王魯軍王青翠王南(.聲納技術重點實驗室,杭州,3003；.海軍駐杭州地區(qū)軍事代表室，杭州，3003)

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美國水下預警探測體系建設及其啟示

王魯軍1王青翠1王南2
(1.聲納技術重點實驗室,杭州,310023；2.海軍駐杭州地區(qū)軍事代表室，杭州，310023)

摘要介紹了美國水下預警探測體系發(fā)展和建設的基本情況，分析了美國水下預警探測體系的基本特點和發(fā)展趨勢，提出了對發(fā)展我國水下預警探測體系的幾點啟示。

關鍵詞水下預警；探測體系；發(fā)展趨勢

反潛作戰(zhàn)一般分為三個步驟，首先需要對潛艇進行預警探測，即感知潛艇的存在，其次是對潛艇進行定位和跟蹤，最后是對潛艇實施武器攻擊。反潛艦艇裝備了大量反潛武器，因此，實施武器攻擊是相對較為容易完成的。而現(xiàn)代艦艇裝備了低頻主動聲吶、拖線陣聲吶、磁探儀等多種探測手段，對潛艇的探測距離也可達上百公里。但是在廣袤的海洋中，在沒有引導信息的條件下，反潛艦艇與水下潛艇遭遇的概率是非常低的。由此可見，感知潛艇的存在是反潛作戰(zhàn)的最關鍵步驟，但實現(xiàn)起來也是最為困難的。水下預警探測體系的建立，主要就是為了感知潛艇的存在。

水下預警探測體系可綜合利用偵察、監(jiān)視、探測和通信等手段，對來自水下的威脅目標和武器進行早期發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識別、上報，為組織對抗行動提供實時預警信息保障。水下預警探測體系是戰(zhàn)略預警體系的重要組成部分，對于形成體系作戰(zhàn)能力，保障水下作戰(zhàn)乃至海軍整體作戰(zhàn)行動至關重要。構建水下預警探測體系可以對周邊國家（地區(qū)）潛艇和反潛兵力實施偵察、監(jiān)視，及時掌握其活動情況，為海上作戰(zhàn)提供預警信息保障；為海上作戰(zhàn)兵力提供預警信息和目標指示，保障水下作戰(zhàn)武器系統(tǒng)使用；對基地、港口和近岸交通運輸線實施水下警戒，防范敵潛艇實施近岸攻勢布雷、偵察和伏擊。因此，世界海軍強國普遍重視水下預警探測體系的發(fā)展。

1　美國體系建設基本情況

為了保障國家戰(zhàn)略安全需求，美國高度重視其水下預警探測體系的建設和發(fā)展。美國水下預警探測體系最早是從美蘇水下對抗開始建設的。二戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)優(yōu)先發(fā)展水下作戰(zhàn)兵力，潛艇裝備發(fā)展迅速，尤其是可攜帶導彈的核潛艇對美構成巨大威脅。美國認為，對付核潛艇的最好方法是在遠海建立水下反潛預警系統(tǒng)，在廣闊的海域中對水下潛艇進行跟蹤和定位，并在其進入對美國產(chǎn)生威脅的距離之前，引導攻擊型核潛艇和P-3反潛巡邏機對其實施攔截。為此，美國從1954年開始分階段在大西洋建立了挪威海、格陵蘭至英國、美國東海岸等三道固定式水下監(jiān)視系統(tǒng)(SOSUS，Sound Surveillance Underwater System)，在太平洋建立了第一島鏈、阿留申至夏威夷群島、美國西海岸等三道固定式水下監(jiān)視系統(tǒng)。SOSUS系統(tǒng)采用壓電式水聽器陣列，主要布放于大洋深海，通過海底電纜將信號傳輸至岸上進行處理和信息分發(fā)。為了彌補固定式水下警戒系統(tǒng)的不足，美國海軍又研制了由海洋監(jiān)視船拖曳的拖線陣監(jiān)視系統(tǒng)(SURTASS)，擴大對遠海水域潛艇活動的監(jiān)測范圍，并作為固定式水下警戒系統(tǒng)失效時的緊急備用系統(tǒng)，逐漸形成綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)（IUSS，Integrated Undersea Surveillance System），基本實現(xiàn)對前蘇聯(lián)海軍潛艇活動的全天候監(jiān)控。圖1是海上監(jiān)視系統(tǒng)(MSS)項目辦公室公布的美國岸基站統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

