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发布时间:2020-07-27 02:42:42

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作者:宋学军

出版社:河北科学技术出版社

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水中霹雳:鱼雷

水中霹雳:鱼雷试读:

前言

人类社会进入21世纪以后,和平与发展成为主题,世界多极化和经济全球化的趋势日渐明显。但是,我们知道,一个国家崛起的标志是综合国力的强大,而军事力量的强大是综合国力强大的重要特征之一。在国家崛起过程中,军事力量一方面维护国家主权、安全和领土完整,另一方面要维护国家战略通道的安全,如领海、领空的安全、通畅,保证国家战略物资的需求通道不被外部势力阻断。还有一个重要作用是通过战争来达到政治目的。从历史看,一个超级大国的崛起往往伴随着战争,如19世纪时的英国,二战后的美国,都是通过战争打败竞争对手,然后走上世界政治舞台的中心。

当今世界,综合国力特别是军事能力还是通过军事武器装备来衡量。武器的历史可以追溯到人类刚刚学会使用石块和木棒的时期。在那个时候,人类为了自身的生存,手中的猎食工具很可能在某些场合变成了同类相残的武器。但是,武器及武器技术迅猛发展却只有几百年的历史。

历史的车轮滚滚向前,科技的发展日新月异。那些原本为研究武器而获得的大量科技成果,正在一天天为我们的文明社会服务。打开潘多拉盒子的巨人们,却极力反对核武器和核战争。如今,核能的和平利用为人类带来了莫大的福音。

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第一章 水下刺客——鱼雷的发展历程

第一节 最初的鱼雷

雷是一种能在水中自主推进、自动控制、自动导引的水下航行器,是用以攻击水面或水下目标的水中兵器。现代鱼雷是一种鱼复杂的高新技术武器,具有速度快、航程远、隐蔽性好、命中率高和破坏威力大等特点,是水中导弹。

一、鱼雷的诞生

鱼雷是英国工程师怀特海德于1866年发明的,已有140多年的历史,在过去的历次海战中发挥过巨大的威力。第二次世界大战期间,被鱼雷击沉的航空母舰有19艘,占被击沉航空母舰总数的45%;被鱼雷与炸弹共同击沉的航空母舰有12艘,占被击沉航空母舰总数的29%;被鱼雷击沉的巡洋舰有45艘,占被击沉巡洋舰总数的36%;被鱼雷与炸弹共同击沉的巡洋舰有23艘,占被击沉巡洋舰总数的19%;被鱼雷击沉的各国运输舰总吨位达1455万吨,占被击沉总吨位的68.8%。1982年英阿马岛海战中,英国“无敌号”核潜艇发射两枚鱼雷,击沉了阿根廷的万吨级巡洋舰“贝尔格拉诺将军”号,再次显示了鱼雷武器的强大威力。在未来海战中,现代鱼雷将是反潜作战的最主要武器,对隐蔽攻击水面舰船,破坏海上交通运输仍将发挥巨大的作用。世界各主要海军国家无不重视鱼雷武器的发展。鱼雷鱼雷命中靶舰

为了保证鱼雷按战术要求的弹道准确运动,提高鱼雷的命中率,自动控制系统和导引系统(统称制导系统)是现代鱼雷不可缺少的重要组成部分。鱼雷用陀螺仪

在鱼雷发展的初期阶段,就有了可控制鱼雷航行深度的定深器。1876年鱼雷装上了横舵控制机构,大大改善了鱼雷的深度控制,但仍没有可靠的航向操纵装置。为了改善鱼雷航向偏差,进行了大量的实航试验(1881~1893年的13年间共实航试验51404次)。1894年,奥地利工程师奥布利应用法国物理学家傅科对陀螺仪的研究成果,经过两年多的努力,创造性地研制成鱼雷方向仪,以控制鱼雷的航向,从而大大减小了鱼雷的航向偏差。这是鱼雷技术发展上的一次重大突破。

二、鱼雷的应用

第二次世界大战以来,随着科学技术的发展和海军作战的需要,舰艇的性能迅速提高,特别是核潜艇的出现,极大地促进了鱼雷武器的发展,相继出现了自导鱼雷、线导鱼雷及火箭助飞鱼雷,使鱼雷的航速、航程、机动性、准确性、打击威力等战术技术性能得到很大提高。鱼雷打击的对象从反水面舰船发展到既反舰又反潜,而且重点发展的反潜鱼雷在水下作三维空间的机动航行,从而推动鱼雷自动控制系统向更高的新技术发展。MK46

20世纪50年代以前,鱼雷自动控制系统的结构以机械-气动式(机械式敏感元件和综合放大装置、气动式执行机构)为主,60年代以后发展了功能完善的电气式鱼雷自动驾驶仪,如美国的MK46鱼雷的自动驾驶仪利用3个速率陀螺、2个摆式加速度计、1个航向陀螺和1个深度传感器来敏感雷体的姿态、深度和角速度,采用了晶体管综合放大电路和直流永磁电动舵机,以稳定鱼雷的俯仰、偏航和横滚,控制鱼雷按设定的深度、主航向及回旋速率航行。鱼雷的吊装

20世纪70年代中期,我国成功地研制了第一套电子式鱼雷深度控制系统。现代计算机技术日新月异的迅猛发展,为鱼雷自动控制系统的进一步发展开辟了更加广阔的前景。自70年代末期以来,新设计的现代鱼雷大多采用了计算机控制系统,如英国的“旗鱼”热动力、线导加声自导鱼雷,其制导系统采用大容量计算机(约5MB,并可扩充)来处理信息,进行决策,并采用捷联式惯导装置,以测量鱼雷在空间的姿态及其变化的有关参数。这些参数经计算机处理后能迅速正确地操舵以控制鱼雷弹道。“甫鱼鱼”电动力、主被动声自导鱼雷,其自动驾驶仪专用计算机是一种专门设计的军用计算机,可满足鱼雷在恶劣环境条件下工作的要求。其储存容量可包括鱼雷在各种战术态势使用时所需的软件,并且易于根据新的战术要求输入新的软件,使鱼雷保持良好的作战效能。发射前自动驾驶仪从发射平台预设定器接收到各种初始数据或信息,并存储起来以使鱼雷在航行中使用。航行中自动驾驶仪从各控制传感器(速率陀螺、加速度计、压力传感器、磁通门航向传感器等)接收鱼雷运动姿态数据,从信号处理机接收目标位置数据,经计算机综合处理后输出控制指令,使液压舵机操纵鱼雷按预定的战术弹道航行。法国的“海鳝”鱼雷MK50反潜鱼雷

法国“海鳝”电动力声自导鱼雷,其自导系统与控制中心采用了7台高速微处理器和一台计算机,其存储容量16位时为0.7MB,计算速度为5000万次/秒(50MlPS)。控制中心的捷联式惯导系统与声自导系统一起使鱼雷控制功能更加完善,可稳定控制鱼雷空中和水下的航行姿态;大深度寻深时,可接近垂直姿态下潜。雷头下方的回声测深仪,可控制鱼雷沿起伏不平的海底航行,控制中心能正确控制末弹道并垂直命中目标。意大利A290电动力、线导加声自导鱼雷有9台微处理器和1台功能较强的计算机,其计算速度为120MIPS,为采用捷联式惯导技术提供了条件,有4个伺服舵机可分别操纵雷尾的上下、左右4个舵面,能控制鱼雷垂直命中目标的要害部位。

美国MK48ADCAP热动力、线导加主被动声自导鱼雷采用5台微机对鱼雷各子系统实行集中统一的管理控制;MK50热动力、主被动声自导反潜鱼雷采用了高性能的微机使其具有自适应和自学习功能,可引导鱼雷垂直命中潜艇的薄弱部位,据称是新一代鱼雷——“智能”鱼雷的代表之一。

现代鱼雷自动控制系统的敏感元件向高精度、小型化和高可靠性方向发展。从单一陀螺仪、组合陀螺,发展到由多台高速计算机支持的捷联式惯导系统。这种惯导系统将相互正交的3个加速度计和陀螺仪直接安装在鱼雷上,由计算机将雷体坐标系相对于惯性坐标系的加速度、转动角及角速度进行解算,可提供准确的航向角、姿态角和角速率信息以及瞬时速度和地理位置信息,从而实现远航程鱼雷的精确制导,满足鱼雷末弹道可垂直命中目标要害部位对精确控制的要求。鱼雷的内部构造

现代鱼雷航行深度范围大,航程远,航速高,变速制,鱼雷的特征参数在很大范围内变化,并要求实现各种战术弹道,如垂直命中末弹道等,对控制精度要求特别高,传统的控制技术已不能满足,需要采用最优控制、最优估计、系统辨识、自适应控制、鲁棒控制、容错控制、智能控制等现代控制理论与技术。高速度、大容量微型计算机在鱼雷上的在线运行,为应用现代控制理论分析、综合、设计复杂的鱼雷自动控制系统,实现各种复杂的控制规律提供了硬件基础,同时也为鱼雷的自导、线导、控制等各子系统之间的信息交换和处理提供了极大的方便,有利于促进鱼雷制导大系统向信息化、综合化、智能化、高精度方向发展。

