导弹大观
图１空射ＳＵＰＥＲＣＡＶ超空泡反潜作战概念
（见图１）。
２
ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器
为了实现这个目的，洛马公司、阿连特技术系统公司和海军水下作战中心（以下简称ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队）采用了一种渐近式／螺旋开发方法。他们采用成熟的技术降低研制风险和成本，具体做法是，基于有翼锥形空化器阵列和改进的垂直发射阿斯洛克反潜导弹（目前正在美国舰队服役）的推力矢量固体火箭发动机建立一种新颖的验证器方案（见图２）。根据洛马公司进行的初步子系统试验，海军水 下作战中心模拟了这种航行器的构型，拟定了一个
李小兵sy高速（超过２００ｋｎ）制导与控制先期技术验证（ＡＴＣ）计划。通过采用由现有硬件（目前存放于海军武库中）改造的部件，并且针对终端用户提出的
最苛刻的验证要求——水下高速制导的工作性
能——ｓｕＰＥＲｃＡＶ团队希望达到以下目的：尽可能
降低研制成本，缩短使这种新的高速制导能力过渡到使用所需的时间。
ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队提出利用现有硬件和现成的基础设施（通过改进垂直发射阿斯洛克武器系统）满足试验航行器推进系统和飞行控制系统的要求。洛马公司在其子承包商阿连特技术系统公司的帮助下，评估了现用燃气发生器对空泡通气系统的必要 性以及备选推进剂对延长火箭发动机燃烧时间的可
能性。由于采用现成的推进系统和通气系统（包括垂直发射阿斯洛克导弹的装备架和飞行试验设施），因而只需要利用新开发的硬件制造ＳＵＰＥＲ－ＣＡＶ验证器的前体，即前部三分之一，因此，大大
简化了ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的设计工作。同样，超空
泡基础研究的过渡工作也进展顺利，从而可以确定
最佳阵列空化器构型和制导算法。
海军水下作战中心设计并制造了一个锥形阵列
空化器样机，有可能成为ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器新前体的关键部件。这个锥形阵列空化器样机采用新型３－１复合材料，用于增强结构整体性和阵列的元件密度。该部件在海军水下作战中心的声学水槽设备
中进行了静态试验，结果表明，所采用的建模假设
和制造方法对于具有飞行能力的系统是可行的。
为了在海军水下作战中心的武器分析设备中进行分析，利用虚拟环境为ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的制导系统设计并制造了一种备选信号处理装置。海军
水下作战中心利用一台实时半实物仿真机建立了世
南昌工程学院学报界一流的高保真度“合成环境”。武器分析设备几乎能够模拟任何一种水下环境（包括浅水水域）以及可变的海底结构，并且能够高保真地显示目标特性。美国海军Ｍｋ５４的软件在进行技术评估与部队使用鉴定之前，所有研制与鉴定工作都是在武
图２ＳＵＰＥＲＣＡＶ超空泡反潜战验证器（装有改进的垂直发射阿斯洛克反潜导弹的推进系统）
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器分析设备中完成的，这足以证明武器分析设备的保真度有多高。为了降低水中试验的成本，使用试验和鉴定部队的指挥官利用武器分析设备产生了模拟的水下运行，以此作为水下使用鉴定运行的补充手段。其体系结构的灵活性及其软件的模块化使它能够快速拓展新的用途，例如，评估ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的制导方法。
对在武器分析设备中进行的ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器仿真结果的分析表明，由于接收声信号时有较大的多普勒频移，保持高速度接近目标可以增强寻的系统的空间分辨力。因此，我们可以假定，即使目标对这种干扰有足够的反应时间，未来的ＳＵＰＥＲ－ＣＡＶ导弹也能在不同的水下环境中区别目标和干扰。不过，对于这些假定的具有战术用途的制导能力，还需要与高速航行器（由高能量密度燃料系统推进，如固体燃料火箭或者水反应燃料火箭）所固有的高噪声源进行权衡。显然，要想获得最佳的性能特征，还要对主要的子系统进行大量的优化工作。这些子系统的性能特征将根据舰队的连续操作要求和寿命周期成本的要求来确定。
不过，对于装有遥感天线阵的ＳＵＰＥＲＣＡＶ武器方案，其最大的收益可能在于降低这种武器的复杂性和成本。这是由于这种武器系统的搜索功能和末段寻的功能是分开的。对于ＳＵＰＥＲＣＡＶ导弹系统，由于可能装备简化的末段寻的、抗干扰有机制导系统，因此，可能不需要复杂的声纳系统，
通过遥控装置就可以提供足够的瞄准信息。在设想的遥感、瞬间探测环境中，航行器所具有的高速度可以弥补水下隐身的要求（特别是对于水面和空中发射平台而言）。这意味着，从网络中心系统的观点出发，遥控传感器或者其它可以利用的平台都具有对目标进行探测、分类和定位搜索的功能。因而使ＳＵＰＥＲＣＡＶ导弹能够飞抵预定位置，然后对一个比较小的不确定的目标区进行扫描，不需要复杂的、隐身性能好的、长时间运行的水下推进系统（在这里用速度补偿了隐身要求）。由火箭发动机推进的、能够在空中一水中飞行的小型低成本超空泡反潜战导弹（通过网络与遥感和实时战斗控制系统连接）可以提供最有效的硬杀伤能力，满足海军作战部长提出的海上盾牌的要求。不过，要想更加全面地检验这种假设的可能性，还需要进行进一步的分析。
