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國(guó)外水聲對(duì)抗器材發(fā)展及其趨勢(shì)分析

2020-11-27 06:47施丹華胡必楠黃俊希
艦船科學(xué)技術(shù) 2020年5期
關(guān)鍵詞:尾流聲吶誘餌

施丹華,胡必楠,黃俊希

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二六研究所,上海 201108)

0 引 言

水聲對(duì)抗最初是為了保護(hù)艦艇不受來(lái)襲魚雷的攻擊而采取的聲學(xué)手段。隨著作戰(zhàn)對(duì)象的不斷新增,水聲對(duì)抗的概念也逐漸擴(kuò)展。但從根本上講,就是利用聲學(xué)手段與聲吶的對(duì)抗,而遂行此任務(wù)的即是水聲對(duì)抗器材。

國(guó)外水聲對(duì)抗器材經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,無(wú)論從裝備的數(shù)量還是質(zhì)量都有了極大的提升。通過(guò)梳理國(guó)外水聲對(duì)抗器材的發(fā)展歷程,分析其發(fā)展趨勢(shì),對(duì)裝備研究具有一定的啟發(fā)。

1 水聲對(duì)抗及其基本概況

1.1 水聲對(duì)抗緣起

魚雷從誕生起,就實(shí)實(shí)在在成為了軍艦的“殺手”。第一次世界大戰(zhàn)期間,被魚雷擊沉的艦艇達(dá)162艘,占總擊沉數(shù)的49%;二戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后,魚雷立下的戰(zhàn)功只增不減,但由于艦載武器種類多,所占比例有所下降[1]。特別是導(dǎo)彈出現(xiàn)后,魚雷的重要性被一定程度弱化了。

1982年英阿馬島海戰(zhàn)以后,人們修正了一度占據(jù)主流的“來(lái)自空中的導(dǎo)彈是水面艦最大的威脅”的觀點(diǎn),魚雷攻擊對(duì)水面艦打擊的致命性被重新深刻認(rèn)識(shí)。其中最重要的原因就是由于水下爆炸的強(qiáng)大威力,一旦被擊中,艦艇大都會(huì)沉沒(méi)。

事實(shí)上,從魚雷出現(xiàn)起,人們就一直在尋求與其對(duì)抗的手段,比如最早出現(xiàn)的攔截直航魚雷的攔截網(wǎng),即可一定意義上保護(hù)停泊狀態(tài)的艦船不被攻擊。

GJB 3638-99中,對(duì)水聲對(duì)抗做了定義[2]:在水中使用專門的水聲設(shè)備和器材以及利用聲場(chǎng)環(huán)境(如聲影區(qū)、溫躍層、深水散射層等)、隱身、降噪等手段,對(duì)敵方水中探測(cè)設(shè)備和水中兵器進(jìn)行偵察、干擾,削弱或破壞其有效使用,保障己方設(shè)備正常工作和艦艇安全的各種戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施的總稱。按功能可分為:水聲偵察、水聲干擾、水聲防御。

從上述定義可以看出,水聲對(duì)抗不僅包括使用水聲對(duì)抗器材(武器)的對(duì)抗活動(dòng),還包括被保護(hù)的平臺(tái)本身利用聲學(xué)原理所采取的種種措施。

另外,也應(yīng)該看到,該定義成型于20世紀(jì)末。隨著魚雷技術(shù)的發(fā)展,以及其他威脅的不斷出現(xiàn),水聲對(duì)抗的概念也隨之有了一定的發(fā)展。

1.2 水聲對(duì)抗系統(tǒng)

最早的水聲對(duì)抗系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代出現(xiàn)在美國(guó),稱為潛艇水聲戰(zhàn)系統(tǒng)(Submarine Acoustic Warfare System,SAWS)。該系統(tǒng)主要包括:AN/WLR-9A或AN/WLR-12偵察警戒設(shè)備、MMH DT-511/512多模水聽器、AN/BLR-14水聲對(duì)抗指揮控制單元、MK-1型干擾器、MOSS潛艇模擬器等。采用計(jì)算機(jī)技術(shù),使原各自獨(dú)立的水聲對(duì)抗裝備形成了一個(gè)自動(dòng)化程度較高的完整系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了縮短對(duì)抗的反應(yīng)時(shí)間,輔助指揮員決策,設(shè)定武器發(fā)射參數(shù),提高水聲對(duì)抗效果的目的[3]。

