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第8章 鱼雷核心装置——战斗部(3)

(1)保险和解除保险,即保证鱼雷在储存、运输、搬运等勤务处理操作和发射前的准备、发射过程直到鱼雷与目标相遇前,引信均不能起爆鱼雷战斗部,确保鱼雷的安全;在引信按预定的环境信息或鱼雷内部指令使其从安全状态转换为待发状态时,应可靠地解除保险。

(2)探测目标和炸点控制,引信应能在复杂海洋环境及雷内干扰背景中可靠地探测到目标信号,并对目标信息进行分析和处理,按预定的条件输出起爆信号。

(3)起爆战斗部,引信应能按预定的起爆方式能可靠、完全地起爆鱼雷战斗部。

二、鱼雷引信的分类、组成和特点

1.鱼雷引信的分类

鱼雷引信按作用方式可分为触发引信、近炸引信(又称为非触发引信)。在鱼雷中采用的引信多为近炸-触发复合引信。

触发引信:触发引信是通过与目标直接碰撞而作用的引信。在鱼雷中通常与安全系统、点火电路等装配在一起,统称为爆发器。一般采用惯性开关作为敏感元件来感知雷目相撞时产生的撞击加速度。

近炸引信:按目标特性或环境特性感觉目标的存在、距离和方向而作用的引信称为近炸引信,或非触发引信。鱼雷近炸引信是随着鱼雷武器的发展而产生和发展的,鱼雷与目标之间的相互作用是借助物理场来实现的。鱼雷近炸引信按其工作原理可分为电磁引信、磁引信、声引信、光引信等。

按引信工作方式可分为主动引信和被动引信。主动引信以自身产生的物理场经目标反射的信息探测目标,如主动电磁引信、主动声引信、主动光引信等;被动引信以反映目标物理场或舰船目标的存在引起自然界物理场变化而探测目标,如反映舰船磁场的被动磁引信、反映舰船运动产生的噪声场的被动声引信、舰船目标引起自然光场变化的被动光引信等。

2.鱼雷引信的组成及功能

鱼雷引信由近炸引信、触发引信、安全系统、爆炸序列组成。近炸引信包括敏感装置、信号处理装置和执行级。敏感装置用来发射并接收目标或环境信息,它会受到环境干扰和人工干扰的作用。近炸引信利用探测天线(基阵)来接收目标信号;信号处理装置用来对敏感装置输出的信号进行处理,排除各种干扰的影响,在鱼雷与舰艇目标交会过程中适时发出起爆信号;执行级用来形成点火电路的启动信号。

在鱼雷与目标碰撞时一般由惯性开关(触发引信)感觉目标。

安全系统用来保证引信在勤务处理、发射准备、发射及航行等各阶段的安全,并在正常航行过程中按预定条件解除保险,使引信从安全状态(保险状态)转换为待发状态(解除保险状态)。安全系统包括环境敏感装置、保险与解除保险状态控制装置等。包括非隔爆型、隔爆型和全电子安全系统等类型。安全系统均为冗余保险,有两道以上的独立保险装置,在不同环境信息作用下按预定时间和程序解除保险。

点火回路用来形成爆炸序列的点火信号,通常采用电爆管。爆炸序列为机械隔爆装置、爆炸桥丝电雷管或冲击片雷管。冲击片雷管中装有与导爆药或传爆药相同品种的炸药,不装敏感的起爆药,靠高压起爆。鱼雷上应用的近炸引信主要为主动电磁引信、主动声引信、磁感应引信和光引信。主动电磁引信的典型应用包括目前世界先进的美国MK48系列鱼雷、德国的DM2A4(SEAHAKE)、俄罗斯的IJGST深水多用途鱼雷等;主动声引信的典型应用为瑞典TP2000型鱼雷、意大利的BLACKSHARK(黑鲨)鱼雷;磁感应引信主要应用在轻型鱼雷上,如美国的MK46、MK54鱼雷;在早期鱼雷上还有光引信应用,但在目前世界较先进的鱼雷中未见有应用的报道。

爆发器一般为惯性开关(触发引信)、机电一体化隔爆型安全系统,典型应用包括美国的MK46、MK54鱼雷。随着轻型鱼雷战斗部聚能装药的普遍采用,已有多型鱼雷采用了以MEMS(微型机电系统,Micro-ElectromechanicalSystem)为基础的安全系统和触发引信,如法国、意大利联合研制的多用途声自导轻型鱼雷MU90,意大利的A244/S鱼雷。

3.鱼雷引信的特点

鱼雷引信的特点取决于载体(鱼雷)、使用环境、所配用的战斗部类型、目标特性及引信与制导的关系。

(1)海洋环境的特殊性决定了鱼雷引信技术的复杂性。海洋环境的特殊性是水下战面临的巨大挑战,复杂多变的海洋环境是鱼雷武器技术复杂、研制难度大的根本原因。相比之下,海水密度是空气密度的800多倍,鱼雷航行深度大,由此带来了复杂的耐压、密封、流体噪声等问题;大气中电磁波的反射、折射和吸收的边界影响不是主要问题,平台与射弹的运动受介质的影响不大。而海水介质中声传播特性随着温度、盐度和深度等因素变化,电磁波在海水中衰减十分严重,使得鱼雷近炸引信的使用受到很大的限制,目标探测、定位比在空气中困难和复杂得多。

