張寶華

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水面艦反魚雷防御技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

張寶華

(海軍裝備部，北京100841)

魚雷是水面艦面臨的主要水下威脅，如何對其進(jìn)行有效的防御一直是各國海軍非常重視且亟待解決的問題。在深入分析影響水面艦魚雷防御的關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上，對目前國內(nèi)外魚雷防御技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧，最后對新技術(shù)的發(fā)展而帶來的魚雷防御技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行了展望。

水面艦；反魚雷防御；技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展

0 引言

魚雷自問世以來就一直是各國海軍的主要進(jìn)攻性武器，在歷次海戰(zhàn)中取得了輝煌的戰(zhàn)績。經(jīng)過上百年的發(fā)展，特別是二戰(zhàn)及二戰(zhàn)后的幾十年間，一批具有先進(jìn)能力的現(xiàn)代魚雷紛紛進(jìn)入各國海軍服役。目前，現(xiàn)代魚雷正朝著遠(yuǎn)航程、大航深、高速度、智能化方向發(fā)展。魚雷技術(shù)的發(fā)展對艦艇構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，使反魚雷防御系統(tǒng)承擔(dān)了巨大的壓力，如何在現(xiàn)代海戰(zhàn)條件下對魚雷進(jìn)行有效的防御，保護(hù)本艦或核心艦艇的安全，已經(jīng)成為各國海軍面臨的迫切需要解決的問題[1-7]。

1 影響反魚雷防御的主要因素

1.1 技術(shù)因素

反魚雷防御是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合技術(shù)，它是電子、計(jì)算機(jī)、通信和信號處理等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的融合。反魚雷防御一般包括三個(gè)序貫工作的過程，分別為探測、決策和對抗實(shí)施。其中，對魚雷目標(biāo)的探測是反魚雷防御決策和實(shí)施對抗的基礎(chǔ)，其主要功能是利用專用的魚雷報(bào)警聲吶，輔以其他艦載聲吶和探測設(shè)備對來襲魚雷進(jìn)行報(bào)警和定位；對抗決策是在收到魚雷報(bào)警信號后，經(jīng)過綜合分析和反應(yīng)，并結(jié)合對抗方案數(shù)據(jù)庫的支持，做出合理的對抗策略；對抗實(shí)施是根據(jù)對抗決策的指令，利用各種對抗武器、采取相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法與來襲魚雷進(jìn)行正面的對抗，以最終消除其威脅。

目前，水聲探測依然是對于魚雷目標(biāo)進(jìn)行探測的主要形式，可供用于魚雷探測的信息主要來自于魚雷的輻射噪聲和魚雷的回波信號。隨著近年來降噪技術(shù)的不斷發(fā)展，魚雷輻射噪聲顯著降低，特別是大型電動力魚雷，其噪聲水平較傳統(tǒng)熱動力魚雷降低了10~15 dB。而作為快速機(jī)動小目標(biāo)，魚雷艏部的目標(biāo)強(qiáng)度約為-17~-20 dB。因此，無論對于魚雷的被動還是主動探測，提高其探測距離都必須在技術(shù)上付出巨大的努力。

通常情況下，水面艦在對抗魚雷的過程中往往只能通過被動聲吶得到魚雷的方位信息，距離信息模糊甚至缺失。此外，來襲魚雷擁有何種制導(dǎo)方式，魚雷當(dāng)前是否處于自導(dǎo)狀態(tài)，如果處于自導(dǎo)狀態(tài)，正在使用何種制導(dǎo)方式，加上聲吶對魚雷目標(biāo)的報(bào)警距離僅在10 km的量級，魚雷會在短時(shí)間內(nèi)攻擊上目標(biāo)等等問題，都加大了制定對抗策略的難度。因此，對抗策略的制定必須綜合考慮各種因素，在合理平衡的基礎(chǔ)上有所取舍。

對抗實(shí)施是反魚雷防御中對抗策略與對抗手段的最終體現(xiàn)，主要通過各種對抗器材與來襲魚雷進(jìn)行正面對抗。其中，軟對抗器材發(fā)射強(qiáng)噪聲信號對敵潛艇導(dǎo)引聲吶進(jìn)行壓制，或通過模擬艦船噪聲與回波對魚雷進(jìn)行干擾誘騙；也可通過引爆攜帶的炸藥對魚雷進(jìn)行硬殺傷。但隨著魚雷可利用編碼脈沖、尺度識別[8-10]、目標(biāo)空間姿態(tài)分析等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，魚雷反對抗能力有了顯著提高，這就要求對抗器材也必須朝著遠(yuǎn)程化、信息化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

