康 樂,孫寶三,張維利

(中國電子科學(xué)研究院,北京 100041)

反潛直升機(jī)在執(zhí)行反潛任務(wù)時(shí),通常先利用被動(dòng)聲吶浮標(biāo)發(fā)現(xiàn)目標(biāo),然后使用吊放聲吶或主動(dòng)聲吶浮標(biāo)對潛艇進(jìn)行精確定位,為對潛攻擊做準(zhǔn)備。被動(dòng)聲吶浮標(biāo)作為反潛直升機(jī)的主要設(shè)備,搜潛范圍受潛艇的輻射噪聲和海洋環(huán)境影響較大。潛艇處于潛望或者上浮時(shí),如果電子偵察ESM接收到浮標(biāo)發(fā)出的超短波無線電信號,則認(rèn)為潛艇處于危險(xiǎn)區(qū)。此時(shí)潛艇應(yīng)迅速下潛,選擇合理的航向、航速、航深等實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)規(guī)避,降低浮標(biāo)的探測效果。吊放聲吶是反潛直升機(jī)攻潛前精確定位目標(biāo)的主要設(shè)備。吊放聲吶從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)需要一段時(shí)間,潛艇可以采取水聲對抗手段影響吊放聲吶探測,避免被穩(wěn)定跟蹤。典型潛艇水聲對抗手段包括非器材對抗和器材對抗兩類:非器材對抗包括變速、變深、變向、關(guān)機(jī)近底懸浮等,器材對抗包括氣幕彈、噪聲干擾器、聲誘餌等。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,潛機(jī)對抗雙方都在不斷研究和提升自身的戰(zhàn)術(shù)輔助決策能力。文獻(xiàn)[1]從航空平臺角度提出了反潛輔助決策需求。為更好地對抗航空平臺,國內(nèi)對潛艇規(guī)避問題進(jìn)行了不少研究,文獻(xiàn)[2]研究了主動(dòng)聲吶浮標(biāo)對純機(jī)動(dòng)手段規(guī)避潛艇探測的效能,文獻(xiàn)[3]研究了潛艇利用迪卡斯聲吶浮標(biāo)盲區(qū)規(guī)避跟蹤等。這些研究從不同角度給出了潛艇對抗典型聲吶浮標(biāo)陣或吊放聲吶的一些規(guī)避方法和建議,但上述研究方法多針對特定航空聲吶類型和陣型,實(shí)際運(yùn)用時(shí)存在一定的局限性。實(shí)際作戰(zhàn)過程中,潛艇除區(qū)分主被動(dòng)聲吶類型外,還難以準(zhǔn)確獲得航空聲吶的類型和陣型情況,因此,在水聲對抗態(tài)勢信息掌握不全的條件下,研究各種水聲對抗手段對主/被動(dòng)聲吶探測效能的影響,對潛艇作戰(zhàn)決策有參考意義。

1 水聲環(huán)境模型

1.1 海洋噪聲模型

淺海環(huán)境下海洋噪聲譜級的經(jīng)驗(yàn)公式[4]:

NLO(f)=10logf-1.7+6S+55

(1)

NLO(f)是噪聲譜級(單位:dB),f是噪聲頻率(kHz),S是海況等級(S∈[0,9])。

1.2 聲傳播損失模型TL

聲波在海水中傳播時(shí),隨著傳播距離的增加,能量逐漸衰減,因此,傳播距離受限。造成傳播損失的原因主要是擴(kuò)展損耗,吸收損耗,聲波反射、折射以及聲波反射、折射引起的邊界損耗。傳播損失的復(fù)雜性很難準(zhǔn)確描述,因此,工程上習(xí)慣使用球面擴(kuò)展加上吸收損失對其進(jìn)行估算[5]:

TL=20logR+βR×10-3

(2)

TL是傳播損失(單位:dB),R是傳播距離(單位:m),β是對數(shù)吸聲系數(shù)(單位:dB/km)。工程上,有時(shí)直接根據(jù)海況對β做出估計(jì):良好條件下β=2 dB/km,中等條件下β=(4～6)dB/km,不良條件下β=(7～8)dB/km,惡劣條件下β>9 dB/km。