圖1　美國岸基站統(tǒng)計數(shù)據(jù)

從上世紀80年代開始，美國開始研制固定分布式系統(tǒng)(FDS)來替代日漸老化和落后的SOSUS系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了光纖傳輸技術、局域網(wǎng)技術和先進的信號及信息技術，可布放于深海、海峽、淺水瀕海地區(qū)和其他重要海域，提供威脅目標的位置信息和精確的海上圖像，提高了對低噪聲潛艇的探測能力。

冷戰(zhàn)結束后，隨著我綜合國力的不斷增強，美將我視為主要戰(zhàn)略對手，在海洋戰(zhàn)略方向上，對我海軍尤其是潛艇的裝備發(fā)展和兵力行動高度警惕，在針對前蘇聯(lián)潛艇的反潛體系基礎上，依托第一島鏈特殊地理環(huán)境，構筑了針對我潛艇兵力的水下預警探測體系。在原有深海水下預警探測系統(tǒng)的基礎上，進一步加以擴充和完善。為了探測、定位在淺水近岸環(huán)境中的安靜型潛艇，美國還開發(fā)了一種可迅速展開的、大面積短期使用的先進可部署系統(tǒng)(ADS)。該系統(tǒng)由部署在各地的水面艦艇、反潛直升機投放，可在戰(zhàn)爭沖突發(fā)生前期或期間快速部署在預定作戰(zhàn)海域。圖2是美國水下預警監(jiān)視系統(tǒng)構成。

圖 2美國水下預警監(jiān)視系統(tǒng)構成示意圖

2　美國體系的特點及發(fā)展趨勢

2.1完善水下預警探測體系的功能，提高系統(tǒng)的綜合集成能力

近年來，美國海軍進一步擴大了水下預警監(jiān)視的范圍，在原有系統(tǒng)的基礎上，將艦載拖線陣聲吶和艇載拖線陣聲吶納入水下預警探測體系。美國隨時保持12艘潛艇在世界大洋中活動，在承擔潛伏、監(jiān)視和監(jiān)聽的任務的同時，還利用艇艏聲吶、舷側(cè)陣聲吶和拖線陣聲吶等傳感器獲取水下信息數(shù)據(jù)。航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦和護衛(wèi)艦等各種水面艦艇也利用水下探測設備獲取水下信息，其艦載反潛直升機對敏感海區(qū)進行水下探測和搜索，并將數(shù)據(jù)帶回艦上進行綜合處理。美海軍獲取水下信息的另一重要手段是遍布全球的P-3C反潛飛機。P-3C通過在偵察海域投放聲吶浮標來獲取潛艇目標和聲速梯度的信息，同時將獲取的反潛信息記錄于AN/AQH 4 記錄儀上，飛返基地后將磁帶交由遍布全球的“反潛作戰(zhàn)中心”(ASWOC)分析處理。

在反潛預警行動中，美國不僅僅依靠潛艇、水面艦艇和飛機搜集信息，還充分利用各種水上和空中傳感器，及時搜集情報，提供完整的戰(zhàn)場空間態(tài)勢圖，實時向反潛部隊通報。在獲取情報信息的基礎上，派遣反潛飛機、水面艦艇前往搜索、跟蹤。美國海軍還將IUSS與作戰(zhàn)指揮和通信系統(tǒng)連接在一起，使用統(tǒng)一的情報交換網(wǎng)絡共享獲取的水下情報。同時，進一步完善水聲信息及其他偵察情報的搜集、處理和關聯(lián)。圖3是美國海軍各種平臺獲取水下信息的示意圖。

