现代水面舰艇编队鱼雷防御系统发展研究
刘斌 李微波 邓晋
(海军兵种指挥学院,广州,510430)
摘要:随着潜艇和鱼雷技术的发展,水面舰艇面临着日益严重的水下威胁,水下防御成为各国海军作战的重点和难点。从水面舰艇编队鱼雷防御作战的特点出发,分析了现代水下防御系统的组成和现状,介绍了世界主要海军强国典型水下防御系统的主要功能和特点,并提出了对未来水面舰艇编队鱼雷防御系统的发展建议。
关键词:舰艇编队;鱼雷防御系统;硬杀伤
Research on Development of Modern Surface Warship Formation Anti-torpedo weapon system
Liu Bin Li Wei-bo Deng Jin
(Naval Arms Command Academy,Guangzhou 510430,China)
Abstract: With the development of submarine and torpedo technique,surface warship confront serious threat of underwater weapon,underwater defense become keystone and difficulty of every country’s navy.The article analyse the modern underwater defense system’s consist and actuality,introduce the underwater defense system’s prime function and character of the world’s prime navy,and put forward suggestion of future surface warship formation’s anti-torpedo weapon system on foundation of surface warship formation’s campaign character.
Keywords: Surface Warship Formation; anti-torpedo weapon system; substance destroy
引言
近年来,随着海洋环境、声学、动力装置及控制技术等学科的发展,相关的研究成果已成功运用到新型的鱼雷中,现代鱼雷正朝着远航程、大航深、高速度、智能化方向发展。鱼雷对目标的威胁越来越大,如何进行鱼雷防御已成为各国海军不得不面临的十分重要的问题。因此,研究开发水面舰艇编队鱼雷防御系统对提高编队战斗力、保障舰艇安全极具现实意义,各海军强国在不断升级和改进原有鱼雷防御系统性能的同时,十分重视新型水面舰艇鱼雷防御系统的研制和开发,积极发展鱼雷武器及鱼雷防御系统。
1 水下防御作战的特点
水下防御作战是指综合运用各种探测手段和武器系统对来自水下的威胁目标进行探测、识别、拦截和摧毁等一系列对抗行动。现代水下防御作战具有以下特点。
1.1 水下信息的获取难度大,鱼雷攻击先兆不明显
水下数据传输速率严格地受到了环境的制约,声波在水下的传播速度只是电磁波的20万分之一,声波从发射到反射到达本舰的过程较为缓慢;另外,水面舰艇对水下目标的探测主要依靠声纳,由于海水介质的不稳定性和不均匀性使海洋水声环境异常杂,导致对水下信息的获取非常困难。如今,在潜艇隐身性能及下潜深度不断提高的今天,水面舰艇已很难保证能在大于反舰鱼雷射程的距离外发现潜艇,更无法及时察觉潜艇向其发射鱼雷的举动。
1.2 探测距离近,预警时间短