圖1為典型的水面艦水聲對(duì)抗系統(tǒng)組成框圖,即3D系統(tǒng)[4]。

圖 1 典型的水聲對(duì)抗系統(tǒng)Fig. 1 Typical underwater acoustic warfare system

由圖可見,經(jīng)過(guò)前面的探測(cè)、決策階段,最終的對(duì)抗實(shí)施即是水聲對(duì)抗器材的使用。

1.3 水聲對(duì)抗器材分類

從廣義看,水聲對(duì)抗的對(duì)象不只包括魚雷。從狹義上講,水聲對(duì)抗的目的就是采取聲學(xué)手段實(shí)行對(duì)魚雷的防御。從1944年出現(xiàn)的到后來(lái)的各式魚雷防御器材,以及目前的水聲對(duì)抗系統(tǒng),與魚雷自身的發(fā)展一起,共同構(gòu)成了一部你追我趕的對(duì)抗發(fā)展史。

水聲對(duì)抗器材依照不同的分類方法,大致分類如圖2所示。

由圖可見,水聲對(duì)抗器材一般分為軟殺傷和硬殺傷2種,又可根據(jù)不同的分類方法進(jìn)行細(xì)分。另外,從裝備的對(duì)象看,一般分為水面艦用及潛艇用水聲對(duì)抗器材,其主要目的是對(duì)抗來(lái)襲魚雷的攻擊。

2 傳統(tǒng)型水聲對(duì)抗器材發(fā)展

圖 2 水聲對(duì)抗器材分類Fig. 2 Classification of underwater acoustic countermeasures

最早的水聲對(duì)抗戰(zhàn)例出現(xiàn)于1943年末、1944年初盟軍開始獵殺德國(guó)U型潛艇時(shí)。當(dāng)時(shí)U艇即使用了一種稱為Pillenwerfer的對(duì)抗器材,它由氫化鋰制成,像一個(gè)巨大的藥丸,可以產(chǎn)生大量的氣泡,阻擋潛艇的回聲[5]。這可以看做是軟殺傷水聲對(duì)抗器材的最早應(yīng)用。此后,隨著魚雷技術(shù)的發(fā)展,水聲對(duì)抗器材發(fā)展也進(jìn)入快車道。

2.1 軟殺傷對(duì)抗器材的發(fā)展

2.1.1 氣幕彈

除了上述后來(lái)被稱為氣幕彈的掩蓋/阻斷式干擾器材外,其后軟殺傷對(duì)抗器材的發(fā)展更多集中在干擾器和聲誘餌方向。一個(gè)重要的原因是氣幕彈的效果不好,甚或是起到相反的作用。一方面,氣幕彈的遮蓋范圍與持續(xù)時(shí)間有限,被掩護(hù)的潛艇很容易再次被跟蹤;另一方面,氣幕的形成在一定程度上可能被魚雷當(dāng)作目標(biāo),且因其與潛艇距離不遠(yuǎn),反而可能起到引導(dǎo)來(lái)襲魚雷的作用。

因此,氣幕彈的使用受到了很大的限制。在現(xiàn)有水聲對(duì)抗/魚雷防御系統(tǒng)中,已經(jīng)不再?gòu)?qiáng)調(diào)氣幕彈的使用。

2.1.2 聲誘餌

顧名思義,聲誘餌就是作為假目標(biāo)使用的。

工作在被動(dòng)方式時(shí),水面艦用聲誘餌通過(guò)模擬其輻射噪聲以吸引魚雷向自己攻擊,潛艇用聲誘餌通過(guò)模擬潛艇的運(yùn)動(dòng)和聲學(xué)行為來(lái)欺騙來(lái)襲魚雷;工作在主動(dòng)方式時(shí),聲誘餌在偵聽到魚雷自導(dǎo)尋的信號(hào)后,在探測(cè)的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生在多普勒、亮點(diǎn)和時(shí)延等方面與艦艇相似的回波。

比較先進(jìn)的聲誘餌一探測(cè)到主動(dòng)魚雷脈沖就立即重發(fā),并可實(shí)現(xiàn)“邊收邊發(fā)”功能,因此可有效對(duì)抗被動(dòng)/主動(dòng)/聯(lián)合自導(dǎo)模式下任意數(shù)量的來(lái)襲魚雷(與其工作時(shí)間有關(guān));誘餌也裝有特定的存儲(chǔ)器,可裝載各種信號(hào),以欺騙相應(yīng)的被動(dòng)攻擊。