2 聲吶探測模型

反潛機(jī)通常投放數(shù)枚被動(dòng)聲吶浮標(biāo)組成一個(gè)浮標(biāo)場,對目標(biāo)實(shí)施探測。

2.1 被動(dòng)聲吶方程

被動(dòng)浮標(biāo)對潛艇探測范圍的預(yù)測通常采用被動(dòng)聲吶方程[5]:

SL-TL=NL-DI+DT

(3)

SL為潛艇輻射噪聲的聲源級;NL為背景噪聲;DI為被動(dòng)聲吶的接收機(jī)方向性指數(shù),被動(dòng)浮標(biāo)一般為全向偵聽,所以DI=0;DT為浮標(biāo)的檢測閾;TL為水聲傳播損失。

輻射噪聲SL與潛艇航速、噪聲之間的關(guān)系[6-7]:

(4)

其中,vc是潛艇航行的臨界速度(單位:kn);v100是潛艇100 m深度時(shí)航行臨界速度(單位:kn);p是海平面上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(單位:Pa);ρ是海水密度(單位:kg/m3);g是重力加速度(單位:m/s2);H是潛艇所處深度(單位:m);pd是潛艇所處深度的水的飽和蒸汽壓力(單位:Pa);p100是100 m深度時(shí)水的飽和蒸汽壓力(單位:Pa);SL是潛艇所處深度的輻射噪聲等級(單位:dB);v是潛艇航速(單位:kn);a是潛艇類型系數(shù)(a≥0),參考表1中潛艇類型和輻射噪聲總聲級,本文取安靜型潛艇a=1;Δ為潛艇速度超過臨界航速后輻射噪聲聲源級的增量,參考文獻(xiàn)[6-7]和表1中輻射噪聲總聲級結(jié)果,本文假設(shè)Δ取值約20 dB;b表示潛艇速度超過臨界航速后輻射噪聲隨航速的變化斜率。根據(jù)文獻(xiàn)[8]實(shí)際測量結(jié)果,超過臨界速度后,航速每增加2 kn,噪聲級約增加2.5 dB,因此本文取b=1.25。

表1 根據(jù)輻射總聲級對潛艇分類[9]

2.2 主動(dòng)聲吶方程

噪聲條件下,主動(dòng)聲吶對潛艇的探測范圍預(yù)測采用如下方程[5]:

SL-2TL+TS=NL-DI+DT

(5)

其中,SL為主動(dòng)聲吶發(fā)射聲源級;TS為目標(biāo)強(qiáng)度;DI為主動(dòng)聲吶的接收機(jī)方向性指數(shù);DT為主動(dòng)聲吶的檢測閾;NL、TL同公式(3)。

混響遮蔽條件下,主動(dòng)聲吶對潛艇的探測范圍預(yù)測采用如下方程[5]:

SL-2TL+TS=RL+DT

(6)

其中,RL是混響級,TL、TS、DT同公式(5)。

式(5)、(6)中指向性發(fā)射聲源級SL的計(jì)算方法參見公式(7)[10]:

SL=170.8+10logW+DI

(7)

其中,W是輻射聲功率(單位:W);DI是發(fā)射指向性指數(shù)(單位:dB)。

目標(biāo)反射強(qiáng)度TS與聲波入射角度、目標(biāo)幾何形狀以及目標(biāo)表面的抗聲發(fā)射特性密切相關(guān),如圖1所示。

圖1 潛艇目標(biāo)強(qiáng)度和入射舷角的關(guān)系Fig.1 Relationship between submarine target strength and angle of incidence of acoustic sound

一般情況下,目標(biāo)反射強(qiáng)度值隨著聲波入射舷角變化呈現(xiàn)近似“蝶形”分布,由此根據(jù)蝶形曲線方程確定目標(biāo)的反射強(qiáng)度[11]為

TS=TSmax×[16.17-2.98cos 2β-3.083cos 6β]/22.223

(8)

