水中导弹鱼雷制导技术

“水中导弹”鱼雷制导技术张玉浩马城城广西师范大学,物理科学与技术学院认识鱼雷认识鱼雷•性质：鱼雷是一种水中兵器。•工作原理：它可从舰艇、飞机上发射，它发射后可自己控制航行方向和深度，遇到舰船，只要一接触就可以爆炸。•目的：用于攻击敌方水面舰船和潜艇，也可以用于封锁港口和狭窄水道。认识鱼雷•形状：鱼雷雷身形状似柱形，头部呈半圆形，以避免航行对阻力太大。•结构：由前部（雷头）、中段(雷身)和后段(雷尾)3段组成，分别装有装药引爆系统、导引控制系统和动力推进系统等。制导技术的产生•现代鱼雷具有航行速度快、航程远、隐蔽性好、命中率高和破坏性大的特点，可以说是“水中导弹”。制导技术的发展制导技术的历史时刻•1899年，奥匈帝国的海军制图员路德格·奥布里将陀螺仪安装在鱼雷上，用它来控制鱼雷定向直航，制成世界上第一枚控制方向的鱼雷，大大提高了鱼雷的命中精度。•1943年，德国首先研制出单平面被动式声自导鱼雷，它可接收水而舰艇的噪声自动导鱼雷，提高了命中率。第二次世界大战末期，德国又发明了线导鱼雷，发射舰艇通过与鱼雷尾部连接的导线进行制导，不易被干扰。•50年代中期，美国制成双平面主动式声自导鱼雷（又称反潜鱼雷），它可在水中三维空间搜索，攻击潜航的潜艇。•70年代后，鱼雷采用了微型电脑，改进了自导装置的功能，增强了抗干扰和识别目标的能力。•目前世界各国都非常重视鱼雷的研究、改进和制造，目的是使鱼雷更轻便，进一步提高命中率、爆炸力和捕捉目标的能力。制导技术的发展•直航鱼雷•从鱼雷问世到二战前所用的鱼雷都是无制导的直航鱼雷，是一种近程快速、威力大的反舰武器，但是由于鱼雷上没有自导装置和非触发引信，单发命中概率很低，为了达到攻击目的必须几条鱼雷同时齐射。•随着水面舰艇性能的进一步发展，鱼雷所要攻击的目标在航速和机动性方面都有了大幅度的提高，无制导直航鱼雷已停止生产。制导技术的发展•声自导鱼雷•二战及二战后各国相继研制了声自导鱼雷，它是利用水声技术自动搜索、跟踪、攻击目标的鱼雷。•分为被动声自导鱼雷(接收目标的噪声导向)、主动声自导鱼雷（接收自身发出的脉冲声信号被目标反射的回声导向）和主被动联合声自导鱼雷（主、被动方式交替使用或同时兼用）。按搜索方式又可分为单平面声自导和双平面声自导。制导技术的发展制导技术的发展•声自导鱼雷的发展遇到了越来越大的困扰。•声自导所利用的水声信号同海洋环境噪声、鱼雷自噪声、人工干扰噪声、混响等混杂在一起，这给信号的提取和识别带来了困难，尤其在鱼雷航速很高时更是如此。这就要求声自导鱼雷向着智能化方向发展。•在海洋下，海水的背景噪音是90分贝，海洋环境噪声是被动式声呐的主要干扰，海洋混响是主动式声呐的主要干扰，各国潜艇就是把潜艇的噪音降到90分贝为目标。制导技术的发展•线导鱼雷•目前世界先进国家所设计的重型鱼雷大都采用了线导+主/被动声自导技术，大大提高了鱼雷的抗干扰和目标检测能力。•用一根细小的导线或光纤把发射平台（舰艇、飞机或岸基）与鱼雷联接起来，使发射平台的火控系统和雷上装置组成回路，用以对鱼雷进行遥控，引导鱼雷接近、捕获和攻击敌方舰艇制导技术的发展•优点：•1.捕捉目标的概率高•2.发射迅速•3.抗干扰能力强•4.攻击效果好•5.机动灵活•缺点：•线导中所使用的导线大都是铜线，其缺点是导线重、体积大、抗拉力小、传输频带窄、信号衰减量大。而且线导鱼雷中信号的衰减量和导线的长度成正比，导线越长信号衰减量越大，因此就限制了鱼雷的航程。