圖 3美國水下信息獲取示意圖

2.2研制專用的配套設備，提高水下系統(tǒng)布放和維護的便利性

布放于水下的警戒探測系統(tǒng)一旦破損，其修復將十分困難。因此，研制專用的配套設備是提高水下系統(tǒng)維護便利性、減少海上施工困難、最大程度發(fā)揮水下警戒系統(tǒng)作戰(zhàn)使用效能的有效手段。為了便于深海聲學纜的布放、回收和維修，美國海軍先后研制了“海王星”號、“邁爾”號等多艘T-ARC型船?！爸嫠埂碧柺敲绹壳拔ㄒ坏默F(xiàn)役海纜修理船，負責維護SOSUS系統(tǒng)。該船配備了功能強大的纜收放裝備，配有一個重達32.5 t的舷外系統(tǒng)(HOS)。該系統(tǒng)采用金字塔型設計，用來布放海纜修理系統(tǒng)（CRS)，海上拖拉機（海底爬行器）和海犁，如圖4所示。

圖4　海纜修理系統(tǒng)(左)海上拖拉機(右上)和海犁(右下)

“宙斯”號將主推進系統(tǒng)與艦艏和艦艉安裝的坑道推進器綜合在綜合控制系統(tǒng)中，可以提供精確的軌跡穩(wěn)定和船位保持能力，便于完成纜的布放和修理、基陣布放操作以及聲學測量等任務。

2.3重視水下信息體系的建設，提升水下預警探測系統(tǒng)信息利用效能

為保障水下預警探測體系的高效運轉(zhuǎn)，必須對各種手段獲取的目標信息進行充分有效處理和應用，分析挖掘出有價值的信息資源。從冷戰(zhàn)開始，美國海軍就把建設全球性的水下信息體系放在極為重要的位置上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國海軍建立了功能及配套齊全的信息處理中心，從空中到海面到水下，可全天侯監(jiān)聽采集、記錄、保存和分析所得到的各種水聲信息，并構建了世界上規(guī)模最大的分布式水聲信息庫。

美海軍水聲信息處理中心分為岸基水聲信息處理中心和移動水聲信息處理中心。其中，岸基水聲信息處理中心又分為“反潛作戰(zhàn)中心”(ASWOC)和“水面艦艇反潛分析中心”(S2A2C) 。反潛作戰(zhàn)中心以海洋監(jiān)視信息(如SOSUS水聲預警監(jiān)視系統(tǒng)的輸出)以及P-3飛機等送回的數(shù)據(jù)為基礎，主要用于支援岸基P-3反潛戰(zhàn)飛機。“水面艦艇反潛分析中心”(S2A2C)用于進一步分析處理由航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦和護衛(wèi)艦所帶回的記錄反潛水聲數(shù)據(jù)的磁帶?！胺礉撟鲬?zhàn)模塊”(ASWM)是裝備在航空母艦上與ASWOC功能相近的設備，稱為移動反潛數(shù)據(jù)處理中心。ASWM 用于重放處理S-3B或SH-60F反潛偵察機帶回的磁帶，并在航母返港時將磁帶交給水面艦艇反潛分析中心S2A2C 做進一步的分析處理。圖5是美國反潛指揮作戰(zhàn)中心（ASWOC）的磁帶庫。

圖 5美國反潛指揮作戰(zhàn)中心（ASWOC）的磁帶庫

2.4大量使用聲吶輔助決策技術，提高水下預警探測效能

水聲預警探測系統(tǒng)包含多型聲吶裝備，其工作的海洋環(huán)境是一個包括海面、海底及海水介質(zhì)，在時間和空間上復雜多變的聲傳播信道，會使聲信號產(chǎn)生散射、折射、反射、擴散、吸收等物理現(xiàn)象，導致嚴重的波形畸變和信號相關性降低，進而導致聲吶性能降低。

為了提高水下預警探測系統(tǒng)的探測效能，增強聲吶裝備環(huán)境適應性，美國海軍十分重視聲吶輔助決策技術的應用。在IUSS的各型水聲探測系統(tǒng)中均采用了決策輔助技術，其主要功能包括聲吶性能預測、戰(zhàn)術環(huán)境處理和顯示、噪聲監(jiān)測、主動發(fā)射參數(shù)選擇、探測節(jié)點布放方案等，輔助顯示內(nèi)容包括聲場與環(huán)境信息利用、環(huán)境態(tài)勢、目標態(tài)勢、顯示畫面、操作參數(shù)表等。圖6是美國SURTASS船上的聲吶輔助決策系統(tǒng)界面。