2.1.3 聲干擾器

從本質(zhì)上看,聲干擾器是一種寬帶噪聲發(fā)生器,發(fā)射大功率噪聲以掩蓋本艦/艇噪聲。由于來(lái)襲魚雷帶寬未知,其寬帶噪聲覆蓋所有被動(dòng)、主動(dòng)或聯(lián)合聲自導(dǎo)魚雷的頻帶。如果魚雷工作于主動(dòng)模式,干擾器可降低其信噪比,阻止魚雷探測(cè)潛艇回波或降低魚雷探測(cè)距離;如果魚雷工作于被動(dòng)模式,干擾器可掩蓋本艦/艇噪聲,以阻止?jié)撏П槐粍?dòng)探測(cè)。

此外,針對(duì)線導(dǎo)魚雷,另外一大類聲干擾器的功能是干擾其(潛艇)導(dǎo)引聲吶。遂行此功能的聲干擾器一般采取火箭助飛的發(fā)射方式,以使干擾器盡量靠近導(dǎo)引魚雷的潛艇,從而得到更好的干擾效果。

這兩類干擾器典型的區(qū)別就是其工作頻段:前者工作于魚雷自導(dǎo)的工作頻帶,屬于高頻段;后者工作于潛艇聲吶的工作頻帶,屬于低頻段。

2.1.4 尾流模擬器

與聲自導(dǎo)魚雷以艦艇輻射噪聲/回波為目標(biāo)不同,尾流自導(dǎo)魚雷利用上視聲吶檢測(cè)水面艦尾流的厚度,從而導(dǎo)引魚雷逐步接近艦船,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船的攻擊。

對(duì)于這樣的自導(dǎo)方式,上述聲誘餌和聲干擾器完全無(wú)法發(fā)揮作用。模擬艦船尾流是一種有效的干擾/誘騙手段。

針對(duì)尾流自導(dǎo)魚雷的特性,有2種對(duì)抗方法:一是在艦船和來(lái)襲魚雷之間布設(shè)一條平行的模擬尾流,二是在艦船尾流上疊加交叉的模擬尾流。如圖3所示。

表1為美國(guó)典型的軟殺傷水聲對(duì)抗器材發(fā)展情況。同時(shí),在“相近裝備型號(hào)”欄,列出了其他西方國(guó)家主要的裝備型號(hào)情況。

2.2 硬殺傷對(duì)抗器材

圖 3 尾流模擬Fig. 3 Wake simulation

嚴(yán)格地說(shuō),硬殺傷器材并不屬于聲學(xué)對(duì)抗的范疇。但一方面,水聲對(duì)抗的落腳點(diǎn)是“對(duì)抗”,因此,各種手段均可廣義地納入;另一方面,硬殺傷的實(shí)施有賴于魚雷報(bào)警聲吶等的聲學(xué)信息。

2.2.1 蘇聯(lián)的“蟒蛇”-1M系統(tǒng)

與美英等西方海軍發(fā)展水面艦艇反魚雷防御系統(tǒng)的思想有很大的不同,蘇聯(lián)在20世紀(jì)80年代后期推出了它獨(dú)具特色的水面艦魚雷防御系統(tǒng),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、火箭深水炸彈及發(fā)射裝置組成,火力射程達(dá)3 km,利用火箭助飛噪聲干擾器和火箭深彈對(duì)來(lái)襲魚雷進(jìn)行干擾和攔截。通常在3 km左右的距離上先后發(fā)射2枚干擾器來(lái)干擾誘騙魚雷,然后在3 km以內(nèi)的距離上可能用深彈進(jìn)行多次攔截,每次可先后發(fā)射4枚左右深彈,在魚雷的彈道上形成一個(gè)“彈幕”,以攔截來(lái)襲魚雷[6]。為了利用深彈作為反魚雷的硬殺傷武器,專門研制了一種能對(duì)魚雷進(jìn)行精確定位的拖體式主動(dòng)式聲吶,這種魚雷定位聲吶替代了原來(lái)探潛用的拖體聲吶,它與艦殼聲吶聯(lián)合起來(lái)能對(duì)約10 km范圍內(nèi)的來(lái)襲魚雷進(jìn)行被動(dòng)三角法探測(cè)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(dòng)魚雷定位聲吶對(duì)魚雷進(jìn)行精確定位,從而引導(dǎo)深彈攔截魚雷,如圖4所示。