第二节 魅力独具——鱼雷的特点与分类

雷可以由水面舰艇和潜艇携带,用以打击水面舰艇和潜艇,也可由飞机或火箭携带,用于反潜或反舰,还可以用来打击港口鱼和海岸的水下设施。

一、鱼雷武器的特点

1.鱼雷武器的进攻性强

鱼雷具有自带动力、自主航行、自动导引之功能,具有对目标的主动进攻性。特别是自导鱼雷,一旦捕获到目标,它就能自动追击目标。在目前自导装置性能有很大提高的情况下,鱼雷的抗干扰能力、导引精度等都大大提高,使得目标很难规避。现代的大型鱼雷一般装有线导加末自导联合制导系统,使目标更难以逃脱鱼雷的攻击。现代的鱼雷已经发展为真正的水下导弹。

2.鱼雷武器的隐蔽性好

鱼雷是一种可在水下发射,并在水下航行的水中兵器,具有很好的隐蔽性;特别是电动鱼雷具有噪声低、无航迹等特点,即使是装备有良好声呐设备的舰船,也较难及时发现鱼雷而规避。舰载鱼雷发射装置

虽然有些热动力鱼雷,由于其燃烧后的废气中含有不溶于水的气体,形成较明显的鱼雷航迹,与电动鱼雷相比噪声较大,对鱼雷的隐蔽性有一定影响。但目前热动力装置在不断改进,在这些方面得到了很大改善。例如正在研究的闭式循环热动力系统的鱼雷,可以做到无航迹、低噪声。

对于具有主动声自导的鱼雷,一般为了保持鱼雷进攻的隐蔽性,往往使鱼雷接近目标时,才自动启动自导装置的工作,以实施隐蔽攻击,达到较好的攻击效果。热动力鱼雷

3.鱼雷武器的破坏威力大鱼雷爆炸

鱼雷武器是在水下爆炸的。同样数量的炸药,在水下爆炸比在空中爆炸威力要大得多。因为水的密度比空气密度大800多倍,而水的可压缩性只是空气的4×10-5,是爆炸的良性导体,吸收能量小。炸药在水中爆炸的瞬间,可形成几万个大气压和几千摄氏度的高温气体,并以6000~7000米/秒的高速迅猛膨胀,强大的冲击波可以迅速击穿舰船的水下部位,对摧毁和击沉敌舰具有巨大威力。鱼雷所携带的炸药量较多,而且打击的是目标的水下防护薄弱部位和要害部位,较易造成舰艇的沉没,因而比起火炮、导弹,鱼雷武器破坏力要大得多。特别在鱼雷采用了自导、非触发引信后,使命中概率得到进一步提高,因而更增强了其破坏力。直升机机载鱼雷

4.鱼雷武器战斗使用广泛

鱼雷是一种可为多种携带者所携带,又可对多种目标实施攻击的武器。它的主要携带者是水面舰艇、潜艇和直升飞机、固定翼飞机,还可由火箭助飞远距离实施攻击。攻击对象是水面舰艇、潜艇、运输船队以及港口和海岸的重要水下设施。

此外,鱼雷还具有发射装置较为简单、轻便,训练发射可以回收等特点。

二、鱼雷武器的分类

目前世界上鱼雷型号很多,按照不同的分类方法,可分为不同的类型。一般可按鱼雷的动力装置类型、直径大小、制导方式、携带者和攻击对象、引信类型等进行分类。

1.按动力装置分类

按照动力装置的特点可将鱼雷分为热动力鱼雷和电动力鱼雷。(1)热动力鱼雷是以热力发动机作为鱼雷的原动机,热力发动机利用燃料燃烧所产生的热能转换成机械能,带动推进器使鱼雷在水中航行。鱼雷常用的热力发动机有活塞式发动机、汽轮机、火箭式发动机等。(2)电动力鱼雷是利用电能通过电机推进的鱼雷。这种鱼雷用蓄电池作电源,利用电动机将电能转变为推进器(如螺旋桨)转动的机械能。因此电动鱼雷的动力系统由电源、电动机和动力控制装置等组成。

2.按鱼雷直径分类

由于世界各国鱼雷发射管一般为533型和324型,因此,为适应发射管,目前世界各国鱼雷直径通常为533毫米和324毫米。鱼雷按直径的大小可以分为重型鱼雷和轻型鱼雷。(1)重型鱼雷是直径为533毫米或大于533毫米的鱼雷,也称为大型鱼雷。可由潜艇或水面舰艇携带,用于攻击水面舰艇或潜艇。(2)轻型鱼雷是直径为324毫米或小于324毫米的鱼雷,也称为小型鱼雷。主要用于空投或作为火箭助飞鱼雷,也可由潜艇或小型水面舰艇携带,轻型鱼雷主要用于反潜。

除直径为533毫米和324毫米的鱼雷外,有些国家还生产其他规格的鱼雷。例如直径为650毫米,482毫米,450毫米,400毫米和350毫米等规格的鱼雷,还有些国家研制了直径更小的微小型鱼雷。

3.按制导方式分类

按制导方式可分为直航鱼雷、自导鱼雷及线导鱼雷等。(1)直航鱼雷是仅装有自动控制系统的鱼雷。直航鱼雷只能按设定的航向和深度航行,不能自动跟踪目标。早期的鱼雷多为直航鱼雷。轻型鱼雷(2)自导鱼雷是装有自动导引系统,能发现、跟踪目标并能自动导向目标的鱼雷。鱼雷自导系统利用目标辐射或反射的能量发现目标、测定其参量,并对鱼雷进行操纵。现代鱼雷多为自导鱼雷。(3)线导鱼雷是装有线导系统的鱼雷,也称为遥控鱼雷。线导鱼雷通过专用导线与制导站(制导站可以设在发射鱼雷的舰艇或岸上)相连,制导站根据所获取的目标信息和鱼雷的信息,再通过导线对鱼雷进行遥控。直航鱼雷

4.按运载工具分类

按使用鱼雷运载工具不同可分为舰用鱼雷、潜用鱼雷、空投鱼雷和火箭助飞鱼雷等。(1)舰用鱼雷是由水面舰艇携带和发射的鱼雷。(2)潜用鱼雷是由潜艇携带和发射的鱼雷。(3)空投鱼雷是由飞机(固定翼飞机和直升机)携带和投放的鱼雷。意大利“黑鲨”重型鱼雷(4)火箭助飞鱼雷是由火箭携带,在空中飞行一定距离后雷箭分离,鱼雷离开火箭后入水,再按鱼雷的工作方式进行攻击的鱼雷。

5.按攻击对象分类

按鱼雷能够攻击目标的能力可分为反舰鱼雷和反潜鱼雷。(1)反舰鱼雷是攻击水面舰艇和其他水面目标的鱼雷。(2)反潜鱼雷是攻击潜艇和其他水下目标的鱼雷。

此外还有其他一些分类方法,例如按鱼雷推进器的工作原理分类,按引信工作原理分类等。

三、鱼雷的主要构成

虽然鱼雷的类型很多,但是它们都是用来攻击水中目标,其基本功能相同,因而鱼雷一般都由以下几个主要部分组成:

1.鱼雷的总体结构

鱼雷的基本系统有战斗部、动力推进系统、制导系统及总体结构等。这些系统必须集成在一起才能发挥各自的作用。总体结构的作用就是把各个部分进行合理布置和连接,以组成鱼雷整体,并使其具有良好的总体性能。此外,还要保证与发射装置的适配。

众所周知,鱼雷在水中运动时,必须克服流体对它所形成的阻力。为了提高鱼雷速度,鱼雷外形一般做成流线型,以便减小鱼雷航行时的阻力和流噪声。所以雷体为一细长体,一般大型鱼雷其长径比(鱼雷长度与直径之比)λ为12~14.5,而反潜的轻型鱼雷其长径比较小,一般为7~8,以便使鱼雷具有较好的机动性能。

非自导鱼雷的头部呈蛋卵形,而多数自导鱼雷的头部前端则呈平头,这是为满足自导系统的要求。也有的鱼雷在其平头前端加有流线型较好的导流罩,以减小运动阻力。鱼雷的尾部做成收缩形的细长体,在其尾部壳体上装有鳍舵。鳍的作用是保证鱼雷运动的稳定性,因此又称安定面。雷鳍的结构形式一般为四片鳍十字形对称或呈X形布置,也有些鱼雷装有八片鳍或六片鳍。为了提高稳定性,可在鳍后增加稳定环。舵是可以操纵的,其用途是依靠作用在舵上的流体动力及力矩来改变鱼雷的运动方向,所以又称为操纵面。有些鱼雷的鳍舵为一体,既起鳍的稳定作用,又可进行操纵,所以称为全动舵。

