現代潛艇魚雷武器_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-10-26 11:29
現代魚雷的構造
1.目標探測傳感器
現代魚雷的目標探測傳感器主要有兩種方式：一是主動和被動聲吶，用於探測反射波和目標航行噪音；二是尾流導引頭，艦艇航行時會在身後留下數千米的尾流，魚雷順着尾流能追蹤到目標。
主動/被動聲吶的作用是探測目標，通常安裝於魚雷前端。潛艇魚雷的標準直徑是21英寸（533毫米），少部分是19英寸（483毫米）。由於魚雷前端用於安裝聲吶的空間小，所以其聲吶頻率比潛艇、水面艦艇的聲吶要高很多。目前最新型魚雷已經能夠在500米距離內識別出潛艇大小，還能自行判斷出是潛艇還是誘餌。可以推斷，這種魚雷既安裝了探測距離達數千米的中/高頻聲吶，也安裝了能在短距離內識別目標形狀和尺寸的高高頻率聲吶。
尾流導引頭其實就是裝在魚雷上部、指向海面的主動聲吶，主要利用水面艦船後方尾流的反射波來測算距離。尾流引導頭的優勢主要體現在兩個方面，一是由於是向水面發送高頻聲波，不向目標發送，因此隱蔽性好；二是主被動聲吶有可能被誘餌誤導，但是尾流引導頭不會，因為艦艇的尾流無法作假。最新型的尾流引導頭，只要發現水面艦尾流就能咬住不放，沿着尾流迅速追蹤目標。
2.指控系統
指控系統是指裝在魚雷上的電腦，主要功能是接收各類傳感器的探測數據並進行分析，根據研判結果自主決定作戰動作。比如發現水下目標時，先根據聲吶數據研判是否是潛艇，如果判斷結果是誘餌，再根據探測數據分析潛艇的逃逸方向，選定探測模式，自主展開搜索；發現目標後，迅速測算航向、航速和追擊時間，及時調整魚雷航向。
軍事人員需事先將敵人潛艇的聲吶特徵、戰場環境特徵、研判方法、應對策略等編程，輸入魚雷電腦。魚雷上的指控系統與電腦一樣，即使列裝後，也需要持續軟件升級、數據更新，來提高作戰能力。這也與其他武器一樣，即：使用越多，積累越多，則提升越多。
3.炸藥/起爆感應器
魚雷水下爆炸並毀傷艦艇的實際原理並不是魚雷直接撞擊船體爆炸，這樣其實只能炸傷船體的一部分；而在船體尺寸下方，並與船體相隔一段距離爆炸時，卻能對船體結構造成毀滅性傷害。因此，魚雷在水中的爆炸威力由裝藥量和爆炸深度決定。
以美國MK48型魚雷為代表的主流魚雷都採用PBX（高聚物粘結炸藥），根據用途不同PBX也分為很多種，其中MK48魚雷使用的是PBXN-103。根據公開資料，MK48魚雷的裝藥量達到了290千克。
讓魚雷在艦船周圍最合適的位置爆炸的裝置就是起爆感應器，分為磁起爆感應器和聲吶起爆感應器。因為艦艇下方的磁力最強，所以只要找到目標下方磁力值最高的位置並起爆，會起到很好的效果。但是往往只有大型艦船才會引起磁力明顯變化，所以在攻擊小型艦艇時可能無法起爆。聲吶起爆器的原理就是在魚雷上部安裝指向朝上的主動聲吶，判斷魚雷是否處於艦船的正下方。磁起爆感應器和聲吶起爆感應器都可以單獨使用，為保證起爆更加準確，兩種方式結合使用是最佳的選擇。
4.動力系統
現代魚雷的動力大致分為電動力和熱動力兩種。電動力依賴蓄電池作為動力，魚雷噪音相對較小，速度較低，射程較短；熱動力魚雷自帶燃料，動力更為充足，相比電動力，速度更高，射程更長。