由于声波在水中传播衰减较大,且由于海水温度、密度、盐度、深度及海底地形等的变化,声波会发生折射、散射现象,因此较于空中雷达,声纳对水下目标的探测距离较短;加之现代先进鱼雷具有目标小、速度快、噪音低等特点,水面舰艇无法及时发现鱼雷攻击,当鱼雷报警声纳探测到鱼雷威胁后,鱼雷距离目标已经很近,水面舰艇难以获取充足的预警时间。
1.3 鱼雷威胁大,对抗失败的后果极为严重
现役的反舰鱼雷均为533mm或者直径更大的重型鱼雷,战斗部的装药量都在300kg以上,威力巨大,同等条件下水下爆炸给水面舰艇造成的毁伤效果远大于水面,因此来自水下的威胁更大。大量的试验结果表明:当1枚重型鱼雷直接命中1艘驱逐舰级别的舰船时,该舰船几乎没有生存的可能性,仅仅几分钟便会沉没,可供逃生的时间都非常有限,对于吨位更大一些的舰艇而言,可能不会有迅速沉没的危险,但肯定遭受重创,2010年发生的韩国“天安”号舰沉没事件便再次证明了水下武器的威力。
2 当今水下防御系统的组成和现状及国外典型的水下防御系统
2.1 当今水下防御系统的组成和现状
目前,世界各国发展了多种水面舰艇反鱼雷装备与器材。一般来说,一个完整的编队水下防御系统应有三个功能分系统组成:信息探测系统、综合信息处理反应系统和对抗实施系统。
(1)信息探测系统。
信息探测系统实现对鱼雷的报警、定位,鱼雷防御成功与否很大程度上取决于这个系统的性能。目前舰艇上可用于鱼雷探测和报警的设备主要有各种舰壳声纳(包括舷侧阵声纳)、拖曳线列阵声纳、变深基阵拖体声纳和专用鱼雷报警声纳。前三种以探测潜艇为主,探测鱼雷为辅,后一种为专用鱼雷报警声纳。由于鱼雷和潜艇在水下目标特性差异很大,鱼雷的突发性、威胁性、隐蔽性相对潜艇要大得多,而专用的鱼雷报警声纳要比普通声纳性能要求更高。
为适应水下防御作战的需要,美、英、法、俄、意等国相继开发了专用的被动或主动鱼雷报警声纳。当前被动式鱼雷报警声纳最有代表性的是法国“信天翁”全自动化短阵拖曳声纳,能全向、全自动探测20千米外的线导鱼雷和10千米外的低噪声鱼雷。美英开发的鱼雷报警声纳与拖曳声诱饵融合于一体,基阵被拖在拖曳声诱饵后面,能在10千米以外的距离上探测到敌潜艇发射的鱼雷。
(2)综合信息处理反应系统。
综合信息处理反应系统主要完成对各传感器获取水下目标信息的处理,可以对目标进行连续探测、分类和目标指示,威胁评估,解算规避鱼雷攻击的本舰机动参数,形成战场态势图并提出最佳应对措施建议,供指挥员参考或传输给武器控制系统使用,它是鱼雷防御系统的核心。
世界上各海军强国,如美英联合研制的第三代SSTD系统、法国的SLAT系统、以色列的TSDS系统,均十分重视该系统的功能。采用了局域网、计算机和数据信息融合技术,使指挥控制系统能够对编队内各种战术技术数据信息进行快速处理和显示,辅助编队各主要指挥员做出实时、准确的战术决策。
(3)对抗实施系统。
对抗实施系统接收综合信息处理反应系统的决策并实施对抗,以对水下威胁目标进行一体化、多层次的对抗和防御。这里的对抗和防御主要是指规避机动、软杀伤和硬杀伤。
规避机动是编队内各舰根据系统提供的,经过综合信息处理反应系统决策的航向、舰速进行机动,以避开敌威胁目标的攻击或为其他的软、硬对抗手段创造条件。
软杀伤是指利用水下水声复杂的特点,采用模仿舰艇辐射噪声信号的诱饵或干扰系统,即通过利用噪声或信号发生器来伪装舰艇,干扰或诱惑来袭鱼雷的制导和声纳系统,使其不能正常工作,降低其探测和跟踪能力,使鱼雷偏离航向甚至丢失目标,从而达到保护己方舰艇免受鱼雷攻击的目的。目前一般使用的软杀伤武器主要是声诱饵、汽幕弹和噪声干扰器,这些装备主要用于防御声自导鱼雷,随着各种尾流制导鱼雷、线导鱼雷的出现及性能的提升,对软杀伤武器提出了新的挑战。
