水面艦反魚雷防御技術的現狀和發展

張寶華

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水面艦反魚雷防御技術的現狀和發展

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鍵因素的基礎上，對目前國內外魚雷防御技術的現狀進行了回顧，最后對新技術的發展而帶來的魚雷防御技術的進步進行了展望。

水面艦；反魚雷防御；技術現狀和發展

0 引言

魚雷自問世以來就一直是各國海軍的主要進攻性武器，在歷次海戰中取得了輝煌的戰績。經過上百年的發展，特別是二戰及二戰后的幾十年間，一批具有先進能力的現代魚雷紛紛進入各國海軍服役。目前，現代魚雷正朝著遠航程、大航深、高速度、智能化方向發展。魚雷技術的發展對艦艇構成了嚴重威脅，使反魚雷防御系統承擔了巨大的壓力，如何在現代海戰條件下對魚雷進行有效的防御，保護本艦或核心艦艇的安全，已經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 技術因素

反魚雷防御是一項復雜的綜合技術，它是電子、計算機、通信和信號處理等多項先進技術的融合。反魚雷防御一般包括三個序貫工作的過程，分別為探測、決策和對抗實施。其中，對魚雷目標的探測是反魚雷防御決策和實施對抗的基礎，其主要功能是利用專用的魚雷報警聲吶，輔以其他艦載聲吶和探測設備對來襲魚雷進行報警和定位；對抗決策是在收到魚雷報警信號后，經過綜合分析和反應，并結合對抗方案數據庫的支持，做出合理的對抗策略；對抗實施是根據對抗決策的指令，利用各種對抗武器、采取相應的戰術戰法與來襲魚雷進行正面的對抗，以最終消除其威脅。

目前，水聲探測依然是對于魚雷目標進行探測的主要形式，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的不斷發展，魚雷輻射噪聲顯著降低，特別是大型電動力魚雷，其噪聲水平較傳統熱動力魚雷降低了10~15 dB。而作為快速機動小目標，魚雷艏部的目標強度約為-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方式，魚雷當前是否處于自導狀態，如果處于自導狀態，正在使用何種制導方式，加上聲吶對魚雷目標的報警距離僅在10 km的量級，魚雷會在短時間內攻擊上目標等等問題，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，在合理平衡的基礎上有所取舍。

對抗實施是反魚雷防御中對抗策略與對抗手段的最終體現，主要通過各種對抗器材與來襲魚雷進行正面對抗。其中，軟對抗器材發射強噪聲信號對敵潛艇導引聲吶進行壓制，或通過模擬艦船噪聲與回波對魚雷進行干擾誘騙；也可通過引爆攜帶的炸藥對魚雷進行硬殺傷。但隨著魚雷可利用編碼脈沖、尺度識別[8-10]、目標空間姿態分析等技術的發展與應用，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程化、信息化以及網絡化的方向發展。

1.2 目標因素

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射的重型魚雷。隨著海洋環境、聲學、動力裝置及控制技術等學科的發展，相關的研究成果已成功運用到新型的魚雷中?，F代魚雷正朝著遠航程、大航深、高速度、智能化的方向發展。特別是智能化魚雷自導系統的研制成功，給魚雷防御帶來了巨大壓力，已成為各國發展魚雷防御迫切需要解決的問題。世界范圍內目前裝備的輕、重型魚雷均不同程度應用了智能化魚雷自導系統的相關技術。瑞典的TP62型魚雷能根據實際情況，自行選擇及調整其工作狀態和參數，有效減弱敵方施放的誘餌和干擾器的欺騙效果，瞄準在搜索攻擊過程中的目標，進行最佳控制，從而實現“精確制導”垂直命中目標的要害部位。美國的MK-48 mod 7 CBASS型魚雷應用寬頻帶處理技術，可提取更多的目標信息，具有極強的抗干擾能力。意大利的“黑鯊”魚雷采用長達60 km的光纖制導，同時應用ASTRA(Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture)自導頭，該自導裝置的信號和數據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自導頭具有多波束陣列聲吶和數字脈沖壓縮技術。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立的信號處理能力，這是一項重大改進，使魚雷自導頭真正做到了三維自導。自導頻率低至10 kHz，探測距離可達7 km，而一般高頻自導聲吶的探測距離僅達2~3 km。而尾流自導魚雷的出現，更是對航母編隊等特大型水面艦艇的安全帶來更為嚴重的威脅。

