王志剛 宋萬成

（海軍蚌埠士官學(xué)校兵器系1） 蚌埠 233012）（中國人民解放軍海軍駐沈陽彈藥專業(yè)軍事代表室2） 沈陽 110045）

1 引言

為了保證訓(xùn)練雷在引俄潛艇安全發(fā)射提出安全性，這里所指的安全主要包括魚雷離艇的安全和魚雷入水后初期段的運動安全。

對發(fā)射裝置而言，直接影響訓(xùn)練雷離艇安全性與訓(xùn)練雷入水后初始段的運動安全性的指標(biāo)就是訓(xùn)練雷的出管速度。因此進(jìn)行訓(xùn)練雷離艇安全性與訓(xùn)練雷入水后初始段的運動安全性的分析，主要就是對訓(xùn)練雷出管速度進(jìn)行分析。

訓(xùn)練雷的出管速度是指訓(xùn)練雷出管時，訓(xùn)練雷相對于攻擊艦艇的速度。它既要保證訓(xùn)練雷自由地通過潛艇的外殼（防波板凹龕區(qū)）安全離開艇體，又要保證訓(xùn)練雷安全地由非穩(wěn)定運動階段過渡到穩(wěn)定運動階段，即保證訓(xùn)練雷最初航行階段在深度運動上的操縱性（不致產(chǎn)生過大的袋深或跳水），訓(xùn)練雷可以安全航行。所以，訓(xùn)練雷的出管速度是保證潛艇和訓(xùn)練雷的安全指標(biāo)，是發(fā)射裝置所要解決的最基本的問題。

2 訓(xùn)練雷離艇安全性分析

影響訓(xùn)練雷離艇的首要因素是魚雷的出管速度大小，其次是潛艇出口部的結(jié)構(gòu)，如缺口型出口部的平臺長度、高度，孔洞型出口部的戰(zhàn)斗錐度；再者發(fā)射魚雷時艇速也會影響魚雷能否安全離開發(fā)射潛艇。

引俄潛艇魚雷發(fā)射裝置系統(tǒng)發(fā)射魚雷時，其設(shè)計魚雷出管速度為18m／s，最小不少于12.5m／s，水雷和模擬器出管速度為16m／s。但魚雷實際出管速度均在20m／s～28m／s范圍內(nèi)。針對此種情況魚雷的出管速度能保證在如圖1所示的平臺長度L區(qū)間，魚雷在下沉期間不碰撞管口部的平臺。通過建立訓(xùn)練雷在潛艇發(fā)射出口后在平臺L區(qū)間運動方程及仿真計算，當(dāng)發(fā)射艇速為6kn，魚雷出管速度為15m／s時，訓(xùn)練雷因受到迎面阻力的影響，在運動L＝2m的距離只有0.14s，其重心G下降量只有17mm，足可保證魚雷尾鰭不碰減阻板板凹龕區(qū)平臺。

圖1 魚雷通過潛艇防波凹龕區(qū)示意圖

魚雷出管后不僅在垂直面內(nèi)運動，同時在水平面內(nèi)也可能產(chǎn)生水平偏離運動，為了保證發(fā)射魚雷時艇體安全，引俄潛艇同國產(chǎn)潛艇一樣在發(fā)射管管口向外作一圓錐體，其母線斜度為1∶18，在這個圓錐體內(nèi)，潛艇不布置任何其他零、部件。戰(zhàn)稱戰(zhàn)斗斜度，如圖2所示[4]。