鱼雷的外形有严格的要求,要求雷体具有良好的对称性,它决定于雷体的加工和装配质量。雷体的不对称性将引起鱼雷在航行中流体动力的不对称,这种不对称将影响鱼雷航行方向和深度准确性。对于流体动力起重要影响作用的鳍舵在安装时应保证其误差在所规定的误差范围内。氧气鱼雷

为了便于制造、维护和使用,鱼雷壳体都由数段组成,对于不同型号的鱼雷分段数量不同,但基本分为头段、中段、后段和雷尾。对于自导鱼雷头段又分成自导雷顶和战雷段(对于战雷)或操雷段(对于操雷)。各段壳体采用适当的连接方式进行连接。目前鱼雷各段之间所使用的连接方式有螺钉连接、螺环连接、楔环连接、箍环连接等。拖曳式鱼雷雷鳍

为了保证雷体内的仪表和装置正常工作,某些舱室必须保持良好的密封性,所以壳体连接处还必须有密封结构。

为了吊挂鱼雷和在发射管内的定位和导向,在鱼雷重心附近上方的壳体上固定有导脊,以承受鱼雷的自重或其他外加载荷的作用。当发射鱼雷时,雷体上将受到发射力的作用。鱼雷在水中运动时,特别是大深度条件下工作时,壳体将受到较大静水压力的作用。空投鱼雷入水时还会受到冲击力的作用。因此鱼雷壳体及其吊挂系统必须具有足够的强度,并且还必须具有足够的刚度,以防止变形。

鱼雷所携带的炸药、动力能源以及各种仪表装置均合理地布置在雷体中。为了便于自导换能器工作,自导装置位于雷头的顶部,炸药装在雷头的后部称为战雷段。动力能源多在鱼雷中段,这种布置方法,不致于航行中燃料消耗而引起鱼雷重心有较大的变化。鱼雷发动机位于鱼雷后段,以便与推进器连接。控制仪表的位置应确保其正常工作,对于不同型号的鱼雷,其安装位置有所不同。

还应指出,高空投放的鱼雷,除雷头、动力装置、制导控制系统及雷体结构组成部分外,还包括有降落伞装置及缓冲头帽。降落伞装置连接在鱼雷尾部,用以控制鱼雷在空中下降的速度及入水姿态,避免鱼雷入水时产生过大的冲击力,使壳体及仪表受到损坏。当鱼雷入水时,降落伞装置便自动脱离鱼雷。

缓冲头帽用特种泡沫塑料制成,用夹紧结构装于鱼雷的头部,起缓冲作用,用以减小鱼雷入水冲击和过载。缓冲头帽在入水撞击力的作用下破裂,自动与鱼雷分离,保证鱼雷入水后正常航行。

装有战雷段的鱼雷称为战雷,此外还有一种供部队训练或试验和鉴定性能用的鱼雷,这种鱼雷将战雷段换成操雷段,操雷段内不装炸药,而装有各种测试仪表和上浮装置,用以测定鱼雷的航行性能以及保证鱼雷航行终了时能自动上浮和便于打捞。这种装有操雷段的鱼雷称为操雷。

2.战雷段

所有战雷都具有一个装载炸药的舱段,叫做战雷段。战雷段里除装有炸药外还装有引信,以便起爆炸药。战雷段一般在头部,也称为战雷头。战雷段是对目标起直接破坏作用的部分,有时也称为战斗部。鱼雷作为一种水中兵器,战雷段是其重要组成部分。在战斗中,鱼雷的其余组成部分都是用来保证将战雷段准确可靠地送到目标处,从而达到摧毁目标的目的。舰载鱼雷发射

鱼雷之所以安装战雷段是由于鱼雷依靠其本身所具有的动能远不能达到摧毁目标的目的。另一方面,鱼雷使用了非触发引信后仅能依靠战雷段装药的爆炸威力才能起到对目标的破坏作用。

鱼雷的尺寸不同,战雷段的装药量也不同,装药量是决定鱼雷破坏威力的主要因素之一。现在重型鱼雷的装药量一般为200~500千克,对于某些轻型反潜鱼雷,装药量为40~50千克。

3.动力推进系统

速度和航程是鱼雷的重要技术指标。鱼雷的速度和航程主要决定于动力推进系统。动力推进系统由动力装置及推进器组成。鱼雷上所使用的动力装置一般有两类:一类是靠电能而工作的叫做电动力装置,一类是依靠热能工作的叫做热动力装置。

电动力装置的原动机是电动机,能源是蓄电池。电动机用以将电池的化学能转换为机械功,用以带动推进器。鱼雷用电动机与普通电动机工作原理基本相同,只不过多数鱼雷用电动机为双转电动机,即电机的磁系统和电枢系统相对转动,以便带动螺旋桨双向转动。

热动力装置的原动机叫热力发动机,热力发动机将燃料燃烧时的热能转换成机械能。鱼雷用热力发动机是外燃机,燃料燃烧过程是在发动机外的燃烧室中完成的。为保证燃料完全燃烧和限制进入发动机的工质温度和流量,就要求燃料成分按一定的比例供入燃烧室,所以热动力系统还必须包括燃料的供应系统和燃烧室等部分。

常用的鱼雷热力发动机根据其工作原理不同,可分为活塞式发动机、汽轮机、固体火箭发动机等。鱼雷自导头机芯片

推进器是将动力装置的机械功转换成使鱼雷前进的推力的装置。鱼雷常用的推进器有螺旋桨、泵喷推进器、导管螺旋桨、喷气推进器和喷水推进器等。

4.制导系统

鱼雷的制导系统是控制系统与导引系统的总称。制导系统的任务是导引和控制鱼雷能准确地命中目标。目前鱼雷的制导系统可分为三种基本类型:自控系统、自导系统和线导系统。(1)自控系统。鱼雷的自控系统主要包括深度控制系统、方向控制系统及横滚控制系统。这些控制系统完全安置在雷体内,它们所产生的控制信号用以控制鱼雷的横舵或直舵,操纵鱼雷按照预先设定的程序弹道运动,不需要鱼雷本身以外的设备协同工作。鱼雷在航行中如果由于外界干扰而偏离所设定的弹道时,自控系统能自动消除其弹道偏差,保证按预定弹道航行。但仅有控制系统的鱼雷不能自动跟踪目标,当鱼雷不能在预定的弹道上与目标相遇,或者目标采取规避措施时,则不能实施有效攻击。早期的鱼雷一般仅装有自控系统。(2)自导系统。为了提高鱼雷的命中概率,研究出了自导系统。自导系统是利用目标辐射的某种能量或反射的某种能量对鱼雷产生控制信号使鱼雷导向目标的。目前,自导系统大都是利用声信号作为控制信号,装有这种自导系统的鱼雷称为声自导鱼雷。

自导鱼雷能在水中自动搜索、跟踪和攻击目标。自导系统的重要组成部分是安装在雷顶内的换能器阵,它能接收目标舰艇发出的声信号或者接收由鱼雷主动发射出而经目标反射回来的声信号,并转换成电信号。再由接收机和指令装置对信号进行处理,从而判定目标的方位,然后输出信号,以便控制鱼雷的横舵或直舵,操纵鱼雷导向目标。

根据目标辐射的声信号而进行导引鱼雷的自导系统叫被动式自导系统。根据鱼雷发出遇到目标反射回来的声信号而导引鱼雷的自导系统,叫做主动式自导系统。被动式自导系统的缺点是工作时容易受到干扰。主动式自导系统工作时则具有较好的抗干扰性,但结构复杂,因为它不但需要有声信号的接收器,还必须有声信号的发射装置。

鱼雷自导系统除声自导系统外,还有尾流自导系统。尾流是指舰艇在航行时由艇体的运动和螺旋桨转动的空化引起的泡沫区域。与非尾流区的海水介质比,尾流的声特性、温度特性、磁特性及光特性等均发生了异常,尾流自导系统通过检测尾流的异常特性信息,发现尾流并操纵鱼雷沿尾流跟踪目标。根据尾流自导系统所检测利用的尾流信号的不同,可分为声尾流自导、热尾流自导、磁尾流自导、光尾流自导等。目前已用于鱼雷的主要是声尾流自导。(3)线导遥控系统。虽然装有自导系统的鱼雷能够自动跟踪目标,具有较高的命中概率,但自导系统易受干扰,此外,自导作用距离有限,只能在与目标较近的距离上跟踪目标。所以现代大型鱼雷上一般都装有线导系统,发射鱼雷的舰艇通过导线对鱼雷进行遥测和遥控,所以线导鱼雷也称为遥控鱼雷。遥控鱼雷的特点是形成鱼雷导引信号的设备不是完全安装在鱼雷体上,由艇上设备和线导鱼雷组成鱼雷武器系统。线导鱼雷武器系统一般由设在舰艇上的声呐、指挥系统、鱼雷发射显控台、传输导线和雷上的线导系统及相关部分组成。雷上线导系统主要由雷上线团和放线器及电子设备组成。雷上导线与艇上导线通过导线连接器连接。