硬杀伤是指在探测到来袭鱼雷,并在确定鱼雷的航向、方位、距离和速度等运动参数后,用硬手段摧毁鱼雷。对鱼雷的硬杀伤可以用硬杀伤武器和舰艇运动产生的震动两种方法进行。目前,世界各国对硬杀伤的研究都非常重视,正在积极研制新型的反鱼雷硬杀伤武器。1984年启动的美国国家SSTD项目,标志着人们已经开始真正关注现代水下防御中的硬杀伤武器的开发。目前世界主要海军国家正在积极研制开发的反鱼雷硬杀伤武器系统主要包括反鱼雷鱼雷、反鱼雷水雷、反鱼雷深弹(包括悬浮式火箭深弹)、火箭助飞鱼雷(反鱼雷导弹)、超空泡射弹、引爆式声诱饵以及电磁炮等,据报道,美海军正在研究开发一种使用涡漩冲击波摧毁来袭鱼雷的技术,该技术是利用潜艇采用涡漩法产生一种冲击波,该冲击波能以高达120-200节的高速由潜艇壳体向外三维空间辐射,形成一个强大的漩涡,从而摧毁来袭鱼雷。
2.2 国外典型的水面舰艇反鱼雷防御系统
(1)美国SSTD计划。
美国的SSTD(Surface Ship Torpedo Defence)计划作为美国海军防御鱼雷领域内一项长期任务现已发展到第三代。美、英两国海军于1988 年联合筹划的第三代SSTD计划是一种“多层次”的防鱼雷系统,包括:
(a)在足够远的距离以外探测到危险性威胁,并加以识别,使得受攻击的舰船能够利用规避性机动,来逃避鱼雷的攻击,为此,美英联合开发了多传感器鱼雷报警与识别系统,该设备能综合舰上相关传感器信息,以全面提高系统对来袭鱼雷的报警能力;
(b)使用各种对抗鱼雷的措施,包括火箭助飞式干扰器/声诱饵等软对抗武器及深水炸弹群、声磁两种引信的引爆式声诱饵和反鱼雷鱼雷等各种硬杀伤武器,对来袭鱼雷实施多重抗击,以达到摧毁或使其丧失战斗能力的目的。
(2)法国的SLAT鱼雷防御系统。
SLAT(Systemede Lutte Anti-Torpille)是法国20世纪90年代初投入使用的水面舰艇鱼雷防御系统,其主要特点是一台专用于鱼雷报警的被动式拖曳短阵声纳和一套通过火箭助飞技术将对抗器材发送到离本舰3km以外的火箭助飞式声诱饵系统。这一系统能够在10km以外距离上早期发现鱼雷并能对来袭鱼雷进行多层次的对抗。
(3)俄罗斯等国的水面舰艇鱼雷防御系统。
与美英等西方海军发展水面舰艇鱼雷防御系统的思想有很大的不同,俄罗斯等独联体国家在20世纪80年代后期推出了独具特色的水面舰艇鱼雷防御系统。该系统的基础是把水面舰艇上原来用于反潜目的的深水炸弹系统改造为用于拦截鱼雷使用。俄罗斯海军不仅没有从水面舰艇上拆除2500深弹或3200深弹,而且继续开发了6000深弹和12000深弹。他们认为远程深弹仍是一种便宜的、具有强大威慑力的反潜战武器,而近程深弹则是一种有效的反鱼雷武器,因为深弹水下爆炸的冲击波威力,足以使上百米范围内的鱼雷的电子部件失灵,从而达到毁伤鱼雷的目的。
(4)以色列等国的水面舰艇鱼雷防御系统。
以色列海军于20世纪90年代初为水面舰艇发展了第二代鱼雷防御系统,代号为TSDS(TorpedoSelf Defence System)系统,基本结构与美国的第二代SSTD系统类似。其中的拖曳式声诱饵代号为ATC22型,与美国的AN/SLQ225A相比,性能相仿,但重量更轻、安装方便,并且无拖速限制。TSDS系统可以利用鱼雷丢失目标后再搜索的这一特点,由水面舰艇向鱼雷原航向的前方发射一个能自航一段时间的悬浮式声诱饵(名为“SCUTTER”),对鱼雷实施再次诱骗。
意大利海军研发了C310水面舰艇鱼雷防御系统,该系统接口简单,易于操作和维修,可在大范围内对抗主被动重型声制导鱼雷。该系统的拖曳式声纳探测系统STRATOS,能在20kn航速下,在360°范围内以主动方式探测来袭鱼雷,鱼雷报警的最小距离为1500m,最小探测深度为300m,并根据鱼雷在水平面上的方位和距离来对鱼雷进行定位。
