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凌的潜艇博客

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拖曳线列阵声呐与人民海军潜艇  

2010-08-24 14:13:21|  分类: 水声装备类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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题注:本文是发表于《舰船知识》2010年第8期,《中国潜艇与拖线阵声呐》的原稿。刊发稿因专辑组稿需要,有较大的删改,原稿的内容更宽泛些。本文前一部分介绍了拖线阵声呐的性能特点、优缺利弊及解决部分固有弊端的技术途径。后一部分则从人民海军潜艇的作战需求出发,分析了拖线阵对人民海军潜艇的重要意义。笔者水平有限,谬错难免,大家批判的看。

 

拖曳线列阵声呐与人民海军潜艇 - 凌 - LostAngel的潜艇博客
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很多军迷朋友分不清传统的拖曳变深声呐与拖线阵声呐的区别,实际上两者在外形和工作原理上都有本质差异。上图即为收置于贮存滚架上的拖曳线列阵声呐。下图则为传统的拖曳变深声呐型号为DE1160,该声呐既有壳体声呐型号也有拖曳变深型号,该声呐也装备于我国的052112113舰。

          拖曳线列阵声呐(以下简称拖线阵)是拖曳声呐中的一种,但与传统的拖曳变深声呐相比,两者在基阵阵型和工作性能上都存在较大差异。传统的拖曳变深声呐,是将声呐基阵安置到一个透声导流罩内(拖体),并用拖缆拖曳于舰艇尾部,以实现声呐的拖曳变深与离舰(艇)工作。但基阵阵型与壳体声呐的区别并不大,只是基阵布置位置发生了根本的改变。而拖线阵声呐是将一定间隔的水听器,以线列阵型式布置到具有中性浮力的透声保护导管内,在基阵阵型上和传统拖曳变深声呐有本质区别。拖线阵的声学段前后还分别有仪表段、数字段、隔振段、稳定尾绳和拖缆等,结构上和传统的拖曳变深声呐也存在很大差异。拖线阵声呐相比壳体声呐和传统拖曳变深声呐,在探测性能上有着显著的优势,具体概括大致有以下几方面:

声阵配置不受舰体布置条件限制,声阵孔径大、工作频率低、探测距离远。

     在水中低频声波的传播衰减小传播距离远,声呐要提高探测距离和探测性能,增大声阵孔径降低工作频率是最直接的方法。但壳体声呐与传统的拖曳变深声呐,受到基阵布置空间的限制,声阵孔径难以进一步增大,工作频率无法进一步降低,声呐的探测距离和探测性能要进一步提升,已非常困难。而拖线阵的声换能器以线列阵型式布置,并拖曳于舰体外,不受舰体和拖体布置空间的制约,水听器数量多声阵长度长声阵孔径大,可接受低频乃至甚低频声波,探测距离远远大于传统的壳体声呐和拖曳变深声呐。以美国的潜用战术拖线阵为例,TB-29的声阵长达634m13×48.8m拥有416路通道,最新的TB-29A的声阵段更长达825m,而战略型拖线阵如装备于胜利级无暇号上的SURTASS,声阵段更长达2614米,最远搜索范围可达惊人的1500海里。潜艇在装备拖线阵后,能获得更远的探测距离和更大的水下警戒范围。对于作战潜艇扩大控制区域,并获得先敌发现先敌攻击的战术优势,具有显著的作用。

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左侧为一种典型的潜用拖线阵收放系统,右侧为工程人员在弗吉尼亚级核潜艇上测试拖线阵系统,黑色线缆为TB-16的拖缆。

声阵离体布置工作环境好、声阵可变深水文环境适应性强。

壳体声呐的声换能器布置在舰艇本体上,易受本体机械震动和壳体辐射噪声的干扰而降低探测性能。拖线阵通过较长的拖缆拖曳于舰艇较远处,加上通过布置隔阵段等措施,舰艇本体的机械震动噪音与推进器噪音对其影响小,声呐工作环境好,能显著改善接收信噪比,提高声呐的检测能力。一般认为舰艇自噪音降低20分贝,被动声呐工作距离可增加一倍,拖线阵因为离舰布置,在改善工作环境提高探测性能上具备先天优势。

