Question

鱼雷是怎样攻向目标的？:没有击中目标的鱼雷

Answer 1

　　如果说到“地雷”，大家一定会想起电影“地雷战”中炸得日本鬼子魂飞胆丧的“大圆球”。如果提起“水雷”，不难想像，一定是水中的“大圆球”。而说到“鱼雷”，自然便成了可以像鱼一样游动的“大圆球”。从外形上看，此时的鱼雷已经不是“大圆球”了，它要像鱼一样在水中运动，就需要加上“鱼头”、“鱼尾”、“鱼鳍”等，于似乎，“大圆球”被拉长。就更像鱼了。
　　翻开《辞海》，鱼雷的释义是“能自行推进、自行控制方向和深度的水中兵器，似圆椎形，头部装有引信和炸药，中部和尾部装有燃料和动力装置等。……有的鱼雷还有能自动捕捉目标的自导装置等。”
　　我国军标对鱼雷的表述是：“鱼雷是一种水中自动推进、引导，用以攻击水面或水下目标的水中兵器。”
　　以上对鱼雷的释义概括了它的三个基本属性，即：在水中自动推进或自航性，导引性，破坏性。
　　鱼雷的破坏性不难讲解也不难实现，只要有引信和炸药即可解决。如何让鱼雷动起来，而且能自动地游向目标，这才是人们最关注的，也是鱼雷技术的关键。
　　
　　如何让鱼雷动起来?
　　
　　要让鱼雷动起来，关键就是它的动力系统，这也是决定鱼雷速度和航程的重要性能指标。一般来讲，鱼雷的动力系统主要分为两大类：热动力和电动力。在鱼雷航速、体积、重量一定的前提下。航程取决于动力系统的比功率和能源的比能，而这两项指标，热动力都比电动力具有较大的优势。
　　热动力系统热动力系统一般包括能源(燃料)、发动机和推进器三部分。
　　发动机的种类繁多，有多缸往复或凸轮活塞发动机、斜盘发动机、涡轮发动机、燃气轮机及固体火箭发动机等。它们的位置一般设在鱼雷的后段。
　　热动力系统采用的燃料有普通燃料(气、水、油)、单组元燃料(如奥托燃料)、多组元燃料(如奥托-Ⅱ+过氧化氢+海水三组元燃料)和固体燃料。应用广泛的奥托-Ⅱ燃料是一种硝酸酯类燃料。
　　燃料在常温下一般是气态或液态的，只有固体火箭发动机用的火药是固态的。由于鱼雷在水下航行，不可能像飞机和汽车一样从周围大气中取得氧气，因此它携带的燃料不但有燃烧剂还有氧化剂，空气、过氧化氢和纯氧就成了不可缺少的携带物。另外，鱼雷的冷却水需要喷入燃烧室内，用以冷却燃气，其生成的水蒸汽与燃气混合后一起进入主机作功，因此水与燃烧剂、氧化剂共同组成燃料组元。
　　鱼雷推进器传统上是指将发动机(或电动机)的机械功转变为鱼雷前进推力的装置。通常火箭发动机的推力室和喷管也是一种推进器。
　　最常见的鱼雷推进器是螺旋桨，分单桨和双桨两种。所谓双桨，是在同一轴上反向旋转的螺旋桨，也称对转螺旋桨。对转桨不仅比单转桨效率高，而且可以清除单方向旋转引起的扭矩。美国早期的MK24鱼雷和瑞典的TP43X0鱼雷采用单桨，以后生产的鱼雷多为对转螺旋桨。螺旋桨高速转动时产生的空泡现象将鱼雷的速度限制在51～52节以下。
　　
　　新发展的推进器采用先进的泵喷射螺旋桨和导管对转螺旋桨，可以突破普通螺旋桨的空泡对鱼雷速度的限制。泵喷射螺旋桨是在单轴螺旋桨部位设置一个减速型导管，这样既可改善螺旋桨产生的空泡，又可屏蔽部分螺旋桨噪声向雷头自导装置的辐射。为了解决单螺旋桨扭矩不平衡和效率低的缺陷，又出现了双桨的泵喷射推进器，即导管对转螺旋桨。它已被法国“海鳝”、英国“(鱼甫)鱼”等采纳。推进器一般设在雷尾。