表 1 美國(guó)等國(guó)家主要水聲對(duì)抗器材Tab. 1 Main underwater acoustic countermeasures of the us and other western countries

圖 4 蘇聯(lián)“蟒蛇”-1M硬殺傷系統(tǒng)Fig. 4 Hard kill system of soviet union

2.2.2 美海軍正在開發(fā)一種強(qiáng)聲反魚雷裝置

除了傳統(tǒng)的武器,美國(guó)還采取別的思路展開與魚雷的對(duì)抗,圖5為其開發(fā)的一種強(qiáng)聲反魚雷裝置示意。

圖 5 強(qiáng)聲反魚雷裝置示意Fig. 5 Illustration of anti-torpedo device based on strong sound

強(qiáng)聲基陣由360個(gè)1 m2發(fā)射換能器組成,分別沿艦船兩舷水線以下位置按60×6布放。當(dāng)通過(guò)火控系統(tǒng)獲取來(lái)襲魚雷目標(biāo)指示后,系統(tǒng)瞄準(zhǔn)來(lái)襲魚雷發(fā)射超大功率聲波,對(duì)來(lái)襲魚雷進(jìn)行毀傷。

目前,該系統(tǒng)的開發(fā)者美國(guó)的Anteon Technologies和英國(guó)的BAE Systems 已經(jīng)構(gòu)建其中的一個(gè)換能器單元,并通過(guò)仿真證明系統(tǒng)的有效性,計(jì)劃研制一個(gè)1/4陣的測(cè)試樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

2.3 軟硬殺傷結(jié)合的對(duì)抗器材

廣義地說(shuō),軟硬殺傷結(jié)合包含兩類:一類是需要使用其他聲學(xué)手段進(jìn)行導(dǎo)引,然后遂行硬殺傷;一類是其本身即具有聲學(xué)干擾/誘騙功能,并集成了硬殺傷能力。本文所描述的指后面一類。

硬殺傷的目的是為了從物理上對(duì)來(lái)襲魚雷進(jìn)行毀傷。具體的方法包括物理如機(jī)械損傷、化學(xué)如爆炸毀傷等。其中,后者又可分為通過(guò)對(duì)抗器材自身爆炸毀傷魚雷,以及通過(guò)誘騙魚雷引信引起魚雷本身的誤炸。

目前,引爆式聲誘餌是最為常見的一種軟硬殺傷對(duì)抗器材。其工作時(shí),首先開啟誘騙功能,通過(guò)模擬艦艇聲學(xué)/運(yùn)動(dòng)性能將魚雷誘騙到其殺傷范圍以內(nèi),然后引爆自身,從而對(duì)來(lái)襲魚雷產(chǎn)生損傷。

另外一種稱為誘爆式聲誘餌,其聲學(xué)誘騙功能與上述相同。不同的是,將魚雷誘騙至附近后,聲誘餌開啟引信模擬功能,誘騙魚雷引信動(dòng)作,從而引爆魚雷本身。相比上述引爆式聲誘餌,這種方式效能更佳,對(duì)魚雷的毀傷更加徹底。

此外,針對(duì)尾流自導(dǎo)魚雷也有一種特別的軟硬殺傷結(jié)合手段,即在尾流中布設(shè)具有探測(cè)和引爆/誘爆功能的器材,一旦在有效范圍內(nèi)探測(cè)到尾流自導(dǎo)魚雷則實(shí)施引爆/誘爆。這種手段不需要主動(dòng)將魚雷引誘至附近,而是采取一種“守株待兔”的方式。

2.4 反魚雷魚雷

反魚雷魚雷的歸類事實(shí)上是有爭(zhēng)議的。

從“反魚雷”的角度看,它當(dāng)然應(yīng)屬于水聲對(duì)抗(魚雷防御)范疇;而從“魚雷”的角度看,歸入魚雷范疇也是無(wú)可厚非。

為概念完整考慮,本文將反魚雷魚雷納入水聲對(duì)抗系統(tǒng)。

2.4.1 美國(guó)的ATT[7]

