中国指挥与控制学会会刊 
深水炸弹是一种可在水下一定深度或与目标相遇时发生爆炸的水中炸弹,主要用于攻击潜艇[1],此外还有反鱼雷、反水雷、反导、清理航道等作用。它于第一次世界大战期间出现,并在两次世界大战中立下赫赫战功,是一种较为有效的反潜武器[2]。由反潜飞机所携带投放的深水炸弹简称航空深弹。航空深弹作为一种传统的攻潜武器,与鱼雷共同组成高低搭配、相互补充的航空反潜武器系统,共同担负空中反潜作战任务。航空深弹具有价格低廉、制造简单、使用方便、装药填充系数高、不受浅水区使用限制等优点[3]。
为了提升航空深弹的攻潜效果,航空深弹从无自导模式发展到了自导模式,之后又出现了悬浮或准悬浮工作模式[4]。国外最新的研究成果主要有俄罗斯的“3aΓOH-2(围猎-2)”,是在自导深弹基础上增加了悬浮功能,入水后先处于悬浮状态,再采用主动声自导探测目标并进行攻击[5]。国内关于悬浮式深弹的研究主要集中在反鱼雷作战的布放、作战效能分析等方面[6-7],关于对潜攻击的研究还处于起步阶段,初步证明航空自导深弹增加悬浮装置 “总体上有利于提高深弹的命中概率”,能够提高水下攻潜作战效能[8]。
本文基于国内外已有研究成果,针对当前航空深弹在作战和训练中存在的一系列问题,提出一种新式航空自导深弹的构想,在成本增加不大的情况下对深弹结构和工作流程进行改进,有助于提升深弹的搜潜概率,增加效能评估手段,灵活控制工作模式,高效进行特情处置等。
1 当前航空深弹在作战、训练中存在的问题
航空攻潜武器主要为鱼雷和深弹。由于当前世界各国潜艇技术的发展,潜艇的隐身性能更加先进,大大限制了鱼雷声自导的作用距离。航空深弹尽管造价低,使用限制条件少,能够大量使用,但其工作过程简单,探测距离有限[9],在作战、训练中主要存在如下不足。
1.1 搜/攻潜成功率低
当前航空深弹入水后完全是自主工作,不再受人工控制。除最新出现的悬浮或准悬浮工作模式的深弹外,深弹入水后立即开始下沉,具有自导能力的深弹探测时间有限。当入水点与潜艇实际位置误差较大时,深弹自导系统无法捕捉目标,便会沉入海底或定深自爆,导致攻潜失败。
1.2 使用效果评估难
为控制成本,当前多数航空深弹没有配备类似于鱼雷操雷的专门用于评估水下攻击效果的训练弹,使得训练时无法获取深弹水下工作数据,导致全面评估其水下作战训练效果非常困难。此外,在作战训练中,当前航空深弹还缺乏准确观测入水点的相关手段,对火控系统的有效评估存在困难。
1.3 特情处置难
由于深弹成本低、使用量大,在训练时出现特情的情况较多。尤其当深弹在水下未正常起爆时,由于缺乏相应的水下信息和数据作为支撑,使得排除深弹未爆弹难度很大,容易对深弹水下位置、状态判断不准,无法及时、安全打捞或销毁未爆弹,给海域和装备安全带来隐患,对未爆弹的原因分析也存在一定的困难。
2 浮标式航空自导深弹的结构与工作流程
2.1 浮标式航空自导深弹的结构
浮标式航空自导深弹的组成是以航空深弹的一般结构为基础,增加了相应的漂浮气囊、释放线缆、无线电发射接收装置等部件。总体来说,可分为水下弹体和空投附件两大部分,如图1 所示。水下弹体包括弹头、战斗部、控制部件、连接分离机构、释放线缆和气囊浮标装置等。空投附件的作用是实现弹体稳定、减速降落, 以规定的入水速度和入水角度入水[12]。
其中,弹头、战斗部、控制部件的结构和功能与普通航空深弹一致,主要实现对水下目标的探测、追击和杀伤。
连接分离机构实现弹体和气囊的连接与分离。在深弹入水探测阶段,将弹体和气囊连接为一体,使弹体处于悬浮水中的状态。当深弹发现目标后,该机构实现弹体和气囊的分离,使深弹下沉追击目标。
释放线缆的作用是保证水下弹体在悬浮阶段和下沉追击目标阶段与气囊中的无线电发射接收装置保持数据传输。
气囊浮标装置通过压缩气瓶给气囊快速充气,使气囊漂浮于水面,将弹体悬浮于水中。同时,通过气囊内的无线电发射接收装置与反潜机进行通信。
2.2 浮标式航空自导深弹的工作流程
浮标式航空自导深弹的工作方式为先悬浮探测再下沉攻击。深弹在投放入水后,先悬浮在水下一定深度,位于弹头位置的弹顶阵自导系统开始工作,以被动或主动方式搜索目标。当目标进入其探测范围内时,深弹确认后,使弹体与气囊浮标装置脱离,尾部带着释放线缆快速下沉,期间通过控制部件调整弹道从而追击目标。追击过程中可以将深弹的探测数据和工作状态信息实时传送给反潜机。在必要时,深弹还可以接收并执行反潜机的指令,随时调整打击策略。
浮标式航空深弹的具体工作流程如图2 所示。
图中,数字分别表示:
① 浮标式航空自导深弹由反潜机空投。
② 深弹空投附件动作,打开降落伞。
③ 深弹在降落伞的减速作用下平稳下降。
④ 当深弹弹体入水后,海水电池激活,深弹携带的高压气瓶开始给气囊充气,同时自动抛弃降落伞。
