基于水下信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)使用方法研究

董春鵬

（中國船舶重工集團公司 第705研究所， 陜西 西安， 710077）

基于水下信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)使用方法研究

董春鵬

（中國船舶重工集團公司 第705研究所， 陜西 西安， 710077）

當前水下戰(zhàn)正向著以網(wǎng)絡為中心的信息化方向發(fā)展。水中兵器與水下信息系統(tǒng)融合所形成的水下信息化作戰(zhàn)體系， 可以實現(xiàn)戰(zhàn)場信息的共享和快速反應， 提高協(xié)同作戰(zhàn)效能?；诖耍?文中針對水中兵器的特點， 介紹了國外水下信息化作戰(zhàn)體系的發(fā)展狀況， 分別構想了基于獨立式水下信息系統(tǒng)和基于嵌入式水下信息系統(tǒng)的水中兵器若干作戰(zhàn)使用方法， 指出基于水下信息系統(tǒng)的水中兵器具有作戰(zhàn)模式豐富、制海范圍寬廣、作戰(zhàn)反應迅速，以及保障作戰(zhàn)平臺安全等優(yōu)點。文中的研究可為開展相關裝備研制， 構建日益完備的水下信息化作戰(zhàn)體系提供參考。

水中兵器； 水下信息化作戰(zhàn)體系； 作戰(zhàn)效能

0 引言

當前水下戰(zhàn)正朝著以網(wǎng)絡為中心的信息化方向發(fā)展， 其目標是突破以平臺為中心的作戰(zhàn)模式， 力求將水中兵器與水下信息系統(tǒng)連接融合， 實現(xiàn)戰(zhàn)場信息的共享和快速反應，從而提高協(xié)同作戰(zhàn)能力。

水下信息系統(tǒng)即水下情報、監(jiān)視與偵察系統(tǒng)，是以網(wǎng)絡為中心的水下戰(zhàn)情報獲取、處理與保障系統(tǒng)。水中兵器與該系統(tǒng)融合可形成水下信息化作戰(zhàn)體系。文中針對水中兵器的特點， 通過對國外水下信息化作戰(zhàn)體系發(fā)展狀況分析， 提出基于獨立式和嵌入式信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)使用初步設想。

1 國外水下信息化作戰(zhàn)體系

水下信息化作戰(zhàn)體系發(fā)展的推動力始終是水下戰(zhàn)場信息化、水下作戰(zhàn)平臺信息化、水下武器系統(tǒng)信息化， 以及將三者集成起來的通信網(wǎng)絡等技術與裝備的持續(xù)進步［1］。

1.1 水下戰(zhàn)場信息化

冷戰(zhàn)時期， 美國和前蘇聯(lián)海洋戰(zhàn)主要爭奪的區(qū)域在大洋深處， 前蘇聯(lián)為獲取大洋深海控制權， 研制了大潛深、核動力攻擊型潛艇； 美國為應對威脅，則從1954 年開始分階段在大西洋建立了挪威海、格陵蘭至英國、美國東海岸等3道固定式水下監(jiān)視系 統(tǒng) （sound surveillance underwater system，SOSUS）［2］， 同時在太平洋建立了第一島鏈、阿留申至夏威夷群島、美國西海岸等3道固定式水下監(jiān)視系統(tǒng)。為彌補固定式水下警戒系統(tǒng)的不足， 美國海軍又研制了由海洋監(jiān)視船拖曳的拖線陣監(jiān)視系統(tǒng)（surveillance towed array sensor system， SURTASS）［3］，擴大對遠海水域潛艇活動的監(jiān)測范圍， 并作為固定式水下警戒系統(tǒng)失效時的緊急備用系統(tǒng)， 逐漸形成綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)（integrated undersea surveillance system， IUSS）［4］， 基本實現(xiàn)對前蘇聯(lián)海軍潛艇活動的全天候監(jiān)控。

上世紀90年代， 蘇聯(lián)解體， 冷戰(zhàn)結(jié)束， 適于深水作戰(zhàn)的美國海軍裝備能力受到嚴重挑戰(zhàn)。為了探測、定位在淺水近岸環(huán)境中的安靜型潛艇，美國開發(fā)了一種可迅速展開的、大面積短期使用的先進可部署系統(tǒng)（advanced deployable system，ADS）［5］。ADS于1992年立項研制， 1994年成功完成偵測、跟蹤柴電潛艇的試驗， 系統(tǒng)采用光纖通信技術， 輕便可靠， 可在沖突地區(qū)快速布放。

為適應美海軍作戰(zhàn)重點由深海轉(zhuǎn)向淺海的戰(zhàn)略變化， 美國海軍研究局和空間及海戰(zhàn)系統(tǒng)司令部聯(lián)合研發(fā)了可部署分布式自主系統(tǒng)（deployable autonomous distributed system， DADS）［6］。DADS是基于遠程調(diào)制解調(diào)技術的水下傳感器柵格， 主要應用于瀕海反潛， 是一種機動靈活、價格低廉、可快速布設的水下監(jiān)視系統(tǒng)， 通常隨海上作戰(zhàn)編隊協(xié)同行動， 使編隊有能力在對方國家的沿海布設水下信息探測系統(tǒng)， 偵測和跟蹤低噪聲潛艇，同時也可用于探測水面目標。

