常看我文章的人知道我是一個徹徹底底的潛艇愛好者，當然對于潛艇必備的武器——魚雷也不例外。我在之前幾篇文章強調魚雷的難點主要是講魚雷動力總成的復雜度，今天就給大家科普一下現代魚雷最難的部分——魚雷制導系統(tǒng)。

魚雷導航系統(tǒng)構成

1、自動航行系統(tǒng)

甲午戰(zhàn)爭時代的早期魚雷并無任何控制系統(tǒng)，因此那時候魚雷僅僅能夠行駛數百米，只能打擊固定不動的艦艇——如威海衛(wèi)被鈴木貫太郎偷襲沉沒的定遠號。后來，人們認識到，魚雷必須要有能夠控制自己航向的系統(tǒng)，讓魚雷識別各種海水擾動，始終指向正確方位，并保持一定深度以打擊敵艦最薄弱的區(qū)域。因此，從1900年代開始，魚雷開始配備現代化的自主航行系統(tǒng)，比起飛機的自動駕駛系統(tǒng)早了40年。

最基本的魚雷制導系統(tǒng)是慣性導航系統(tǒng)，由陀螺儀、定深器、測程器以及動作閥門構成。

陀螺儀為慣性導航核心零件，其母體是一個高速旋轉的陀螺球，由于慣性較大，任何輕微的加速度改變都會被其測定出來，根據其傳出的擾動信號，就可以控制舵片做出相反動作。同時，陀螺儀還可以設置魚雷發(fā)射后的偏轉量和轉向角度等數值。

定深器是魚雷維持準確水深的前提。在二戰(zhàn)時代，通常采用氣模式水壓計，內部氣室封裝一標準大氣壓的空氣，然后魚雷入水后壓力計測定水壓和標準大氣壓的差距，對比輸入值，輸出控制量，進而控制魚雷水平舵進行仰俯動作，逐漸使得魚雷接近設定深度。

測程器通常連接在魚雷主驅動軸上。魚雷發(fā)射后，根據螺旋槳旋轉的轉數和螺旋槳槳距，即可測定出魚雷前進的大致距離。該設備主要是讓魚雷能夠在射程末端自毀，不讓魚雷被敵人俘虜或產生其他問題。

以二戰(zhàn)魚雷為例，魚雷在發(fā)射前，由魚雷手為魚雷裝訂回轉角和魚雷深度，然后發(fā)動魚雷發(fā)動機，用高壓氣體將魚雷射入海水。在魚雷入水后，測程器便開始計算魚雷行駛距離，在行駛到轉向點時，魚雷就會在陀螺儀控制下，按預設的回轉角輸出控制動作，操控尾部翼面讓魚雷轉向指定方向，同時定深器讓魚雷駛入規(guī)定深度，此時魚雷便開始直線航行。當魚雷遇上海流、風浪、船體涌浪等外界干擾時，陀螺儀就會測出讓魚雷偏轉的力矩，驅動尾部控制系統(tǒng)做出反方向調整量，讓魚雷始終按照初始方向前進，直到擊中目標或者抵達終點時自毀。這就是二戰(zhàn)典型直航魚雷的使用模式。

直航魚雷還有一種變形。德國人在1943年開始，為了有效應對護航隊進行集體規(guī)避動作的貨輪，他們在傳統(tǒng)直航魚雷進行了小規(guī)模改造，就是著名的FAT魚雷。

G7a FAT魚雷將測程計和陀螺儀連鎖，除了魚雷發(fā)射后完成轉向外，它還會設置若干個轉向點，魚雷發(fā)射后會在指定點轉向180度，然后行駛一段距離后再轉向180度，這就有利于讓魚雷射入敵方密集船舶編隊后，錯失第一目標后，還可以掉頭過來再撞擊一次，當然實際效果并不怎么理想，因此這種技術使用不久，美國和德國就開始開發(fā)真正的制導系統(tǒng)了。