1.2 目標(biāo)因素

水面艦面臨的主要威脅來自于依靠海水遮蔽潛伏于水下的攻擊型潛艇所發(fā)射的重型魚雷。隨著海洋環(huán)境、聲學(xué)、動力裝置及控制技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，相關(guān)的研究成果已成功運(yùn)用到新型的魚雷中。現(xiàn)代魚雷正朝著遠(yuǎn)航程、大航深、高速度、智能化的方向發(fā)展。特別是智能化魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的研制成功，給魚雷防御帶來了巨大壓力，已成為各國發(fā)展魚雷防御迫切需要解決的問題。世界范圍內(nèi)目前裝備的輕、重型魚雷均不同程度應(yīng)用了智能化魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)。瑞典的TP62型魚雷能根據(jù)實(shí)際情況，自行選擇及調(diào)整其工作狀態(tài)和參數(shù)，有效減弱敵方施放的誘餌和干擾器的欺騙效果，瞄準(zhǔn)在搜索攻擊過程中的目標(biāo)，進(jìn)行最佳控制，從而實(shí)現(xiàn)“精確制導(dǎo)”垂直命中目標(biāo)的要害部位。美國的MK-48 mod 7 CBASS型魚雷應(yīng)用寬頻帶處理技術(shù)，可提取更多的目標(biāo)信息，具有極強(qiáng)的抗干擾能力。意大利的“黑鯊”魚雷采用長達(dá)60 km的光纖制導(dǎo)，同時(shí)應(yīng)用ASTRA(Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture)自導(dǎo)頭，該自導(dǎo)裝置的信號和數(shù)據(jù)處理采用空間濾波和頻率濾波、恒虛警率(CFAR)處理、回波延長分析、回聲角延伸分析和回波空間相干性分析，被動方式下可在中頻和高頻段工作。ASTRA自導(dǎo)頭具有多波束陣列聲吶和數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)。其多頻可在主動模式(FM和AM)和被動模式工作，每一波瓣的每一頻率都具有獨(dú)立的信號處理能力，這是一項(xiàng)重大改進(jìn)，使魚雷自導(dǎo)頭真正做到了三維自導(dǎo)。自導(dǎo)頻率低至10 kHz，探測距離可達(dá)7 km，而一般高頻自導(dǎo)聲吶的探測距離僅達(dá)2~3 km。而尾流自導(dǎo)魚雷的出現(xiàn)，更是對航母編隊(duì)等特大型水面艦艇的安全帶來更為嚴(yán)重的威脅。

1.3 環(huán)境因素

水聲傳播的介質(zhì)是海洋，而海洋信道的不確定性造成了對其進(jìn)行定量描述的巨大困難。聲波在水下的傳播過程異常復(fù)雜。聲速是溫度、深度和鹽度的函數(shù)，而溫度又是深度、時(shí)間、位置和氣候條件的函數(shù)。海洋表面有時(shí)是非常光滑的反射體，有時(shí)又是隨機(jī)散射聲波的非常粗糙且擾動的表面。海底的構(gòu)造、斜度及粗糙度也是變化多端的，所有這些因素都影響聲的傳播。聲速與海面和海底邊界相互作用的效果產(chǎn)生了最終的聲傳播特性。同時(shí)，對有聲速梯度的海水介質(zhì)，聲線不能直線傳播。因而造成在水下50 m左右的拖線陣被動聲吶，無法對在海表層30 m以內(nèi)正梯度聲速中航行的魚雷進(jìn)行探測。由于水聲信道的復(fù)雜性，多數(shù)情況下，僅能以給定條件下的平均特性進(jìn)行近似。多數(shù)目標(biāo)的聲特性僅能通過實(shí)測的方式獲得，工程上可供利用的目標(biāo)聲特性很難用理論模型進(jìn)行精確描述，如目標(biāo)的反射特性、輻射噪聲特性等等，所能給出的大多是目標(biāo)在特定條件下的近似特性。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1 國外技術(shù)水平