⑤ 在充气的过程中,气囊所受到的浮力逐渐大于深弹的重力,携带深弹开始慢慢上浮。
⑥ 气囊浮出水面后,深弹弹体垂直悬浮在水下一定深度的地方。自导探测系统开机,位于弹头的自导系统以被动方式或主动方式进行潜艇目标的探测。同时置于深弹气囊内的无线电天线将深弹自导系统获取的水下探测数据通过无线电向空中发射,由反潜机接收。
⑦ 当深弹自导系统发现并确认目标后,或由反潜机操作人员发出遥控指令,深弹水下弹体与气囊脱离,两者通过释放线缆连接,弹体依靠自身重力快速下沉,在控制系统操舵机构的作用下,使深弹导向目标,直至命中,或由机上人员遥控引爆深弹。
3 关键技术及技术路线分析
浮标式航空自导深弹涉及的关键技术和技术路线如下。
3.1 深弹的水面漂浮技术
为了提高深弹捕获目标的概率,需要其在水面漂浮一定时间,这就需要在弹尾增加充气气囊,确保深弹入水后尽快充气,使深弹漂浮于海面。
技术路线为:在深弹弹体中增加一高压气瓶和可充气气囊,通过导管相连。深弹入水前,高压气瓶处于关闭状态,入水后气瓶开启,给气囊快速充气,当气囊浮力足够大时,就可以将深弹拖拽回海面附近,使其处于悬浮状态。
3.2 深弹的数据传输技术
为了实时监测深弹水下工作的数据,需要将深弹自导系统的信号及其他参数的数据传输给反潜机。这一过程既涉及水中信号的传输,也涉及空中信号的传输。
技术路线为:深弹水下深度可在数百米以上,在此深度范围内传输信号,电磁波和光波均不可行。虽然声波容易实现数百米的通信距离,但由于自导深弹一般采用声波自导,二者存在互相干扰的可能,加之声波通信可靠性不高,传输速率低,也不适合采用。为解决上述问题,可采用与声呐浮标相类似的方式,在水下采用线缆传输的方式实现水下信号的传输,在空气中采用无线电的方式进行信号传输,两者在浮漂的气囊处实现信号转换。深弹在下沉过程中,不停向外释放传输信号的线缆,保证信号高速、可靠传输。在信号传输前,需要合理确定上传的信号种类,并将其编码。
3.3 数据线缆技术
在水下采用有线通信方式把深弹相关数据传输到气囊中的天线上进行发射。深弹在攻击目标的过程中会以较高的速度下沉,下沉过程中需要不断向外释放数据线缆。
技术路线为:数据线缆在深弹与气囊分离之前,盘于深弹后段内,随着深弹下沉,不断释放。线缆可采用光纤导线材料,减少信号传输的衰减,增大传输信息的容量,为其线导导引提供良好条件。
3.4 深弹遥控技术
在深弹水面漂浮搜索或下沉攻击过程中,可能需要人工干预,这就需要增加深弹遥控指令执行机构。
技术路线为:可在反潜机上加装深弹遥控装置,在深弹上增加执行指令机构,以实现遥控指令的发射,执行下沉、爆炸、自导系统参数变换等指令。
4 应用前景分析
利用本文提出的浮标式航空自导深弹能够较好地解决航空深弹使用中存在的不足。其在以下方面具有良好的应用前景。
4.1 训练应用前景
1)可开展水中攻潜效能实时评估
通过对水下深弹工作状态数据的监控、采集和上传,可以实时、科学、全面评估深弹水下工作状况,有利于发现深弹攻潜训练中存在的问题,及时加以改进。
2)对深弹入水点进行精确测量
通过在气囊中接收发射装置传输的数据,可以准确定位深弹的入水点位置,有利于对火控系统的解算精度进行科学评价。
3)及时定位、处理未爆弹
在出现训练未爆深弹时,通过深弹漂浮时上传的位置信息,可以大大降低寻弹、排弹难度。若连接弹体与气囊的释放线缆没有断裂,还可尝试遥控引爆深弹,可进一步减小排弹的代价。
4.2 作战应用前景
1)提高水下搜索概率
通过深弹在水面漂浮待命,一方面可以保证深弹自导系统工作在噪声较小的环境下,提高探测距离;另一方面可以增加深弹探测目标的时间,在浅海情况下可以有效提高搜索概率。
2)缩短打击效果的评估时间,为再次攻击的决策提供依据
作战时,通过深弹上传的数据,可以很容易判断深弹有无命中目标。若发现深弹未命中目标,指挥员可以快速组织再次攻击。
3)通过遥控方式灵活改变深弹的工作方式
当深弹处于悬浮状态探测潜艇时,指挥员可以用遥控方式在被动、主动探测进行切换;在下沉攻击过程中,也可以随时控制引爆深弹,增加了深弹使用的灵活性。
5 结束语
针对传统航空自导深弹在训练和作战中存在的问题和不足,本文提出了一种浮标式航空自导深弹的设计构想,对其组成结构、工作流程及技术路线进行了研究,并对训练和作战中的应用前景进行了分析。与传统航空自导深弹相比,浮标式航空自导深弹增加了相应的漂浮气囊、释放线缆、无线电发射接收装置等机构,成本有所提高,但可以在普通航空自导深弹的基础上进行改造,充分利用鱼雷、声呐浮标等产品已有的技术和成果,降低升级改造的代价,取得较好的综合效益。
作为初步研究,本文可以为航空自导深弹技术的发展提供一些参考,但文中提出的设计构想未经技术验证,距离工程实践和作战应用尚有一定差距,在关键技术的具体实现方法上有待进一步深入论证。