　　俄罗斯的“暴风”、德国的“梭鱼”等超空泡高速鱼雷，都是利用超空泡技术，采用铝、镁、锂等固体燃料和固体火箭发动机推动的热动力鱼雷。
　　热动力鱼雷的最大特点就是功率大、航程远、速度快，其缺点是受海水背压影响，航深浅、噪声大，而且航行中排出的废气等可形成航迹，易被敌方发现并规避。为此又开发出闭环系统，其最大特点就是整个循环均在系统内部完成，没有任何废气物排入大海，因此它既无排气噪声，又无排气航迹，大大提高了鱼雷的安静性和隐蔽性，更重要的是采用这种系统的鱼雷不受背压的影响，可以大大提高鱼雷的航行深度。美国MK50采用的就是这种系统，航深达到750～800米。
　　电动力系统 鱼雷的电动力系统由推进电机、电池组和推进器三大部分组成。
　　电机的性能是决定电动力系统的重要指标之一。目前普遍使用的基本上是单转或双转的串激直流电机。如俄罗斯SETT-65鱼雷就是采用双转串激直流电动机，电枢和磁系统都能转动，直接带动对转螺旋桨。其转速低，无需减速，结构简单，但电机的比功率不大。而单转串激直流电机电枢转速高，通过减速器减速和换向，带动对转的两个螺旋桨，电机比功率大，但由于需要齿轮减速器，因此结构比较复杂，噪声也有所增大。
　　当今世界性能较优的是法意联合研制的永磁电机，以永磁稀土材料钕硼或钐钴作磁极，取代笨重的铜导线激磁绕组，使电机结构紧凑，体积小、重量轻、损耗小、升温低、效率高。比功率达到2.7～5.5马力／千克。该型电机已被法国的“海鳝”、德国的DM2A4、欧洲的MU90等鱼雷采用。
　　另外，电池的能量也是决定电动力系统性能的又一重要指标。目前鱼雷用电池类型繁多，而且发展很快，常用的有铅酸电池、镍镉电池、银锌电池、镁－氯化银海水电池等。
　　铅酸电池是以铅作负极，二氧化铅为正极，稀硫酸作电解液的普通电池，比能量为11～17瓦时／千克，比较低，所以除老式鱼雷外，已被现代鱼雷弃用。
　　镍镉电池以镍镉作负极，氧化镍作正极，氢氧化钾溶液作电解液，比能量为22～26瓦时，千克。
　　银锌电池以锌作负极，氧化银作正极，氢氧化钾溶液作电解液，分一次电池(指无法进行充电，仅能放电的电池，但一次电池容量一般大于同等规格充电电池)和二次电池(指可反复充电再循环的电池)两种。二次电池的能量达55～60瓦时／千克，可反复充放电4～15次，但一次充电需要24～48小时，故一般为操雷(操练用，可打捞回收的鱼雷)使用。一次电池充电时间一般为4～6小时，且先进的一次电池比能量可达80～100瓦时／千克，故为战雷使用。
　　镁／氯化银海水电池以镁合金为负极，氯化银作正极，海水作电解液，最多比能量可达130瓦时／千克，现役的英国“(鱼甫)鱼”就是采用该种电池。
　　此外法国的“海鳝”、欧洲的MU90采用的是铝／氧化银电池。
　　法国10年前开始研制锂亚硫酰氯电池，其比能量高达550瓦时／千克，已装配到324毫米的轻型鱼雷上，目前的研制目标是用于重型鱼雷。此外国外正在研制更为先进的塑料电池，重量仅为铅酸电池的1/10，而容量却比它大10倍，且可反复使用。全固态电池也在发展之中，有望使用在新型鱼 雷上。
　　采用电动力系统的鱼雷，在航行中无废气排出、无气泡、无航迹、噪音小，所以隐蔽性好；不受海水背压影响，适于深水航行，且对自导装置干扰小：结构简单、便于维修。其缺点是因雷体容积有限，电池的电容量小，故功率不如热动力鱼雷大，影响鱼雷的航速和航程，所以电动力系统更适合短航程的轻型鱼雷。
　　
　　如何让鱼雷游向目标?
