作戰艦艇應對非傳統任務的幾點對策

孔東明

（海軍裝備部，北京 100036）

引言

目前，維護國家海洋權益日益受到重視。就我國而言，執行維權任務的海上力量除了海軍艦艇外還有海事、海警以及武警邊防等部門的公務船只。有效利用現有條件，為海上艦船合理配置武器與技術裝備，可以使我國艦船在執行維權任務時與敵方艦艇對峙過程中占據一定的技術優勢。由于非致命類武器裝備，對使用對象的傷害程度以及作用范圍可以有效控制，在低烈度的沖突對抗中有很好的應用前景。而且海上艦船在安裝平臺方面有一系列特殊的便利條件，能有針對性地研制艦載型非致命武器，發展能夠遠程、高效作業的技術裝備，在海上維權、護漁執法等非傳統作戰活動中發揮效力。

1 應用背景與典型應用領域

1.1 發射裝置與特種彈藥

執行海上維權任務，有時需要攔截、驅離對方船只，有時則需要直接捕獲目標船只或進行登船檢查，主要是針對在我國海域進行海洋調查、水下測量或在雙方爭議海域進行惡意停留的他國船只。驅離目標船只可以采用艦載武器警告射擊或通過本艦的機動攔截方法來實施；而俘獲敵方船只，則要在不硬性毀傷對方船只或擊傷人員的前提下，使目標船只失去動力或失去控制。就目前的技術條件需要解決兩個方面的問題：特種彈藥，裝填何種藥劑或何種器材；發射裝置，采取何種手段將彈藥布放到目標船只的有效距離內。

對于特種彈藥，通過拋射裝填有特種藥劑的彈藥，散布形成能夠改變燃料燃燒特性的氣溶膠，可以使目標艦船發動機吸入后停車或損毀；借鑒反魚雷攔截網技術，將高強度的阿拉米奧纖維編織的攔截網投射入目標艦船附近的水中，由于船舶螺旋槳前部負壓區的存在，攔截網會被吸入并纏繞在螺旋槳或船艉軸，造成船艉密封結構的損壞甚至整船動力的喪失。

對于布放手段，目前我國公務船或海軍艦艇執行船只驅離任務時，一般采取高壓水炮或船體直接碰撞。高壓水炮與船體沖撞直接有效，但作用距離有限或威脅船只自身安全，而常規的小口徑警用防暴武器（如37mm催淚彈、震爆彈、閃光彈等）在開闊水域使用威力稍顯不足。根據有關報道，中國兵器工業部某研究所在一種車載多聯裝64mm防暴發射器（如下頁圖1）的基礎上研發出艦載衍生型號［1］，能夠發射大口徑催淚彈、發煙彈等彈種，作用距離200～370m；此外，國產驅逐艦與護衛艦上裝備的多管火箭干擾彈發射器（如圖2），重量較輕且使用維護簡便，口徑通常在130 mm以上，射程大于4km，具有空爆功能。

圖1 船用64mm防暴發射器

圖2 火箭干擾彈發射器

以上的大口徑拋射裝置，配備特種彈藥，可以裝填燃料催化劑（正、負催化劑）或含能材料，通過空爆的方式布放到目標船只上方，目標船只發動機吸入后，燃料燃燒特性發生改變就會造成動力系統的故障或損壞；或者向目標水域拋射攔截網，喪失機動能力。

1.2 定向強聲發射裝置

定向強聲發射裝置能以較窄的波束發射強噪聲。據生理聲學可知：一般聲音超過85dB就是有害噪聲，聲音強度超過135dB，就會造成人耳疼痛難忍，聽覺器官受損；而定向強聲發射裝置在波束開角內的聲壓級可以達到150dB，作用范圍內，常人根本無法停留。美國圣迭戈市的（Acoustic Device）聲壓級可以達到151dB［2］，國內有多家單位開展類似的研究，也有相似的產品研制出來。A－merican Technology Corp公司與的外型對比（如圖3）。

圖3 American Technology Corp公司與國內某研究所產品的外型對比

采用多個這種強聲裝置組成發射陣列，通過聲場疊加使得發射聲波的強度進一步提高，發射能量更加集中，作用距離更遠。采用脈沖方式發射強噪聲信號，對于目標船只暴露在外的甲板人員有良好的作用效果，可以有效驅離小型目標船只。