壳体声呐固定布置,工作面与舰艇处于同一水文环境,易受单一水文条件的制约。而拖线阵具备变深功能,声阵可通过控制机构布放于更适合声呐工作的深度,选择有利水文环境来提高声呐的探测能力。舰艇还可通过改变拖线阵的布置深度,来探测利用温跃层、盐跃层等不同声速剖面进行隐蔽的潜艇。此外,利用拖线阵湿端可升降的特点,还可测出海区不同深度的声速分布和声传播规律,为载体特别是潜艇提供更好的声场预报服务。这对于艇上指挥人员充分利用周边有利水文环境,选择本艇最佳航行深度,进一步提高潜艇的隐蔽性都非常有利。

可弥补壳体声呐盲区,与壳体声呐配合可实现全景探测。

光有壳体声呐的水面舰船往往存在较大的探测盲区,潜艇可以布置舷侧阵声呐,探测盲区要比水面舰船小。但舷侧阵声呐在潜艇尾部推进器方向依旧存在较大的监听盲区,敌方潜艇可利用这一漏洞,对我方潜艇进行隐蔽跟踪和有效攻击,严重削弱我方潜艇的生存力。拖线阵一般只在舰艇首部20度扇角内存在监听盲区,与壳体声呐配合可以形成舰艇的全景探测,大大提高舰艇的实时警戒能力。这对于一些艇体庞大机动性较差的弹道导弹核潜艇,改善自我防卫水平意义重大。对于攻击型潜艇提高与敌潜艇互相攻防的作战性能,亦有重要作用。

目前拖线阵声呐存在的一些缺陷

当然,世界上的事物不可能是完美无缺的,目前拖线阵也存在着一些固有的弊端。比如拖线阵的声学段是柔性的,所以在水下拖曳时,易受舰艇机动与洋流的影响,出现阵型畸变后探测性能下降,甚至无法工作的状态。又比如拖线阵的垂直孔径过小,没有垂直增益,难以获取目标深度信息。还有,传统的单线拖线阵是由无指向性声压水听器构成的直线阵,在以线阵为轴的同一转角圆锥面上,对入射信号的响应是完全一致的。这造成拖线阵在舰艇尾部一定角度内,存在方向辨别模糊的问题,即通常所说的目标左右舷辨别模糊。另外,拖线阵的探测距离虽远但探测精度相对较低,虽能满足潜艇远距发现、远程警戒的需要,但要进一步提高目标方位的精度,尚需技术革新。

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左侧为L-3公司开发的LFATS主动拖线阵,在主动发射基站阵还后拖曳了4条被动线阵,右侧是英宇航和法国汤姆森公司采用了三元水听器组技术的拖线阵。

解决拖线阵固有缺陷的相关途径

拖线阵的固有缺陷,可以通过一些技术手段,或者新技术途径解决。如阵型畸变问题,它带来的是对舰艇和潜艇机动性的制约,因为舰艇机动后线列阵要恢复理想的直线形态需要一定的时间。但只要舰艇战术规划合理,可以在一定程度上减轻这一弊端带来的不利影响。如选择舰艇没有近迫威胁时布放,舰艇做大机动动作的可能性小,就能满足拖线阵的工作条件。对于洋流造成的线列阵偏航弯曲,舰艇也可以通过改变布放深度来克服。潜艇因为本身就是个可变深水下航行体,所以完全可以选择洋流速度小,工作环境好的深度进行布放。在技术处理上也可利用拖线阵接受的平面波信号进行阵型测量和畸变补偿;在阵内通过布放多个航向传感器,按各部位航向变化拟合出阵型进行阵型畸变补偿;或者在阵内布置声测系统测量阵型,进行阵型畸变的补偿等等。这些都是有可能通过技术手段,来解决拖曳线列阵特别是细长线阵阵型畸变的方法。