线导鱼雷能够在远距离上对鱼雷进行跟踪,并具有较强的抗干扰性,但当鱼雷远离发射舰艇而接近目标时,由于艇上设备限制,其导引精度还不够高,为了实现精确制导,一般装有线导系统的鱼雷同时还装有自导系统。在远距离时,由发射舰艇将所测得目标和鱼雷的相关参数,通过计算机进行数据处理,输出遥控指令,经过导线送至鱼雷并操纵鱼雷导向目标。同时自导系统也在进行目标探测,在自导系统发现目标后,则交由自导系统操纵鱼雷导向目标。当自导系统工作失误时,制导站给予纠正。在断线后鱼雷自导系统自主工作。(4)操纵装置。操纵装置是鱼雷制导系统的执行机构,用于将制导系统的指令信号转换成控制鱼雷的操纵力。一般鱼雷的控制系统、自导系统、线导系统共用一套操纵装置。鱼雷的操纵装置主要由舵机和舵组成。

舵机的作用是将制导系统输出的控制信号进行功率放大,并推动舵偏转。舵的作用是通过偏转产生流体动力和力矩,控制鱼雷按要求的弹道运动。鱼雷一般装有四片舵叶,两片垂直舵和两片水平舵呈十字形安装在尾部。垂直舵用以操纵鱼雷水平面内的运动,水平舵用以操纵鱼雷纵平面的运动,当水平舵或垂直舵差动,即不同步偏转时,可以控制鱼雷的横滚。有些鱼雷舵叶是按X形布置,如MK48鱼雷。轻型鱼雷

第三节 海军利器——鱼雷的作用

雷是近代各次海战使用最多和杀伤力最大的水中兵器,由于其具有自动跟踪与攻击目标、隐蔽性强、爆炸威力大和使用范围鱼广等特点,始终是各国海军的主战武器。在历次海战中,鱼雷武器都起到了巨大的作用。

一、在历次海战中的作用

鱼雷真正用于海战,是由1877~1878年的俄土战争开始的。在该战争中,俄国舰艇使用鱼雷击沉了土耳其停泊在巴统港内的舰艇,获得鱼雷使用史上的第一次战绩。中日甲午战争中也使用了鱼雷。到日俄战争时期,鱼雷的使用量已逐渐增加,共发射了265条鱼雷,击毁舰艇11艘,初步显示了鱼雷攻击所具有的良好效果。由于科学技术的发展,鱼雷兵器不断完善,在两次世界大战中,交战双方都使用了大量的鱼雷。

第一次世界大战开始时,鱼雷已被公认为是仅次于火炮的舰艇主要武器。第一次世界大战期间,被鱼雷击沉的运输船达1153万吨,占被击沉运输船总吨位的89%;击沉舰艇162艘,占被击沉舰艇总数的49%。一战时携带鱼雷的攻击机

在第二次世界大战期间,鱼雷武器得以迅速发展,除用以攻击一般舰艇外,有不少航空母舰被鱼雷击沉。日本的“飞鹰”号航空母舰,排水量达27700吨,在1944年6月20日菲律宾海战中,美国利用飞机和潜艇对其实施鱼雷攻击,各有一条命中了它,致使其沉没。还有二艘航空母舰“大风”、“翔鹤”也在该次海战中被鱼雷击沉。

第二次世界大战中被击沉的航空母舰和巡洋舰总数中,大部分是被鱼雷击中而沉没,或是被鱼雷和炸弹的共同作用而击沉。因此,海战实践表明鱼雷对付大型军舰十分有效。

第二次世界大战后的局部海战中,鱼雷仍是主要的水中兵器。1982年英阿马岛海战中,英国“无敌”号潜艇发射两枚鱼雷,一举击沉了阿根廷的万吨巡洋舰“贝尔拉诺将军”号,赢得了战争的胜利。在这次战争中,鱼雷发挥了极大的作用,也奠定了鱼雷在现代海战中的重要位置。现代战争的实践,又一次显示了鱼雷武器的威力。

二、在现代海战中的作用

在科学技术迅猛发展的今天,随着各种高新技术在鱼雷上的应用,鱼雷所具有的独特作用将进一步提高。在未来的现代化海战中,鱼雷将会在攻击现代化核潜艇和常规动力潜艇,击毁敌航空母舰和其他现代化战斗舰艇,消灭运输船和警戒舰艇,以及对海军基地、港口进行袭击等方面起到更加重要的作用,真正成为各国海军起威慑作用的克敌制胜的“杀手锏”。

1.反潜的主要武器

第二次世界大战中,潜艇的战绩显赫,战后各国海军更加重视潜艇的建造和性能的改进,大力发展潜艇,特别是核动力潜艇。核潜艇的作战能力和机动性能比普通潜艇大为提高,能深入远洋,长期在水下逗留,它装备的观测通信器材的性能和武器的威力都有很大提高,它的活动海域显著扩大。核潜艇在许多国家海军的发展中占有极重要的地位,在未来的海战中必将大规模地使用。由于潜艇战斗性能的改进和它在海上战斗行动中作用的增大,反潜战成为各国海军非常突出的问题,将是一项极为艰巨的任务。为了对付潜艇,各国海军一直在寻求有效的反潜武器,特别是能有效地对付核潜艇的武器。鱼雷的速度高、机动性好,能在大深度水下使用,能够自动搜索和追击潜艇,并有效地歼灭潜艇,反潜鱼雷在目前可以说是最有效的武器。反潜鱼雷在海军武器的发展中具有重要的地位。

2.攻击水面战舰及反航母

击毁敌人战斗舰艇以削弱其海上攻击力量,这是鱼雷兵器的重要任务之一。现代的大型水面舰艇为了防护水下的破坏,虽然采用了各种防护结构和措施,但由于现代鱼雷性能的提高,鱼雷水下攻击仍会给水面舰艇带来巨大威胁。虽然导弹武器的出现和其他海军武器发展给海军增添了新的武器装备,但由于鱼雷具有水下爆炸的独特性能和良好的破坏结果,今后鱼雷仍是一种打击水面舰艇的有效武器。

反航母成为现代海战的一个重要的任务,航母及大中型水面舰艇为防导弹攻击,在舰桥、水线附近及飞行甲板等要害部位采用高强度装甲材料,从水上部分一举击沉十分困难,被击中后即便失去战斗力及机动能力,也未必沉没。鱼雷则是攻击舰船的水下部分,而水下部位,特别是舰底却是它最薄弱的部位,并且机舱、弹药舱、电子控制中心等要害部门大多集中于此。同时水下爆炸的破坏威力远大于在空气介质中的爆炸威力,对摧毁和击沉敌舰艇具有更大威力。

航母和大中型水面舰艇及编队具有较强的对空、对海防御能力,反导弹技术不断完善加强了航母和大中型水面舰艇的反导能力,从空中和海面很难接近。然而在水下则不同,其防御和对付鱼雷水下攻击的能力明显是薄弱环节。显然,采用潜艇携带鱼雷隐蔽攻击、远距离突袭是反航母及打击大中型水面舰艇的有效方法和战术。

3.破坏海上运输线

战争中运输保障是极为重要的问题。以往海战中,各国都动用了很大数量的运输船只,为战争运输必需的人员、装备和物资。为了破坏海上运输,各国海军都组织不同兵力攻击对方的护航运输队,其中以使用潜艇力量居多。潜艇具有较长时间的海上独立活动能力,携带鱼雷武器,能在水下隐蔽、突然、准确地给予运输船只以沉重的打击。据统计,在第一次世界大战期间由潜艇实施鱼雷攻击造成的商船损失超过1320万吨,而第二次世界大战中大约为2200万吨(其中不包括前苏联)。这说明了使用鱼雷在攻击护航运输队方面有极大的成效。可攻击航母的俄超空泡鱼雷潜艇发射鱼雷示意图

此外,海军航空兵也可在攻击敌人护航运输队方面起很大作用,而航空兵也可在远距离外用鱼雷快速突击。由于采用了最新的科学技术成就,无论是鱼雷的携带者还是鱼雷本身,其性能都有了很大提高,因此鱼雷兵器在今后海战中更能发挥其作用。它可以切断敌方的人员和物质供应,消耗它的战斗实力,对战争的胜利有直接影响。因此鱼雷武器在破坏海上运输方面有重大意义。

4.袭击水下设施

鱼雷可以用来破坏敌人的港口、码头、船坞、水闸和其他水下工程,以及各种水下障碍(如防潜网、防登陆栅等)。由于鱼雷的自主航行和水下爆炸特点,与其他武器相比,在袭击水下设施的战斗中,具有使用方便、破坏效果彻底的优点,是比较理想的武器。

综上所述,鱼雷在海战中具有重要的作用。随着科学技术的发展,鱼雷的性能不断提高,将会发挥更重要的作用。鱼雷的自动控制系统、自导系统、线导系统组成的联合制导系统,将成为智能化的精确制导系统。