由於不需要回收利用，電動力魚雷中用的最多的是充放電壽命較低的銀鋅電池。上世紀80年代法國和意大利共同研製的鋁氧化銀電池電量是銀鋅電池的兩倍，用於意大利的“黑鯊”魚雷和法國的F-21魚雷。
熱動力魚雷的內燃機在水下無氧環境中運轉，使用的是無需氧化劑的燃料，如HTP（過氧化氫）、“奧托Ⅱ”等。HTP燃料是濃度為85%~98%過氧化氫，由於HTP與可燃物接觸會着火，泄漏會引起爆炸，危險性較高，美英放棄了這種燃料的使用，轉而使用“奧托Ⅱ”燃料。“奧托Ⅱ”燃料性質穩定，保管方便，燃料的能量密度高，能夠確保熱動力魚雷的高速度和大射程；唯一的問題是其所含的丙二醇二硝酸酯有毒性，使用標準比較嚴格，但迄今沒有發生過毒性的事故。
使用“奧托Ⅱ”燃料的魚雷有兩種動力方式，一種是閉循環汽輪機，用於MK50等魚雷，另一種採用半閉式循環的凸輪活塞汽輪機，通過驅動多個活塞帶動凸輪旋轉，用於MK48魚雷。
5.推進器
魚雷推進器通常將兩個螺旋槳安裝在同一根驅動軸上，兩個螺旋槳旋轉方向相反，這樣可以防止魚雷自身滾轉，保持雷體穩定，這與水面艦艇和潛艇的推進器不同。這種對轉螺旋槳結構複雜，製造成本高，維修費用高。此外，還有一些魚雷採用泵噴推進器，這種推進器可以大幅度降低魚雷噪音，延遲敵人發現魚雷的時間。
MK48魚雷構造
魚雷制導
現代魚雷的發射方式通常是：獲取目標位置；算出目標距離、航向、航速；計算傳感器可能捕捉到目標的最佳陣位；設置魚雷航向航速後發射魚雷。
除了聲制導之外，魚雷還有一種重要的制導方式，即使用尾流引導頭。通過預先測算目標的尾流長度，計算魚雷橫穿尾流的切入點，設置魚雷航向航速後發射。使用尾流追蹤方式時，可允許計算誤差稍大一些。如果目標的距離、航向、航速計算誤差很小，且被魚雷鎖定前不轉向、不變速，就能被魚雷探測跟蹤並擊中。
艦船目標通過採取變速和不規則路線轉向的規避措施，將魚雷無法擊中目標。針對這種情況，又出現了線導魚雷，即通過一條很長都光纜連接發射平台和魚雷。計算相關參數發射魚雷後，可以根據實際情況通過線導不斷更新目標距離、航向、航速，如果目標轉向或變速，則再重新計算攻擊參數，直至擊中目標。
現在又出現一種更新的魚雷制導方式，無人機制導。從潛艇發射無人機，利用無人機跟蹤鎖定潛艇，無人機實時更新目標參數，計算命中路徑，及時將態勢信息發給潛艇或魚雷，攻擊效率將會進一步提高，這種不斷修正、多次計算的制導方式將成為魚雷制導的主流。
從魚雷發展歷程看，只要被攻擊目標積極防禦或干擾，魚雷命中率就會顯著降低。對於魚雷來説，最重要的就是不讓被攻擊目標發現。為了不讓魚雷被發現，需要儘量降低發射噪音，為此，潛艇通常會在低速航行時發射魚雷。魚雷前進至可能被目標發現、或目標開始做避讓動作的區域時，可自主變速，迅速提升至最高航速，以最短時間攻擊目標。
魚雷防禦
現代魚雷防禦系統主要由四部分組成，一是用於探測魚雷的聲吶，二是用於發出遇襲警報、決定應對方式、採取對抗措施的作戰系統，三是防禦武器發射器，四是對魚雷實時欺騙、干擾、破壞的防禦武器。魚雷防禦系統排在潛艇武器的第二位，足見魚雷防禦對於潛艇的重要性。
1.硬殺傷