1.3 環境因素

水聲傳播的介質是海洋，而海洋信道的不確定性造成了對其進行定量描述的巨大困難。聲波在水下的傳播過程異常復雜。聲速是溫度、深度和鹽度的函數，而溫度又是深度、時間、位置和氣候條件的函數。海洋表面有時是非常光滑的反射體，有時又是隨機散射聲波的非常粗糙且擾動的表面。海底的構造、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生了最終的聲傳播特性。同時，對有聲速梯度的海水介質，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以內正梯度聲速中航行的魚雷進行探測。由于水聲信道的復雜性，多數情況下，僅能以給定條件下的平均特性進行近似。多數目標的聲特性僅能通過實測的方式獲得，工程上可供利用的目標聲特性很難用理論模型進行精確描述，如目標的反射特性、輻射噪聲特性等等，所能給出的大多是目標在特定條件下的近似特性。

2 國內外現狀

2.1 國外技術水平

美國海軍自上世紀70年代開始就裝備第一代反魚雷防御系統[11]，現已發展到了第三代，該系統包括對魚雷聲特征信號的快速自動分類技術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計成一獨立的魚雷防御處理器以增強魚雷識別和報警能力，縮短信號處理時間以改進聲吶在淺海環境中的性能，并最大限度地采用了COTS技術及非開發項目技術NDI，大大地提高了整個防御系統的快速反應。目前，美國重點開發的具有硬殺傷能力的反魚雷系統AN/WQS-11，該系統可以有效攔截直航、聲自導和尾流自導魚雷，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/被動聯合自導聲吶逼近來襲魚雷，并利用其高爆戰斗部摧毀它[1]。

法意聯合研制的水面艦艇反魚雷防御系統(SLAT)，由專用“信天翁”(Albatros)魚雷報警聲吶[12-15]、系統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射裝置等設備組成。法意等歐洲六國的SSTD計劃中，在SLAT系統的基礎上，重點開發硬殺傷的對抗技術，并已經在MU90反潛魚雷的基礎上開發出MU90HK型ATT。

德國的魚雷防御系統是一種硬殺傷系統[16,17]，它由魚雷檢測系統、決策模塊、發射裝置及MTW彈組成。其中魚雷檢測系統由艦殼聲吶(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；而決策反應模塊主要包括控制發射、控制聲吶工作、魚雷檢測的數據融合、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、空中運載部分分離、啟動水下推進裝置、對準來襲魚雷、聲吶鎖定目標、自導尋的并向目標靠近，其自導部分頻率在魚雷頻段和聲吶頻段之外，主被動工作，能在較大范圍內搜索跟蹤目標，使用主動檢測多普勒處理。

前蘇聯在20世紀80年代后期推出了它獨具特色的SSTD系統[1]，該系統把水面艦艇上原反潛深水炸彈系統改造為攔截魚雷使用。這種名為“蟒蛇-1M”的武器系統主要由火箭助飛式噪聲干擾器、火箭深彈及發射裝置組成。為此，專門研制了一種能對魚雷進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，它與艦殼聲吶聯合起來能對約10 km范圍內的來襲魚雷進行被動三角法探測和定位。當魚雷進入到離本艦約3 km時，利用拖體式主動魚雷定位聲吶對魚雷進行精確定位，從而引導深彈攔截魚雷。

總之，國外反魚雷防御技術的發展是與魚雷技術的發展緊緊聯系在一起的。由于魚雷技術向低噪音、智能化、遠航程、高航速發展，因此反魚雷防御技術的發展趨勢表現在下列幾個方面：

(1) 在所有的水面作戰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，并進一步完善和改進系統性能和對抗效能；

(2) 強調發展對來襲魚雷的遠程探測技術、基于多傳感器信息融合的魚雷報警技術；

(3) 強調發展對近程來襲魚雷的快速反應和對抗措施的快速布放技術；

(4) 積極開發能夠對抗智能自導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理；

(5) 在強調單系統、單艦防御的前提下，開始向單艦的反潛、反魚雷協同防御的方向，向編隊多平臺、多系統的聯合偵察、報警支援以及對抗支援的方向發展，更進一步地向網絡中心戰體系中的魚雷防御方向發展。

