨多樣化， 受其影響魚雷武器的使用模式也有大幅拓展， 同時作為魚雷攻擊對象的水面艦艇和潛艇等武器平臺的抗沉性、隱身性也日趨成熟， 總體性能更加先進。因此， 未來信息化戰(zhàn)爭對魚雷武器的性能提出了更高的要求， 魚雷復(fù)雜程度越來越高， 研制難度越來越大。隨著市場競爭的不斷加劇， 要求魚雷周期短、研制成本低， 而同時用戶對魚雷可靠性、維修性和保障性的要求則越來越高。

在魚雷型號研制的同時， 魚雷設(shè)計方法的與時俱進已成為各國海軍致力研究和發(fā)展的重要方向， 如模塊化相關(guān)技術(shù)已成為當(dāng)前研究熱點。美國20世紀(jì)60年代初研制的MK46魚雷經(jīng)系列化發(fā)展， 于20世紀(jì)90年代混裝成新一代MK54輕型魚雷［1］。德國于1990年研制的DM2A4重型魚雷采用模塊化電池組， 可實現(xiàn)多種作戰(zhàn)模式［2］。1991年意大利和法國聯(lián)合研制的 MU90魚雷采用模塊化艙段結(jié)構(gòu)［3］， 具有良好的保障性。可見國外先進魚雷均不同程度上采用了模塊化設(shè)計技術(shù)。

國內(nèi)在魚雷模塊化研究方面也開展了不少有意義的工作。2001年， 康春華開展了魚雷操雷段模塊化技術(shù)研究［4］。2002年， 楊揚針對操雷段制定了多項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 其中包括GJB3534-1999《魚雷操雷段規(guī)范》等［5］。其后， 呂汝信等也先后開展了針對功能艙段的模塊化研究［6］， 積累了一定的魚雷模塊化經(jīng)驗， 但在全雷模塊化總體設(shè)計方面仍有大量的研究工作有待開展。

基于此， 文中通過分析國外魚雷模塊化典型研發(fā)過程和設(shè)計特點， 就模塊化設(shè)計方法在魚雷設(shè)計中的應(yīng)用策略進行梳理， 給出了利用模塊化設(shè)計方法使魚雷快速實現(xiàn)變型設(shè)計的思路和途徑，為魚雷武器的模塊化研發(fā)提供參考。

1 模塊化設(shè)計

模塊化技術(shù)應(yīng)用于武器裝備最早起源于二戰(zhàn)時期， 代表性的有德國U型潛艇模塊化船體和美國B-24模塊化重型轟炸機。20世紀(jì)70年代， 德國BLOHM&VOSS公司提出MEKO/FES設(shè)計方法， 將艦船平臺設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品， 美國按照與MEKO方法類似的SEAMOD思想， 建造了DD963級驅(qū)逐艦。

目前， 模塊化設(shè)計已滲透進輕武器、艦船、飛機、航天器、水中兵器等多個領(lǐng)域， 成為科學(xué)技術(shù)向前推進的基本方向和策略［7］。從而， 魚雷武器引入模塊化設(shè)計方法也勢在必行。從發(fā)達國家魚雷研制的發(fā)展過程來看， 無論是重型魚雷還是輕型魚雷， 其高性能新型魚雷幾乎經(jīng)過了幾十年、幾代人不斷的持續(xù)研究和改進。在技術(shù)層面具有很強的延續(xù)性和繼承性， 其突出的成果和表現(xiàn)使各國產(chǎn)品向系列化、組合化和模塊化方向發(fā)展［8］。比如， 在同一系列的各型魚雷甚至同一國家的不同系列魚雷研制中， 許多產(chǎn)品都安裝有通用模塊， 尤其在二戰(zhàn)后這種趨勢更加明顯。

模塊化設(shè)計在各領(lǐng)域中都有其特定的含義，但基本內(nèi)容是一致的， 模塊劃分表現(xiàn)出模塊內(nèi)的強相關(guān)性和模塊間的弱相關(guān)性［9］。魚雷模塊化設(shè)計是根據(jù)戰(zhàn)技需求確定基本型功能主體框架， 通過功能分解創(chuàng)建模塊單元， 擬定產(chǎn)品系列型譜、確定參數(shù)范圍及主要參數(shù)， 形成模塊資源庫并編制技術(shù)文件， 從基本型發(fā)展派生型， 以滿足廣泛需求。