整體來說，直航魚雷的制導系統(tǒng)并不難做，由于只需要讓魚雷克服偏航阻力直線前進，因此這種魚雷簡單到甚至無需任何電子設備（陀螺儀的動力可以用發(fā)動機帶動）。但是由于二戰(zhàn)前各國不舍得在訓練中發(fā)射昂貴的攜帶戰(zhàn)雷頭的魚雷，使得很多問題并未在戰(zhàn)前檢測出來，因此二戰(zhàn)美國和德國人多次發(fā)生磁性引信失靈、定深器失靈、魚雷發(fā)射后原地打轉的問題，而日本人則出現了魚雷在34節(jié)航速下落水自爆的問題。究其原因，還是和二戰(zhàn)時代機械加工技術和電子引信技術不過關導致。下面介紹幾個典型問題：

1、定深器錯誤

1942年下半年，德國人在一次非例行測試中意外發(fā)現了定深器問題根源：因為當時定深器的空氣盒密封不嚴，和潛艇內部空氣聯通，因此潛艇頻繁上浮，下潛時，由于不斷向潛艇內部噴射壓縮空氣，所以內部大氣壓實際上高于一個標準大氣壓，因此定深器的基礎參考值錯誤，必然導致定深失誤。

美國的問題略有不同。主要是美國人定深器忽略了魚雷戰(zhàn)雷頭和操雷頭的密度問題，導致魚雷控制力矩不夠抵消密度更大的戰(zhàn)雷頭下沉力量，因此導致魚雷總往水里鉆。

2、原地打轉問題

該問題主要是和陀螺儀連接控制閥門出現問題，導致魚雷發(fā)射后舵片調整后卡死，無法回到0位。這問題主要是美國戰(zhàn)時仿制德國G7E魚雷的MK18魚雷有。

3、93魚雷自爆

早期7500轉陀螺儀慣性不足，在落水速度超過34節(jié)時沖擊力過大，很容易導致陀螺儀測出過大偏差數值，無法糾正而啟動自毀系統(tǒng)。

所以直航魚雷的自動駕駛儀也不是很簡單的東西。

2、被動聲學探測系統(tǒng)

二戰(zhàn)中，美國的MK24魚雷和德國G7ES魚雷先后實現了被動聲吶導向技術。

我們都知道，任何機械化船舶行駛中都會有噪音，甚至高速游動的海豚也會因為尾巴拍打海水產生的空泡產生噪音。因此魚雷可以用收聽機械噪聲來為自己尋找目標。

G7ES是實際上第一款投入實戰(zhàn)的被動聲導魚雷（在此之前還有實驗性的G7E/T4 FALKE魚雷），主要用于打擊貨輪和護衛(wèi)艦。該魚雷以德國常用的G7E電動魚雷為基礎，只不過在彈頭前端增加了一個集音器和聲波換能陣列（可以理解為一組朝向不同方向的麥克風，根據傳來聲音的大小測定目標方位），當魚雷駛過敵方軍艦和貨輪附近后，它上面的收音系統(tǒng)會感知到聲波的方向，然后輸出電信號，控制系統(tǒng)比對各個角度傳來的電信號強度（代表不同方向的聲音強度），發(fā)出尾舵控制信號，讓魚雷轉向目標。由于魚雷會不斷搜索信號，直到目標聲波位于魚雷收音系統(tǒng)正前方，所以魚雷實際上是蛇形前進的。不過，早期的被動聲導魚雷沒有計算機系統(tǒng)，只能機械地根據聲波強度航行，所以英國人發(fā)明了一個拖曳式反魚雷螺旋槳，用護衛(wèi)艦拖帶在艦尾一段距離，不斷發(fā)出比船本身螺旋槳還要大的噪音（據德國人回憶這種噪音甚至能傳播100海里），然后沒有電腦的G7ES就會被他吸引離開軍艦。所以在使用該系統(tǒng)后G7ES聲導魚雷命中率急劇下降到7%，和直航魚雷沒有區(qū)別，整個戰(zhàn)爭僅擊沉6艘貨輪和3艘護衛(wèi)艦。所以二戰(zhàn)聲導魚雷并未有效改變戰(zhàn)果。

更為嚴重的是，德國G7ES魚雷由于早期缺乏保險系統(tǒng)，發(fā)射后就會朝著噪音最大的方位開去——包括發(fā)射它的U艇。在戰(zhàn)后調查中，至少有2艘U艇——U-972和U-377被自己發(fā)射的聲導魚雷擊沉。所以德國人必須在靜止狀態(tài)發(fā)射魚雷，并且立即下潛到60米進行規(guī)避，所以這種魚雷更是一種“對自己人比敵人還要危險”的武器。