圖2 常規(guī)潛艇平臺水平面示意圖

表1 尾鰭升高／降低的最大數(shù)值和折算的錐度值

為了保證魚雷安全通過彈道口，戰(zhàn)斗錐度要求上、下平臺與發(fā)射管上、下導(dǎo)軌工作面延長線之間距離各不少于100mm；減阻板打開后，其外表面與發(fā)射管內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌工作面延長線之間應(yīng)保證有斜度1∶18的戰(zhàn)斗錐度線[1]。測量方法：在距管口L0＝900mm處α0不小于50mm；在L0＝980mm不小于51mm，再向前按此比例增加。為保險起見，對魚雷圓柱體部分離開導(dǎo)軌后6m行程內(nèi)的魚雷運動進(jìn)行了仿真計算。最有可能碰撞平臺的是魚雷的尾鰭。在6m行程內(nèi)，尾鰭升高和降低的最大數(shù)值和折算的相當(dāng)?shù)腻F度值，列于表1中，其錐度值遠(yuǎn)小于1∶18，無碰撞的危險。

3 訓(xùn)練雷入水后初始段的運動安全性分析

對訓(xùn)練雷的原彈道方程進(jìn)行簡化處理、忽略了次要因素[1]。

由于α、θ很小，所以有sinα＝α、cosα≈1、sinθ＝θ、cosθ≈1成立。又經(jīng)整理得如下訓(xùn)練雷彈道方程：

以上系數(shù)方程組中含有T、v2變量，在這里我們視T為常量，視為訓(xùn)練雷初始速度，vb為訓(xùn)練雷穩(wěn)定航行時的速度）。

對采用慣性深控系統(tǒng)的訓(xùn)練雷來說，其深控方程為擺錘的運動方程。擺錘運動方程是在大地坐標(biāo)系oexeyeze中建立的。

方程中其它各量的含義參見文獻(xiàn)。其它輔助方程為：

為了分析訓(xùn)練雷在引俄潛艇上發(fā)射后初期段運動的安全性，建立了外彈道仿真模型，該數(shù)學(xué)模型由魚雷動力學(xué)方程、運動學(xué)方程、深控系統(tǒng)擺錘運動方程和舵角關(guān)系組成，外彈道仿真的目的，不僅可檢查訓(xùn)練雷發(fā)射后初始段運動的安全性，同時可根據(jù)海區(qū)情況，為海上試驗提供最佳橫舵管制數(shù)據(jù)，以便以最少的試驗次數(shù)達(dá)到預(yù)期試驗?zāi)康腫2]。根據(jù)外彈道數(shù)學(xué)模型，從計算機仿真曲線圖3可以看出，對無動力訓(xùn)練雷當(dāng)橫舵角固定為向下9mm，發(fā)射深度2m時，無動力訓(xùn)練雷不同出管速度下，無動力訓(xùn)練雷最大袋深在4m以內(nèi)，可滿足港內(nèi)水戰(zhàn)斗部威力，導(dǎo)彈殺傷概率增大，但導(dǎo)彈的重量和射程會大大縮短，因此在設(shè)計時，要根據(jù)導(dǎo)彈戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)，綜合考慮殺傷半徑與脫靶量等多種因素，以達(dá)到設(shè)計要求。

[1]李廷杰.導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的效能及其分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2000：183～190

[2]張志鴻.防空導(dǎo)彈引信與戰(zhàn)斗部配合效率和戰(zhàn)斗部分析[M].北京：宇航出版社，1994：68～73

[3]錢杏芳.導(dǎo)彈飛行力學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008：112～117

[4]付玉峻.垂直發(fā)射地空導(dǎo)彈殺傷區(qū)計算[J].防空兵指揮學(xué)院學(xué)報，2011，28（1）：13～15

[5]鄭平泰.攔截彈單發(fā)殺傷概率仿真計算研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006，18（7）：63～64

[6]楊建軍.地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008：23～25

[7]張嗣瀛.現(xiàn)代控制理論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009：115～116

[8]潘旺華，楊希祥.遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈單發(fā)殺傷概率研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2006，27（3）：1～3

[9]姚志敏，史連艷.某型防空導(dǎo)彈殺傷概率評估[J].火力與指揮控制，2005，30（5）：33～34

[10]陳國樂，李海兵，康建設(shè)，等.破片對飛機壁板沖擊損傷仿真研究[J].計算機與數(shù)字工程，2011，39（8）

[11]陳杰.MATLAB寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：423～456