2 魚雷模塊化案例及啟示

2.1 魚雷模塊化典型案例

2.1.1 德國DM2A4魚雷系列

德國主力戰(zhàn)雷采用電子控制高速永磁發(fā)動機和模塊化鋅氧化銀電池組， 玻璃纖維對轉(zhuǎn)螺旋槳（5葉和9葉側(cè)斜槳）， 配以歐洲MU90魚雷所用的大型減速、換向齒輪［2］?？筛鶕?jù)不同實戰(zhàn)或訓(xùn)練需求配置1～4塊模塊化電池組， 同時根據(jù)需要調(diào)換螺旋槳， DM2A4魚雷內(nèi)部計算機通過兼容數(shù)字模式結(jié)合模塊化電池數(shù)量配置實現(xiàn)型號衍生功能。此外， DM2A4魚雷結(jié)構(gòu)緊湊并有較大的改進和提升空間， 系統(tǒng)預(yù)留了未來改進和功能擴展的標(biāo)準(zhǔn)接口， 可衍生出多型號魚雷和多功能無人水下航行器等， 圖 1所示為 DM2A4系列魚雷和UUV的結(jié)構(gòu)配置。

2.1.2 混裝魚雷

MK54魚雷的混裝技術(shù)方案， 闡述了美國近年來在魚雷領(lǐng)域模塊化設(shè)計趨勢和策略。

1994年雷聲（Raytheon）公司通過驗證 MK46后段與MK50前段之間機械、電子和軟件的接口匹配性， 采用“拼湊方案”設(shè)計了MK54魚雷， 即采用MK50的雷頂段、MK46的戰(zhàn)斗部和后段、MK48的變速控制閥， 以及新型商用成品電子部件和MK50的Ada語言編程軟件這種拼湊型的開發(fā)方式［10］， 如圖2所示。

圖1 DM2A4魚雷系列Fig. 1 DM2A4 torpedo series and an AUV

圖2 MK54魚雷混裝示意圖Fig. 2 Schematic of MK54 hybrid torpedo

2.2 模塊化魚雷的研發(fā)策略

從DM2A4系列魚雷和美國混裝魚雷MK54的升級開發(fā)過程可以看出， 國外在魚雷模塊化技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品研制方面的許多策略值得借鑒。

2.2.1 注重頂層框架和規(guī)劃

注重頂層框架的構(gòu)建， 集中力量發(fā)展基本型?；诟叨饶K化的基型魚雷， 進一步制定具體型號的系列化規(guī)劃， 以滿足未來海軍任務(wù)的多樣性和不確定性需求。將標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一、規(guī)范的要求， 貫穿于魚雷方案論證、設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、定型和改進過程， 持續(xù)提高魚雷武器裝備整體通用化、系列化、模塊化水平， 努力實現(xiàn)“一雷多型、一雷多用”的發(fā)展目標(biāo)。

德國通過模塊組合與模塊升級實現(xiàn) DM2A4魚雷的系列化發(fā)展， 既成功集成應(yīng)用高新技術(shù)，又可以提高軍費利用率。常規(guī)操雷僅需使用2塊電池， 就可滿足試驗需求， 日常發(fā)射訓(xùn)練時甚至只需 1塊電池。戰(zhàn)時， 可通過變換模塊化電池的數(shù)量打擊不同的目標(biāo)， 做到“因人而異”。MK46魚雷可供水面艦艇、固定翼飛機、直升機使用， 也可作為火箭助飛魚雷的有效載荷使用， 最大限度地兼容了現(xiàn)有的輕型魚雷發(fā)射平臺， 實現(xiàn)了“一雷多用”目標(biāo)。

現(xiàn)代魚雷的系列化發(fā)展分為輕、重兩型， 輕型魚雷代表產(chǎn)品有 MK46（美）系列、A244（意）系列、APR-2E（A-2）（俄）等； 重型魚雷代表產(chǎn)品有MK48系列（美）、A184（意）、“旗魚”（英）和65-73（俄）等。由此可見， 各國均對魚雷系列化發(fā)展持積極推進態(tài)度， 著力進行魚雷系列化規(guī)劃， 但各國頂層規(guī)劃和技術(shù)水平起點不同， 系列化程度差距明顯， 美國完成的MK46、MK48等多系列， 足以彰顯其先進的戰(zhàn)略思想和技術(shù)高度。

2.2.2 應(yīng)用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和植入先進技術(shù)

