為什麼現在的魚雷基本上都採用線導技術?

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線導魚雷,實為一種有線的遙控魚雷。早在1892年,美國研製出一種名為“西姆斯·愛迪遜”的電動遙控魚雷。該雷採用一根長為1400m的電纜與魚雷相連接並向它供電,連接電纜主要起輸送魚雷航向和控制炸藥引爆的指令作用。由於當時還無水聲自導技術,發射艦隻能借助觀察魚雷上方浮子的旗子及指示燈的變化來遙控魚雷航向,此法易暴露自身,被攻擊目標易逃脫。

40年代後,隨著魚雷水聲自導技術的應用,魚雷的線導技術也相應得以改進和提高,如魚雷頭部安裝了水聲接收器後,發射艦就無需以觀察魚雷上的浮標來控制雷的運行,通過接收由導線傳送而來的魚雷運動信息,便可控制魚雷隱蔽地攻擊目標。傳輸電纜材料也相應改為銅芯電磁細線。

50年代初,美國在研製MK39遙控魚雷的基礎上開發了MK37-1型線導魚雷。到60年代,美國又發展了MK45線導魚雷。此後,線導魚雷的優越性逐漸受到各海事發達國家的關注,先進的線導技術也隨之得到深入發展。發展至今的線導魚雷,主要是指由銅芯或石英光纖芯這兩種不同材料組成導線的兩種有線制導魚雷,前者一般稱之線導魚雷,後者即為光纖制導魚雷。不管魚雷採用何種導線,但它們的工作原理基本相同,均是由導線傳輸發射艦火控系統對魚雷發出的操作控制指令和魚雷反饋給發射艦的各運動參數,如雷位、航速、航向、航深、自導參數、目標噪聲等,最後控制魚雷導向目標附近實施攻擊。可見,線導魚雷的整個攻擊過程是人-機實時機動操作過程,也即是艦-雷之間的控制操作過程,該型魚雷能識別真假目標,精確導引,命中率之高是非線導魚雷所無可比擬和取代的。

目前,各國海軍所擁有的魚雷中,線導魚雷佔了絕大部分,特別是用於潛艇的反潛魚雷。線導魚雷以其在戰術使用上所具有的獨特優點,而受到世界各國海軍的廣泛重視,現已成為現代艦艇的主要作戰武器。線導魚雷的突出優點是:反應速度快,可做到先敵發現、先敵攻擊;對目標運動要素的依賴性小,可在有限目標信息的條件下使用;對目標機動有較好的適應能力,抗干擾能力強,攻擊效果好。隨著魚雷技術的不斷髮展,魚雷與艇上武器系統的關係也愈來愈密切,從而對武器系統提出了更高的要求。

自導雷或直航雷射擊時,僅要求艇上武器系統提供較為精確的目標運動要素,並按照一定的射擊方法計算出魚雷射擊諸元,就可使用魚雷,魚雷發射出管後,即與發射艇脫離關係。線導魚雷的使用雖然在發射條件上降低了要求,減少了對目標運動要素的依賴性,但在發射之後,卻還與艇上武器系統保持線導聯繫,要求系統不斷地對魚雷進行遙控導引,並將其準確地導向目標。這對發射艇和武器系統都提出了更高的要求。

線導魚雷自導方式的多樣化(如既有聲自導又有尾流自導),也給線導魚雷的使用方法研究帶來了更大的難度及複雜性。在線導魚雷導引過程中,存在斷線或線導通道故障的可能性。因此,要求艇上武器系統在每個遙控週期計算導引參數時,都要計算一個當前的“斷線偏航角”,當線導斷線時,魚雷立即進入斷線程序,自動轉入“斷線偏航角”指示的航向直航,去搜索發現目標。顯然,在已知目標運動要素的條件下,“斷線偏航角”是不難計算的。斷線處理問題就是要解決在有限目標信息條件下,如何正確計算“斷線偏航角”的問題。

在線導魚雷的作戰使用過程中一般應遵循如下原則:第一是先敵發現並先敵使用武器。為保持潛艇攻擊的隱蔽性,要做到先敵發現並先敵使用武器,而線導魚雷則是潛艇在較遠距離上進行隱蔽和快攻的首選武器。通常,聲納一旦發現目標,只要估計目標距離在魚雷射距範圍之內,即可發射魚雷。由於線導魚雷在發射後還需艇上系統通過線導通道繼續進行遙控導引,線導導引時間長達10多分鐘,因而要求本艇能保持隱蔽並穩定地跟蹤攻擊目標,不作大範圍的機動,以免丟失目標。

第二在導引期間,一般也不允許使用暴露性攻擊武器(如導彈攻擊),以免暴露本艇,否則可能會為了儘快脫離攻擊點,而被迫中斷線導;同時,在攻擊目標的方向上一般也不能使用水聲對抗器材,以免影響本艇聲納對目標的穩定跟蹤,因此線導魚雷一般應在遠距離上,短時間內本艇不會受到嚴重威脅的條件下使用,這樣才能揚長避短,充分發揮線導魚雷的優點,取得最佳的攻擊效果。


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圖注:圖中下方的綠色魚雷為美國研製的MK48重型魚雷,該魚雷採用線導加聲自導制導技術,雷體尾部被塑料罩保護的白色裝置即為該雷的放線裝置

原因有很多,首先線導技術的可靠性高,抗干擾能力強,不易被潛艇或水面艦艇發射的誘餌誘騙;其次,可以在魚雷發射出去後,不斷調整其航行姿態和方位,進一步提高命中概率。

但最重要的原因在於,潛艇自身的探測精度不夠高。因為潛艇在水下為避免暴露,一般不會打開主動聲吶,只使用被動聲吶。而被動聲吶只能探測到目標的方位,而不是目標的準確深度、距離、航行速度等攻擊要素。雖然現在可以使用拖曳陣聲吶加上艦艇自身聲吶陣列,採用多位置探測算法來解算目標位置,但所需的時間太長。

圖注:線導技術一般多用於重型遠程魚雷,像圖中搭載於NH-90反潛直升機的MU90航空反潛魚雷就未採用線導技術

使用線導魚雷就可以解決這個問題。當本方潛艇通過被動聲吶發現了目標的概略位置後,就把魚雷發射出去,在魚雷的航向過程中,一邊繼續解算目標的準確位置,一邊通過導引線調整魚雷的方位和姿態,大大縮短了攻擊準備時間。而且就算一開始跑偏了方位,也能操控魚雷回到正確的位置上,不像其他魚雷,發射出去就脫離了控制。

此外,線導魚雷除了人工輔助導引外,本身還具備其他自主導引方式,如水聲導引或尾流自導等。線導主要負責發射前期和中期的導引和修正,末端制導則由魚雷本身的導引頭完成,當魚雷導引頭鎖定目標後,會自動切斷導引線,轉入攻擊模式。目前,線導魚雷約佔到全世界魚雷總數的80%。


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最主要的原因應該還是電磁波在水中衰減太快,傳播距離極其有限。就算是岸對潛通信的超長波(頻率300HZ以下)也只能穿透不到200米的海水(海水的導電性使其成為天然的法拉第籠)。無線電波頻率越低,單位時間內能傳遞的信息就越少。以300赫茲的電波為例,理論上完全不考慮容錯時其每秒能傳遞的信息也就是300/2/8=18字節,這對於致導時速幾百公里的魚雷來說就完全不夠用了。而且要發射超長波,天線的長度至少得是波長的1/8,也就是125千米……這樣的大傢伙沒法裝到潛艇上……


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