TSmax是目標(biāo)正橫時(shí)最大反射強(qiáng)度(單位:dB),β是聲波入射舷角(單位:°)。

潛艇近底時(shí),海底混響是主動(dòng)聲吶重要的干擾[5]。

(9)

海底散射強(qiáng)度Sbottom通常用下列公式估算[5]:

Sbottom=-27+10log (sin2θ)

其中,θ是掠射角(單位:°),r是水平距離(單位:m),c是聲速(單位:m/s),τ是脈沖寬度(單位:s),?是等效合成波束寬度(單位:°)。

3 潛艇對抗模型

航空聲吶需要一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、穩(wěn)定跟蹤等功能,在潛艇已被聲吶接觸發(fā)現(xiàn)的不利條件下,潛艇水聲對抗的目的是切斷反潛機(jī)探測收斂過程,破壞反潛機(jī)進(jìn)入攻擊流程的條件。潛艇對抗航空聲吶的手段包括機(jī)動(dòng)對抗和器材對抗。

3.1 機(jī)動(dòng)對抗

潛艇機(jī)動(dòng)對抗包括變深、變向、變速和近底關(guān)機(jī)。變深可以減少空化噪聲,提高臨界速度vc,提高機(jī)動(dòng)性。變向可以改變聲吶波束入射角,減小目標(biāo)強(qiáng)度。

根據(jù)國外數(shù)據(jù)分析和有關(guān)潛艇水下旋回機(jī)動(dòng)性能的理論計(jì)算,潛艇旋回機(jī)動(dòng)參數(shù)與航速的變化關(guān)系如式(10)所示[5]:

(10)

其中,Rm是潛艇機(jī)動(dòng)旋回半徑(單位:m),Vm是潛艇航速(單位:kn),ωm是潛艇回旋角速度(單位:°/s)。

變速可以縮短潛艇離開聲吶威力范圍時(shí)間,參考文獻(xiàn)[12]內(nèi)圖1,在動(dòng)均勻條件下,潛艇在5°舵角、6節(jié)航速下垂速(Uτ)約為0.5～1 m/s。常規(guī)潛艇水平方向加速度[13]為0.04～0.06 m/s2。

3.2 器材對抗

氣幕彈通過吸聲對抗主被動(dòng)聲吶。單枚氣幕彈產(chǎn)生寬1.5～2.0 m、高50 m的氣幕,一次發(fā)射10枚可以形成(15～20)m×50 m的氣幕。對(15～20)kHz聲波的插入損失約20 dB,對(8～15)kHz聲波的插入損失約15 dB,對(5～8)kHz聲波的插入損失約8 dB[5]。頻率越低,屏蔽效果越差。

寬頻噪聲干擾器主要用于對抗主動(dòng)聲吶,原理是通過抬高背景噪聲降低探測距離。噪聲干擾器的噪聲強(qiáng)度譜級范圍大致在138～187 dB[14],本文的計(jì)算取其中間值160 dB。假設(shè)吊放聲吶接收器處的噪聲是海洋環(huán)境噪聲NLO,寬頻噪聲干擾器聲源NLG,經(jīng)過擴(kuò)散傳播TLG后,抵達(dá)聲吶接收機(jī)的噪聲計(jì)算公式[2]為

NL=10log(100.1NLO+100.1(NLG-TLG))

(11)

NL是聲吶接收器處背景噪聲,NLO計(jì)算見式(1),TLG計(jì)算見式(2)。

自航式誘餌模擬潛艇的輻射噪聲和機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)作為假目標(biāo)對抗被動(dòng)聲吶。同時(shí)還可以引導(dǎo)主動(dòng)聲吶脈沖信號模擬目標(biāo)反射特性,對抗主動(dòng)聲吶,這種情況下只需將誘餌看作定常目標(biāo)強(qiáng)度TS的潛艇就行。由于自航式誘餌屬于暴露式器材,本文認(rèn)定其為對抗主動(dòng)聲吶的手段。