对于辨别左右舷目标模糊,目前也有一些针对方案,最简单的就是用本舰机动来解决。当拖线阵跟踪上目标后,舰艇可以向左右舷方向转弯一定角度,根据机动后目标舷角的变化趋势,来判断目标是在左舷还是右舷。国外也用三元水听器组和双线阵,来解决拖曳线阵左右舷辨别模糊的问题,如法国的信天翁鱼雷报警系统、CAPTAS系统、挪威的ATAS就采用了三元水听器组的基阵配置。而美国的AN/UQQ2 SURTASS双线型、DCNSLASM系统、LFTASS德国方案则用双线阵解决这一问题。

国外还在研究用多线阵,来解决拖线阵对目标测深的难题。与只有一维声孔径的单线阵相比,多线阵可提供二维直至三维的声孔径,实现对目标的三维定位,并且能获得较高的目标方位精度。美国L-3公司的LFATS被动接受阵列就达到了4条,Martin公司开发的SSATA则在拖体后面水平并拖9条线阵。当然对于潜艇,多线阵因为线列阵数量多,且部分多线阵需要结合主动拖线阵技术(在被动线列阵外再增加一个拖曳的主动发射阵),存在收放困难、布置空间不够、主动工况下对隐蔽性不利的问题,难以在近期运用到潜艇上。但是不可否认,随着技术水平的发展,也不能排除在将来的潜用拖线阵上,实现装备多线阵达到对目标高精度三维定位的可能性。

至于拖线阵探测精度较低的问题,需要全面的看待。在现有技术条件下,利用低频大孔径声阵来提高远距探测能力,势必导致探测精度随探测距离的增加而降低。这是现有声呐技术水平决定的,壳体声呐也存在相同困难。同时要看到拖线阵的探测精度虽还不够理想,但还是有效的扩大了舰艇的探测范围,提高了舰艇的控制区域和警戒能力。而随着一些新技术的采用,如三元水听器、矢量水听器、全光纤技术、多线阵技术,未来拖线阵的探测精度和综合探测性能,都有巨大的提升空间,这些都是不容忽视的。

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      装备在美国洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级上的OA—9070型细线阵收放系统

备拖线阵是潜艇提高水声探测水平的发展趋势,人民海军潜艇要提高水下探测能力,必须加大拖线阵的装备研发力度。

拖线阵在现阶段的一些技术缺陷,必定会在作战中带来一些不利后效。但从上面的论述中可以看出,这些缺陷可以通过一些技术途径和战术运用得到部分解决。因而,水面舰船与潜艇装备拖线阵利远大于弊。尤其在提高探测距离、应对不利水文环境、搜索处于不同声速剖面的水下目标、弥补探测盲区上,与传统的壳体声呐相比,拥有显著的优势和良好的发展前景。自上世纪六十年代以来,俄罗斯和西方发达国家为提高潜艇的水声探测能力,装备了型号繁多种类各异的拖线阵。如美国陆续在长尾鲨、鲟鱼、洛杉矶、海狼、弗吉尼亚级上,安装了TB-16TB-23TB-29等型号。英国在快速、特拉法尔加、机敏、前卫级上,安装了20462076等型号。俄罗斯在鳐-KC、鳐—3声纳系统中配置了拖线阵,法国、日本、德国、荷兰、瑞典、澳大利亚也都在潜艇上装备了先进的拖线阵。可见通过装备拖线阵来提高潜艇的水下探测能力,早已成为世界发展趋势。我人民海军潜艇要进一步提高水声探测水平,缩小与发达国家先进潜艇,在水声探测能力上的较大差距,也必然要符合这一主要发展趋势。否则,只会进一步加剧我人民海军潜艇在水声探测能力上的劣势,并严重制约人民海军潜艇在未来战场上的水下对抗能力。