美國(guó)海軍開發(fā)了反魚雷魚雷ATT(Anti-Torpedo Torpedo)。這是一種防御性的攔截器,可以通過(guò)直接撞擊或用其爆炸彈頭來(lái)摧毀來(lái)襲的敵方魚雷。ATT具有能夠以主動(dòng)和被動(dòng)工作的聲吶導(dǎo)引頭,和1個(gè)包括慣性測(cè)量單元(Inertia Measurement Unit,IMU)的導(dǎo)引組件。IMU提供的數(shù)據(jù)允許魚雷進(jìn)行更精確的運(yùn)動(dòng),使其更具機(jī)動(dòng)性并提高其準(zhǔn)確性。

值得注意的是,2018年9月,美國(guó)海軍正式停止了水面艦艇反魚雷魚雷防御系統(tǒng)項(xiàng)目的工作。美軍已經(jīng)在5艘“尼米茲”級(jí)航母上安裝了該系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng),現(xiàn)在正在拆除所有這些系統(tǒng)。這在一定程度上說(shuō)明反魚雷魚雷的能力還未得到認(rèn)可。

2.4.2 俄羅斯的“帕科特-E/NK”反魚雷系統(tǒng)[8]

“帕科特-E/NK”反魚雷系統(tǒng)中有用于搜索魚雷的專用目標(biāo)指示聲納站、發(fā)射裝置和直接破壞武器,可發(fā)射小型魚雷和反魚雷魚雷。

“帕科特”反魚雷魚雷最大速度大于50 kn,最大航程2 km,反魚雷自導(dǎo)方式為自導(dǎo)作用距離大于400 m的主/被動(dòng)聲自導(dǎo),反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10 s,單次齊射命中率達(dá)到90%。

2.4.3 德國(guó)“海蜘蛛”反魚雷魚雷[9]

“海蜘蛛”是世界上第一款專用的反魚雷魚雷。直徑324 mm,長(zhǎng)310 8mm,質(zhì)量400 kg,戰(zhàn)斗部質(zhì)量80 kg,最大速度25 m/s,最大下潛深度超過(guò)40 m,有效射程超過(guò)1 400 m。其制導(dǎo)系統(tǒng)采用數(shù)字化主被動(dòng)聲吶,能夠同時(shí)在被動(dòng)、主動(dòng)和攔截模式下運(yùn)行。主動(dòng)聲納頻率專門針對(duì)尾流自導(dǎo)魚雷實(shí)現(xiàn)最佳探測(cè)能力進(jìn)行了優(yōu)化,并確保艦載傳感器不受干擾。

3 水聲對(duì)抗面臨新的形勢(shì)

3.1 海上作戰(zhàn)方式變革

隨著信息化浪潮滾滾而來(lái),海上作戰(zhàn)方式也發(fā)生了根本性的變革。

3.1.1 艦艇編隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)

隨著信息系統(tǒng)的逐漸成熟,大規(guī)模艦艇編隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)成為常態(tài)。特別是航母的出現(xiàn),由于其作戰(zhàn)能力及高價(jià)值,要求必須有護(hù)航艦艇參與聯(lián)合作戰(zhàn)。

在編隊(duì)作戰(zhàn)中,一個(gè)典型的特征就是編隊(duì)間信息的連通,以保障編隊(duì)中各艦艇單元可施行聯(lián)合作戰(zhàn),以達(dá)到戰(zhàn)力倍增的效果。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)

“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”的提出被認(rèn)為是“200年來(lái)最重要的軍事變革”。它以網(wǎng)絡(luò)為中心,將各種作戰(zhàn)系統(tǒng)緊密地聯(lián)成一體,最大限度地體現(xiàn)了信息和信息融合技術(shù)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用。

根據(jù)美軍分析,未來(lái)信息化作戰(zhàn)將在信息域、物理域和認(rèn)知域3個(gè)基本領(lǐng)域展開[10]。網(wǎng)絡(luò)將成為作戰(zhàn)行動(dòng)的中心,網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)將是信息戰(zhàn)條件下的主要作戰(zhàn)方式。所謂“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”,是指利用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò),將分布于廣闊區(qū)域內(nèi)的各種探測(cè)系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)和武器系統(tǒng)等,集成為一個(gè)統(tǒng)一高效的信息網(wǎng)絡(luò)體系,使各級(jí)作戰(zhàn)人員能夠充分利用該網(wǎng)絡(luò)共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、交流作戰(zhàn)信息、高效率地指揮與實(shí)施作戰(zhàn)行動(dòng)。

3.1.3 空海一體戰(zhàn)