在二戰(zhàn)之后，各國很少使用完全被動聲吶的魚雷，只有中國因為技術不足，在1980年代短暫改造了一批二戰(zhàn)級別的魚1魚雷，搭載被動聲吶，名為魚-1乙。

3、主動聲吶導航系統(tǒng)

由于被動聲吶魚雷極易受到干擾，因此二戰(zhàn)后主流魚雷全部改用主被動聲吶一體化的制導系統(tǒng)。

主動聲吶制導魚雷主要用于反潛作業(yè)，亦可對付水面艦艇。它在收音陣列后安裝了一個聲納系統(tǒng)（即超聲波發(fā)射器），工作原理和潛艇主動聲吶一致，在進入導引頭工作距離后，主動聲吶發(fā)射超聲波，遇上物體反射回收音陣列，控制魚雷進行轉向。由于自己攜帶聲納系統(tǒng)，一般的干擾彈制造的噪聲不會干擾它自己接受自己的聲波，所以抗干擾更強，也是目前最常見的魚雷控制系統(tǒng)。

當然，潛艇和軍艦也不會束手就擒。在主動聲吶魚雷出現后，各種技術被用于對抗主動聲吶魚雷：

一、消音瓦

消音瓦是潛艇用來隔絕內部聲音和外部主動聲吶最有效的材料。這種材料就和隱形飛機的隱形涂料一樣，能夠讓聲波被“吸收”。它主要是多層橡膠和海面的多孔結構，聲波入射后會在孔洞里多次反射而消耗掉，不會反射出去。當然，消音瓦的安裝也是需要一些功夫的，二戰(zhàn)時的德國人就因為解決不了水下粘結劑而未能作出實用的消音瓦，而冷戰(zhàn)中不使用消音瓦的美國，在冷戰(zhàn)后的弗吉尼亞級使用消音瓦也出現大面積脫落的問題。

二、氣霧彈

水下產生的密集氣泡會改變海水密度，從而使得主動聲吶的聲波被阻斷，進而逼迫魚雷繞過氣泡。二戰(zhàn)時期，德國人最早將BOLD氣霧彈作為聲納誘餌投入使用，該誘餌通過潛艇廢棄物拋射系統(tǒng)投放，入水后水壓推開蓋子，和里面的化學物質生成大量氣泡，遮擋主動聲吶的信號。不過現代先進的魚雷控制系統(tǒng)也能夠識別氣幕彈，繞過氣霧彈繼續(xù)追擊。

三、拖帶誘餌

現代新式魚雷誘餌比起二戰(zhàn)的魚雷誘餌先進很多，不但可以錄制和被保護軍艦一模一樣的聲波信號，同時還可以錄制敵方潛艇、敵方魚雷導引頭的主動聲吶信號，并欺騙對方魚雷和發(fā)射潛艇，讓它們誤以為這才是真正目標，從而保護目標艦艇遠離魚雷。

四、硬殺傷

當軟殺傷失敗時，就剩一條路可用——用硬殺傷摧毀魚雷。如同對付導彈有機關炮彈幕和導彈打導彈兩個方法一樣，對抗魚雷也有彈幕打魚雷和魚雷打魚雷兩個套路。第一種常見于水面艦艇，魚雷沖過來時可以用火箭深彈甚至炮彈打出彈幕，在魚雷來襲方向引爆，試圖誘爆魚雷戰(zhàn)斗部；反魚雷魚雷則是制造一種比來襲魚雷更小，機動性更高的小型魚雷，在末端迎頭撞擊魚雷將其摧毀。不過，考慮到反魚雷魚雷鎖定直徑只有533mm的，速度卻高達50節(jié)的魚雷非常困難，反魚雷魚雷成本相當高昂，并未普及。