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随着美国战略重心向亚太地区的转移,美大量先进的安静型核潜艇对我国的威胁将日趋增大,图为SSN-23海狼级吉米.卡特号攻击核潜艇。

拖线阵是应对安静型潜艇威胁的重要技术途径,人民海军潜艇要应对周边安静型潜艇的挑战,必须装备先进的拖线阵声呐。

现代水面舰船和潜艇随着降噪技术的改进,整体噪音水平一直处于快速下降中。尤其是现代安静型潜艇,通过减震浮阀、七叶大侧斜螺旋桨、泵喷推进器、复合消声瓦、自然循环反应堆以及汽轮机—推进电机等多种措施,在降低自噪音提高隐蔽性上取得了显著的成果。有数据表明在近3040年内,潜艇的辐射噪声每年下降0.5DB1DB,被检测的距离每年下降0.52KM。在噪声频谱上1KHZ频率的谱级,已可达到105DB甚至低于100DB的水平。而装备了消声瓦的潜艇,自身目标强度在数千赫以上频率更是大大下降。传统的壳体声呐虽然可以通过采用新型换能器材料如压电薄膜、光纤水听器等,提高一定的探测性能。但受到布置条件的制约,要进一步增大声阵孔径降低工作频率已越来越困难。举个例子,即使目前较为先进的潜艇舷侧线列阵声呐,因为艇体布置阵列的空间只能达到几十米,所以工作频率最低也只能降到1KHZ左右。显然,工作频率较高的壳体声呐已日渐难以应对现代安静型潜艇的挑战。

拖线阵因为工作频率低、探测距离远,探测安静型目标仍具备技术优势和良好的发展前景。现在的一些潜用战术拖线阵,最低工作频率可达10HZ左右,最大探测距离也可达180公里。现代安静型潜艇虽然通过诸多静音手段,有效削弱数KHZ频率上的连续谱和部分离散线谱的强度。但受到当前减震降噪技术的限制,在较低频段上的潜艇自噪音(比如低频窄带线谱)还是很难得到削弱。工作频率低的拖线阵,可以在较远距离上,检测并跟踪现代安静型潜艇。而且,窄带低频线谱还具有个体性,即每艘潜艇的低频线谱存在差异,利用这一特性拖线阵对安静型潜艇进行远距探测和识别,也是一个重要的技术发展方向,这将为潜反潜作战带来巨大的作战优势。拖曳线列阵声呐与人民海军潜艇 - 凌 - LostAngel的潜艇博客

            我国周边充斥着世界上最先进的安静型潜艇,图为韩国以214型技术生产的孙元一级。

另外,目前采用橡胶材料制作的传统消声瓦,工作临界值较高往往在1KHZ2KHZ间。一些新型材料消声瓦如聚氨酯等,工作临界值虽可以大大降低,能达到500HZ200HZ间,但也仍高细长线阵的最低工作频率。对于消声瓦而言,对低于工作临界值的噪声,消声瓦的衰减性能会急剧下降,甚至失去衰减能力。因而,工作频率较低的拖线阵声呐,可以在较远距离上检测到低于消声瓦工作临界值,并透射过消声瓦的潜艇低频谱噪音。国外为了应对敷瓦安静型潜艇的挑战,在水面舰船被动拖线阵的技术发展上,还日渐注重主动拖线阵的开发。如英国的2031Z主动拖线阵,除了被动线列阵外,又增加了一个发射频率大大低于1KHZ的主动发射阵。在潜艇和水面舰船联合反潜作战中,潜用被动拖线阵可通过接受水面舰船主动发射阵的回波信号,与水面舰船编队组成多基阵联合探潜体系,大大改善对敌敷瓦安静型潜艇的探测能力。