為了能夠?qū)崿F(xiàn)魚雷更好、更可靠的航行和作戰(zhàn)性能， 應(yīng)用計算機、網(wǎng)絡(luò)、總線等技術(shù)的植入，有助于提高魚雷武器裝備的數(shù)字化、信息化、智能化水平。一型魚雷服役期間會涌現(xiàn)大量新興技術(shù)， 用于提高魚雷的作戰(zhàn)性能［11］。這就要求魚雷的內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)開放， 便于及時植入先進技術(shù)， 同時可通過不斷優(yōu)化設(shè)計， 逐步提高并強化產(chǎn)品可靠性、維修性、測試性、保障性水平和系列化發(fā)展能力。

以魚雷用電池與電機匹配性為例， 從早期的鉛酸電池發(fā)展到目前主流的銀鋅電池、鎂-氯化銀海水電池［12］。電池能源的迅猛發(fā)展造成了電機匹配性的矛盾， 目前先進電動力魚雷大都選用結(jié)構(gòu)緊湊型電機以便后續(xù)改造升級、匹配新型電池。如法意聯(lián)合研制的永磁電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、效率高等優(yōu)點。德國的DM2A4、法國的“海鱔”、歐洲的MU90等魚雷均采用該型電機。

美國針對MK37魚雷通過不斷改進、植入新技術(shù)陸續(xù)推出NT37C、NT37D、NT37E、NT37F、NT37FTM魚雷， 直至NT37FTM魚雷僅保留了原來MK37魚雷的雷殼， 其內(nèi)部子系統(tǒng)（動力與制導(dǎo)）已逐漸被新的硬件和軟件取代， 性能大幅提高，可以看出 MK37魚雷研發(fā)初期就已應(yīng)用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 這一點在MK46、MK48等魚雷系列化進程均有所體現(xiàn)。針對某型魚雷改裝升級也不是盲目進行的， MK37魚雷改造的背景是核潛艇的發(fā)展已不能滿足作戰(zhàn)需求， 綜合權(quán)衡效益和費用后， 美國海軍決定通過子系統(tǒng)分步升級完成魚雷武器的全面升級， 改造舊型魚雷可以顯著節(jié)省軍費。

2.2.3 規(guī)范一套通用合理的標(biāo)準(zhǔn)體系

合理規(guī)劃魚雷的內(nèi)外接口， 實現(xiàn)與發(fā)射裝置、發(fā)控設(shè)備和檢測系統(tǒng)的最佳匹配， 提高魚雷在技術(shù)準(zhǔn)備、試驗測試和訓(xùn)練保障時的機動化、通用化水平。

例如關(guān)于魚雷保障性的檢測， 美國先后研究了MK48和MK54等魚雷檢測系統(tǒng)， 可針對相應(yīng)型號魚雷實現(xiàn)便捷地檢測。隨著魚雷通用化水平的提高， 單一針對某型魚雷的檢測系統(tǒng)必將被時代所淘汰， 未來魚雷檢測系統(tǒng)的發(fā)展方向為一體化、通用化、機動化和簡捷化［11］。建立檢測標(biāo)準(zhǔn)，積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 開展專題研究， 建立與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)檢測規(guī)范， 對魚雷技術(shù)陣地及戰(zhàn)場的快捷技術(shù)準(zhǔn)備具有重要意義。

2.2.4 靈活改造和螺旋升級

MK54魚雷在研發(fā)中應(yīng)用了一些通用度較高的民用設(shè)備代替專研設(shè)備， 并在零部件的選用中最大限度地取自武器庫中現(xiàn)存裝備的通用件， 節(jié)約了大量的生產(chǎn)和后續(xù)維護經(jīng)費［1］。據(jù)估計，MK54魚雷的研制、試驗和鑒定費用大約為1億美元， 約為以往一新型魚雷研制費用的十分之一，研制周期不到MK50魚雷的一半。因價格較低、性能優(yōu)越等特點， MK54魚雷成為21世紀(jì)美國海軍及其盟友輕型魚雷家族中的重要成員。

其他各國也在積極效仿美國這種做法， 法意MU90魚雷是法國“海鱔”魚雷與意大利A290魚雷的混型［13］。南非A44魚雷是美國MK44魚雷與MK46魚雷的混型。魚雷武器的混裝改型， 既實現(xiàn)更新升級， 又降低成本和研制周期， 事半功倍。