美國(guó)認(rèn)為,隨著中國(guó)“反介入/區(qū)域拒止”能力的不斷增強(qiáng),美國(guó)的天基系統(tǒng)和軍隊(duì)長(zhǎng)期受保護(hù)的局面可能發(fā)生改變?;诖伺袛?,美國(guó)提出了“空海一體戰(zhàn)”的概念,空海一體戰(zhàn)的目標(biāo)是奪取和保持制空、制海、制太空和制網(wǎng)絡(luò)空間的優(yōu)勢(shì),旨在支持美國(guó)打贏長(zhǎng)期的常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)。

加強(qiáng)水下作戰(zhàn)能力,包括潛艇、水下機(jī)器人系統(tǒng)和水雷等是其中重要的一條倡議。并且強(qiáng)調(diào)未來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),以及指揮控制和情報(bào)、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化與互通性。

因此,空海一體戰(zhàn)概念之下,海上作戰(zhàn)與空基、天基相聯(lián)合,將極大增強(qiáng)作戰(zhàn)能力。

3.1.4 無(wú)人系統(tǒng)作戰(zhàn)

從20世紀(jì)90年代起,美國(guó)海軍就開始重視UUV在水下戰(zhàn)中的作用,并加以大力發(fā)展。

1994年,發(fā)布了《海軍UUV項(xiàng)目計(jì)劃》,著重于使用UUV進(jìn)行水雷偵側(cè)。1995年和1997年,對(duì)該計(jì)劃進(jìn)行了小規(guī)模的升級(jí)和改進(jìn);2000年,發(fā)布了《海軍UUV主計(jì)劃》,關(guān)注了UUV的未來(lái)發(fā)展、任務(wù)及用戶;2002年,發(fā)布了《小型UUV戰(zhàn)略計(jì)劃》,與上述主計(jì)劃相關(guān),增加了水下爆炸物處置細(xì)節(jié),以及極淺水和淺水中水雷對(duì)抗的內(nèi)容。

2004年,發(fā)布了新的《海軍UUV主計(jì)劃》[11],在2000年發(fā)布的主計(jì)劃的基礎(chǔ)上,根據(jù)海軍導(dǎo)向、技術(shù)和裝備發(fā)展,更新了UUV的作戰(zhàn)任務(wù)、方法,以及技術(shù)性和程序性的建議。

這份計(jì)劃書指出,在未來(lái),無(wú)論是戰(zhàn)時(shí)還是平時(shí),UUV都將成為支持艦隊(duì)目標(biāo)的任務(wù)承擔(dān)者,并明確了9項(xiàng)主要任務(wù):ISR(情報(bào)/監(jiān)視/偵察),反水雷戰(zhàn)(MCM),反潛戰(zhàn)(ASW),海洋調(diào)查(Oceanography),通信/導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(Communication / Nav-igation Network Nodes,CN3),檢查/識(shí)別(Inspection /Identification),載荷運(yùn)送(Payload Delivery),信息行動(dòng)(Information Operations,IO),時(shí)敏打擊(Time Critical Strike,TCS)。

其中,ISR遂行警戒和偵察任務(wù),這是水聲對(duì)抗的前提;MCM中,對(duì)水雷聲引信的干擾和誘騙可歸入水聲對(duì)抗范疇;ASW中,與敵潛艇聲吶的對(duì)抗是水聲對(duì)抗的重要形式之一;海洋調(diào)查中,通過(guò)海洋調(diào)查發(fā)現(xiàn)可能的敵警戒系統(tǒng)的分布,將為水聲對(duì)抗提供強(qiáng)力的導(dǎo)引和支持;CN3將充分發(fā)揮水聲對(duì)抗協(xié)同的作用,取得更好的效果;載荷運(yùn)送功能可將水聲對(duì)抗器材作為負(fù)載,運(yùn)送至作戰(zhàn)區(qū)域潛伏或?qū)?;IO本身就包含了水聲對(duì)抗的內(nèi)容;TCS中可包括對(duì)敵警戒系統(tǒng)的摧毀或干擾或誘騙,是對(duì)抗的終極目標(biāo)。

上述9項(xiàng)任務(wù)或直接間接,都和水聲對(duì)抗相關(guān)。因此,利用UUV實(shí)施水聲對(duì)抗,具有強(qiáng)力的應(yīng)用基礎(chǔ)支撐。

2005年,美國(guó)海軍頒布了新版UUV計(jì)劃,將UUV的任務(wù)劃分為8大類,其中之一就是將UUV用作聲誘餌,以對(duì)抗?jié)撏Ш汪~雷的攻擊,并可對(duì)潛艇進(jìn)行跟蹤。

