0引言随着国外鱼雷装备技术和性能的不断发展和提升，对我海军水面舰艇造成的威胁日益增大。
目前水面舰艇对鱼雷的近程防御主要采用声诱饵、声干扰器等软对抗武器，在舰艇近程范围内缺乏有效的硬杀伤手段，一旦诱骗和干扰失败，舰艇将处于极度危险之中。
因此，急需研制一型末端鱼雷硬杀伤武器系统，在舰艇防御末端快速、有效地摧毁突防的来袭鱼雷。
随着对超空泡射弹技术持续和深入的研究，国内外在小口径火炮发射的超空泡射弹技术研究方Vol.44，No.4Apr ，2019火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第44卷第4期2019年4月Calculate and Analysis Supercavitating Projectile Anti-torpedoWeapon System EffectivenessWANG Hai-chuan ，HONG Hao ，QIU San-feng（Jiangsu Automation Research Institute ，Lianyungang 222061，China ）Abstract ：Aim at the combat requirements of close-in anti-torpedo ，base on configuration of thesupercavitating projectile anti -torpedo weapon system and typical assumption of engagement ，calculating and analyzing the system effectiveness at different combat situation ，the main request to sonar ’s performance is put forward.The result can provide a reference for research and design of the supercavitating projectile anti-torpedo weapon system and the sonar.Key words ：supercavitating projectile ，anti-torpedo ，weapon system ，effectiveness analysis Citation format ：WANG H C ，HONG H ，QIU S F.Calculate and analysis supercavitating projectile anti-torpedo weapon system effectiveness ［J ］.Fire Control &Command Control ，2019，44（4）：1-5.摘要：针对水面舰艇末端拦截鱼雷的作战需求，在提出舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统构成和典型作战想定的基础上，计算分析了声纳不同探测性能和来袭鱼雷不同攻击态势情况下系统对来袭鱼雷的命中概率，提出了对系统中鱼雷定位声纳的主要性能要求，可为舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统及声纳的论证与研制提供技术支持。
关键词：超空泡射弹，反鱼雷，武器系统，效能分析中图分类号：TJ63；TP391文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2019.04.001引用格式：王海川，洪浩，邱三凤.超空泡射弹反鱼雷武器系统射击效能分析［J ］.火力与指挥控制，2019，44（4）：1-5.超空泡射弹反鱼雷武器系统射击效能分析王海川，洪浩，邱三凤（江苏自动化研究所，江苏连云港222061）文章编号：1002-0640（2019）04-0001-05专家论坛王海川，男，1964年7月生，研究员，中国船舶重工集团技术专家，南京理工大学特种机械专业本科，硕士研究生导师，中国造船工程学会水面兵器学术委员会委员，《水面兵器》编委会委员，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，享受国务院政府特殊津贴。
研究领域：舰炮武器系统/火控系统、舰载综合火控系统等。
发表论文十余篇，参与出版专著2部，获得国防专利授权十余项。
先后主持或参与过十余项国防型号项目和预研课题的研制或研究工作，获国防和省部级科技进步一等奖3项、二等奖4项、三等奖5项。
（总第44-）火力与指挥控制2019年第4期鱼雷深度20m 10m 8m7m5m280m 3.07149.5267m 3.00133.8254m 3.83150.0229m 3.0095.5200m7.69149.5面取得了重大进展。
超空泡射弹在水中航行150m 后仍具备穿透鱼雷壳体的能力；在最大法向入水角87°，即入水角仅为3°的情况下，可以实现超空泡射弹可靠入水。
超空泡射弹技术的快速发展，促进了舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统的发展。
在此基础上，使用超空泡射弹采用直接命中方式拦截水下来袭鱼雷是否可行，关键取决于传感器对水下目标的探测跟踪精度和火控处理精度。
现役的主动声纳传感器只能测量目标距离和方位角信息，不能提供目标深度信息，在设定的目标深度误差较大时，使用舰炮发射超空泡射弹是难以直接命中目标的。