随着新能源和新型发动机及推进器的研制成功,鱼雷航程越来越远,特别是空投鱼雷和火箭助飞鱼雷,使鱼雷实际上成为水中导弹。此外,由于鱼雷是从水下攻击目标的,因而其具有隐蔽性好、爆炸威力大、杀伤力强等特点,是导弹所不具备的。由于鱼雷具有如此重要的作用,因而世界各国都在积极研究新型鱼雷武器,鱼雷更新换代很快。鱼雷装载

第四节 世界各国鱼雷发展情况

在,各国都非常重视鱼雷发展,任何其他海军武器都无法取代鱼雷武器的作用。目前使用鱼雷的国家很多,但能研制和生产现鱼雷的国家并不多。比较早研制生产鱼雷的国家除中国外,还有美国、俄罗斯、英国、法国、德国、意大利、瑞典和日本。除上述研制鱼雷的国家外,还有些国家通过购买鱼雷,继而进行仿制,并逐步开始走自行研制鱼雷的道路。

一、美国的鱼雷

美国鱼雷工业历史悠久,早在1896年就成立了鱼雷站,第一次世界大战后由于财力不足导致鱼雷工业发展缓慢,技术水平显著落后,随后美国政府加大了对鱼雷武器的研制力度,第二次世界大战后美国鱼雷技术终于取得了重大突破。第二次世界大战结束后,美国从德国占领区获得了大量的鱼雷实物、资料和科技人员,这奠定了以后美国鱼雷发展的基础。经过数年的发展,美国鱼雷型号至今已达100余种,其技术水平也代表了当今世界先进水平。具有代表性的鱼雷型号有MK46,MK50,MK48,MK48ADCAP鱼雷等。有海底超级重锤之称的MK48鱼雷

美国鱼雷的发展具有以下特点:

在动力方面,美国鱼雷无论是大型、小型都采用热动力,近期研制的鱼雷,大都采用OTTO-Ⅱ燃料。近来研制成的MK50小型鱼雷使用金属锂与氟化硫闭式循环系统,在世界鱼雷史上是首创。热动力小型鱼雷在世界上也只有美国一家。MK50两枚G7e上下组合而成的人操鱼雷

在鱼雷推进器方面除采用传统螺旋桨推进器外,20世纪90年代以来研制的鱼雷大都采用泵喷射推进器,具有噪音低等优点。

在作战对象上,美国鱼雷无论大型还是小型,都是反潜作战,只有大型鱼雷兼顾反舰,没有专用反舰鱼雷。

二、德国的鱼雷

SUT鱼雷

德国的鱼雷研制工作起步较早,德国鱼雷在世界上占有重要地位。第一次世界大战期间,德国海军就以使用鱼雷取得显著战果。第二次世界大战前及第二次世界大战期间,德国鱼雷技术有了重大发展,相继研制出了世界上第一条电动鱼雷、第一条自导鱼雷和第一条线导鱼雷,德国鱼雷技术居世界领先地位。第二次世界大战后,作为战败国,其鱼雷发展受到一定限制,但是20世纪50年代后,它又迅速研制出几型性能不错的鱼雷,其中一些鱼雷已出口给一些国家海军使用。具有代表性的鱼雷型号有G7e型鱼雷、SUT鱼雷、DM2A3“海鳗”鱼雷和DM2A4“海鳕”鱼雷。

第二次世界大战后德国鱼雷具有以下特点:

鱼雷直径皆为533.4毫米的重型鱼雷,没有轻型鱼雷。

鱼雷动力,皆为银锌电池电动鱼雷,没有热动力鱼雷。

鱼雷制导系统皆采用线导加主被动声自导。“海鳕”鱼雷

三、法国鱼雷

法国鱼雷工业历史悠久,1872年即开始仿制“白头”鱼雷,1912年建立了“白头”鱼雷公司。第二次世界大战开始后由于国土沦陷,鱼雷工业被迫停止。战后,开始鱼雷工业的重建工作,并逐渐研制出一系列具有先进性能的鱼雷武器。法国鱼雷型号较多,其中有反舰鱼雷E系列、反潜鱼雷系列、线导鱼雷F系列等。具有代表性的新型鱼雷型号有L4鱼雷、F17鱼雷、“海鳝”鱼雷等。F17重型鱼雷“海鳝”鱼雷自导与控制系统采用一台计算机,使鱼雷具有智能化能力,是法国首型智能鱼雷。其控制系统采用了3台动态调谐速率陀螺的捷联式惯导系统,可以做垂直下潜与爬升运动。自导系统除有30个换能器组成主基阵外,在其外侧左右下三边各由4个换能器组成边基阵。下边基阵是回音测量仪,使鱼雷随海底起伏,避免碰撞。左、右两个边基阵用于在末弹道上接替主基阵平行追击目标潜艇,确保垂直命中目标。法国鱼雷的主要特点是:

除“海鳝”鱼雷为小型鱼雷外,皆为大型鱼雷,直径大多是550毫米。新式鱼雷,如F17鱼雷,直径改为533.4毫米,以利出口。

法国各型鱼雷皆为电动鱼雷,没有生产过热动力鱼雷。

法国鱼雷型号较多,有E、K、L、Z、F等编号。其中E代表为反舰鱼雷,K代表为水面舰艇(护卫舰)发射的反潜鱼雷,L代表为反潜鱼雷,Z代表为机动、曲折航行,F代表为线导鱼雷。

四、英国鱼雷

英国鱼雷发展历史悠久,第二次世界大战前英国的鱼雷技术就居世界领先地位,曾研究过十几个型号的鱼雷。战后,英国鱼雷工业发展一度缓慢。

20世纪80年代后期,英国开始热动力鱼雷的研制工作,所研制的“旗鱼”鱼雷时速可达70千米以上,这成为当代航速最高的鱼雷,具有跨世纪水平。鱼甫鱼鱼雷

具有代表性的鱼雷型号有MK8鱼雷、MK24“虎鱼”鱼雷、“矛鱼”鱼雷和“鱼甫鱼”鱼雷等。

五、日本鱼雷

日本是世界上使用鱼雷较早的国家之一,20世纪初,日本仿制成德国的“黑头”鱼雷,成为日本鱼雷生产的起点。1910年自行设计的首型鱼雷43式鱼雷问世,使日本进入世界鱼雷生产国之列。日本的反潜机

第二次世界大战前,日本鱼雷有较大的发展,研制成多种型号的鱼雷,其中的93型氧气鱼雷直径为610毫米,射程达2千米,它是当时直径最大,航程最远的鱼雷,居当时世界先进水平。战后,日本战败,鱼雷工业受到限制,靠购进美国鱼雷装备自己。

20世纪60年代初,日本经济开始起飞,在美国支持下开始重建鱼雷工业。20世纪60年代以后,日本参照一些美国鱼雷研制了若干型鱼雷,但都未成批生产,只有73型、89型鱼雷小批量生产。尽管如此,日本鱼雷技术较为先进,具有相当于美国MK46-5和MK48的鱼雷技术水平。

日本鱼雷代表性的型号有80型鱼雷和89型鱼雷,此外还有GRX系列鱼雷。日本二战时回天鱼雷

GRX系列鱼雷是日本的实验鱼雷,当某型鱼雷服役时,其GRX代号就被其申报时财政年度的代号所取代。例如80型鱼雷由GRX-1发展而来,89型鱼雷是GRX-2发展而来的。

六、俄罗斯鱼雷

早在帝俄时代,俄国海军就使用鱼雷作战,是世界上最早使用鱼雷的国家之一。十月革命后,前苏联经济有了增长,鱼雷工业也开始起步。第二次世界战后,前苏联在其德国占领区缴获了大批德国鱼雷和鱼雷技术资料,大大促进了苏联鱼雷技术的发展,随后苏联开始以缴获的鱼雷为基础开始研制自己的鱼雷,并逐渐奠定了战后鱼雷工业发展的基础。

前苏联十分重视鱼雷发展和使用,在世界鱼雷发展史上占有重要地位。俄罗斯继承了前苏联鱼雷的发展成果,成为当今世界上鱼雷型号开发最多的国家之一。它研制的鱼雷型号、种类、储存量之多,居世界首位。

俄国鱼雷发展的主要特点是:

在鱼雷直径方面大小并举,鱼雷直径有多种尺寸,重型鱼雷直径有533.4毫米,650毫米等,小型鱼雷直径有450毫米,400毫米,350毫米等。

在动力方面采取热电并举,热动力鱼雷使用的氧化剂有多种,有空气鱼雷、氧气鱼雷、过氧化氢鱼雷等。

在携带鱼雷方面,采取潜、舰、空、箭载并用。

制导系统上,惯导、线导、声自导、尾流自导并存。

在大型鱼雷装药方面既有常规装药,也有核装药。

七、意大利鱼雷

意大利鱼雷的生产虽然起步较晚,但是第一次世界大战后世界上著名的“白头”鱼雷生产厂归属于它,使意大利一举成为“白头”鱼雷生产国。

20世纪50年代初,“白头”鱼雷公司向美国购进MK44鱼雷,并获准许可生产。A184鱼雷

20世纪70年代以来,白头鱼雷公司在MK44鱼雷基础上,相继研制成A244,A244/S及A290等小型鱼雷,后来又研制成A184重型鱼雷,并出口其他一些国家和地区使用。意大利于90年代研制出了A200微型鱼雷,直径为123.8毫米,长度不足1米,质量仅有十几千克,可用于火箭助飞或空投。该鱼雷为电动力,装有宽频带自导声呐,装有2.5千克PBX型高爆能炸药,能定向爆破。这是世界上最小的袖珍鱼雷。A244鱼雷

第五节 现代鱼雷武器发展方向

雷是海军反潜的重要而有效的武器,随着科学技术的发展和现代海战的需求而不断发展。当今鱼雷已经发展成为一种相当精鱼密、复杂的制导武器。鱼雷发展与潜艇发展密切相关,未来各种潜艇主要以提高航速、提高声呐探测能力、装备先进的作战系统、增大下潜深度、采用隐身和水下电子对抗技术等攻击能力为发展方向。

鱼雷发展的总趋势是向高航速、远航程、大深度、智能化、大威力、隐身性等方向发展,具体如下。

一、高航速、远航程

航速和航程是鱼雷主要的战术技术指标,它反映了一种鱼雷总体的技术水平,鱼雷的航速和航程应与其主要攻击对象潜艇的发展相适应。目前各国建造的常规潜艇已有不少采用了大直径、小长宽比的水滴型艇体,以降低水下运动阻力,同时加大电机和电池容量,使常规潜艇的水下时速增至20千米左右,最高达到25千米。国外核动力潜艇水下时速早期达到30千米。在美国、前苏联众多攻击型核潜艇中,有相当数量设计精良的水滴型潜艇,其时速高过35千米。最引人注目的是前苏联A级攻击型核潜艇,其水下时速达到42千米。要对付这种核潜艇,要求鱼雷时速达到50~70千米。目前世界上的一些先进鱼雷(无论是轻型还是重型鱼雷),其时速已达到50千米以上,如美国的MK48-ADCAP, MK50,英国的“矛鱼”和法国的“海鳝”鱼雷等。核动力潜艇

潜艇战斗行动的基本原则之一是,快速反应,力争先敌发现,先敌机动,夺取攻防行动的主动权和战术上的优势。潜用鱼雷的航程应与发射舰艇探测距离相适应,努力实现在尽量远的距离上发射鱼雷,最少也能在目标的声呐有效探测距离之外发射鱼雷,一方面保证了射艇的安全,另一方面可领先发射鱼雷,达到先机制敌、保存自己的目的。所以,对潜用鱼雷航程的要求主要是根据潜艇对水面舰艇的对抗而提出的。

二、大航深与浅水使用兼顾

某些军事大国的海军十分重视增大核潜艇的下潜深度。这样可以提高潜艇的隐蔽性和生存率,可出其不意地攻击敌人,又可以有效地规避反潜武器的攻击。目前,美国潜艇由于艇壳使用了新材料,可使潜艇下潜深度达到600米。前苏联核动力攻击型潜艇,多数下潜深度为400米。为了对付深潜核潜艇,西方主要海军国家20世纪80年代后研制的新型鱼雷下潜深度大多数都超过700米,其中MK48-ADCAP和“海鳝”鱼雷下潜深度在1000米以上。

为了满足浅海使用和攻击浅水航行的常规潜艇和水面舰艇,大深度反潜鱼雷应具有浅水性能,或根据各国国情适当发展浅水使用的鱼雷。

西欧各国沿海多为浅海,它们研制的鱼雷都能满足浅水反潜作战要求,如A244/S鱼雷可在30~50米海区使用。最具代表性的法国的“海鳝”轻型鱼雷,可在40~1000米深度上对付高速核潜艇和低速常规潜艇。

美国长期以来强调深水反潜作战,它的反潜装备不适合浅海区使用。随着国际形势的变化,美国反潜战已变为以打击浅水航行的常规潜艇为主。美国海军20世纪60年代装备部队的MK46鱼雷正逐步被最新装备的MK50鱼雷代替,MK50既能攻击深水高速潜艇,又能攻击浅水海域航行的低速潜艇。

三、制导新技术

鱼雷作为一种主动攻击的水中武器,正在向大航程、高命中率方向发展,因此对鱼雷控制系统除稳定性、机动性要求外,还提出了精确定位和精确控制的要求。对于远程鱼雷,精确定位是精确控制的基础。在自导探测距离之外,控制鱼雷接近目标的前提是确定鱼雷相对发射舰艇及目标的距离和方位。鱼雷控制系统一般采用惯性导航控制系统,是用惯性敏感元件的输出信息及最初的位置信息来确定鱼雷的姿态、方位、速度的自动导航系统。捷联式惯导系统是将惯性传感器(陀螺仪、加速度计)直接安装在鱼雷壳体上,省去了传统惯导系统的物理平台,用计算机解算,建立“数学平台”。鱼雷捷联式惯导系统的关键技术是惯性传感器及误差补偿和“数学平台”软件开发。以激光陀螺、光纤陀螺为惯性传感器的捷联式惯导系统是鱼雷惯导系统的发展方向。鱼雷陀螺仪

尾流自导鱼雷由于具有抗干扰能力强、作用距离远等优点,越来越受到各海军大国的重视。目前在鱼雷上得到应用的主要是反水面舰艇的声尾流自导,而应用舰艇尾流的其他物理特性,例如,磁场特性、温度特性、光学特性等的尾流自导系统及用于反潜的尾流自导系统有待于进一步研究开发。

在尾流自导系统的研究中主要进行尾流特性、传感器技术和信号处理等关键技术的研究。

线导鱼雷是当前重型鱼雷的发展方向。鱼雷采用线导导引技术,一可提高鱼雷的射击效果;二可缩短鱼雷武器系统的反应时间;三可提高攻击使用了对抗措施的目标的有效性。所以当前服役的先进的重型鱼雷绝大多数为线导鱼雷。根据海军作战的要求,应增大鱼雷的航程,一般要求其航程大于40千米。目前线导鱼雷使用的导线为铜线,除了质量大、体积大(导线线团)之外,最主要的缺点是传输频带窄,衰减量大,因而限制了导线的使用长度,也就限制了鱼雷的航程。

光纤传输信息在通信系统中的成功应用,引起了各国鱼雷专家的高度重视,提出了以光纤替代普通铜导线的设计方案。光纤具有极大的通信容量,其通信容量是铜线的10万倍,极小的传输衰减,其传输衰减仅为0.14~0.2分贝/千米,这就弥补了普通铜导线的缺陷。除此之外,光纤具有质量小、体积小、不受电磁的干扰等优点。以光纤来代替目前使用的导线,可大幅度提高鱼雷线导性能。因此,光纤线导技术,是鱼雷制导技术中的重要研究课题。线导鱼雷

鱼雷制导性能是鱼雷战术技术指标的核心内容,也是研制鱼雷的难点,它直接关系到自导检测能力、抗干扰能力和目标识别能力。由于现代潜艇和水面舰艇为了提高其生命力和作战能力,装备了潜艇模拟器、自航式诱饵以及拖曳式声诱饵,并且采用多种对抗器材配合使用,反击来袭鱼雷。世界各国都已把海军装备中有无先进的水声对抗系统作为衡量舰艇现代化水平的重要标志之一。所以,未来海战特别是水下战斗实际上是探测与反探测、对抗与反对抗的较量。因此,鱼雷制导系统除了必须具有自导作用距离远、搜索扇面大、导引精度高的特点外,更为重要的是具有强的抗自然干扰和人工干扰的能力,能在海洋复杂的水声环境中区别真假目标。

鱼雷智能化技术主要通过制导系统中的高速数字微处理机,应用自适应技术、目标识别技术、最优控制技术来实现。由于水下电子对抗日益发展,鱼雷制导系统需要对自然干扰、各种人工干扰和目标的各自信号的特征进行分类和识别,这些分类和识别又受到自导、目标和海洋环境三个因素的影响,而目标特征和海洋环境是因时、因地而变化。鱼雷能根据实际情况,自行选择及调整其工作状态和参数,不受敌方施放的诱饵和干扰器及鱼群等的欺骗,瞄准在搜索攻击过程中的目标,进行最佳控制,从而实现“精确制导”,垂直命中目标的要害部位。潜艇鱼雷发射

智能化制导技术在国外鱼雷中已得到应用,法国的“海鳝”鱼雷、美国的MK50鱼雷都实现了不同程度的人工智能。

四、定向聚能爆炸技术

战斗部是鱼雷武器的惟一有效载荷,直接实现摧毁目标的战斗使命。战斗部的威力大小、对目标的毁伤程度,与装药的数量、质量、爆炸方式等有关,也同鱼雷命中目标的位置、舰艇结构有关。