通過上述分析可知， 在魚雷設(shè)計研發(fā)方面，部分國家已充分考慮如何最大限度地繼承和利用已有成熟型號的功能模塊和研究成果， 實現(xiàn)新型魚雷的快捷設(shè)計， 減少和消除同一水平上的重復(fù)勞動， 降低研制經(jīng)費， 縮短研制周期， 同時最大程度上實現(xiàn)生產(chǎn)能力的分時復(fù)用（和平時期提高生產(chǎn)線的利用率， 有效降低生產(chǎn)成本， 搶占軍貿(mào)市場； 戰(zhàn)時快速提高產(chǎn)能保障戰(zhàn)場損耗和供應(yīng)）。

結(jié)合以往魚雷設(shè)計研制情況， 借鑒其他行業(yè)模塊化設(shè)計技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗， 文中針對性的提出了適合魚雷行業(yè)技術(shù)發(fā)展的模塊化魚雷變型設(shè)計方法。

3 基于模塊化的魚雷總體設(shè)計方法

為滿足不同戰(zhàn)技需求， 模塊化魚雷總體設(shè)計引入變型設(shè)計方法可實現(xiàn)快速、高質(zhì)量、低成本地派生新型魚雷。魚雷變型設(shè)計旨在保持魚雷實例組部件（模塊）基本功能、原理和結(jié)構(gòu)不變的情況下， 根據(jù)不同戰(zhàn)技需求， 對已有基本型號局部結(jié)構(gòu)和工程約束的變異形成新的型號。

3.1 設(shè)計體系

如圖3所示， 模塊化魚雷變型設(shè)計體系包括設(shè)計資源平臺［14］建立和變型設(shè)計2個基本組成部分。平臺建立階段將功能模塊和配置方式等資源生成設(shè)計資源庫； 變型設(shè)計階段按戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能需求調(diào)用資源數(shù)據(jù)庫， 確定總體設(shè)計方案組成， 包括基型魚雷、模塊單元以及約束要素等， 結(jié)合性能需求對差異化模塊進行增添、修改等處理。

圖3 基于模塊化的魚雷變型設(shè)計體系Fig. 3 Torpedo variant design system based on modularization

模塊化魚雷進行變型設(shè)計過程中， 主要通過“選定基型魚雷+提取相似模塊+提取差異化模塊”的設(shè)計方法。設(shè)計過程中應(yīng)嚴(yán)格控制因差異化而派生的改造和新設(shè)計模塊的數(shù)量， 減少零部件變型數(shù)目， 達到減少設(shè)計冗余和成本的目的，同時可以在一定程度上提高產(chǎn)品的成熟度。

3.2 設(shè)計流程

根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)需求查詢總體設(shè)計資源庫， 將匹配度最優(yōu)的相似型號作為基型魚雷，對其進行參數(shù)或結(jié)構(gòu)的局部調(diào)整得到變型魚雷總體技術(shù)方案， 如圖4所示。

圖4 基于模塊化的魚雷變型設(shè)計流程Fig. 4 Torpedo variant design flow chart based on modularization

具體流程為

1） 在總體思路明確的基礎(chǔ)上， 確定魚雷模塊化的約束條件包括:

a. 裝載平臺， 飛機的武器艙、助飛火箭、水面艦或潛艇的發(fā)射管等不同裝載平臺， 對魚雷外形、尺寸和重心等參數(shù)所產(chǎn)生的約束；

b. 攻擊對象， 針對敵方航母、水面艦、潛艇以及岸基設(shè)施等不同攻擊目標(biāo)， 應(yīng)制定可替換功能模塊方案， 以保證魚雷可對攻擊目標(biāo)造成毀傷最大化；

c. 接口要素， 包括合理規(guī)劃艙段間接口、硬件接口等； 規(guī)范軟件協(xié)議， 優(yōu)化“電布局”、“線布局”和“總體結(jié)構(gòu)”之間的關(guān)系；

d. 功能特性和結(jié)構(gòu)特性， 開放性設(shè)計方案應(yīng)全面兼容魚雷內(nèi)部制導(dǎo)、控制、戰(zhàn)斗部、動力等復(fù)雜分系統(tǒng)； 合理配置雷內(nèi)各組部件， 包括雷內(nèi)電子系統(tǒng)集成時的空間尺寸約束等。