美國海軍自上世紀(jì)70年代開始就裝備第一代反魚雷防御系統(tǒng)[11]，現(xiàn)已發(fā)展到了第三代，該系統(tǒng)包括對魚雷聲特征信號的快速自動分類技術(shù)和對來襲魚雷的對抗措施。其中，對魚雷聲特征信號的快速自動分類設(shè)計(jì)成一獨(dú)立的魚雷防御處理器以增強(qiáng)魚雷識別和報(bào)警能力，縮短信號處理時(shí)間以改進(jìn)聲吶在淺海環(huán)境中的性能，并最大限度地采用了COTS技術(shù)及非開發(fā)項(xiàng)目技術(shù)NDI，大大地提高了整個(gè)防御系統(tǒng)的快速反應(yīng)。目前，美國重點(diǎn)開發(fā)的具有硬殺傷能力的反魚雷系統(tǒng)AN/WQS-11，該系統(tǒng)可以有效攔截直航、聲自導(dǎo)和尾流自導(dǎo)魚雷，由反魚雷魚雷(ATT)及各種聲傳感器和處理器組成，其中的ATT利用主/被動聯(lián)合自導(dǎo)聲吶逼近來襲魚雷，并利用其高爆戰(zhàn)斗部摧毀它[1]。

法意聯(lián)合研制的水面艦艇反魚雷防御系統(tǒng)(SLAT)，由專用“信天翁”(Albatros)魚雷報(bào)警聲吶[12-15]、系統(tǒng)顯示和對抗控制決策裝置、火箭助飛式聲誘餌/干擾器、具有尺度誘騙功能的自航式聲誘餌及火箭助飛式發(fā)射裝置等設(shè)備組成。法意等歐洲六國的SSTD計(jì)劃中，在SLAT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開發(fā)硬殺傷的對抗技術(shù)，并已經(jīng)在MU90反潛魚雷的基礎(chǔ)上開發(fā)出MU90HK型ATT。

德國的魚雷防御系統(tǒng)是一種硬殺傷系統(tǒng)[16,17]，它由魚雷檢測系統(tǒng)、決策模塊、發(fā)射裝置及MTW彈組成。其中魚雷檢測系統(tǒng)由艦殼聲吶(HMS)、拖曳陣列聲吶(COTASS)(它能主被動工作，其工作頻率優(yōu)化為還能探測到尾流中的魚雷)及偵察聲吶等組成；而決策反應(yīng)模塊主要包括控制發(fā)射、控制聲吶工作、魚雷檢測的數(shù)據(jù)融合、威脅判斷、對抗建議決策、對抗效果分析判斷等模塊和功能；MTW(微型魚雷武器)是一種高速、高機(jī)動性能、火箭助飛的ATT，具有中短航程，其工作過程包含彈道飛行、開傘入水、空中運(yùn)載部分分離、啟動水下推進(jìn)裝置、對準(zhǔn)來襲魚雷、聲吶鎖定目標(biāo)、自導(dǎo)尋的并向目標(biāo)靠近，其自導(dǎo)部分頻率在魚雷頻段和聲吶頻段之外，主被動工作，能在較大范圍內(nèi)搜索跟蹤目標(biāo)，使用主動檢測多普勒處理。

前蘇聯(lián)在20世紀(jì)80年代后期推出了它獨(dú)具特色的SSTD系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)把水面艦艇上原反潛深水炸彈系統(tǒng)改造為攔截魚雷使用。這種名為“蟒蛇-1M”的武器系統(tǒng)主要由火箭助飛式噪聲干擾器、火箭深彈及發(fā)射裝置組成。為此，專門研制了一種能對魚雷進(jìn)行精確定位的主動式聲吶，這種魚雷定位聲吶替代了原來探潛用的拖體聲吶，它與艦殼聲吶聯(lián)合起來能對約10 km范圍內(nèi)的來襲魚雷進(jìn)行被動三角法探測和定位。當(dāng)魚雷進(jìn)入到離本艦約3 km時(shí)，利用拖體式主動魚雷定位聲吶對魚雷進(jìn)行精確定位，從而引導(dǎo)深彈攔截魚雷。

總之，國外反魚雷防御技術(shù)的發(fā)展是與魚雷技術(shù)的發(fā)展緊緊聯(lián)系在一起的。由于魚雷技術(shù)向低噪音、智能化、遠(yuǎn)航程、高航速發(fā)展，因此反魚雷防御技術(shù)的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