由上面的分析可見,在未來(lái)海戰(zhàn)的水聲對(duì)抗中,UUV將起重要的作用,早已在美海軍的計(jì)劃之中。近年來(lái)的種種跡象表明,這并非一紙空談,而是發(fā)展到了實(shí)用的階段。3.1.5 深海作戰(zhàn)

為應(yīng)對(duì)俄羅斯大潛深潛艇威脅,美國(guó)現(xiàn)役裝備的魚雷都具有大潛深發(fā)射與工作航行能力,其中MK48-3最大航深914 m,MK48ADCAP最大航深1 200 m,MK50最大航深800 m。其現(xiàn)役裝備的聲吶可利用深海聲信道實(shí)現(xiàn)目標(biāo)遠(yuǎn)距離探測(cè),如AN/SQS-53型艦殼聲吶利用深海會(huì)聚效應(yīng),在第三會(huì)聚區(qū)即30~35 nmile左右探測(cè)目標(biāo)。

3.2 對(duì)抗對(duì)象的擴(kuò)展

針對(duì)逐漸出現(xiàn)的新的海上作戰(zhàn)方式,水聲對(duì)抗也必須從傳統(tǒng)的觀念中解放出來(lái),做出有針對(duì)性的變革。

從水聲對(duì)抗看,以下是需要考慮的一些關(guān)注的對(duì)象:

1)艦艇編隊(duì)中攻擊其他平臺(tái)的魚雷。編隊(duì)重要的目的之一就是協(xié)同作戰(zhàn),反映在水聲對(duì)抗中,就是協(xié)同對(duì)抗。因此,除了平臺(tái)自身的安全之外,還必須在編隊(duì)指控系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下,采取合理的方式關(guān)注其他平臺(tái)遇到的威脅。

2)水下信息網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)在水下戰(zhàn)場(chǎng)表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)化水聲對(duì)抗,其重要的特點(diǎn)就是水聲網(wǎng)絡(luò)在水聲對(duì)抗中的應(yīng)用。也因此,敵水聲網(wǎng)絡(luò)同時(shí)成為了對(duì)抗的對(duì)象。

3)水下信息鏈路??蘸R惑w戰(zhàn)中,強(qiáng)調(diào)空-空、空-海、海-海之間的信息互通。從水聲對(duì)抗的角度看,海-海之間的水下信息鏈路的主要手段之一的水聲通信即成為其對(duì)象之一。

4)水下無(wú)人系統(tǒng)。目前主要是指UUV。在水聲對(duì)抗中,有2種考慮:一是利用UUV遂行水聲對(duì)抗任務(wù),二是針對(duì)敵UUV進(jìn)行對(duì)抗。

5)深海作戰(zhàn)武器。既然魚雷、潛艇可在深?;顒?dòng),那么來(lái)自深海的威脅就不可坐視。因此,發(fā)展深海水聲對(duì)抗,瞄準(zhǔn)深海作戰(zhàn)武器,是水聲對(duì)抗發(fā)展必須關(guān)注的。

4 水聲對(duì)抗器材發(fā)展趨勢(shì)

水聲對(duì)抗面臨新的形勢(shì),首先對(duì)水聲對(duì)抗的概念、系統(tǒng)/體系的發(fā)展和更新是一個(gè)促進(jìn)。同時(shí),對(duì)于水聲對(duì)抗器材的發(fā)展,也有著直接的影響??傮w來(lái)說(shuō),水聲對(duì)抗器材的發(fā)展有以下一些特點(diǎn):

4.1 頻率降低是一個(gè)明顯趨勢(shì)

大部分傳統(tǒng)的水聲對(duì)抗器材是針對(duì)來(lái)襲魚雷的威脅而開發(fā)的,因此,無(wú)論是探測(cè)還是對(duì)抗,其工作頻率大都與魚雷自導(dǎo)的工作頻率范圍相一致。即使是針對(duì)線導(dǎo)魚雷導(dǎo)引聲吶的對(duì)抗,頻段也在千赫以上。