３技术途径
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ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队打算通过现有子系统作为ＳＵ—ＰＥＲＣＡＶ验证器的推进系统和通气系统来降低技术风险。利用公司赞助的经费，ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队已经完成两次静态点火试验，一次是改进的垂直发射阿斯洛克反潜导弹的火箭发动机试验，另一次是市售的备选燃气发生器通气系统的试验。
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图３装在试验台上的备选燃气发生器系统（右边的
管子装有仪器设备，用于捕获燃气发生器的排气量）
第一个试验计划于２００３年４月启动，用于评估现有燃气发生器作为ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器空泡通气系统备选方案的可能性（见图３）。该试验计划所关心的主要问题是，燃气发生器是否具有足够的质量流量，是否能达到较低的燃烧温度，是否具有较低的振动和噪声特性。在为另一个美国政府用户进行的品质控制点火试验时，阿连特技术系统公司和洛马公司（得到美国海军的批准）向海军水下作战中心提供了试验夹具和硬件，使海军水下作战中心得以测量燃气发生器的声场和振动特性，从而可以对预先估计的燃气发生器的排气性能进行验证。这些测量结果是在ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器制导系统的相关频率下获得的，在以前的仿真试验中根本得不到，它们为正在武器分析设备中进行的航行器系统仿真计划提供了论证要点。２００３年下半年，在对改
导弹大观lbe
图４安装在试验夹具中的ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器推进系统
进的固体火箭发动机进行点火试验时也进行了类似的声学测量。试验表明，现有燃气发生器系统（推进剂几乎未做任何改进）可为近期ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器提供完全符合要求的通气性能。
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第二个试验计划于２００３年６月启动，用于检验推进系统的设计性能。图４表示点火前安装在试验夹具（装有载荷传感器和其它仪器设备）中的ＳＵ—ＰＥＲＣＡＶ验证器推进系统，喷管中的白方块是推力矢量控制系统的燃气舵。推进系统的试验更加复杂，需要用另一种高能推进剂取代垂直发射阿斯洛克反潜导弹的标准推进剂，以便使推力剖面满足ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的要求，在每一次试航时尽可能多地采集数据。推进系统的改进包括可供选择的推进剂、改进的喷管和燃气舵结构，以期满足用户提出的延长运行时间的要求（延长运行时间是为了确定制导系统的可行性）。试验中记录了点火时产生的载荷（包括用于推力矢量控制的编程指令），并且把这些载荷与飞行仿真模型进行了比较。为了增强在声学模拟中使用的固有噪声和辐射噪声模型的逼真度，再次进行了声场测量。从而获得了足够的可以用来检验ＳＵＰＥＲＣＡＶ构型是否满足性能要求的数据。
推进系统和燃气发生器通气系统的预定特征性能是固有噪声和辐射噪声模型的重要输入信号，而模拟任何一种备选制导系统的声学制导性能都要用到固有噪声和辐射噪声模型。在这种情况下，海军水下
作战中心利用ＡｕｔｏＳＥＡ２商用程序建立航行器结构的数学能量流动模型，并且估计这种结构对模拟的振动和声环境的响应。在这些环境中添加一系列噪声源及其各自的特性，就町以基于统计学能量分析（ＳＥＡ）方法提供交互振动和声学设计评估工具。然后对这些仿真结果进行精简，供武器分析设备综合制导仿真工具使用，从而估算不同ＳＵＰＥＲ—ＣＡＶ构型和飞行条件的固有噪声。
海军水下作战中心最关心的问题是燃气发生器和推进系统静态点火试验的声场测量结果。不过，对垂直发射阿斯洛克导弹系统所固有的飞行控制特性（即推力矢量控制系统）也很感兴趣。图５表示装在试验夹具中的垂直发射阿斯洛克导弹推力矢量控制系统硬件，此刻正在等待自动驾驶仪的指令，以便检验燃气舵的性能。ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的主要飞行传动装置是空化器，它也是产生空泡的部件。不过，空化器的方向不可能只取决于航行器的飞行包络，而是视制导传感器和飞行控制系统的优先要求而定。推力矢量控制系统提供了一种辅助的飞行控制机构，它使空化器对制导系统的阵列指向要求更加敏感。推力矢量控制系统包括火箭发动机壳体的延长部分，在火箭发动机排气火舌的中心装有多个燃气舵。当燃气舵动作时，改变火舌的方向，进而改变推力矢量方向，因此，为航行器提供航行操纵效能。在超空泡航行器构型中，由于输出控制效能与空泡动力学无关，因而推力矢量控制（不论是由火舌中的燃气舵产生还是由铰接的喷管产生）具有十分重要的优势，它既可以消除尾翼的阻力又可以增强装在空化器内的制导系统的性能。
图５垂直发射阿斯洛克导弹推力矢量控制系统硬件
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