(1) 在所有的水面作戰(zhàn)艦艇以及輔助艦船上均加裝和配備反魚雷防御裝備作為其自身防御來襲魚雷的手段，并進(jìn)一步完善和改進(jìn)系統(tǒng)性能和對抗效能；

(2) 強(qiáng)調(diào)發(fā)展對來襲魚雷的遠(yuǎn)程探測技術(shù)、基于多傳感器信息融合的魚雷報(bào)警技術(shù)；

(3) 強(qiáng)調(diào)發(fā)展對近程來襲魚雷的快速反應(yīng)和對抗措施的快速布放技術(shù)；

(4) 積極開發(fā)能夠?qū)怪悄茏詫?dǎo)特性魚雷的更有效對抗手段，包括硬殺傷的手段如ATT、高能毀傷武器以及對抗魚雷的新機(jī)理；

(5) 在強(qiáng)調(diào)單系統(tǒng)、單艦防御的前提下，開始向單艦的反潛、反魚雷協(xié)同防御的方向，向編隊(duì)多平臺、多系統(tǒng)的聯(lián)合偵察、報(bào)警支援以及對抗支援的方向發(fā)展，更進(jìn)一步地向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系中的魚雷防御方向發(fā)展。

2.2 國內(nèi)技術(shù)水平

我國的反魚雷防御研究起步較晚，但在科研人員的不懈努力下，已經(jīng)建成了完整的反魚雷防御系統(tǒng)，擁有專用魚雷報(bào)警聲吶、系統(tǒng)/聲吶顯控臺、噪聲干擾器和聲誘餌等魚雷探測、對抗裝備。目前，具有更加優(yōu)異性能的新型反魚雷防御系統(tǒng)正在研制中，可滿足我海軍未來應(yīng)對高技術(shù)條件下水下作戰(zhàn)的需要。

3 發(fā)展趨勢

反魚雷防御技術(shù)依據(jù)其對抗的對象不同，可以分為反魚雷技術(shù)、反聲吶技術(shù)和反水聲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多個(gè)方向。

3.1 反魚雷技術(shù)

3.1.1 遠(yuǎn)程預(yù)警和偵察技術(shù)[18,19]

低噪聲、隱身、具有遠(yuǎn)程運(yùn)載能力的巡航式魚雷的發(fā)展，對魚雷的偵察和報(bào)警提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為此需要提高聲吶對魚雷的偵測預(yù)警距離與目標(biāo)定位精度，為實(shí)施軟硬殺傷爭取更多的時(shí)間，以便選擇最好的對抗方案，提高對抗成功率。在此方面，除了開發(fā)專用的魚雷報(bào)警聲吶，提高對魚雷探測、定位能力外，還可綜合應(yīng)用艦艇上其他聲吶系統(tǒng)和雷達(dá)設(shè)備的信息，在敵方魚雷發(fā)射出管、啟動航行時(shí)，就能對其探測、跟蹤、識別和定位，甚至利用其它各種手段對運(yùn)載魚雷的潛艇、UUV等實(shí)行警戒和預(yù)警，為艦艇提供可靠的魚雷預(yù)警信息。同時(shí)，編隊(duì)作戰(zhàn)模式的出現(xiàn)使得對魚雷的探測可借助編隊(duì)內(nèi)多艘艦艇的探測資源，完成對魚雷的協(xié)同探測，提高探測距離與精度。

3.1.2 綜合防御技術(shù)以及硬殺傷技術(shù)

使用聲干擾器和聲誘餌對魚雷攻擊實(shí)施軟殺傷已被證明是一種十分有效的手段，但隨著新科技應(yīng)用在魚雷工業(yè)上，新型魚雷的智能化程度與抗干擾、抗欺騙能力得到極大的提升，僅靠軟殺傷手段已不能適應(yīng)未來艦艇對抗的要求，必須將軟硬手段相互結(jié)合，組成多層次縱深防御系統(tǒng)?，F(xiàn)在歐美軍事大國最新發(fā)展的反魚雷防御系統(tǒng)均采用硬殺傷手段，因此硬殺傷武器的研制已成為反魚雷防御系統(tǒng)中的發(fā)展重點(diǎn)[16]。