4 信息處理模型

4.1 環(huán)境噪聲信息處理

被動(dòng)聲吶采用被動(dòng)寬帶方式檢測信號,根據(jù)式(1)對檢測范圍內(nèi)噪聲譜進(jìn)行平均:

(12)

其中,NLO是平均噪聲級(單位:dB),NLO(f)定義計(jì)算同公式(1),fmax、fmin是被動(dòng)聲吶偵聽頻率的上、下限(單位:Hz),被動(dòng)浮標(biāo)的工作頻帶一般為10 Hz到10 kHz[6]。

4.2 航空聲吶信息處理

航空聲吶從接觸發(fā)現(xiàn)到穩(wěn)定跟蹤識別目標(biāo)需要一定的流程和時(shí)間。單枚浮標(biāo)一般只能接觸和發(fā)現(xiàn)目標(biāo),多枚聲吶浮標(biāo)在共視條件下,例如3枚LOFAR浮標(biāo)交叉覆蓋,4枚LOFAR浮標(biāo)CODAR陣共視等連續(xù)監(jiān)測S分鐘(或S′個(gè)積分周期)才能穩(wěn)定跟蹤識別目標(biāo)。主動(dòng)聲吶同樣需要連續(xù)M個(gè)檢測周期內(nèi)N次以上的發(fā)現(xiàn),才能形成穩(wěn)定跟蹤識別,平均檢測時(shí)間為

(13)

其中,Td是穩(wěn)定跟蹤條件下的平均檢測時(shí)間(單位:s);i是檢測次數(shù);N是穩(wěn)定跟蹤識別最低檢測成功次數(shù);M是檢測周期次數(shù);τ是單個(gè)檢測周期時(shí)間(單位:s),計(jì)算公式為

(14)

其中,dmax是航空聲吶最大檢測距離(單位:m),c0是聲速(單位:m/s)。

現(xiàn)代聲吶一般都具備多目標(biāo)檢測處理能力,但識別確認(rèn)還須依賴聲吶員[10]。聲誘餌對抗的目的是增加操作員識別時(shí)間,誘騙操作員識別錯(cuò)誤。假設(shè)聲吶員對每個(gè)目標(biāo)的識別時(shí)間是μ個(gè)檢測周期,聲吶員將真目標(biāo)識別成真目標(biāo)的識別率是α,將真目標(biāo)識別成假目標(biāo)的識別率是1-α,聲吶員將假目標(biāo)識別成真目標(biāo)的識別率是1-β,將假目標(biāo)識別成假目標(biāo)的識別率是β。典型反潛直升機(jī)聲吶員是1人,潛艇使用γ個(gè)聲誘餌對抗吊放聲吶的成功率為

(15)

通過釋放聲誘餌,導(dǎo)致聲吶員平均處理時(shí)間延長,其平均處理時(shí)間為

(16)

其中,E(T)是平均處理時(shí)間(單位:s),μ是聲吶員對每個(gè)目標(biāo)的聲吶檢測周期總數(shù),τ同式(14),α、β、i同式(15)。

在潛艇釋放聲誘餌進(jìn)行誘騙的情況下,反潛直升機(jī)聲吶員最大處理時(shí)間為

Tmax=(1+γ)μτ

(17)

其中,Tmax是聲吶員最大處理時(shí)間(單位:s),γ、μ、τ參數(shù)定義同式(16)。

4.3 潛艇聲吶信息處理

潛艇對被動(dòng)聲吶沒有感知能力,依靠上浮后ESM感知來確定被動(dòng)聲吶的位置。

潛艇聲吶的發(fā)現(xiàn)、定位處理能力遠(yuǎn)比航空聲吶強(qiáng),潛艇對主動(dòng)聲吶的探測距離遠(yuǎn)大于航空聲吶的探測距離,在同等條件下,包括噪聲干擾下,認(rèn)為潛艇也能感知反潛直升機(jī)主動(dòng)聲吶。