2） 進行模塊設(shè)計: 劃分模塊/段； 定義各模塊間的機械和電子接口界面； 建立統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和資源數(shù)據(jù)管理； 對比設(shè)計指標(biāo)參數(shù)， 選取所有同系列的魚雷產(chǎn)品， 并對其各功能模塊進行分析對比， 按照完全借用、改造和新研 3個類別對新產(chǎn)品各模塊的實現(xiàn)途徑進行對比分析； 制定各功能模塊的設(shè)計方案。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù): 模塊設(shè)計、提取基型魚雷和模塊處理， 分別介紹如下。

3.3.1 模塊設(shè)計

模塊設(shè)計包括: 模塊劃分； 確定功能、結(jié)構(gòu)形式、組裝方式和接口方式； 確定性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸等。模塊設(shè)計過程中， 應(yīng)慎重把握模塊劃分原則、建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定合理目標(biāo)， 以科學(xué)的態(tài)度， 采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ?客觀劃分模塊。具體應(yīng)遵循以下原則。

1） 在滿足戰(zhàn)技指標(biāo)的前提下， 優(yōu)先使用在成熟型號上經(jīng)過實航開合的技術(shù)/功能模塊。

2） 組部件的設(shè)計中優(yōu)先使用工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)庫中的產(chǎn)品（方便戰(zhàn)時快速提升產(chǎn)能）。

3） 各模塊間的接口盡量使用工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的機械和電子接口（便于未來產(chǎn)品升級和維護）。

3.3.2 提取基型魚雷

相似度是選取基型魚雷的衡量標(biāo)準(zhǔn)， 選取實例庫中與戰(zhàn)技性能需求匹配度最高的成熟型號作為基型魚雷， 進而針對基型魚雷處理模塊需求。提取基型魚雷的過程中， 需注意性能參數(shù)權(quán)重的確定問題， 質(zhì)量功能配置（quality function deployment， QFD）是一種通過矩陣圖解方法將顧客需求驅(qū)動轉(zhuǎn)換成技術(shù)參數(shù)需求的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)方法［15］。通過QFD方法， 可建立戰(zhàn)技性能需求與資源庫內(nèi)魚雷戰(zhàn)技指標(biāo)之間的聯(lián)系， 確定參數(shù)權(quán)重。

通過戰(zhàn)技性能需求， 確定相關(guān)性能指標(biāo)的相對重要度， 構(gòu)建相對重要性矩陣 A， 利用式（1）判斷矩陣A是否具有一致性。

式中:maxλ 為矩陣A的最大特征值； q為參數(shù)個數(shù)；RI為隨機一致性指標(biāo)。CR＞0.1（不具有一致性）時， 需重新評估軍方需求參數(shù)的重要度； CR≤0.1（具有一致性）時， 通過式（2）求取相似度S。

式中: wi為性能需求參數(shù)的權(quán)重值； δi為性能需求參數(shù)與資源庫內(nèi)參數(shù)的差異度。

表1為按戰(zhàn)技性能指標(biāo)需求檢索庫存型號實例， 計算戰(zhàn)技指標(biāo)性能需求與實例庫內(nèi)各型號的相似度， 確定基型魚雷。

充分考慮軍方需求（質(zhì)量合適、尺寸合適、航速大、航程遠、航深大）， 針對性地選取質(zhì)量、尺寸、航速、航深作為選取基型魚雷的參數(shù)指標(biāo)見表 2。采用◎○△標(biāo)記用戶需求與技術(shù)指標(biāo)之間的相關(guān)度， 分值定為9（強相關(guān)）、3（中相關(guān)）、1（弱相關(guān)）， 進而計算技術(shù)指標(biāo)的相對重要度。

表1 比較戰(zhàn)技需求與資源庫內(nèi)成熟型號示例Table 1 Comparison of tactical and technical demands with mature type in resource database

表2 魚雷主要性能參數(shù)規(guī)劃矩陣Table 2 Planning matrix of torpedo′s main performance parameters

相對重要性矩陣為

式中， 矩陣A的最大特征值maxλ =5， CR≤0.1， 矩陣A具有一致性。

因此， 可得如表3、表4和圖5所示的比較參數(shù)權(quán)重值和資源庫內(nèi)型號實例的相似度結(jié)果。

比較 3種示例型號相似度可知， 資源庫內(nèi)MK46-Ⅱ和MK50與戰(zhàn)技性能指標(biāo)需求契合度較高， 進一步利用約束條件可篩選出最佳基型魚雷。為了說明計算流程， 僅僅舉了一個簡單例子，實際基型魚雷的選取過程要復(fù)雜得多， 魚雷設(shè)計包括流體動力布局、總體結(jié)構(gòu)、全雷電路及信息系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、自導(dǎo)系統(tǒng)、引信系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等復(fù)雜系統(tǒng)［16］， 各參數(shù)之間耦合度較高， 并行存在定量和定性 2種參數(shù)， 因此，基型魚雷的選取過程應(yīng)在實踐中摸索， 針對各系統(tǒng)特點以分系統(tǒng)性能、可靠性、保障性等對參數(shù)權(quán)重進行多目標(biāo)優(yōu)化， 進而求取最佳的基型魚雷。