從上世紀90年代開始， 美國海軍又組織研發(fā)了目前規(guī)模最大的實用水聲網(wǎng)絡“海網(wǎng)”（Seaweb）［7］。Seaweb主要是1個由未來分布式自動傳感器組成的固定節(jié)點的海底廣域網(wǎng)絡構成。移動的無人水下航行器（unmanned underwater vehicle， UUV）和潛艇在這個固定的海底廣域網(wǎng)絡柵格周圍游弋并執(zhí)行作戰(zhàn)任務， 并通過這些固定的節(jié)點來獲取導航信息和進行水下通信。

1.2 水下作戰(zhàn)平臺信息化

為提高平臺信息化水平， 特別是提高水下潛艇的通信能力， 以求使?jié)撏ё鳛闄C動節(jié)點進入?？仗炀C合信息系統(tǒng)， 德、美等西方國家研制并裝備了巡航狀態(tài)下潛艇通信系統(tǒng)（communication at speed and depth， CSD）［8］。據(jù)報道， 美國雷聲公司與海軍基于CSD技術， 采用網(wǎng)關浮標技術， 聯(lián)合研制了“深海汽笛戰(zhàn)術尋呼系統(tǒng)”（deep siren tactical paging， DSTP）［9］。該系統(tǒng)可使位于世界任何地點的美軍指揮人員不受潛艇航速和潛深的影響，與水下潛艇保持通信。2008年， 美海軍對 DSTP系統(tǒng)進行了全面測試。

此外， 在2007年 12月的作戰(zhàn)試驗中， 美海軍潛艇與航母攻擊群的戰(zhàn)艦通信聯(lián)絡技術取得突破發(fā)展， 潛艇使用拖曳天線與水面艦艇實現(xiàn)實時雙向數(shù)據(jù)傳輸， 潛艇可以在無須減速航行和浮出水面的情況下， 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)［10］。

1.3 水下武器系統(tǒng)信息化

水下武器系統(tǒng)指執(zhí)行水下攻擊或防御作戰(zhàn)的武器及其火控和發(fā)射裝置。文中僅討論 UUV和魚雷武器系統(tǒng)?，F(xiàn)代軍用 UUV的迅速發(fā)展由“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”所催生， 而軍用UUV的發(fā)展又反過來推動著“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”由理想走向現(xiàn)實。由于不需要安裝魚雷自導系統(tǒng)和戰(zhàn)斗部， UUV的有效載荷空間可以安裝傳感器和通信裝置， 同時UUV航速低， 穩(wěn)定性一般優(yōu)于魚雷， 因此 UUV更易實現(xiàn)互聯(lián)、與水面水下平臺連接及與陸?？仗熳鲬?zhàn)網(wǎng)絡的連接。目前國外已裝備的 UUV大多具有水下聲通信和水面無線通信能力， 但遠距離大數(shù)據(jù)量水下聲通信仍然存在技術瓶頸。

美國在 20世紀末就開始了魚雷連通性的研究， 早期的連通性主要是指魚雷與發(fā)射平臺之間的連通性（如線導）。隨著水下網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展， 魚雷連通性又涉及魚雷與魚雷、魚雷與水下網(wǎng)絡的連通性， 從而把魚雷納入到水下信息網(wǎng)絡中， 但可見的報道中并未顯示這一研究的進展情況。歐洲緊隨美國積極開展網(wǎng)絡化水中兵器研究，目前已知最具典型性的網(wǎng)絡化魚雷是德國研制的DM2A4（SeaHake） mod4 ER遠程（140 km）電動力重型魚雷［11］。SeaHake的一個電池艙被改裝為可伸縮集成天線及無線信號處理裝置的安裝艙段，魚雷發(fā)射后， 當作戰(zhàn)網(wǎng)絡需要對魚雷進行中繼制導或目標指示時， 魚雷浮起接近水面伸出集成天線， 接收作戰(zhàn)網(wǎng)絡傳來的指令或回傳自身探測信息， 以實現(xiàn)遠程精確導引和攻擊。

2 基于水下信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)使用

從水中兵器與水下信息系統(tǒng)連接的角度可將信息系統(tǒng)分為獨立式和嵌入式兩類， 二者連接后的指揮控制功能隸屬于信息系統(tǒng)的稱之為獨立式水下信息系統(tǒng)； 二者連接后的指揮控制功能隸屬于水中兵器的稱之為嵌入式水下信息系統(tǒng)。水中兵器面向不同的作戰(zhàn)使命， 各有不同的性能要求， 實現(xiàn)信息化的方法和技術途徑也是不同的，文中提出了基于獨立式水下信息系統(tǒng)和基于嵌入式水下信息系統(tǒng)的水中兵器若干作戰(zhàn)使用設想。