雖然目前主被動復合制導聲導魚雷非常強大，但是使用條件也是很嚴格的。由于主動聲吶回波會被海底地形干擾，因此長期以來主動聲吶魚雷不能在淺水區(qū)使用，一直到1988年美國才在MK48解決了濾波器的問題。同時，由于主動聲吶耗電量很大，現實中除了近距離發(fā)射外，主被動復合制導魚雷絕大部分航程還是得依靠被動信號前進，這就導致配備消聲瓦的潛艇仍有較大幾率駛出被鎖定范圍。因此為了解決這問題，又推出了線導魚雷系統(tǒng)。

4.線導/光導魚雷

線導魚雷的思路甚至比起直航魚雷還要早，早在19世紀末還沒解決陀螺儀的時候，就有人想用兩根線拉著魚雷的舵片，讓它保持一定的航向。這個技術理所應當被后來的陀螺儀和聲吶制導淘汰了，但是到了1960年代后，隨著干擾技術增加，缺乏電腦的早期制導魚雷經常脫靶，于是各國聯想到線導反坦克導彈的用法，把導線搬上了魚雷。當然，魚雷的導線比線導導彈多得多，甚至長達10公里以上。MK48魚雷就是線導復合聲導魚雷。

線導魚雷的操作類似于反坦克導彈，潛艇聲納定位目標后，發(fā)射魚雷，魚雷拖著導線駛出潛艇，操作手或計算機將魚雷控制在敵方聲納信號的方向，當進入主動導引頭有效范圍后，就啟動主動導引頭讓魚雷奔向目標。這種技術可以有效避免拖帶誘餌或者“魚雷屏障”（指的是航母邊上用來擋槍的小型艦艇）將魚雷騙走。后來，隨著光纖技術發(fā)展，光纖制導魚雷也開始出現在市面上，其數據傳輸更快，衰減更少，還可以一邊搜索一邊回傳信號，成為目前最有效的魚雷。

不過，線導魚雷也有些問題。第一，線導魚雷發(fā)射后，潛艇不能大角度變換航向和航速，也不能關閉魚雷管再次裝填，防止扯斷導線；第二，線導魚雷無法克服海水聲波傳輸的聲速較慢的缺陷，由于水下聲速是1440米左右，在距離超過20公里后，潛艇本身收聽到的信號就有顯著延遲，所以指望潛艇將魚雷導引到擊中是不可能的，還是得依靠導引頭自己末端搜索能力。盡管如此，線導魚雷仍然是現代主流型號。

5、尾流自導魚雷

尾流自導魚雷增加了一對感知海水波浪沖擊的換能器。由于軍艦劈波斬浪航行會產生一條長長的航跡，里面布滿氣泡和浪花，會對卷入其中的物體產生明顯的沖擊感，因此蘇聯人想到利用它作為引導魚雷的信號。在魚雷發(fā)射后，魚雷升到水面，開始感受浪花的強度，當軍艦的浪花觸發(fā)設定值后，魚雷便駛入尾流，蛇形前進，最終撞上軍艦的尾部對動力系統(tǒng)和舵機造成破壞。由于不受聲音干擾，該魚雷可以對抗大部分聲音干擾系統(tǒng)，也可以對付大部分拖帶誘餌。不過，由于尾流自導魚雷必須要有明顯的尾流才能夠識別目標，不適合對付慢速艦艇和潛艇。

尾流自導典型例子是蘇聯/俄羅斯UGST/UEST-80魚雷和美國MK45 MOD1 Freedom魚雷，都是1978年前后服役，不過美國這種魚雷只供出口，本國裝備的MK45是線導核戰(zhàn)斗部魚雷，并在此后被MK48取代。目前除了俄羅斯外，目前沒有國家使用該種魚雷，而且尾流自導魚雷本身也不能放棄聲納和線導模式——因為艦體尾流有效范圍比起聲波范圍小多了，因此這種技術魚雷相當昂貴。而且，尾流自導魚雷穿梭在尾流中需要不斷做蛇形機動，其有效射程會大大折扣。

結語——小魚雷大難度

魚雷雖然是世界上最早出現的自航式武器，但是其難度從誕生之日起就一直不低。迄今為止，能夠研發(fā)現代魚雷的國家仍然遠低于能夠生產導彈的國家，但就算魚雷如此昂貴，它也是必要的——因為它是打擊敵國洲際彈道導彈核潛艇唯一有效的武器。因此迄今為止，絕大多數魚雷的數據仍然是國家機密。