漂浮式硬殺傷魚雷防禦武器是讓來襲魚雷把漂浮式防禦武器誤認為目標，魚雷到一定距離時爆炸，將其炸燬或阻止其進攻。漂浮式魚雷防禦武器需要裝備探測傳感器，但自身無需機動，所以製造費用較為低廉。
自航式硬殺傷魚雷防禦武器稱為“反魚雷魚雷”（ATT）。ATT的傳感器與魚雷一樣，都是聲吶裝在魚雷頭部。反擊方式是ATT最大限度靠近魚雷，然後起爆。基本的探測方式是用主動聲吶探測魚雷，魚雷進入一定距離後起爆。為了延長探測距離，在初始階段也可以使用被動聲吶。目前的魚雷還沒有考慮如何應對ATT，因此魚雷不具備對抗ATT的能力。ATT發展面臨的現實問題主要是成本太高，目前裝備ATT的國家只有美國。
2.軟殺傷
干擾器。是一種發出噪音干擾魚雷聲吶。干擾器在較寬頻率範圍發出大量聲波，既能干擾魚雷的被動聲吶，也能干擾魚雷的主動聲吶。即使干擾器不在艦艇和來襲魚雷的連線上，也能對魚雷實施干擾。干擾器發射下水後，隨着本艦與來襲魚雷相對位置的變化，以及干擾器自身運轉時長的限制，干擾作用會逐漸消失。所以還需要在合適的時機再發射誘餌，誘騙魚雷儘量遠離本艦。
誘餌。是邊航行邊向魚雷發送虛假信號，欺騙和誤導魚雷的武器。欺騙聲波分為兩種，一種是模擬本艦的航行噪音，另一種是裝在誘餌上的收發機將魚雷主動聲吶的探測聲波原封不動地回傳給魚雷。因此，魚雷使用被動聲吶時，會被誘餌發出的模擬航行噪音給欺騙；使用主動聲吶時，會把誘餌發回來的魚雷探測聲波當作發射聲波，也會被帶偏。
另外，現代魚雷在近距離時可通過測算目標大小來辨別真假目標，所以誘餌的作用也不能保證完全有效。所以，即使魚雷被幹擾器干擾時，本艦仍需快速逃離。
軟殺傷新概念武器。法國海軍集團研製的Canto魚雷防禦系統，在一定範圍的海域內製造多個假目標，把潛艇發射波掩蓋在大量虛假反射波中，混淆主動聲吶。Canto系統預先錄入了數百種不同類型的魚雷聲吶聲波樣本，系統可以在不同頻率、不同等級、不同時間隨機大量發出模擬魚雷聲波的反射波。Canto在所有魚雷聲吶頻率上發出大量模擬聲波，而同時使用兩個Canto可以覆蓋所有信號級別，這些虛假聲波被來襲魚雷聲吶的不同旁瓣發現，並將虛假聲波誤認為來自主瓣方向的反射波。魚雷將會發現不同距離、不同方向同時傳來眾多差異微小的發射波，因而錯誤識別成多個目標，並以最高航速逐個發起攻擊，在反覆高速激動的過程中耗盡電池或燃料。
潛艇魚雷主要型號
1.MK48魚雷
MK48魚雷最早於1972年開始列裝，裝備於美軍所有潛艇，直徑533毫米，長5.8米，重1.6噸，PBXN-103炸藥290千克（544千克TNT當量）。最新型MK48 Mod7每枚售價380萬美元，澳大利亞、荷蘭、加拿大、土耳其等國都在使用。
MK48 Mod3首次實現魚雷和潛艇作戰系統之間的雙向通信，魚雷聲吶數據、航向、航速、潛航深度等都能及時傳給潛艇作戰系統。Mod4提高了航速，增加了潛航深度。1990年美軍將MK48 ADCAP改名為MK48 Mod5，這一型完全採用數字化控制技術，制導方式改為陀螺儀慣性制導，雷體進行了加固，能夠適應更大潛航深度。Mod6提高了處理器性能，增加存儲功能，增強制導管控能力和音響處理能力，更重要的是改進了推進系統，有效地降低了噪音。