2 技術可行性分析

2.1 改變燃燒性能技術

燃料催化劑技術的發展為實現對目標船只發動機工作狀態的干預提供了解決途徑：通過改變發動機燃料的粘度或燃燒性能，使發動機熄火失效或損毀。有兩種截然相反的方法——負催化與正催化。負催化劑工作原理是：發動機中燃料的燃燒是一個復雜的連鎖反應過程，燃料分子在燃燒的高溫高壓和形成的能量作用被活化，在氧的作用下產生自由基或活性基團，傳播反應維持燃燒的持續進行。在燃燒過程中產生的大量OH·、H·等活性游離基，具有很高的能量，非常活潑，但壽命非常短。如一旦生成，就立即生成更多的自由基或活性基團，以維持燃燒過程的繼續進行。當超細阻燃劑粉粒與發動機燃燒室高溫燃氣中的活性基團接觸時，在高溫下離解產生的離子可以同時吸附多個游離基，并產生不活潑物質——水，這樣使發動機燃燒室中的OH·、H·被消耗的速度大于產生的速度，當OH·、H·被很快耗盡后，就中斷了燃燒連鎖反應的進行，使發動機出現怠速或熄火現象，機動能力大幅度降低。某種組分的超細阻燃劑電子掃描圖（如圖4）。

圖4 某種組分的超細阻燃劑電子掃描圖

另一種截然不同的方法是通過助燃技術破壞敵方艦船的動力系統：通過填加含能材料或燃速推進劑提高發動機燃燒室中燃料的燃燒速度，使發動機工作在非穩定狀態，造成輸出功率下降、艦船整體機動性能降低，甚至使發動機內燃料的穩定燃燒轉變為爆轟，發動機溫度迅速上升造成動力系統停車或者損毀。目前，納米技術的發展加速了這一可能性的轉變：納米級鋁粉作為一種新型含能材料被應用在火箭發動機推進劑中，能夠大幅度提高推進劑的燃速［3］，或者添加到高爆速炸藥中，由于壓力指數偏大，在正常情況下添加的極低含量比例是被嚴格控制的。還可以提高燃料燃燒效率的強力催化劑——鈰的氧化物［4］，通過超細粉末加工技術制備的鈰氧化物顆粒，具有超大的比表面（表面積相對于質量的量綱），能夠大幅度提高燃料的燃燒速度。正常情況下在燃料中填加的濃度不超過5×10－6［5］，否則就可能給發動機的正常運行造成危險。當這兩種材料以非正常方式進入船只發動機燃燒室中時，可以使目標船只動力喪失或動力系統的損毀，為捕捉、俘獲這些船只創造條件。

海軍艦艇上裝備的大口徑火箭干擾彈發射器，裝藥量大、射程遠，適宜于完成此類特種彈藥的布放，某艦艇發射干擾彈的散布效果（如圖5）。我國艦船可以在數公里外的安全距離上，向目標船只的上空或上風位置發射裝填燃燒催化劑或含能材料（納米鋁粉需要保護劑）的火箭彈，火箭彈內的低燃速火藥或壓縮氣體，將藥劑微粒拋射到空氣中形成長時間懸浮的氣溶膠。多發火箭彈齊射可以造成高濃度的懸浮物微粒，目標船只的發動機吸入后，燃料的燃燒特性發生劇烈變化，造成動力系統故障或損毀。

圖5 某艦艇發射干擾彈的散布效果

2.2 攔截網技術

運動過程中的船舶，螺旋槳高速切割水流推動自身前進，根據流體動力學原理，螺旋槳前部會形成一個負壓區，將附近懸浮物吸入該區域并被槳葉攪動纏繞，這在目前螺旋槳推動的船只中是一個難以克服的技術問題。而懸浮的網狀物，由于自身的形態，增大了被纏入螺旋槳的概率。

二次世界大戰出現的反魚雷攔截網技術，發展至今已經非常成熟：采用高強度阿拉米奧或尼龍纖維編織的攔截網，折疊安裝在浮體上，在展開前外形非常緊湊。通過艦首或艦艉的火箭深彈發射器投放，當投射到目標水域時，浮體接觸到海水后，氣體發生器自動充氣，便能懸浮在海水中，同時可展開支柱伸出，使整個網在水中張開［6］。攔截網帶有定時自沉裝置，在水中懸浮一定時間后，浮體自動開孔沉入水底。

此時，一旦大型目標船只進入攔截網所在區域，進入負壓區的攔截網會因螺旋槳的轉動而纏繞于槳葉與船體之間，并隨螺旋槳一同旋轉，越纏越緊，處在底層的網繩由于與艉軸密封殼體及艉軸轂的高速摩擦產生高溫高壓，導致發熱融化，加上來自上層纏繞網繩的強力擠壓，融化的網繩材料便被擠入艉軸的密封結構中［7］。由于艉軸密封是一種動密封，對于來自軸向的擠壓力密封效果有限，當網繩大量纏繞、摩擦，呈半融化狀態后沿密封護套中的動、靜結合間隙擠入，會造成高壓潤滑油的快速泄漏，導致艉軸和合金密封套因潤滑不良出現表面損傷，同時，由于阿拉米奧或尼龍纖維網繩材料的熔點與固化點不固定，網繩材料固化時同樣磨損艉軸與合金套之間的密封面，嚴重時造成艉軸和合金套報廢。