在新的對(duì)抗需求中,潛艇聲吶、岸基聲吶等大型聲吶逐漸成為重要的對(duì)抗對(duì)象。這些聲吶的工作頻率之低本身就與魚雷自導(dǎo)頻率有數(shù)量級(jí)的差別,且近年來(lái)還有為更遠(yuǎn)的探測(cè)距離而頻率逐漸降低的趨勢(shì)。因此,與其對(duì)抗的器材必須順應(yīng)這種趨勢(shì),以求得到期望的對(duì)抗效果。

4.2 動(dòng)靜結(jié)合是一種必然策略

最初的水聲對(duì)抗器材采用能量干擾/誘騙的方式,因此多為懸浮式靜止工作,通過(guò)能量模擬的手段達(dá)到對(duì)抗的目的。但隨著魚雷智能化的不斷發(fā)展,這種類型的點(diǎn)目標(biāo)很容易被識(shí)別而失去誘騙功能。而采用拖曳或自航式的運(yùn)動(dòng)聲源一方面可以模擬艦艇目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特征,另一方面也可以因其具有一定的尺度而對(duì)抗智能魚雷的尺度識(shí)別功能。

因此,通過(guò)動(dòng)靜結(jié)合的模擬策略,將可大大提升對(duì)抗的能力。

4.3 多器材協(xié)同是一個(gè)發(fā)展方向

以美國(guó)下一代水聲對(duì)抗(Next Generation Counter-Measure,NGCM)[12]為代表的新型對(duì)抗器材,融合了網(wǎng)絡(luò)化水聲對(duì)抗的概念,強(qiáng)調(diào)了多對(duì)抗器材之間的協(xié)同工作。

一方面,器材協(xié)同可以消除相互之間的干擾;另一方面,器材協(xié)同可以倍增各自的對(duì)抗能力。

4.4 探測(cè)通信對(duì)抗一體化符合集約原則

從體系/系統(tǒng)的角度出發(fā),一體化是現(xiàn)代設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的概念,符合集約化的原則。

水聲對(duì)抗中,“探測(cè)-決策-對(duì)抗(實(shí)施)”是一個(gè)序貫的過(guò)程。由于(多傳感器)協(xié)同探測(cè)和(多器材)協(xié)同對(duì)抗的需要,通信功能也融合在各個(gè)階段中。此外,結(jié)合新的對(duì)抗功能的實(shí)現(xiàn),在對(duì)抗器材中根據(jù)需要也需要有新的功能集成。

因此,在水聲對(duì)抗器材的設(shè)計(jì)中,考慮探測(cè)、通信、對(duì)抗一體化設(shè)計(jì),符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的集約化原則,也有利于對(duì)抗能力的提升。

4.5 人工智能的運(yùn)用是大勢(shì)所趨

2017年7月8日,國(guó)務(wù)院頒布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,指出“強(qiáng)化新一代人工智能技術(shù)對(duì)指揮決策、軍事推演、國(guó)防裝備等的有力支撐”,為人工智能技術(shù)在國(guó)防軍工裝備領(lǐng)域的應(yīng)用明確了發(fā)展方向。

由于海洋聲學(xué)環(huán)境天然的復(fù)雜性,人工智能在水聲學(xué)的研究中具有天然的優(yōu)勢(shì)。因此,在水聲對(duì)抗中的應(yīng)用前景也值得期待。在水聲對(duì)抗器材的發(fā)展上,利用人工智能的方法,首先實(shí)現(xiàn)智能型聲誘餌的突破將是極有意義的嘗試。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從水聲對(duì)抗緣起入手,總結(jié)了國(guó)外水聲對(duì)抗器材的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上,分析了水聲對(duì)抗面臨的新的形勢(shì),提出了水聲對(duì)抗應(yīng)對(duì)的策略,展望了水聲對(duì)抗器材的發(fā)展趨勢(shì)。

需要指出的是,一方面,水聲對(duì)抗的發(fā)展是與其對(duì)抗對(duì)象,包括魚雷和聲吶的發(fā)展分不開的,在某種意義上是一種相互促進(jìn)的關(guān)系。因此,關(guān)注魚雷和聲吶的發(fā)展,將對(duì)水聲對(duì)抗器材的發(fā)展思路不斷產(chǎn)生啟發(fā);另一方面,水聲對(duì)抗的發(fā)展也與相關(guān)的支撐技術(shù)息息相關(guān)。在某種程度上,新技術(shù)的率先采用甚至有可能打破“水聲對(duì)抗跟跑魚雷”的傳統(tǒng)模式,實(shí)現(xiàn)水聲對(duì)抗的跨越式發(fā)展。

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