圖6　美國SURTASS船上的聲吶輔助決策系統(tǒng)界面

3　對我海軍水下預警體系發(fā)展的啟示

美國水下預警探測體系經(jīng)過近60年的發(fā)展日趨完善，其發(fā)展和建設中的許多經(jīng)驗教訓非常值得我們借鑒和參考。

3.1從戰(zhàn)略的高度重視水下預警探測體系的建設

根據(jù)美“空海一體戰(zhàn)”的作戰(zhàn)思想，未來美、日等海軍潛艇對我陸上戰(zhàn)略目標和海上戰(zhàn)略通道構成重大威脅，美軍彈道導彈核潛艇在太平洋中部和印度洋北部等廣闊海域就可以對我實施戰(zhàn)略核威懾和核打擊。為及時掌握動向，必須在重要作戰(zhàn)海域?qū)γ馈⑷諠撏У人伦鲬?zhàn)兵力實施早期預警。另一方面，水下戰(zhàn)場環(huán)境具有不透明性和很強的特殊性、復雜性，相對于其它作戰(zhàn)空間，我在水下作戰(zhàn)空間更容易縮小與強敵的差距，便于利用水下的局部信息優(yōu)勢破擊強敵的整體信息優(yōu)勢。因此，應從增強我軍整體作戰(zhàn)能力和拓展國家利益的戰(zhàn)略高度，切實重視和加強水下預警探測體系的建設和發(fā)展。

3.2制定符合我國國情的水下預警探測體系發(fā)展路線

美國水下預警探測體系是隨著美國海軍的軍事需求而不斷變化和發(fā)展的，是與其面臨的主要戰(zhàn)略威脅和戰(zhàn)場環(huán)境相適應的。例如，為滿足從早期的深海大洋中警戒較高噪聲的蘇聯(lián)潛艇，到在淺海探測噪聲較低的柴電潛艇的轉(zhuǎn)變，美國水下預警裝備也相應的向機動性更好的拖曳式水下警戒探測系統(tǒng)和可快速布放的水下警戒浮標傾斜。因此，必須根據(jù)我國海軍的作戰(zhàn)使命任務和綜合國力，以及周邊海域的實際環(huán)境，制定符合我國國情的水下預警探測體系發(fā)展路線，不能照搬美國模式，應突出重點，有計劃有步驟的發(fā)展相應的水下預警探測裝備和技術，制定切合實際的建設方案。

3.3充分發(fā)揮水下信息在水下預警探測體系中的作用

水下預警探測體系的建設不僅僅是水下警戒探測裝備本身的建設，對各種渠道獲取的水下信息的利用也是發(fā)揮水下預警探測效能的重要一環(huán)，因此建立水下信息綜合處理中心是對水下目標進行快速探測和識別的重要基礎和保障。水下信息綜合處理中心擔負的主要任務包括數(shù)據(jù)存儲備份、數(shù)據(jù)分析處理和數(shù)據(jù)分發(fā)，通過對數(shù)據(jù)重放，利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合等多項技術，找出更多有價值的信息，直接為水下作戰(zhàn)服務。

3.4加大水下探測裝備的配套建設和使用研究

水下預警探測裝備的水下系統(tǒng)龐大復雜，布設更是一項巨大的水下工程，不但布設投放非常困難，還要解決長期使用過程中水下陣列的可靠性問題。此外，由于系統(tǒng)長期布放在沿岸淺海海域，水下設備受風浪、海流、海水的腐蝕等環(huán)境因素影響較大，還會受到漁船拖網(wǎng)及海洋生物的破壞。因此，必須高度重視水下設備的安全性、可靠性和維護性，加強水下探測裝備的配套建設。由于水聲探測裝備的性能與其工作的水聲環(huán)境及裝備參數(shù)設置密切相關，能否充分發(fā)揮聲吶效能，不僅僅取決于聲吶裝備自身的性能和操作人員的技能，在很大程度上還依賴于對戰(zhàn)區(qū)水聲環(huán)境特性的了解，并根據(jù)實際水聲環(huán)境選擇最佳聲吶工作參數(shù)。因此，還需加快聲吶輔助決策技術在水聲探測裝備中的應用研究和推廣。

參考文獻：

[1] 王魯軍, 凌青. 美國聲吶裝備及技術[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2011.

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