现代潜艇为了自身的安全,不断提高其抗爆能力。前苏联“台风”、“奥斯卡”、“阿尔法”等几型核动力潜艇采用大间距双层壳体结构,耐压壳体由高强度钛合金制造,大大增加了潜艇的下潜深度和抗爆能力。对于深潜核潜艇,20世纪80年代以前的轻型鱼雷所携带的50千克普通爆炸装药,破坏力明显不够。在这种情况下,要达到摧毁目标的目的,一是增加装药质量,二是提高装药性能,三是采用新的爆炸方法。台风核潜艇

在提高爆炸威力方面,各国除继续研制新炸药外,都采用了定向聚能爆炸技术。采用定向爆炸技术后,40千克的聚能装药量,可产生250千克普通装药爆炸威力的效果。20世纪80年代以后研制,装备部队的轻型鱼雷,如美国的MK50、法国的“海鳝”鱼雷及意大利A290鱼雷等均使用聚能装药。据报道,“海鳝”聚能战斗部爆炸威力极大,足以穿透潜艇的内、外两层壳体,爆炸洞口直径大于80毫米。美国MK50鱼雷战斗部由A、B两部分定向装药组成,当鱼雷碰撞目标时,引信首先引爆A部分装药,冲破潜艇外壳和其他障碍物,经过几微秒后,延迟爆炸器再把B部分装药引爆。两次爆炸方向是一致的,在第一次爆炸的基础上,第二次爆炸击穿潜艇的耐压壳体。

五、降噪隐身技术

随着声呐技术和反鱼雷技术的发展,鱼雷隐身已成为关系到鱼雷作战效能的重要问题。鱼雷隐身包括两个方面的问题:一是吸收目标发射出的探测声波,二是大幅度降低鱼雷的辐射噪声。

关于鱼雷的吸声技术,由于鱼雷的体积小、质量轻(相对潜艇),因而实现困难。目前使鱼雷隐身的主要途径是降低鱼雷噪声。低噪声鱼雷不仅可以提高鱼雷的隐蔽性,而且可以提高鱼雷制导系统的导引精度和作用距离。

鱼雷的噪声分为自噪声和辐射噪声。鱼雷自噪声是指鱼雷噪声传到自导换能器的噪声,鱼雷的辐射噪声,是指鱼雷噪声向周围水中辐射出去的噪声。鱼雷的自噪声过大,会降低自导装置的灵敏度,减小自导作用距离,甚至会使自导系统产生错误动作。鱼雷的辐射噪声会暴露鱼雷的位置,破坏发射舰的隐蔽性。对于线导鱼雷,鱼雷噪声还会干扰本艇的声呐,使之难以识别目标和鱼雷,使导引失败。

研究表明,鱼雷的主要噪声源有流噪声及空化噪声、螺旋桨噪声、动力机械振动噪声及壳体受激振动产生的噪声,对于热动力鱼雷还有排气噪声等。热气鱼雷各类噪声源需采取不同的降噪方法。

流噪声及降噪方法。鱼雷的流噪声,特别是鱼雷头部的流噪声,因其距自导换能器近、频率范围宽,对自导系统工作有很大影响,是鱼雷自噪声的主要噪声源。

常采用的降低流噪声的方法有:①低噪声外形优化设计;②柔性壁降噪技术;③表面涂层降噪技术;④随行波表面降噪技术等。声呐技术漫画图示

动力系统振动噪声及减振降噪技术。动力系统由于机械摩擦、运动部件的不平衡及加工质量等原因,产生强烈的振动和噪声;当主机、辅机及传动系统的特征频率和推进器的叶片频率相同或接近时发生共振。这些振动激励鱼雷壳体振动,将向水中辐射强线谱,不仅能量大,传递远,具有产品的固有特征,是敌舰发现和识别鱼雷的重要信息。同时此类振动和噪声通过壳体传递到头部,影响自  导系统工作。

动力系统减振降噪技术有:①动力系统低噪声优化设计;②采取隔振措施,如采用隔振结构、浮阀隔振技术等。

推进器噪声及降噪技术。推进器噪声是鱼雷的主要噪声源,既有宽带连续谱,又有特征线谱,是鱼雷噪声控制的重点对象。

推进器降噪技术主要包括:①低噪声新型推进器研究,如泵喷射推进器、导管螺旋桨、磁流体推进技术等;②研究用于螺旋桨的高强度、高阻尼材料;③气幕降噪技术等。

壳体结构低噪声设计。鱼雷壳体系薄壳结构,受到动力推进装置等振源的激励所产生振动声辐射,是鱼雷的主要辐射噪声源,并且机械振动通过壳体传递到头部,对自导换能器产生自噪声干扰,影响自导系统工作。通过鱼雷壳体的低噪声结构设计,是降低鱼雷噪声的重要途径。

鱼雷壳体的低噪声设计主要包括:①壳体结构优化设计,合理设计壳体的厚度、肋骨间距及尺寸等;②高阻尼的大段连接结构设计;③壳体的夹层复合结构设计;④用于鱼雷壳体的高阻尼的复合材料研究等。鱼雷螺旋桨

第二章 鱼雷核心装置—战斗部

第一节 战斗部的构成和作用

斗部作为鱼雷的一个功能系统,由壳体、主装、战雷电缆、起爆网络和触发引信等组成。一般鱼雷战斗部壳体为鱼雷壳体的战一部分,即在耐压鱼雷战斗部常被称为“战雷段”。

一、战斗部的构成

93酸素鱼雷

鱼雷战斗部,也就是战雷段壳体具有大段连接结构与其前边的引信段或自导段和后边的中段相连接。战雷段壳体阶除保证鱼雷的流线外形和强度及稳定性外,还具有保护主装药和传爆系统安全性以及安装其他附件的功能。

主装药是战斗部用以毁伤目标的含能材料,当前鱼雷战斗部主装主要组成为TNT加RDX(黑索金)加铝粉(第三代装药)或高氯酸铵加铝粉、附加剂和黏结塑料,或塑料黏结加其他低感度高能炸药等(第四代装药)。由于装药量大且形状复杂)目前鱼雷主装药均为铸装。

战雷段电缆为鱼雷主电缆的一部分,是鱼雷向战斗部及各舱段供电与信号传输的总体部件之一。

起爆网络是由电雷管、导爆索(或导爆药)与传爆管组成的起爆系统,可根据引信提供的目标方位信号实现要求的起爆方式,以使战斗部的爆炸能量分布向目标方向倾斜,增大对目标的破坏威力。起爆网络根据需要制成各种形状,如盘状或条状等,可预埋在主装药中,也可在主装药与壳体间设置孔道,战雷准备时将传爆网络装入并固定。潜艇中的鱼雷

触发引信及其起爆控制装置在实现定向起爆过程中起关键的作用。触发引信在鱼雷命中目标时,感测与目标相撞的负加速度的大小与方向,发出载有目标方位信息的引爆信号,控制特设的起爆网络,实现自瞄准爆破。触发引信具有高可靠度的安全保险装置,以保证在任何情况下电雷管、起爆网络和战斗部的安全。

二、战斗部在鱼雷上的地位和作用

鱼雷的战术技术性能是多方面的,各鱼雷大国在发展和改进鱼雷技术时,无不在追求鱼雷能获得更高的速度,更大的航程、航深,更精确的制导精度和更安全的隐身性能。这些性能的提高是十分重要的,但最终目的是利用鱼雷战斗部的巨大威力毁伤目标,完成战斗使命。所以有人说,战斗部与引信系统是鱼雷的“唯一有效载荷”,这是完全有道理的。虽然雷体的动能和剩余燃料在鱼雷的终端弹道上都有一定的毁伤目标作用,但主要还是要靠引信战斗部系统来消灭敌人。

鱼雷毁伤水面和水下舰艇目标的能源是战斗部装药。鱼雷战斗部装药量是有限的,拿常规装药来说,战斗部装药总量大约占鱼雷总重的1/5。与早期的直航鱼雷相比,自导、线导鱼雷由于制导装置占用了部分空间和质量,战斗部装药量有所减少。威力无比的水下舰艇

在第二次世界大战后的发展中,作战舰艇的建造材料得到很大的改善,与第二次世界大战期间相比,当前船板钢的屈服极限较前提高一倍左右,强度极限也相应提高了,加上船体抗爆设计技术的改进,船体水下防御能力也提高不少。一方面是鱼雷装药量减少,另一方面是目标抗爆能力提高。这些都迫使鱼雷战斗部与引信技术必须有新的突破,才能使鱼雷在当代海战中不失去其主战兵器的地位。

尤其是航空鱼雷即小型鱼雷,因其尺寸、质量都比较小,装药量一般为50千克左右。这种鱼雷目前主要用于反潜。为了能达到毁伤现代潜艇的作战效果,战斗部采用了聚能技术。50千克装药的聚能鱼雷战斗部,能对当前大中型潜艇造成致命的毁伤。重型鱼雷