最新的MK48 Mod7可有效應對淺海和深海的常規潛艇，其通用先進寬頻聲吶系統（CBASS）具備全面數字寬帶聲吶能力，該系統頻率靈活多樣，具備最佳頻率選擇能力。因此，Mod7既可在環境噪音嘈雜的淺海攻擊小型安靜型潛艇，也能應對深海里的潛艇，並能識別出誘餌和真目標。這説明Mod7上安裝了高頻率的主動聲吶。
MK48魚雷
MK48魚雷
2.旗魚魚雷
旗魚魚雷是英國為對付前蘇聯的新型潛艇，於1987年完成的熱動力大型魚雷，長度7米，直徑533毫米，航速最大達80節，最大射擊距離29海里，魚雷總重1850千克，是世界上航速最高、重量最大的魚雷。
旗魚將“奧托Ⅱ”和HAP兩種燃料分別存於不同燃料箱，發射時燃燒兩種燃料混合物以驅動汽輪機，輸出功率高達1000馬力。
旗魚魚雷使用泵噴推進方式，靜音能力相對較好；炸藥為300千克PPX-104HE高性能炸藥，能炸燬前蘇聯颱風級戰略核潛艇的大型雙殼體。
旗魚通常以被動模式使用聲吶，攻擊靜音目標時，再改為較高輸出功率的主動模式，這種聲吶運用方式可有效排除干擾。找到攻擊目標。聲吶頻率智能靈敏，不同魚雷之間不會形成干擾，可同時發射多枚魚雷進行攻擊。旗魚具備雙向通信能力，使用線導模式，通信能力與美國MK48 Mod3持平。
通過“先進旗魚計劃”，旗魚魚雷具備了不遜色於MK48的淺海作戰能力。其特徵是，以寬頻帶處理來抑制淺海回聲，以複雜發射音波形來進行多普勒識別，用難以被探測的主動波形和自適應波束形成技術，來抑制迴音及干擾音。
旗魚魚雷
3.日本89式魚雷
該魚雷是日本三菱重工業公司於20世紀70年代初研製的線導魚雷。研製代號為GRX-2。該魚雷由潛艇發射，用以反潛核攻擊水面艦船。該魚雷於1989年裝備日本海上自衞隊。魚雷是參照美國Mk48-1型反潛魚雷研製而成，殼體採用高強度鋁合金材料，以適於大深度海域工作。整個動力系統屬半封閉循環系統，航深不受背壓影響，且無航跡，自噪聲較低。
根據公開資料，89式魚雷採用主動/被動聲吶導航方式，40~55節航速下射程50千米，可能具備線導能力。根據《簡氏年鑑》，89式魚雷性能相當於美製MK48 ADCAP魚雷，屬於熱動力魚雷，最高航速70節。
魚雷重量1760千克，全長6250毫米，直徑533毫米，射程27海里，有效深度1000米，裝藥量267千克，導引方式為聲紋辨別音源追蹤導引+線導。由日本技術研究本部研發，1989年開始裝備日本海上自衞隊潛艇。能有效打擊目前世界上各種新型潛艇，能作龍骨下方攻擊而擊沉航母等大型水面艦艇。
日本防衞省公佈的“政策評估報告”中，專門對1992年至2001年的“制導裝置研究”進行介紹，“為提高魚雷制導控制能力，專門進行了綜合感知模塊研究製作，該模塊除傳統傳感器外，還包括能延長探測距離的低頻被動傳感器、通過顯示聲波圖像識別目標大小的圖像傳感器、以及通過測算海底/海面距離來驗證目標方位的界面傳感器”，安裝了綜合感知模塊的魚雷可有效應對敵方魚雷防禦措施。另外從2014年的“靜音魚雷動力裝置”項目評估報告也可看出，日本開始重視縮短魚雷的被探測距離。
89式魚雷
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創新體系工程基礎理論和方法
推動系統工程理論再發展