(2)鱼雷引信技术涉及的专业领域广。引信技术是弹药技术中最为敏感的技术领域,是多个学科知识的综合应用,涉及多个专业和领域。现代鱼雷引信融合了精密机械、微电子学、水声学、电磁学、水动力学、结构力学、计算机、系统工程学等多种学科和领域的先进理论和领先技术,是复杂的机、电、信息一体化高科技产品。

(3)指标考核、性能评估评定难度大,试验实施困难。鱼雷是水下精确制导武器,其作战使用环境的特殊性和多变性决定了其系统测试和战术技术指标的考核、性能评定的复杂性。实航试验中,由于水下环境可观测性差,试验条件难以控制和测量,试验实施难度大,尤其是近距离的雷目交会条件下难以保证鱼雷和目标的安全,因此鱼雷引信的作用距离等指标不能在实航试验中考核,实航只能对其动作功能和抗干扰性能进行验证。对引信各项性能指标的考核一般在陆上进行,鱼雷引信产品的复杂性又使得鱼雷引信陆上系统调试、测试、仿真和评估等试验和测试技术复杂。

(4)高安全性和高可靠性要求。在舰(艇)载、机载条件下,引信在载体上提前动作或发射后在载体附近早炸,不仅会使鱼雷不能履行其预定使命,而且会对载体带来严重损伤,要求鱼雷引信必须确保其在贮存、运输、发射和航行时的安全性,否则将对己方人员装备造成灾难性后果;同时由于鱼雷造价高,实战机会难得,要求鱼雷引信有高的工作可靠性。鱼雷引信一般为触发-近炸引信(或复合近炸引信)构成的联合引信。

(5)目标性能提高增大了鱼雷引信设计难度和引战配合要求。随着舰艇目标的速度、机动性不断提高,欺骗、隐身技术的采用使得目标对抗能力提高,加大了鱼雷引信的设计难度。要提高整个武器系统的破坏威力,引信具有重要的作用。鱼雷攻击的一般为单个目标,因此要求鱼雷引信具有炸点的选择和控制能力,以在鱼雷制导系统创造的末弹道条件下,在能对目标造成最大毁伤的区域内引爆鱼雷战斗部,提高鱼雷的引战配合性能和对目标的毁伤效果。

(6)瞬时性和不可重复性。引信工作在目标近区甚至是在与目标碰撞过程中完成对目标的探测与识别,工作时间短,输出信号为战斗部的起爆信号,其工作过程是不可逆的,具有瞬时性和一次性的特点。这些是引信与鱼雷其他系统的区别。

三、引信的现状及发展趋势

目前,世界较先进的具有代表性的鱼雷及鱼雷引信介绍如下:

1.MK48系列热动力鱼雷

MK48系列鱼雷可攻击各类潜艇及水面舰船,目前新型的MK48-6是一型采用开放式结构可快速软件升级及硬件扩展的用于反潜、反舰作战的高性能鱼雷,爆炸威力足以打击所有目标。MK48系统鱼雷采用数字化电磁引信。

2.DM2A4(SEAHAKE)

德国的DM2A4(SEAHAKE)鱼雷采用了数字式主动电磁引信系统。发射天线为两个辐射棒串联后安装在鱼雷尾段的鳍板上,其技术先进性表现在信号处理数字化上。

3.TP2000型鱼雷

瑞典TP2000型鱼雷引信采用计算机处理技术的声近炸引信和触发引信。声引信可发射7种频率,由计算机控制,能区分是目标还是各种干扰,如诱饵、海浪或尾流影响等。

4.黑鲨(BLACKSHARK)

意大利白头公司生产的线导+主/被动自导的电动力重型鱼雷,装有声引信和触发引信,据称可打击任何水面和水下目标。

5.MK54鱼雷

MK54鱼雷是采用美国现役鱼雷中先进的信号处理硬件/软件和其他改进技术,以较低的成本研制出的性能最好的一型轻型鱼雷。MK54采用的是磁感应引信、触发联合引信。

6.MU90

MU90是由法国、意大利联合研制的多用途声自导轻型鱼雷。采用了聚能战斗部,仅装备了触发引信。其触发引信为一个电子机械组件,由放置在雷头段的传感器对鱼雷与目标的碰撞做出响应,并快速探测和起爆。爆发器有独立的2个机械和6个电子保险机构。

随着鱼雷武器的发展,特别是精确制导技术、战斗部的多元化发展(如聚能、定向战斗部的采用)和鱼雷机动性的不断提高,使鱼雷引信的设计面临着新的挑战。鱼雷引信的技术发展趋势主要表现在以下几个方面:

1.新技术的应用

随着科学技术的发展,已引入了以传感器和微机电技术为基础,以DSP、计算机软件为核心的信息探测和控制系统,具有感知、思维、推理、学习判断、控制决策执行的能力的智能引信的概念。

2.提高引战配合性能的需求迫切

精确制导鱼雷和聚能装药鱼雷的发展和应用对引信提出了更高的引战配合要求。引信动作的局域性及最佳炸点的选择和控制,是鱼雷引战配合性能要求的具体反映。

3.虚拟设计与试验仿真技术

“未来武器的发展将应用以仿真为基础的研究途径来实现。现正将一种虚拟的三维设计模型存入计算机数据库,并随着设计的改变而演变。这个虚拟模型正用计算机仿真环境和各种目标在不同场景中进行测试。根据性能效率和开发、生产以及支撑全寿命期的详细费用模型为基础,对设计进行逐次迭代和逼近”。该项技术同样适用于鱼雷引信技术的研究。

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