1、第三章 魚雷彈道n魚雷全彈道設(shè)計(jì)n導(dǎo)引彈道的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程n魚雷制導(dǎo)的導(dǎo)引方法3-1 魚雷全彈道設(shè)計(jì)對(duì)于普通魚雷，整個(gè)彈道由空中彈道空投和對(duì)于普通魚雷，整個(gè)彈道由空中彈道空投和火箭助飛魚雷、入水和下潛彈道、搜索彈道、導(dǎo)火箭助飛魚雷、入水和下潛彈道、搜索彈道、導(dǎo)引和攻擊彈道及喪失目的后的再搜索彈道等組成。引和攻擊彈道及喪失目的后的再搜索彈道等組成。一、空投魚雷的空中彈道 空投魚雷空中彈道的設(shè)計(jì)主要處理以下問題：1.經(jīng)過空投魚雷空中彈道的分析與預(yù)估，提出滿足空投魚雷空中穩(wěn)定減速要求的降落傘設(shè)計(jì)目的。2.經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)丈量降落傘的氣動(dòng)特性和空中彈道，據(jù)此對(duì)空中穩(wěn)定安裝進(jìn)展修正，最終滿足魚雷空中彈道的要求

2、。3.由實(shí)踐投放實(shí)驗(yàn)得到的空中彈道參數(shù)對(duì)實(shí)際彈道進(jìn)展修正，最終給出反映該空投魚雷空中彈道的射表，并給出最正確投雷區(qū)。二、 入水和下潛彈道 入水和下潛彈道設(shè)計(jì)的目的是使魚雷盡快到達(dá)設(shè)定搜索深度，淺海運(yùn)用的魚雷還要求魚雷尋深過程中到達(dá)的最大深度(俗稱袋深)不超越允許值。設(shè)計(jì)這段彈道時(shí)必需思索到：1.魚雷以一定的入水參數(shù)(速度、姿態(tài)、攻角、角速度)入水，經(jīng)過入水沖擊，從空中進(jìn)到水中，魚雷的運(yùn)動(dòng)參數(shù)會(huì)有相當(dāng)大的、離散的、隨機(jī)的變化。2.魚雷動(dòng)力系統(tǒng)入水后啟動(dòng)，才干提供動(dòng)力，推力逐漸添加到穩(wěn)態(tài)值，其間魚雷處于非定常運(yùn)動(dòng)形狀。三、搜索彈道的設(shè)計(jì)保證魚雷捕獲概率高而航程耗費(fèi)小保證魚雷捕獲概率高而航程耗費(fèi)小1

3、.1.自導(dǎo)搜索方式、搜索方式和速制自導(dǎo)搜索方式、搜索方式和速制2.2.水面艦艇和潛艇發(fā)射魚雷的自導(dǎo)搜索水面艦艇和潛艇發(fā)射魚雷的自導(dǎo)搜索3.3.空投和火箭助飛魚雷的自導(dǎo)搜索空投和火箭助飛魚雷的自導(dǎo)搜索4.4.自動(dòng)自導(dǎo)旋回搜索時(shí)的角速率限制自動(dòng)自導(dǎo)旋回搜索時(shí)的角速率限制5.5.線導(dǎo)魚雷的搜索方式、攻擊方式和導(dǎo)引方法線導(dǎo)魚雷的搜索方式、攻擊方式和導(dǎo)引方法四、 捕獲和攻擊段彈道設(shè)計(jì)1. 聲自導(dǎo) 對(duì)于大多數(shù)魚雷來說，其對(duì)目的的探測(cè)主要是目的在航行過程中所發(fā)出的噪聲(被動(dòng)方式下)或聲反射，并經(jīng)過海水的傳播而到達(dá)魚雷的自導(dǎo)安裝，從而測(cè)定目的的有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 常見的導(dǎo)引規(guī)律有尾追法固定提早角導(dǎo)引法、自動(dòng)調(diào)整提