表3 魚雷主要性能參數(shù)權(quán)重值Table 3 Weight values of torpedo′s main performance parameters

表4 相似度計算結(jié)果Table 4 Similarity results

圖5 相似度示意圖Fig. 5 Schematic of similarity

3.3.3 模塊處理

比較基型魚雷戰(zhàn)技指標(biāo)與戰(zhàn)技性能需求， 確定基型魚雷中需調(diào)整的差異化模塊。模塊處理分別選用標(biāo)準(zhǔn)模塊、標(biāo)準(zhǔn)模塊改造設(shè)計和全新設(shè)計所需的“標(biāo)準(zhǔn)”模塊。

1） 選用標(biāo)準(zhǔn)模塊: 檢索模塊資源庫中滿足技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)要求的模塊用于基型魚雷。

2） 標(biāo)準(zhǔn)模塊修改: 戰(zhàn)技需求與基型魚雷的差異化模塊， 可通過修改模塊資源庫中的標(biāo)準(zhǔn)模塊得到。

3） 補充設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)模塊: 為滿足特定戰(zhàn)技性能需求創(chuàng)建新模塊。

修改、創(chuàng)建過程中產(chǎn)生的新模塊應(yīng)及時注冊到設(shè)計資源庫中， 不斷積累設(shè)計資源和模塊， 同時便于后續(xù)使用和完善。

基于模塊化的魚雷變型設(shè)計方法， 可實現(xiàn)快速、高質(zhì)量， 有效提升產(chǎn)品可靠度和保障性， 取得較好的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

為了使魚雷復(fù)雜性可控、實現(xiàn)并行工作以及適應(yīng)多樣性升級， 模塊化技術(shù)已成為武器裝備領(lǐng)域研發(fā)設(shè)計的發(fā)展趨勢及應(yīng)對策略。文中通過分析國外模塊化魚雷實例的研發(fā)策略， 結(jié)合質(zhì)量功能配置方法， 證實模塊化魚雷變型設(shè)計方法可作為一種快速設(shè)計手段， 實現(xiàn)設(shè)計資源的繼承與重用。由于魚雷總體設(shè)計包含應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)、流體力學(xué)、電氣設(shè)計、質(zhì)量工程等多學(xué)科領(lǐng)域［8］， 模塊化魚雷設(shè)計資源種類繁多、數(shù)量龐大， 如何實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的高效管理和調(diào)用是后續(xù)研究需重點關(guān)注的方向。

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（責(zé)任編輯: 許 妍）

Torpedo Overall Design Technology Based on Modularization

LI Ming-kun1， 2， CAO Xiao-juan1， WANG Zhong1， 2， ZHANG Bo1， NIE Wei-dong1， MA Ling1
（1. The 705 Research Institute， China Shipbuilding Industry Corporation， Xi′an 710077， China； 2. Science and Technology on Underwater Information and Control Laboratory， Xi′an 710077， China）

In view of the problems in traditional torpedo overall design， such as the high design & development cost， the low reliability and the low reuse rate of mature technology， a rapid torpedo overall design method based on modularization is proposed through getting the inspiration from development process and specifications of DM2A4 and MK54 torpedoes， and analyzing the strategies of torpedo modular design with respect to engineering practice. The design flow and the key technologies are discussed in detail. This design method is on the basis of construction of a resource management platform， and manages effectively the design resources of mature types. According to operational requirements，specifications are searched to determine the most optimal similar type on the design resource management platform， then to modify the different modules and form the overall technical scheme of a torpedo. The method can reduce the cost effectively by achieving the maximum reuse of design resource of mature type.

torpedo； overall design； modularization

TJ630.2

A

1673-1948（2016）04-0241-07

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.001

2016-04-25；

2016-05-18.

歷明坤（1990-）， 男， 在讀碩士， 主要研究方向為魚雷總體技術(shù).