重型鱼雷是各国鱼雷发展的重点,为了提高作战威力,其战斗部也出现了定向爆破型、加速破片型、聚能型以及综合型,如定向爆破加预制破片,聚爆联合型等。这些新技术的应用加上鱼雷攻击的隐蔽性使鱼雷在对付大型水面、水下目标方面占有优越。

鱼雷战斗部与其他武器的战斗部一样,除了具有巨大的对目标的毁伤威力特性之外,安全特性被置于更加重要的地位。

为了提高鱼雷战斗部的安全性,首先是改进引信的安全性能,提高其安全系统可靠性;变发射基安全系统为目标基安全系统;发明了无起爆药的安全雷管,如爆炸桥丝雷管和飞片雷管等;千方百计提高引信抗干扰能力。同时大力改进战斗部装药,使其在保持高能量密度的同时,机械感度、热感度大幅度降低,不但提高了勤务操作的安全性,同时也提高了鱼雷战斗部的战场生存能力。

第二节 前景展望——鱼雷战斗部的发展

雷作为反舰、反潜的主战兵器,与防空导弹和反舰导弹相比,具有许多特点,从这些特点可以看出鱼雷战斗部的发展趋势。鱼

一、水下爆炸

爆破型战斗部主要是利用其爆炸冲击波压力和比冲量等因素破坏目标的。同样的战斗部,水下爆炸的冲击波压力与比冲量较空气中爆炸大出一个数量级以上。二战鱼雷击沉航母资料图

炸存在着爆炸产物所形成的特有的气泡脉动作用,也有很大的破坏作用。如果作为目标的水面舰船或潜艇,采用一般的装甲防护,受到鱼雷攻击时将导致严重的大面积破裂进水而迅速沉没,这就是第二次世界大战时期鱼雷取得骄人战绩的原因。所以,历来军舰,特别是大型水面舰船和大中型潜艇的设计、建造,总是在可能范围内,千方百计加固,以提高其抗水下爆破能力。

此前由于鱼雷引信不能探测目标方位,所以战斗部均采取近中心起爆的单一作用方式,以使爆炸能量成球面向各个方位均匀分布,不管目标在何方向,均可受到均布冲击波的作用而遭破坏。但占绝大部分的分布于非目标方向的冲击波能量却浪费了。为有效击破现代目标的水下防御结构,鱼雷战斗部靠这种简单的中心起爆的爆破型装药,但这将逐渐不适应目标不断强化的现实要求。

1.雷-目相对速度低,目标体相对鱼雷的体积大

这一特点决定鱼雷的命中精度高,雷-目交汇时,目标相对鱼雷的方位明确、稳定。现代鱼雷的制导精度不断提高,对于慢速(相对航空器)的大体积目标,先进鱼雷可以直接命中目标的要害部位。例如,当代小型鱼雷可垂直命中潜艇;大型鱼雷也可直接命中目标,或在很小的脱靶距离上命中目标。这些末端弹道条件,使得鱼雷可以采用聚能战斗部、定向爆破战斗部和加速破片战斗部以及这些单项技术联合应用的综合型战斗部——聚能爆破联合战斗部与定向爆破加预制破片战斗部等,进一步发掘其水下爆破威力。鱼雷结构(1)聚能战斗部:聚能战斗部是利用锥孔装药,孔面紧贴金属药型罩,采用适当的起爆方式,形成有利的爆轰波阵面,压垮药型罩形成金属射流,侵彻目标装甲。(2)定向爆破战斗部:定向爆破战斗部仍然是爆破战斗部,它是充分利用水下爆破冲击波、比冲量和气泡能的优势,同时,根据雷-目交汇的特点设计出优化的装药结构和起爆方式,避免爆炸能量向四面八方均匀散布,而其向目标方位倾斜。(3)加速破片战斗部:防空导弹和攻击地面非装甲目标的弹药,大多采用高速破片杀伤目标的战斗部,习惯称杀伤弹(杀爆弹)。因为在非接触爆炸条件下破片具有比冲击波大得多的冲击密度,靠爆炸冲击波不可能击毁的弹目交汇条件下采用高速破片加聚焦技术,则可有效毁伤空中目标和地面运输车辆以及有生力量等。

2.目前鱼雷战斗部发展动态无人机携带的小型鱼雷(1)小型鱼雷:现代小型鱼雷的口径多为324毫米,俄罗斯有405毫米等口径的小型鱼雷。小型鱼雷战斗部装药量多在50千克左右,口径405毫米小雷可达108千克,小型鱼雷因体积、质量小,可多种方式发射,机动性好,所以各国仍在不断发展,用来反潜。现代潜艇有单壳体、双壳体和一个半壳体(局部双层壳体)等防护结构形式。双壳体潜艇在其耐压壳体外面还设置一层非耐压壳体,两层壳体间用肋骨支撑、连接,壳体间距在0.85~4米不等,多数中型潜艇壳体间距约2米左右,层间充满海水,这时海水也是一种有效的液层防御,和单壳体相比,双壳体潜艇的防御能力更强。大型潜艇耐压壳体厚度约40毫米,非耐压壳体厚度约10毫米,单壳体潜艇的壳厚约40~50毫米。现代潜艇

小型鱼雷对付小型常规潜艇是很有效的,这类潜艇耐压壳体厚22~25毫米,非耐压壳体厚6毫米~8毫米,壳体间水舱厚为0.85~0.95米,防护能力不是很强。但小型鱼雷一般爆破战斗部对付大型潜艇,特别是大、中型双壳体潜艇,威力就显得不足。因此,从20世纪70年代以来西方国家开始把聚能技术应用到小型鱼雷上,采用聚能技术,使小型鱼雷战斗部可击破大、中型双层壳潜艇的防护结构,射流(射弹)首先击破非耐压壳体,接着穿过压载水层,再击穿耐压壳体,进入艇体内部,还可继续穿透数层隔舱,在耐压壳体上的孔洞直径达80毫米以上。一旦命中目标,就是致命的。随着潜艇的发展,世界上出现了超大型潜艇,双层壳体间的水层可达4米。射流(射弹)在穿过这一水层时,要耗费大量动能。例如,射弹初速为5000米/秒,穿过2米水层时,剩余速度仅为2500米/秒,消耗动能3/4。如果水层厚4米,小型鱼雷一般聚能战斗部就很难对付了。为此,美国首先在MK-50型小雷上采用了串联聚能战斗部。这种战斗部有两级聚能装药,前后布置,前级比后级早起爆若干微秒。前级的射弹击破潜艇非耐压壳体后,开始穿水,由于射弹高速前进,其头部的水形成较大的横向流速,在射弹周身和尾后造成空穴。后级射弹适时跟随前级前进,恰好行驶在前级后边的空穴内,因而可以保持高速。待前级失速之后,后级接力而行,可取得更大的侵彻深度,这样在对付超大型潜艇方面是有效的。聚能爆破陆地实验效果图基洛潜艇装填鱼雷演示(2)大型鱼雷:大型鱼雷口径一般为533.4毫米,由于大型水面水下目标的抗爆能力大约从第二次世界大战时的318千克TNT,提高到目前的681千克TNT(当量)。而现代鱼雷战斗部装药的能量密度为1.5~2.0倍TNT当量,其破坏水下目标的威力与第二次世界大战时期直航鱼雷相当,若要有效打击现代大型航母或大型水下目标是不够的,所以出现了定向战斗部、加速破片战斗部以及诸项技术综合运用的战斗部。这样,同样的装药量,威力可以大幅提高。例如,如果鱼雷战斗部装药200千克,其能量密度为TNT的1.8倍,则相当于TNT装药360千克左右,采用定向技术,作用于目标方面的冲击波压力较中心起爆的均布场提高30%(在2~3米距离内)是容易实现的,因为冲击波压力与装药量的(1.13/3)次方成正比,所以,冲击波压力提高30%,等于装药量提高100%,200千克现代高能装药可发挥出约700千克TNT装药的威力。在探寻提高大型鱼雷有限装药量条件下,发挥足够破坏大型航母威力的途径中出现了许多设想和专利。例如:“楔形”装药,它是在鱼雷战斗部中,在对称于纵轴布置的两个垂直交叉平面上,装入一定量的炸药,两平面的夹角内所形成的四个“楔形”空间装填大量金属锂的粉末,当鱼雷命中目标时,太铵被引爆,将锂粉抛入水中,锂粉遇水迅速反应,产生大量氢气并放热,形成巨大的气泡脉动作用。由于气泡脉动作用周期可达数百毫秒,虽其压力只有爆炸冲击波压力的10%~20%,但其冲量很大,接近静压的作用,具有强大的压垮作用。还有的专利,提出对角线起爆技术,可利用定向原理,使爆炸能量向目标方向加强。目前可应用的起爆方式很多,不但可进行方位选择,还可进行形式选择,如点起爆,线起爆,面起爆

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