相比主動(dòng)航空聲吶需要雙波程時(shí)間后才能獲得目標(biāo)信息,潛艇可以在主動(dòng)航空聲吶回波過程中提前δ秒啟動(dòng)聲信息處理,那么原則上潛艇至少可以提前δ秒發(fā)現(xiàn)主動(dòng)聲吶。

(18)

式中,d是航空聲吶到目標(biāo)的距離(單位:m),c0是聲速(單位:m/s)。

5 仿真計(jì)算

5.1 仿真條件

據(jù)統(tǒng)計(jì),50%的航運(yùn)噪聲來自4.93海里范圍內(nèi),如果4.93海里范圍內(nèi)沒有船只,航船噪聲級會非常低,可不考慮。如果4.93海里范圍內(nèi)有1艘或多艘船只,噪聲級會非常高[10]。本文假設(shè)潛機(jī)對抗區(qū)域10海里內(nèi)不存在航船干擾,工作海況3級,中等水文條件,海面處于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,標(biāo)準(zhǔn)海水密度[9]是1 010 kg/m3,潛艇工作深度范圍為60～250 m,100 m深處潛艇臨界速度是7.94 kn,敷瓦潛艇正橫目標(biāo)強(qiáng)度為10 dB[4]。

根據(jù)上文分析假設(shè)氣幕彈對(0～1)kHz插入損失約1 dB,寬頻噪聲干擾器聲源級160 dB,自航式誘餌模擬10 dB目標(biāo)強(qiáng)度。

假設(shè)聲吶浮標(biāo)連續(xù)3個(gè)檢測周期接觸1次以上判斷為發(fā)現(xiàn);發(fā)現(xiàn)后,多枚聲吶浮標(biāo)共視5 min以上判斷為穩(wěn)定跟蹤。吊放聲吶連續(xù)3個(gè)檢測周期接觸1次以上判斷為發(fā)現(xiàn);發(fā)現(xiàn)后連續(xù)測9個(gè)檢測周期發(fā)現(xiàn)6次以上判斷為定位;發(fā)現(xiàn)后檢測3個(gè)周期可以識別目標(biāo)。

5.2 環(huán)境噪聲

根據(jù)式(11),計(jì)算3級海況下,100 Hz、1 kHz和10 kHz三個(gè)頻點(diǎn)在百赫茲級帶寬范圍內(nèi)的噪聲譜級如表2所示。

表2 噪聲平均譜

5.3 臨界速度與深度關(guān)系

潛艇航行深處飽和蒸汽壓力只是海面大氣壓的1%～2%,是深度造成壓力的1‰～2‰,飽和蒸汽壓力臨界速度計(jì)算結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)[15],將式(4)中水的飽和蒸汽壓力pd和pd100設(shè)為0,計(jì)算典型深度下臨界速度見圖2。

圖2 潛艇臨界速度隨深度變化曲線Fig.2 Curve of submarine critical speed with depth

5.4 對被動(dòng)聲吶工作性能影響

一般情況下潛艇無法感知被動(dòng)聲吶浮標(biāo),但潛艇通過偵聽聲吶浮標(biāo)空投入水聲音或潛望、上浮,其電子偵察可接收浮標(biāo)發(fā)出的超短波無線電信號,則判斷出被動(dòng)聲吶位置并進(jìn)行水聲對抗。

被動(dòng)聲吶偵聽潛艇輻射噪聲時(shí),輻射噪聲只與潛艇的航速有關(guān),為盡快離開聲吶覆蓋區(qū)域,潛艇應(yīng)選擇最短距離機(jī)動(dòng)脫離。以聲吶浮標(biāo)為圓心,聲吶浮標(biāo)探測范圍為R,潛艇航向正北,距離聲吶浮標(biāo)距離d,聲吶浮標(biāo)處于潛艇舷角α,如果潛艇直接直線脫離,根據(jù)三角形兩邊和大于第三邊,圖3中x>R-d,潛艇直線脫離的距離比潛艇轉(zhuǎn)彎背向再脫離聲吶浮標(biāo)的距離要大,本文不考慮這種脫離策略。