2.2 國內技術水平

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，已經建成了完整的反魚雷防御系統，擁有專用魚雷報警聲吶、系統/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，具有更加優異性能的新型反魚雷防御系統正在研制中，可滿足我海軍未來應對高技術條件下水下作戰的需要。

3 發展趨勢

反魚雷防御技術依據其對抗的對象不同，可以分為反魚雷技術、反聲吶技術和反水聲網絡技術等多個方向。

3.1 反魚雷技術

3.1.1 遠程預警和偵察技術[18,19]

低噪聲、隱身、具有遠程運載能力的巡航式魚雷的發展，對魚雷的偵察和報警提出了嚴峻的挑戰，為此需要提高聲吶對魚雷的偵測預警距離與目標定位精度，為實施軟硬殺傷爭取更多的時間，以便選擇最好的對抗方案，提高對抗成功率。在此方面，除了開發專用的魚雷報警聲吶，提高對魚雷探測、定位能力外，還可綜合應用艦艇上其他聲吶系統和雷達設備的信息，在敵方魚雷發射出管、啟動航行時，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載魚雷的潛艇、UUV等實行警戒和預警，為艦艇提供可靠的魚雷預警信息。同時，編隊作戰模式的出現使得對魚雷的探測可借助編隊內多艘艦艇的探測資源，完成對魚雷的協同探測，提高探測距離與精度。

3.1.2 綜合防御技術以及硬殺傷技術

使用聲干擾器和聲誘餌對魚雷攻擊實施軟殺傷已被證明是一種十分有效的手段，但隨著新科技應用在魚雷工業上，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未來艦艇對抗的要求，必須將軟硬手段相互結合，組成多層次縱深防御系統?，F在歐美軍事大國最新發展的反魚雷防御系統均采用硬殺傷手段，因此硬殺傷武器的研制已成為反魚雷防御系統中的發展重點[16]。

3.1.3 由平臺中心向網絡中心發展

“網絡中心戰”概念的逐漸成熟，“網絡魚雷”(盡管目前還沒有統一的定義)等新的概念也不斷被提出。與之相類似，充分利用水聲網絡以及陸基、空基等網絡的信息，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，以水聲網絡的形式將各種器材組合協同工作，將會大大增強水聲對抗器材使用的效能。

3.2 反聲吶技術

毫無疑問，魚雷已經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，若能成功實施對潛艇聲吶的對抗，則潛艇將不能發現我艦艇的信息，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，目標逼真模擬技術將對敵潛艇產生誤導，從而掩護本艦順利避開其跟蹤。

3.3 反水聲網絡技術

近20年來，水聲網絡技術得到了長足的發展，并逐漸應用于水下戰中，成為了“網絡中心戰”不可或缺的重要一環。由于其在水下警戒等方面的強大功能，并且可以和其他如陸基、空基網絡等進行信息交換和共享，因而對我艦艇造成了前所未有的巨大威脅。

與水聲網絡進行對抗，目標可以分為兩個層次：一是使其不能完成(完整的)網絡功能，即破壞其網絡協議，使其退化為單個的探測節點；二是使其完全喪失監視功能，即針對所有(至少是重要的)探測節點進行毀壞。其中需要解決的關鍵技術包括：對敵水聲網絡的偵察，具體可包括網絡節點偵察、通信信號偵察、通信信號跟蹤、網絡協議分析、網絡分布、規模、性質判斷等。對敵水聲網絡的攻擊。除了硬殺傷手段外，對網絡通信及網絡協議的破壞可能是兩種效果更佳的手段。其中，對網絡協議破壞的高級方法可以考慮使用“水聲病毒”。現代戰爭中，戰果評估也是一個重要的研究范疇。通過戰果評估，為下一步的作戰策略提供基礎[20]。

4 結論

隨著“走出去”戰略的進一步實施，我海軍艦艇將游弋各大洋，維護地區與世界的和平與穩定?；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，發展反魚雷防御系統不僅是保護艦艇自身安全的需要，更是我海軍履行大國義務，震懾敵對勢力的基本保障。

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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