3 对未来水面舰艇编队鱼雷防御系统的发展建议
水面舰艇的鱼雷防御系统在过去的20多年内得到了迅速发展,随着鱼雷对水面舰艇打击能力的提高,发展综合高效的水下防御系统已经得到了各国海军的重视。根据我海军目前水下防御系统现状和各国海军未来水下防御技术的发展趋势,对我海军未来水面舰艇编队鱼雷防御系统的发展提出以下几点建议。
(1)提升数据链系统性能,实现各平台传感器的互联互通,增强信息融合能力。
现代水下防御作战中,单一作战平台已不足以完成有效反潜任务,必须协调各作战平台,充分发挥协同作战的优势才能实现有效反潜。在对潜射鱼雷进行探测时,由于鱼雷航速快,回波反射面积小,不利于主动声纳探测,因而可以综合多平台的多部被动声纳进行交叉定位,以实现对来袭鱼雷的准确测向和测距。
随着海军信息化的发展,对水下目标的探测预警由各平台不同设备独立探测和处理向多平台、多传感器密切协同、综合探测、信息融合、集中处理方向发展。综合运用天基、空基、水面舰艇、潜艇、水下固定监听站等多平台多种探测设备对下水目标进行探测和预警,各平台传感器获取的目标信息通过通信链路传输到信息处理中心,经过综合信息处理,最后得出水下目标态势图和威胁评估,实现数据融合与信息共享。
(2)研发新型声纳设备,提高声纳的预警能力。
及时发现来袭鱼雷,是抗击鱼雷的先决条件。未来的鱼雷智能化程度将不断提高,装备有先进的反对抗手段,动力系统也进一步加强使得续航能力大大提高,并且其辐射噪声更低、体积小、更难以被探测。现有被动声纳难以在远距离上探测来袭鱼雷,特别是对浅海、尾流制导或安静型鱼雷。解决这种问题,需要发展专用的新型鱼雷探测声纳,进行主被动联合探测,以提高声纳的预警能力。
(3)提高指挥决策水平,实现多层次综合抗击。
随着声纳预警能力、信息融合能力的提高及软、硬对抗技术的逐渐成熟及辅助决策系统的完善,水面舰艇将会采取更积极主动的对抗方式,从发现鱼雷开始就按距离分层对抗,其典型分层对抗模式应实现远程预警、远程机动、中层诱扰、近程阻截相结合。第一层次是远距离探测发现,提高声纳对鱼雷的探测警戒距离和目标定位精度,为实施机动规避与软硬杀伤赢得更多时间,以便选择最佳对抗方案,提高抗击成功率;第二层次是综合决策与机动,根据实战态势,综合各种因素,给指挥员提供最优规避机动策略;第三层次是快速实施软杀伤,及时布放干扰器或诱饵至指定海域,并视情结合实施硬抗击,提高抗击成功率;四层次是在前三层次对抗无效的情况下,用反鱼雷深弹、电磁炮、反鱼雷鱼雷等硬杀伤武器实施硬杀伤,彻底摧毁鱼雷或损坏其制导头。
(4)由以软杀伤为主向软硬武器综合抗击发展。
现有的鱼雷防御系统基本上都是以软杀伤为主的,用干扰器和声诱饵对来袭鱼雷实施软杀伤已被证明是一种行之有效的手段,但随着新技术在鱼雷上的不断应用,新型鱼雷的智能化水平和抗干扰、抗欺骗能力得到极大的提高,仅仅依靠软杀伤手段已经不能适应未来水下防御系统的要求,因此结合使用硬杀伤手段将是水面舰艇鱼雷防御系统的主要发展趋势。
4 结束语
由于现代鱼雷具有目标小、速度快、机动性好、智能化水平高、作战能力强、敌我态势保持时间短等特点,水面舰艇鱼雷防御系统必须能够融合各种探测平台的探测信息,提高对鱼雷的预警能力,实现远距离发现、准确定位、迅速决策、快速软硬结合打击的要求。因此,未来的水面舰艇鱼雷防御系统将是基于信息系统与体系对抗的、同时具备软硬对抗能力的、能够实施多层次对抗的综合防御体系。
作者简介
刘斌(1982—),男,安徽,硕士研究生,研究方向:水面舰艇战术基础。