假設(shè)潛艇處于不利條件(舷角90°),脫離策略包括:轉(zhuǎn)彎變向背離浮標(biāo),臨界速度脫離、高速脫離、全速脫離、最小噪聲速度脫離,以及變深同時(shí)臨界速度脫離、全速脫離、最小噪聲速度脫離等。

圖3 潛艇直線脫離示意圖Fig.3 Submarine evasion diagram

本文選取某R值進(jìn)行仿真,表3、表4分別是潛艇轉(zhuǎn)彎+機(jī)動(dòng)對抗和潛艇轉(zhuǎn)彎+變深對抗的仿真結(jié)果。

表3 潛艇初始d=1/2R,舷角90°等深仿真

表4 潛艇初始d=1/2R,舷角90°變深仿真

為防止主動(dòng)暴露,對抗被動(dòng)聲吶時(shí),原則上不使用暴露性器材,只使用氣幕彈。但氣幕彈只能覆蓋一定范圍和寬度,采用氣幕彈對抗時(shí),潛艇無法變深。氣幕彈配合機(jī)動(dòng)對抗的仿真結(jié)果如表5所示。

表5 潛艇初始d=1/2R,舷角90°氣幕彈仿真

表3～表5仿真結(jié)果表明,對付被動(dòng)聲吶的最佳策略是采用最小噪聲速度機(jī)動(dòng),控制水聲輻射。氣幕彈的對抗效果略優(yōu)于潛深,但存在不能變向變深的缺點(diǎn),實(shí)戰(zhàn)中,僅在被動(dòng)聲吶方向明確時(shí)可以使用,其他情況下建議采用潛深策略。

5.5 對吊放聲吶工作性能影響

吊放聲吶有主動(dòng)、被動(dòng)等多種工作模式,由反潛直升機(jī)使用。而反潛直升機(jī)懸停時(shí)間有限,因此,一般情況下使用主動(dòng)模式。吊放聲吶工作時(shí),潛艇通過艇載被動(dòng)聲吶感知確定吊放聲吶方位,為盡快離開吊放聲吶覆蓋區(qū)域,潛艇一般選擇最短距離機(jī)動(dòng)脫離。如果潛艇采用直線脫離,則脫離距離長,且脫離過程中目標(biāo)強(qiáng)度大,吊放聲吶探測距離長,因此,潛艇采用轉(zhuǎn)彎變向背離吊放聲吶,減小目標(biāo)強(qiáng)度,再機(jī)動(dòng)脫離。本文選取某R值進(jìn)行仿真,表6是潛艇機(jī)動(dòng)對抗吊放聲吶策略效果。

表6 潛艇初始d=1/2R,舷角90°仿真

氣幕彈、寬頻噪聲干擾器、自航式誘餌配合機(jī)動(dòng)對抗吊放聲吶?？紤]吊放聲吶方向增益,為提高對抗性,可以在潛艇與聲吶之間插入氣幕彈,表7是潛艇使用氣幕彈對抗吊放聲吶策略效果。

表7 潛艇初始 d=1/2R,舷角90°氣幕彈仿真

考慮到吊放聲吶波束方向性,為提高對抗性,可以在潛艇與吊放聲吶之間插入寬頻噪聲干擾器,吊放聲吶、干擾器、潛艇處于同一直線。表8是潛艇使用寬頻噪聲干擾器對抗吊放聲吶策略效果。

表8 潛艇初始d=1/2R,舷角90°干擾器

假設(shè)寬頻噪聲干擾器距離吊放聲吶4 km,NL0= 73.3 dB,寬頻干擾器數(shù)量和主動(dòng)聲吶聲源處背景噪聲關(guān)系如圖4所示。綜合考慮潛艇寬頻噪聲干擾器攜帶總量、單輪發(fā)射對抗效果和吊放聲吶多目標(biāo)偵聽能力,如果潛艇距離吊放聲吶較近,建議單次至少投放2枚以上干擾器,加大噪聲背景干擾,使吊放聲吶多目標(biāo)偵聽通道飽和。如果距離吊放聲吶較遠(yuǎn),考慮費(fèi)效比,可以一次投放1～2枚干擾器。使用上還可以間隔多次投放,通過多組寬頻噪聲干擾器在空間上的分散接力,干擾吊放聲吶跟蹤識別,增加處理難度和時(shí)間。