4、早角法和比例導(dǎo)引法等。2.尾流自導(dǎo) 尾流自導(dǎo)是利用敵艦的尾流來導(dǎo)引魚雷攻擊目的，以其不受敵水聲對(duì)抗器材的誘騙和干擾的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)正越來越多地運(yùn)用在攻擊水面艦艇的魚雷上。五、再搜索彈道 再搜索時(shí)的制導(dǎo)方式和再搜索方式，與魚雷喪失目的時(shí)的制導(dǎo)方式及形狀有關(guān)。在自動(dòng)自導(dǎo)時(shí)喪失目的，那么進(jìn)展自動(dòng)自導(dǎo)再搜索；在被動(dòng)自導(dǎo)時(shí)喪失目的，那么進(jìn)展被動(dòng)自導(dǎo)再搜索。 自動(dòng)自導(dǎo)時(shí)的再搜索彈道方式與喪失目的時(shí)目的能否核實(shí)及喪失時(shí)的間隔有關(guān)，普通分為3種方式。 1.目的未經(jīng)過核實(shí)就喪失目的的再搜索 2.遠(yuǎn)間隔喪失目的的再搜索 3.近間隔喪失目的的再搜索 相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程是指描畫魚雷、目的、制導(dǎo)站之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的方程。建立相對(duì)運(yùn)

5、動(dòng)方程是導(dǎo)引彈道運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的根底。 1.自導(dǎo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程 設(shè)在某一時(shí)辰，目的位于T點(diǎn)位置，魚雷處于V點(diǎn)位置。在上述假定條件下，魚雷和目的之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程可以用定義在攻擊平面內(nèi)的極坐標(biāo)參量r，q的變化規(guī)律來描畫。3-2 導(dǎo)引彈道的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程 根據(jù)圖所示的魚雷和目的之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系就可以直接建立相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，將魚雷速度矢量 和目的的速度矢量 分別沿目的瞄準(zhǔn)線的方向及法線的方向上分解，可以得到描畫相對(duì)間隔變化率drdt和目的線方位角變化率dqdt的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程為: VTcoscos1sinsinTTVVVVTTVVTTdrdtdqdtrqq 從方程組中可以看出，方程組包含5個(gè)未知量r、q、 、

6、 、或 )，而方程組只含有4個(gè)方程，無法得到確定解。為此，尚需建立一個(gè)方程，它就是描畫導(dǎo)引方法的導(dǎo)引關(guān)系方程。目前，自導(dǎo)導(dǎo)引方法常見的有尾追法、平行接近法、比例導(dǎo)引法、固定提早角導(dǎo)引法等，相應(yīng)的導(dǎo)引關(guān)系方程為： 1尾追法 2平行接近法 q=q0 =常數(shù) 3比例導(dǎo)引法 4固定提早角法 =常數(shù)0TVTV0VVkqV3-3 尾追導(dǎo)引法 尾追導(dǎo)引法是指魚雷在攻擊目的的過程中，魚雷的速度矢量一直指向目的的一種導(dǎo)引方法。這種方法要求魚雷速度矢量的提早角0VcossinTTVTTTTdrdtdqrdtq 彈道方程 假定目的和魚雷一直在固定的攻擊平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，目的做等速直線運(yùn)動(dòng)。假設(shè)取基準(zhǔn)線平行于目的的速度矢量

7、 ,那么 。方程組改寫為：cossinTTVTdrdtdqrqdt T0TcossinTVTqdrdqrq第2式去除第1式可得： 令 為速度比，p為一常數(shù)，其值必需大于1，才干使魚雷與目的的接近速度為負(fù)值，使魚雷接近目的。進(jìn)展分別變量積分后，可得/VTp10001 cossin()()sin1 cosppqqrrqq 闡明了此種導(dǎo)引方法在任何初始條件r0和q0時(shí)，魚雷只能從目的的尾部與目的相遇。3-4 固定提早角導(dǎo)引法 所謂固定提早角導(dǎo)引法是指魚雷在攻擊目的的導(dǎo)引過程中，魚雷的速度矢量與視野堅(jiān)持一定的角度的導(dǎo)引規(guī)律。其導(dǎo)引方程為 =常數(shù)00VV彈道方程 固定提早角導(dǎo)引時(shí)，假設(shè)取基準(zhǔn)線平行于目的