制导技术的发展•光纤制导鱼雷•随着光纤传输信息技术在通信领域内的成功应用，科研人员提出了以光纤代替普通铜导线用于鱼雷的设计方案。•采用光纤导线后，鱼雷的通信速率和可靠性得到了提高，作战距离增加，目标识别能力增强，且不受海水环境和舰艇电磁环境的干扰。将鱼雷的声导引头与光纤制导技术相结合，制导光缆能够将导引头采集到的目标及场景传回舰艇，并将舰艇的控制指令与目标信息传输给鱼雷，最终将鱼雷导向目标附近实施攻击，这样不仅增大了有效射程，而且可保证极高的命中率，增强了反对抗能力。制导技术发展•尾流自导技术•尾流自导属非声自导，不受水文条件的影响，可在贴近水面高速航行，对于攻击水面舰艇有较强的威力。•由于尾流难以伪造产生，干扰尾流自导鱼雷比较困难。因此尾流自导鱼雷抗干扰能力强。•尾流自导鱼雷航速高、噪声大、隐蔽性差。但由于鱼雷是从舰船尾部进行跟踪，处于声纳盲区之内，并且尾流消失需要时间，因此水面舰船对尾流自导鱼雷实施对抗和规避很难奏效。制导技术发展•尾流包括声尾流、湍流尾流、气泡尾流、磁性尾流、光尾流和热尾流等。•声尾流是指舰艇开过之后，海水由于惯性运动，从而产生噪声；而气泡尾流是指舰艇螺旋桨产生的气泡，这些小气泡可能在海水中滞留很长时间。•尾流跟踪鱼雷当前至少有两个种类：•一种是尾流归向型，是在测到敌方舰船尾流并穿过尾流时，把方向舵以一定角度回转，以便朝向敌方舰船。这种寻的方式使得鱼雷会如蛇行一般，左右穿梭来追上水面舰。•另一种则是尾流点测型，尾流点测则是以测试并遵循尾流边界来追上舰艇。有人认为后者更厉害，因为无须在尾流区穿来穿去，浪费时间及燃料，且若在尾流区穿梭，说不定也容易被发现。制导技术的趋向制导技术趋向•应用数字计算机技术使鱼雷自导智能化•采用以大规模集成电路为基础的数字计算机来分辩真假目标。•原理：计算机对接收到的信号进行频谱分析，并与计算机内存的目标信息对照以识别目标；或者对目标进行频率响应测量，根据它的特征值进行鉴别。•随着大容量、高速度、智能化、小型计算机的出现，鱼雷制导性能将会大大改进。制导技术趋向•利用水下污染自导•舰艇在航行中排放出来的淡水、油、废物和有机物质，可利用多功能探污染器、化学仪、辐射频谱仪、导热装置等进行探测，导引鱼雷对目标进行攻击。制导技术趋向•拖曳阵制导技术•该项技术是鱼雷制导系统以拖曳线列阵声纳进行工作。其优点是以被动方式工作，不受雷体噪声干扰，不易暴露，作用距离远。•原理：鱼雷入水后，拖曳阵就做远距离的目标探测和识别，直至鱼雷自导装置捕获目标为止。然后鱼雷解脱拖曳阵并加速，跟踪和攻击目标。制导技术趋向•捷联式惯导应用于鱼雷•沿着鱼雷的三根基准轴线，部署惯性陀螺仪与加速度计，并利用微处理机对数据进行处理。采用捷联式惯导可以提高控制精度。“雷人雷事”“雷人雷事”•有人操控鱼雷•除了上述种种鱼雷之外，有一种最特殊的鱼雷，是有人坐在鱼雷中直接操纵控制鱼雷的，称为“有人操控鱼雷”。•在二战期间，德国、日本都先后推出了有人操纵的鱼雷。这种鱼雷通常采取半潜式推进，鱼雷上有操作人员1名，通过操纵杆、潜望镜来判断、修正鱼雷的航向，以确保命中目标，提高命中率。德国的人控鱼雷在发射半程后，操作人员跳水逃生，由母舰派小艇救回；而日本的回天鱼雷则是让鱼雷上的操作人员与鱼雷一起爆炸，进行所谓的“神风特攻”，与“樱花特攻队”如出一辙，其残酷程度令人叹息，但实际战果并不明显。谢谢