本文主要针对在舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统中配置可以测量目标三维坐标信息的声纳传感器的情况下，首先基于系统拦雷命中概率的计算提出对声纳传感器的测量性能要求，而后在此基础上计算和分析系统的射击效能。
1系统构成与作战流程舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统主要由高频鱼雷定位声纳、火控设备、小口径舰炮和超空泡射弹所组成。
其中：高频鱼雷定位声纳主要完成对来袭鱼雷的搜索、捕获和跟踪，实时提供目标跟踪测量信息；火控设备主要完成目标运动参数求取和舰炮射击诸元解算，以及舰炮的射击控制；小口径舰炮主要完成对来袭鱼雷的跟踪瞄准和超空泡射弹的连续发射；超空泡射弹主要完成对来袭鱼雷的毁伤任务。
舰载超空泡射弹反鱼雷武器系统的典型作战流程如下：1）接收由作战指挥系统或鱼雷报警声纳提供的目标指示数据和命令；2）高频鱼雷定位声纳依据目标指示数据，搜索、捕获和跟踪来袭鱼雷目标；3）火控设备接收高频鱼雷定位声纳的跟踪测量信息，求取目标运动参数，解算舰炮射击诸元；4）控制舰炮跟踪瞄准来袭鱼雷，适时发射超空泡射弹；5）超空泡射弹高速入水后，形成超空泡，在有效拦截区段内实施对鱼雷的硬杀伤。
2系统有效拦截区段的分析在不同鱼雷攻击段航行深度的情况下，系统的有效拦截区段是不同的。
参照护卫舰类水面舰艇的总体配置情况，将舰炮相对水面的安装高度设定为7m ，可计算出不同鱼雷攻击段航行深度时有效拦截水平距离的变化情况如表1所示。
在以弹丸入水角不小于3°，水中航程不大于150m 作为限制条件的情况下：1）在鱼雷航行深度为8m 时，有最远的水平拦截距离280m ；2）在鱼雷航行深度为20m 时，最远水平拦截距离仅为200m ；3）在鱼雷航行深度大于8m 时，水中航程不大于150m 是主要限制条件；4）在鱼雷航行深度小于8m 时，入水角不小于3°是主要限制条件。
在系统拦雷作战时，可根据鱼雷航行深度，自动计算出可行的最远水平拦截距离，以此确定舰炮的开火时机。
3火控滤波精度计算分析针对声纳对鱼雷目标探测距离误差不大于1%D+2m ，方位误差（滓）分别为0.8°、0.6°和0.4°的假定情况，采用典型的作战态势进行火控滤波精度表1不同鱼雷攻击段航行深度时有效拦截水平距离的变化情况表0558（总第44-）的仿真计算，计算结果如图1、图2所示。
由图1可看出：经过10个周期滤波后，目标距离二阶圆点矩误差为3m ；目标方位角随机误差被压缩到70%以下，此后稳定在60%左右。
1）声纳方位误差（σ）为0.8°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.52°；2）声纳方位误差（σ）为0.6°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.39°；3）声纳方位误差（σ）为0.4°时，经10个周期滤波后的目标方位角误差（σ）为0.26°。
由图2可看出：经10个周期的火控滤波后，目标速度误差（σ）小于1.2节；目标航向误差（σ）均小于2°。
依据以上计算结果，进行如下的火控预测误差的计算与分析：超空泡射弹弹丸初速可达1100m/s ，弹丸空中飞行100m 的时间不到0.1s ，弹丸在水中航行150m 的时间不超过0.4s ，因此，对250m 处鱼雷射击时弹丸空中飞行和水中航行的总时间不超过0.5s 。
由于经过10个周期的火控滤波求取的目标速度误差（σ）不大于0.5m/s ，目标航向误差（σ）小于2°，由此，可计算出在0.5s 的弹丸飞行时间内目标外推误差（σ）不大于0.25m ，相比滤波后的目标距离误差为3m 是一个小量。
此后，随着弹丸飞行时间的缩短和滤波速度误差的减小，目标预测误差将进一步减小，因此，在计算系统射击效能时，将主要考虑火控滤波求取的目标现在点坐标误差。
4系统效能计算与分析在以上分析与计算的基础上，参照国军标GJB 592《舰炮武器系统射击效力评定》中的对空射击效力计算方法，按照下页图3所示位置关系进行系统对水下鱼雷直接命中概率的计算。
计算假定条件如下：弹丸初速高，空中飞行距离很短，因此，空中弹道可近似为直线；弹丸入水时姿态不发生变化，水下弹道近似为直线，弹丸的入水角与火炮高低射角相等；来袭鱼雷直径0.533m ，鱼雷长度7m ；航行速度为50kn~55kn ，攻击段航行深度设定为10m ±5m ；火炮火线相对水面的高度设定为7m ；火炮射速：320发/min ；火炮随动系统的跟踪误差（σ）为1.5mrad ；水中弹道模型及参数不准确导致的高低诸元误差（σ）为1.5mrad ，方位诸元误差（σ）为1.0mrad ；己舰姿态测量导致的高低诸元误差（σ）为0.75mrad ，方位误差（σ）为0.5mrad 。
1）在声纳不能测量目标深度的条件下计算系统命中概率首先假定声纳对来袭鱼雷方位探测误差（σ）为0.6°，距离探测误差为1%D+2m ；按照传统声纳只能测量距离和方位角信息，不能准确测量目标深度图1声纳不同测量精度情况下火控滤波求取的目标距离和方位角误差曲线图2声纳不同测量精度情况下火控滤波求取的目标速度和航向角误差曲线王海川，等：超空泡射弹反鱼雷武器系统射击效能分析0559（总第44-）火力与指挥控制2019年第4期信息的条件，采用设定目标航行深度的方法，计算系统命中概率。
当存在不同的鱼雷航行深度设定误差情况下，系统命中概率变化情况如表2所示。