    总而言之,以目前的水声探测设备发展趋势看,潜用拖线阵是提高潜艇水声探测能力,应对新型安静型潜艇威胁的重要技术发展途径。西方发达国家通过几十年的研究,在潜用拖线阵的技术发展上已经取得了大量的技术成果,为其潜艇扩大声学优势,提高反潜能力打下了良好的基础。我人民海军潜艇如要缩小与西方发达国家潜艇,在水声探测能力上的差距,装备技术性能较好的潜用拖线阵是必要条件。而从水声探测装备的发展前景看,进一步加大国内潜用拖线阵的研发力度,也是利用新技术提高国产潜艇水下探测能力的可靠途径。尤其需要指出的是,我周边国家的主力潜艇,如韩国的张保皋级与孙元一级、日本的亲级与苍龙级、美国的洛杉矶级和弗吉尼亚级,都为静音水平很高的安静型潜艇。我人民海军要应对这些安静型潜艇的威胁,必须要装备性能优异的新型潜用拖线阵。

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                                 回收拖线阵作业中的美舰

美、日、韩与我国台湾地区海军的声呐装备水平较高,人民海军潜艇要应对周边威胁,必须提高水声探测水平。

我周边国家海军在声呐装备上的水平较高,美国部署在太平洋的主力舰船都装备了拖线阵声呐。现役的阿利.伯克级驱逐舰、提康德罗加级巡洋舰、佩里级护卫舰都配备有AN/SQR-19型拖线阵。洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级攻击核潜艇更是配备了两套拖线阵。日本的大部分驱护舰与现役潜艇,也都装备了本国生产的拖线阵。韩国也不可小觑,KDX级驱逐舰与引进德国214型技术生产的孙元一型AIP混合动力潜艇,也已装备拖线阵声呐。连我国台湾地区的诺克斯级护卫舰、康定级护卫舰也都分别配备了美国的AN/SQR-18和法国的ATAS拖线阵。人民海军潜艇无论是应对台海作战、东海地区性冲突,都要与以上国家和地区(我国台湾)的主力舰船进行作战对抗。当前,人民海军大部分潜艇只装备壳体声呐的现状,已使人民海军潜艇,在水声探测能力上处于较大的劣势,并增大了与潜在冲突方主力舰船,进行水下对抗时的困难度。为了提高我人民海军潜艇部队的水下对抗能力,应对台海与东海作战中敌方水面舰船与潜艇的威胁,确保人民海军潜艇部队,在台海与东海作战中发挥应有的作用。必须改变国内潜艇尚未普及潜用拖线阵的现状,并加大国内潜用拖线阵的研发和装备力度,加快型号的升级换代速度,以求尽早为国产潜艇普及性能优异的新型潜用拖线阵。

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        从我人民海军潜艇部队作战需求和战略规划,看发展拖线阵的重要意义。

随着新型AIP混合动力潜艇和新型核动力潜艇形成战斗力,国产潜艇的平台性已得到较大提升,也显著改善了在第一岛链和台海区域的突防能力。特别是AIP与核动力潜艇,对敌战略反潜体系中占比较大的航空反潜力量,有较大的削弱作用,某种程度上讲会对潜在冲突方的战略反潜体系形成一定的压力,但是美、日、韩、台的水面舰船与潜艇,对我方的威胁仍然很大。对于潜艇而言,对水面舰船原本是拥有声学优势的。因为潜艇接受的声波信号自上而下传播,受干扰程度较低信号质量较好。而水面舰船接受的声波信号,往往要受到海底漫反射等不同程度的干扰,质量上要劣于潜艇声呐所接受到的信号。而且潜艇自噪音小,在装备艇壳声呐时艇体布置条件又较好,可以在艇体上安装大孔径的舷侧线列阵声呐。所以,都只装备壳体声呐时,潜艇的声学优势是较为突出的,一般在壳体声呐性能相差不大的情况下,潜艇的探测距离和探测能力都要优于水面舰艇。但实际上我人民海军潜艇,早已丧失潜艇固有的水声优势。因为敌主力水面舰船都安装了探测性能优良的拖线阵声呐,对大部分尚未装备拖线阵的人民海军潜艇,早已形成了较大的声学优势。如果考虑到敌方还拥有大量先进的安静型潜艇,并都装备了潜用拖线阵,我潜艇部队在水声探测能力上的劣势上还将进一步加剧。可见,在未来的装备建设中,光有平台性能的改善已远远不够,必须加大在潜用拖线阵上的研发力度,并为国产潜艇装备配性能更好的新型拖线阵。否则,国产潜艇平台性能再有提高,总体声学劣势的态势不改变,人民海军潜艇要想提高水下对抗能力也是一句空话。