小型目標船只則一般采用轉速相對較高的發動機，發動機扭矩較小，當螺旋槳與攔截網糾纏到一起時，極短時間內就會越纏越緊而無法擺脫，造成發動機失去機動能力。而且在海上無法進行現場處理，必須由其他船只拖帶回干船塢，使船艉螺旋槳抬升出水面才能開展維修。目標船只失去機動能力后進行捕捉的難度大幅降低，可以俘獲或登船檢查。

2.3 定向強聲發射技術

定向強聲發射技術是通過聲場疊加原理實現的，聲能量轉換裝置是個大規模的揚聲器陣列，陣列由數百個電動揚聲器構成，揚聲器單元采用相控技術驅動，通過控制每路功率放大器輸出信號的相位，使每個單元發射的聲波幅度在一定的區域內產生疊加，這樣就在特定方向上形成疊加聲場，基本原理示意圖（如圖6）。

圖6 揚聲器陣列發射信號疊加示意圖

電動揚聲器單元數目越多、陣列規模越大，發射信號強度就越高，同時信號能量就越集中，波束寬度越窄（定向效果越好）。目前，一般的強聲定向發射裝置可以使波束寬度開角控制在15°左右（如圖7）。

圖7 國內某研究所強聲定向發射裝置波束圖

3 發展和應用展望

隨著石油化工技術的發展，新型燃油催化劑的效能越來越強，負催化劑能夠迅速終止燃油燃燒的鏈式反應，使動力系統效率下降甚至停車。而正催化劑能夠短時間內將發動機內燃油的燃燒轉化為爆轟，對動力系統造成破壞；新型含能材料與納米技術相結合，使材料微粒的比表面積大幅度增加，在特定條件下參與化學反應的速度呈數量級地增加，而同時提高常規條件下的化學穩定性，使用更安全、效果更明顯。可以推測，在未來短時間內將會出現超級燃料催化劑，很小的劑量就能使大型船只的動力系統癱瘓。

結合生理聲學的最新研究成果可以推斷，采用強聲定向發射裝置向目標船只人員發射特定頻率與調制規律的噪聲信號，使對方陷入心神不寧、煩躁、判斷錯誤甚至行為失常的狀態，達到不戰使敵自亂的效果。

其他種類的能量波束發射武器（如艦載大功率激光器、高功率微波武器等），對目標的毀傷效果可以根據需要進行控制，隨著技術成熟度的發展，可靠性進一步提高，使用維護將更加方便，未來可能會在艦船上得到廣泛應用。

4 結語

現有的艦載武器或發射裝置，適宜于遠距離發射大口徑非致命特種彈藥，能夠改變燃油燃燒特性的新型催化劑和高效含能材料，使目標艦船的機動性能下降甚至動力裝置發生損毀；水下阻攔網可以用于捕捉小型目標船只或限制大型船只的活動區域。艦載武器發射布放技術、改變燃燒性能技術、阻攔網技術，可以結合發展出新型非致命武器。這類武器裝備可以有效削弱目標船只作戰性能，或者通過此類武器開展襲擾、破壞等活動，可以給敵方造成極大的損失與困擾。

［1］ 王慶明，周麗萍，陳慶磊.國防新兵——國產新型艇載64 mm防暴發射器系統 ［J］.輕兵器，2010（3）：10－15.

［2］ 艦載武器編委會.艦載軟殺傷武器［J］.艦載武器，2010（3）：206－214.

［3］ 解春蓮，張軍生.國內外非致命武器發展之對比［J］.輕兵器，2008（2）：21.

［4］ 張英杰，李航舵.納米燃速催化劑的研究進展［J］.兵器材料科學與工程，2012，35（4）：112－114.

［5］ 李端岳.一種更加高效的新型燃油催化劑Envurox［J］.商用汽車，2004（11）：37－39.

［6］ 易紅，何辰，陳春玉.對抗尾流自導魚雷的防御技術［J］.魚雷技術，2007，15（1）：6－9.

［7］ 張寶善，焦秀穩，郭振邦.艉軸密封保護裝置實驗研究及其對船舶快速性的影響［D］.天津大學學報，2000，33（5）：624－625.