8、的運(yùn)動(dòng)軌跡，目的的速度大小和方向都不變，導(dǎo)引的幾何關(guān)系如圖3所示。1)當(dāng) 時(shí)，得到固定提早角彈道公式為：coscossinsinTVVTVVrqrqq 000coscossinsinsinsinrqqVrqqVTdrqdqdqprqpqp2( sin)1Vp其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程組為：可以推導(dǎo)出:2當(dāng) 時(shí)，可以導(dǎo)出：3當(dāng) 時(shí)，魚雷的提早角太大，魚雷彈道是一個(gè)在目的周圍旋轉(zhuǎn)的彈道，并且不與目的相碰。2222coscos2211sin1sin0002201sinsincos1sinsinsin()()sinsin1sinsincos1sinVVVVppppVVVVVVpqqpqprrqppqqpsin1V

9、p0costan() tan()0222201sin()1sinVqqpqrreqsin1Vp3-5 自動(dòng)調(diào)整提早角導(dǎo)引法 自動(dòng)調(diào)整提早角導(dǎo)引法是一種在導(dǎo)引過程中由自導(dǎo)安裝逐漸建立平行接近導(dǎo)引關(guān)系的導(dǎo)引方法。在正確提早角建立之后，目的就停留在某一波瓣(這個(gè)波瓣就是聲零軸)內(nèi)不動(dòng)，從而視野的方向堅(jiān)持不變。 優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)引時(shí)間短，魚雷與目的相遇時(shí)的舷角不等于零，從而增大了魚雷與目的相遇時(shí)目的的有效尺度。 缺陷：隨著魚雷接近目的，相對(duì)間隔r逐漸減小，目的方位角的旋轉(zhuǎn)率逐漸增大。所以，當(dāng)魚雷離目的較遠(yuǎn)時(shí)，提早角調(diào)整得較慢，導(dǎo)引彈道彎曲程度較?。划?dāng)魚雷離目的較近時(shí)，提早角調(diào)整加快，導(dǎo)引彈道的彎曲程度也隨之加

10、大，這是自動(dòng)調(diào)整提早角法的一個(gè)重要缺陷。3-6 比例導(dǎo)引法 比例導(dǎo)引法是指魚雷在攻擊目的的過程中，魚雷速度矢量的旋回角速度與目的視野的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比的導(dǎo)引法。導(dǎo)引方程為： k為比例系數(shù)。Vkq 比例導(dǎo)引法具有一定普遍性。固定提早角法和平行接近法分別是比例導(dǎo)引系數(shù)k=1 和k=時(shí)比例導(dǎo)引法的兩種特殊情況。尾追導(dǎo)引法又是在 時(shí)固定提早角法的一種特殊情況。所以比例導(dǎo)引法的彈道特性介于固定提早角法與平行接近法兩者之間。coscossinsinTVVTVVrqrqq 0V0V彈道方程3-7 平行接近法 魚雷在攻擊目的的導(dǎo)引過程中，魚雷與目的視野在空間堅(jiān)持一定方向的導(dǎo)引法稱為平行接近法。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程為： 對(duì)1式積分得： 因此，平行接近導(dǎo)引法是固定提早角導(dǎo)引法的特殊情況。 全航行時(shí)間為：coscossinsinTVVTVVrqq0(coscos)TVVrrqt0221(cos1sin)fVVVrtpp3-8 三點(diǎn)法導(dǎo)引 所謂三點(diǎn)法導(dǎo)引是指魚雷在攻擊目的的導(dǎo)引過程中，魚雷一直處于制導(dǎo)站與目的的連線上，因此三點(diǎn)法又稱為重合法，導(dǎo)引方程為：VT 假設(shè)制導(dǎo)站是靜止的，且目的作程度直線運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)如圖cossincossinOVVVVOVVVOTTVTOTTTVVTVdrdtdrd