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         洛克希德.马丁生产的TB-29系列细长线阵,已装备了美国海狼级和弗吉尼亚级攻击核潜艇。

我国的战略反潜体系还相当不完善,航空反潜平台处于半空白状态。(实际上固定翼航空反潜机,能否应对周边AIP潜艇和美国核潜艇的威胁,笔者也存很大疑问。)我国的海岸线又相当漫长,三大舰队有限的水面舰船数量,也难以填补反潜体系的漏洞。在未来相当长的时期内,在敌对同盟强大的空、海联合力量威胁下,我水面舰船能否在岛链与冲绳海槽区域进行水面反潜作战,也确实存疑。从现实层面考虑,用依赖性低独立作战能力强的潜艇,去执行一定程度的反潜作战,是值得认真考虑的。因为从技术层面讲,潜反潜存在一些有利的因素,比如同样的声学优势、同样的隐蔽性优势、以及作战人员对于潜艇战术的熟悉程度,都是其他反潜平台难以企及的。如果考虑到2000年后我人民海军潜艇部队的装备建设力度较大,三代常规艇(AIP)的安静性有较大突破、水下持续航行能力有较大提高、反潜作战能力有显著增强,那么用新型装备在岛链区域进行反潜作战,也已具备部分可行性。再考虑到将来一段时期内,通过小步快跑更新型的AIP和核动力潜艇能投入现役,通过以潜反潜来完善我国的战略反潜体系,也是具备较高效费比和可行性的建设性方案。但要在第一岛链与西北太平洋地区,与敌对潜艇进行有效对抗,装备比现有型号更先进的潜用拖线阵就是必备条件。因为这一区域为大洋深海反潜作战,没有与敌对潜艇相同的水声探测装备,就无法有效实施潜反潜作战。因而要完善我国将来的战略反潜体系,提高潜反潜作战能力,为人民海军潜艇装备、普及更新型的潜用拖线阵是非常重要的。

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如何应对美国弗吉尼亚级这类先进安静型核潜艇的威胁,是人民海军当前非常急迫的课题。

实际上人民海军已经面临现实而紧迫的潜反潜作战任务。美国新近服役的弗吉尼亚级核潜艇,凭借较高的隐蔽性和优秀的频海作战性能,已具备进入我大陆架区域,用射程达16002500公里的战斧导弹,对我国沿海乃至内陆的重要政治(包括北京)、经济、工业核心城市与军事区域,进行战略战役打击的能力,这对我国的国防安全已造成重大威胁。SSN774又有很强的前沿预置部署能力,在台海介入作战中的可介入阶段早、介入成本低、介入效果好。美国在介入台海作战时,选择弗吉尼亚级作为先锋兵力的可能性相当大。因此,人民海军如何应对弗吉尼亚级的威胁,已是摆在眼前的一个重要课题。在我国目前和将来可供选择的反潜平台中,固定翼航空反潜巡逻机难堪重任,因其对无通气管暴露率的安静型核潜艇,对抗效能很差。水面舰船在未来相当长的时期内,要控制第一岛链甚至冲绳海槽都并不乐观,战时也无法提供有效的水下防御纵深。唯一较为可行的就是利用我国的攻击核潜艇,去执行重点反潜作战任务,以试图将弗吉尼亚级攻击核潜艇阻止在战斧有效射程圈外,或者遮断于台海战场外。随着我国静音性能有较大改善,综合作战能力有较大提高的新型核潜艇服役,执行这一重点潜反潜作战的有利条件在增多。如果考虑到将来三代、四代核动力潜艇能够顺利入役,利用我国攻击核潜艇进行重点反潜作战是具备一定可行性的。但是要完成这一作战设想,除了要继续努力提升潜艇自身平台性能外,加大新型水声探测设备的研发力度也是重中之重。要与装备了两套先进拖线阵的弗吉尼亚级,在深海大洋上进行对抗,我国的攻击核潜艇也必须装备性能优良的潜用拖线阵。否则,以潜反潜来应对弗吉尼亚级的威胁是纸上空谈,而我海军也将失去一个现实的,对抗弗吉尼亚级威胁的重要平台。如果从海军战略发展的眼光看,我国在为将来的三、四代攻击核潜艇,配备较为先进的拖线阵后,还可以尝试前沿部署、前沿攻击的主动近迫性反潜作战。比如在第二岛链展开作战巡逻,在关岛这一美国核潜艇前沿基地,执行攻击性反潜部署等。这样的主动反潜要比成本投入大,效果却差强人意的传统被动型反潜的效果好的多。对于扩大我国的水下战略防御纵深,大大提升我国的国防安全也有着重要意义。