3.1.3 由平臺中心向網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)展

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”概念的逐漸成熟，“網(wǎng)絡(luò)魚雷”(盡管目前還沒有統(tǒng)一的定義)等新的概念也不斷被提出。與之相類似，充分利用水聲網(wǎng)絡(luò)以及陸基、空基等網(wǎng)絡(luò)的信息，對于與魚雷的對抗也將具有革命性的意義。另外，在末端直接與魚雷的對抗中，以水聲網(wǎng)絡(luò)的形式將各種器材組合協(xié)同工作，將會大大增強(qiáng)水聲對抗器材使用的效能。

3.2 反聲吶技術(shù)

毫無疑問，魚雷已經(jīng)成為水面艦艇和潛艇來自水下的最大威脅。然而，考慮到魚雷的主要載體是敵潛艇，因此，若能成功實(shí)施對潛艇聲吶的對抗，則潛艇將不能發(fā)現(xiàn)我艦艇的信息，從而從根本上消除敵對我的威脅。另外，從魚雷的線導(dǎo)過程看，潛艇聲吶也是“功不可沒”。所以，對抗敵潛艇聲吶也是水聲對抗的重要分支。對于被動式的潛艇聲吶來說，對其使用大功率的干擾和壓制，使其不能正常工作，將是有效的重要手段；對于潛艇的主動式聲吶而言，目標(biāo)逼真模擬技術(shù)將對敵潛艇產(chǎn)生誤導(dǎo)，從而掩護(hù)本艦順利避開其跟蹤。

3.3 反水聲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

近20年來，水聲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，并逐漸應(yīng)用于水下戰(zhàn)中，成為了“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”不可或缺的重要一環(huán)。由于其在水下警戒等方面的強(qiáng)大功能，并且可以和其他如陸基、空基網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行信息交換和共享，因而對我艦艇造成了前所未有的巨大威脅。

與水聲網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對抗，目標(biāo)可以分為兩個(gè)層次：一是使其不能完成(完整的)網(wǎng)絡(luò)功能，即破壞其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使其退化為單個(gè)的探測節(jié)點(diǎn)；二是使其完全喪失監(jiān)視功能，即針對所有(至少是重要的)探測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行毀壞。其中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：對敵水聲網(wǎng)絡(luò)的偵察，具體可包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)偵察、通信信號偵察、通信信號跟蹤、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、網(wǎng)絡(luò)分布、規(guī)模、性質(zhì)判斷等。對敵水聲網(wǎng)絡(luò)的攻擊。除了硬殺傷手段外，對網(wǎng)絡(luò)通信及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的破壞可能是兩種效果更佳的手段。其中，對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議破壞的高級方法可以考慮使用“水聲病毒”。現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)果評估也是一個(gè)重要的研究范疇。通過戰(zhàn)果評估，為下一步的作戰(zhàn)策略提供基礎(chǔ)[20]。

4 結(jié)論

隨著“走出去”戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，我海軍艦艇將游弋各大洋，維護(hù)地區(qū)與世界的和平與穩(wěn)定?；顒臃秶脑黾右馕吨媾R更多的威脅，特別是來自于水下的隱蔽而又致命的魚雷攻擊。因此，發(fā)展反魚雷防御系統(tǒng)不僅是保護(hù)艦艇自身安全的需要，更是我海軍履行大國義務(wù)，震懾?cái)硨萘Φ幕颈Ｕ稀?/p>

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Status and development of the surface ship torpedo defence technology

ZHANG Bao-hua

(The Naval Armament Department, Beijing 100841, China)

Torpedo is the main underwater threat to surface ship.How to carry out valid defence against torpedo is always a key problem which needs to be highly regarded and urgentlysolved for navies.The technical status of torpedo defence in the world is reviewed based on the deep analysis of key factors affecting surface ship torpedo defence in the paper. Finally, the progress of technical torpedo defence is expected along with the development of new technologies.

surface ship; anti-torpedo defence;technical status and development

TN929.3

A

1000-3630(2015)-02-0180-04

10.16300/j.cnki.1000-3630.2015.02.016

2014-12-26;

2015-03-07

張寶華(1964－), 男, 浙江紹興人, 碩士, 高級工程師, 研究方向水聲工程。

張寶華, E-mail: 13482587203@139.com