圖4 寬頻干擾器數(shù)量與聲吶背景噪聲等級關(guān)系Fig.4 Relationship between noise jammer number and noise acoustic level

同步發(fā)射聲誘餌能進(jìn)一步提高吊放聲吶跟蹤識別難度。假設(shè)α=0.8,β=0.6,聲吶員單目標(biāo)識別時(shí)間為90 s,根據(jù)式(15)、(16)得到表9的聲誘餌對抗效果。表9表明,聲誘餌越多,效果越好,但考慮多輪對抗和實(shí)際使用的需要,建議聲誘餌2枚一組使用,一方面誘騙成功率接近50%,識別時(shí)平均處理時(shí)間130 s和最大處理時(shí)間270 s,大幅降低了識別后繼續(xù)開展目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的可信度,滿足潛艇多輪次對抗需要。潛艇拋灑聲誘餌后還可以通過大幅改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài),進(jìn)一步降低吊放聲吶目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析解算精度,破壞武器發(fā)射條件。

表6～表9仿真結(jié)果表明,吊放聲吶聲接觸、跟蹤條件下,潛艇應(yīng)高機(jī)動(dòng)脫離,同時(shí)拋灑寬頻噪聲干擾器(2枚一組)、聲誘餌(2枚一組)等水聲對抗器材,加大吊放聲吶背景噪聲,提高聲吶員識別錯(cuò)誤率和識別處理時(shí)間,降低吊放聲吶目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的定位精度,避免被精確定位。如果潛艇與吊放聲吶水平距離極近,無法機(jī)動(dòng)脫離,且距海底近時(shí)可以采用近底關(guān)機(jī)懸浮策略作為對抗手段。

表9 聲誘餌對抗效果(α=0.8,β=0.6)

6 結(jié)束語

針對潛艇水聲對抗航空聲吶策略選擇問題,本文構(gòu)建了水聲環(huán)境模型、聲吶探測模型、潛艇對抗模型,提出了一種考慮聲接觸、跟蹤、定位、識別處理的航空聲吶信息處理模型,開展?jié)撏晫购娇章晠茸鲬?zhàn)效能仿真,仿真結(jié)果表明:1)對抗被動(dòng)聲吶的最佳策略是采用最小噪聲速度機(jī)動(dòng),控制潛艇水聲輻射噪聲。氣幕彈的對抗效果略優(yōu)于潛深,但存在使用約束多的缺點(diǎn),實(shí)戰(zhàn)中可以在明確探測方向時(shí)使用,否則采用潛深策略更為方便靈活。2)吊放聲吶聲接觸、跟蹤條件下,潛艇應(yīng)高機(jī)動(dòng)脫離,同時(shí)拋灑水聲對抗器材。采用寬頻噪聲干擾器的方式時(shí),當(dāng)潛艇距離吊放聲吶較近,建議一次投放2枚以上干擾器。潛艇距離吊放聲吶較遠(yuǎn)時(shí),可以單次投放1～2枚干擾器。間隔多次投放可以進(jìn)一步提高對抗效果。采用聲誘餌方式時(shí),考慮單輪對抗效果和多輪對抗的需求,建議單次拋灑2枚聲誘餌。如果潛艇與吊放聲吶水平距離極近,且距離海底較近時(shí),可以采用近底關(guān)機(jī)懸浮作為對抗策略。

本文實(shí)現(xiàn)的水聲環(huán)境模型、聲吶探測模型、潛艇對抗模型和機(jī)載水聲信息處理模型可以為潛機(jī)水聲對抗提供仿真參考,仿真方法可以推廣到復(fù)雜對抗態(tài)勢,相關(guān)仿真和分析結(jié)論為潛艇水聲對抗航空聲吶提供了決策依據(jù)。