将来随着大型水面作战舰船(航母)的加入,我人民海军特混编队执行远海作战的能力将提升到更高的层面,但编队的水下安全保障问题也将开始凸现。为编队配入一定数量的攻击核潜艇,来保证我大型编队的航行安全是非常有必要的。无论是应对敌高速核潜艇的尾追攻击,还是为编队清扫前进方向上的预伏潜艇,或者是为编队提供一定的水下防御纵深,都需要攻击核潜艇的参与。要顺利完成上述作战任务,配备性能先进的拖线阵是必须的。因为无论是我方攻击核潜艇在编队尾部进行远程反潜警戒,还是在编队前方进行反潜清扫,都需要提高我攻击核潜艇在深海大洋上的远程探测能力。没有性能先进的潜用拖线阵,我攻击核潜艇根本难以与敌先进攻击核潜艇进行水下对抗。

去年38日的无暇号事件,已经明确揭示出美国企图在我南海战略核潜艇活动区域,进行攻击性战略反潜作战的野心。要确保我战略核潜艇在南海重点海域活动的安全,必须要提高护卫核潜艇的水声探测能力。根据美国一些退役艇长的描述,美前沿部署的攻击核潜艇,往往是利用苏、俄早期核潜艇没有拖线阵的弊端,从尾部声呐监听盲区进入后达到有效跟踪的。为避免这一情况的出现,我核潜艇都应该配备性能较好的拖线阵,一则可以提高水声探测水平,为将来南海重点海域的水下作战做准备。二则也可以消除尾部盲区,尽量避免因为尾部监听盲区的存在,而导致和平时期被跟踪,战争爆发后被攻击的恶果。这对确保我国海基核力量的安全,达成我国二次核反击的战略目标至关重要。

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澳大利亚科林斯级潜艇采用了英国MacTaggartScott公司设计的收放系统,图中可以清晰的看到贮存卷筒、排缆机构、直线牵引单元、尾管等关键部件。