　　
　　鱼雷问世后不久，就有自动控制鱼雷航行方向和深度的系统，并且作为鱼雷区别于其它水中兵器的特征而存在，如何将鱼雷稳定地导向目标?这需要解决导引和控制两方面问题。
　　鱼雷上有控制方向和深度的两组舵，即直舵和横舵。控制直舵的是方向仪，也称陀螺仪，控制深度的是定深器。陀螺仪是利用高速旋转时的指向性，使鱼雷保持其初始运动方向不变的原理攻击目标。定深器则是采用水压盘等敏感元件来感应鱼雷航行深度，并使鱼雷始终保持在初始的设定深度上。这种鱼雷只能直航，无法在未命中目标后再次改变方向追踪目标，亦称直航鱼雷，如俄罗斯的53～39鱼雷。
　　由于直航鱼雷机动性差，故命中概率低，现代鱼雷多采用能够自动跟踪目标的装置，即制导系统。目前广泛采用以下几种制导方式。
　　声自导　声自导鱼雷是在雷头安装一套能形成和发射多个波束的自导装置。整个波束可形成大角度的扇面，当这些波束接收到目标的噪声信号时既可操舵跟踪目标。如果导引过程失去了目标信号，可在目标附近采用最能捕获目标的运动方式，操纵鱼雷进行再搜索，以便重新发现目标。
　　声自导系统按声场的利用方式可分为被动自导、主动自导和主被动联合自导三种。被动式是接收目标的信号来完成对目标的跟踪，其作用距离最大可达2500米，适合在浅水攻击高速目标。主动式是利用鱼雷发射的声波，经目标反射回来的信号，发现并跟踪目标，其作用距离较小，一般不超过1700米，而且隐蔽性较差，适合深水攻击中低速目标。主被动联合式是前两种方式的结合，并能按预先设定的程序工作。新型鱼雷多采用主被动联合式。
　　线导线导是利用鱼雷和发射平台之间的一条专用导线来传递信号和操舵指令，将鱼雷导向目标的制导方式。在鱼雷发射管内装一个导线团，线团绕有直径小于1.2毫米、芯线小于0.4毫米、长约5000米左右的导线，另在鱼雷上装一个导线长约20000米左右的线团。鱼雷入水后，两个线团同时放线。并随时通过发射平台上的火控系统和鱼雷上的线导系统相互传递信息，引导鱼雷攻向目标。导线一般为铜线，先进的则用传输快、损耗小、强度大的光纤导线。
　　
　　线导又分单芯和双芯两种。单芯线导一般只能向鱼雷发布指令，也有的鱼雷采用一半时间向鱼雷发布指令，一半时间回收鱼雷的运动信息(称半双工)。现代鱼雷多采用双芯导线，这样就可以同时完成舰雷之间的信息传递。
　　由于线导系统的精度不高。故现代鱼雷多采用线导+末端声自导的方式，即由线导将鱼雷引导到目标附近，当声自导发现目标后，改由声自导系统追踪目标。
　　尾流自导　舰船在水中航行时，由于螺旋桨的搅动、船体和水的相互作用，以及排出物质等，会在船体后方水平面约2。的张角和2倍于舰船吃水深度的范围内形成一条近千米长的具有热效应、声效应的尾流，尾流自导鱼雷就是利用不同的尾流传感器对尾流的温度、声效应进行检测，并导向目标。
　　除俄罗斯的53-65K、TESF-95、USET-80等鱼雷外，意大利的A184Mod3和法国F17Mod2等都采用了尾流自导。尾流自导鱼雷在发射前就设定了鱼雷穿越舰船尾流后的转向方向、航深和航向，发射入水后按设定的航向航行。当穿过尾流并接收到尾流信号时，即按设定的方向操舵，传鱼雷转向目标方向。当鱼雷再次穿越尾流时，鱼雷就向相反方面运动，如此反复，以蛇形弹道跟随目标尾流逼进目标，直至命中。
　　由于水面舰艇的尾流难以模拟，所以尾流自导鱼雷的最大特点是抗干扰性强，其缺点是蛇形弹道使鱼雷的航程损失过大。为克服这一缺陷，大都采用尾流加末端声自导或线导加尾流自导加末端声自导的制导方式。
　　另外由于潜艇的尾流强度弱、长度短、保留时间短，故尾流自导鱼雷难以用于攻击潜艇。
　　
　　会飞的鱼雷
　　
　　随着科学技术的发展。潜艇性能也有了大幅度的提高，特别是航速的提高，使得普通鱼雷的反潜效果大打折扣。另一方面，探测器材的发展，使潜艇的探测距离越来越远，为此要在远距离实施鱼雷反潜，就需要发展高速、大航程鱼雷。但鱼雷的航速和航程呈反比关系，不可能同时增加。另外，鱼雷的自导作用距离又受航速的制约，航速越高，作用距离越短，同时，航程越远，制导控制误差越大。为了解决这些矛盾，于是出现了一种新的鱼雷发射方式，由火箭来运载，能在空中飞行后再入水，这种鱼雷称作“火箭助飞鱼雷”。它是将火箭和鱼雷捆绑在一起，由水面舰艇或潜艇发射，按巡航式或弹道式弹道飞行到目标上空，然后鱼雷分离，鱼雷由降落伞控制入水后完成发现和攻击目标的任务。它主要用于反潜作战。
　　火箭助飞鱼雷利用火箭在空中的飞行速度可接近1马赫，只需2分钟左右就可将鱼雷送到目标附近。射程也大大超过普通鱼雷的射程，弥补了鱼雷航程短、速度低的缺点。目前主要型号有美国“阿斯洛克”、俄罗斯的“蝼蛄”、法国的“玛拉丰”以及澳大利亚的“依卡拉”等。这些火箭助飞鱼雷的飞行速度比普通鱼雷高出10倍以上，射程可达20～65千米。