对国内发展新型潜用拖线阵的一些设想

各国海军一般只为潜艇配备一套拖线阵,唯有美国为其攻击核潜艇装备两套拖线阵。分别为粗线的TB-16与细线的TB-23TB-29等。从拖线阵的特性看,声学段直径较小的细长线阵,在装载空间有限的潜艇上可以增加声学段长度。如美国外径38mm内径19mmTB-29,声学段长达634m声通道达416路。相比外径粗达89毫米却仅长73米的TB-16,可以进一步增大声学孔径、降低工作频带,提高探测距离和探测性能。但拖线阵的流噪随阵直径的减小而增大,所以细长线阵比粗线阵更易受流噪的干扰。同时声学段长度的增加,也让细长线阵的收放布置时间更长。而且细长线阵也更易受海流与本艇机动的影响,导致阵型畸变后降低探测性能。因而细长线阵的拖曳航速比粗线阵要低,载艇机动性更受制约,使用时的战术自由度不太理想。美国人不惜工本的在一艘攻击核潜艇上,同时配备细线阵与粗线阵,目的也是在获得拖线阵最佳探测性能的基础上,改善潜艇使用拖线阵的战术自由度。这样在条件允许时,美潜艇可用细线阵获得较为理想的探测效果,条件不利时则可用收放时间更短、拖曳航速更高、载艇机动性约束更小的粗线阵。但这种配置方式的成本较高,人民海军要承受这样的装备开支较为吃力,可以考虑暂时放弃TB-16类粗线阵,而从自身作战需求出发,结合国内研发情况,在现有型号基础上发展声学段直径较为合理的,长度较为合适的长线阵。如果将来在细长线阵抑制流噪和阵型畸变补偿问题上获得较大成果,在减小现有型号声学段直径后,也可逐步提高声学段的长度,进一步发展性能优良的细长线阵。如海军将来确有增加核潜艇装备数量的规划,并考虑到与美国攻击核潜艇进行水下对抗的需要,那么在条件允许时也可考虑“一艇两阵”的配置方案,因为该方案确实能为载艇带来显著的战术优势。

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德国ATLAS研发的主动拖线阵采用了双线阵

拖曳线列阵声呐与人民海军潜艇 - 凌 - LostAngel的潜艇博客
UTD99上曾发表的具备大垂直孔径4节拖曳6*25*30m的五线拖线体积阵的研究方案

     受到收放布置条件的制约,目前实装的潜用拖线阵尚停留在单线阵阶段,这不可避免的带来了一些单线阵的固有弊端。如左右舷分辨模糊、探测精度较低、对目标无法定深等等问题。国内潜用拖线阵在未来发展过程中,可以根据自身研发条件,紧盯国际上的技术发展趋势,来逐步解决传统单线阵的固有缺陷。如采用三元水听器、矢量水听器、双线阵来解决实时分辨目标左右舷的问题。利用多线阵可提二维至三维声孔径的特点,去实现对目标的三维定位。也可用多线阵构成体积阵,以求获得更远的探测距离和探测精度。当然,上述实装或者研发型号都为水面舰船用拖线阵,除了美国要在TB-29A的基础上研发潜用双线阵外,尚无在潜用拖线阵中应用以上技术的可靠报道。但这些技术方案也有可能成为未来潜用拖线阵的主要发展方向,国内有必要在这些方面,根据已有的技术积累,结合国外最新技术动态,先行在收放布置条件较好的水面舰船上展开试验工作,为将来国内潜用拖线阵上的应用做一些技术储备。

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                      全光纤拖线阵声呐概念图

   

    另外还应注意到,国外已在潜用拖线阵中应用全光纤拖线阵,美国海军就已向切萨皮克公司购买两套量产型TB33潜用光纤细线阵。与传统水听器相比,光纤水听器的灵敏度更高、自噪声低、体积与重量小、抗干扰性强。潜用拖线阵进入光纤时代后,不仅在战术性能上将获得较大提升,对于降低潜用拖线阵的收放难度、应对潜艇局促的储存空间,推进双线阵乃至多线阵在潜用拖线阵中的运用都十分有利,所以国内对光纤拖线阵的研发应给予充分的重视国外也日渐重视用水面舰船的主动发射阵,与潜艇的被动拖线阵进行联合探潜的作战模式。将来人民海军的大型水面舰船编队,如果能采用这种多平台联合主动反潜模式,对于应对静音水平很高的美国攻击核潜艇与周边地区AIP安静型混合动力潜艇的威胁都有重大意义。因此,从人民海军战略规划的角度出发,国内潜用拖线阵在这些方面也有必要做一些技术准备和研究。

 

 

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             本文刊载于舰船知识2010年第八期            
 
 

 

 

 

 

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