2.1 基于獨立式水下信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)使用方法

2.1.1 線導水中兵器作戰(zhàn)使用方法

為滿足武器裝備信息化的需要， 研究者一直力求使魚雷武器可通過水聲通信直接獲取舷外傳感器提供的目標和環(huán)境信息， 但由于水聲信道的復雜性及魚雷高速航行噪聲干擾等因素， 至今未獲得理想結(jié)果。美國的Seaweb采用350 dB長度的數(shù)據(jù)包，標稱傳輸速率為 800 bits/s， 常用帶寬為 9～14 kHz［12］。對于靜止平臺通信， 點對點最大通信距離為10 km； 若對高速航行、強噪聲的魚雷通信， 通信距離會大幅下降， 將無法滿足實用需要。為此可用作戰(zhàn)平臺作為信息樞紐， 在航行時獲取目標信息，遙控線導魚雷實施水下攻擊及防御作戰(zhàn)。

為提高作戰(zhàn)平臺， 特別是水下潛艇的信息化水平， 主要展開的研究有［13］: 1） 提高潛艇自身水下探測能力， 研發(fā)出舷側(cè)陣、拖曳陣等高性能探測聲吶； 2） 提高潛艇水下通信能力， 采用各種技術途徑實現(xiàn)潛艇與空中信息系統(tǒng)的連接， 如采用拖曳式天線、一次性浮標天線、超長波無線電通信技術等， 以求潛艇在一定的航深、航速狀態(tài)下，實現(xiàn)與水面以上的信息系統(tǒng)互聯(lián)互通； 3） 采用各種有纜通信技術， 提高魚雷與潛艇平臺的通信能力。

2.1.2 潛伏式水中兵器作戰(zhàn)使用方法

由于魚雷航速高、噪聲相對較大， 利用水聲通信實現(xiàn)與水下信息系統(tǒng)的連接變得十分困難。針對此， 如能研制海底發(fā)射技術， 利用海底發(fā)射架儲存魚雷， 同時以發(fā)射架搭載通信設備形成網(wǎng)絡的武器節(jié)點進行水聲通信， 獲取水下信息系統(tǒng)的信息保障，實現(xiàn)海底潛伏式魚雷攻擊， 則不僅避開了魚雷高速航行水聲通信的困難， 也可利用現(xiàn)有輕型魚雷稍加改進后使用， 體現(xiàn)了其良好的兼容性。

海底潛伏式魚雷利用海底發(fā)射架作為搭載水聲通信設備的平臺， 可以成為水下信息系統(tǒng)的固定式節(jié)點， 共享目標信息， 一旦有潛艇進入系統(tǒng)的工作區(qū)， 系統(tǒng)中的指控設備即可給距離目標最近的魚雷發(fā)射架節(jié)點發(fā)出指令， 發(fā)射魚雷對來襲潛艇進行攻擊。海底潛伏式魚雷可以有效地配合水下信息系統(tǒng)， 布防在重要水道處， 實施海上封鎖， 對抗敵方核潛艇、常規(guī)潛艇的襲擾， 也可以用于沿海地區(qū)的基地、港口的戰(zhàn)時封鎖， 具有很好地戰(zhàn)術應用價值［14-15］。

2.1.3 巡航式水中兵器作戰(zhàn)使用方法

巡航式魚雷是指通過降低航速（3～8 kn）， 提高航程（可達數(shù)百公里）， 可進行遠程巡航、搜索、攻擊作戰(zhàn)的魚雷。針對基陣探測孔徑小的困擾，巡航魚雷可通過加裝舷側(cè)陣， 加大基陣尺度， 或低航速下利用光纖拖曳陣等技術手段提高探測能力。該類魚雷可獨立使用， 也可納入水下信息系統(tǒng)， 成為其移動信息節(jié)點。

巡航魚雷一般采用復合導航技術實現(xiàn)遠程導航功能， 獨立使用的巡航魚雷可以浮至水面， 利用無線電通信進行衛(wèi)星定位， 輔助遠程導航。當作為水下信息節(jié)點時， 可利用系統(tǒng)中的重發(fā)器節(jié)點， 獲取導航定位信息， 輔助完成遠程導航功能，還可從系統(tǒng)中的傳感器節(jié)點獲取目標和環(huán)境信息，輔助魚雷搜索和跟蹤。

巡航魚雷可用于敵方港口和要地封鎖，其巡航時間可達到3～4 天； 也可用于基地防御、航道封鎖和海上破交作戰(zhàn)。該類魚雷可利用現(xiàn)有魚雷改進研制， 其優(yōu)點是: 發(fā)射使用簡單， 可直接使用潛艇發(fā)射管完成； 控制范圍大， 可借助水下信息系統(tǒng)的支持， 實現(xiàn)遠程導航和遠距離探測。缺點是: 需要一定的航渡時間， 水下巡航時間有限；相對使用成本較高。

2.1.4 攻擊型UUV作戰(zhàn)使用方法

攻擊型UUV是將魚雷等水中兵器作為UUV戰(zhàn)斗載荷， 形成的水下無人作戰(zhàn)平臺。具有低速遠程隱蔽運載、水聲通信和遠距離探測能力， 它由潛艇攜帶， 并可回收重復使用。由于低速航行下具有較好的通信能力， 可以接入水下信息系統(tǒng)，作為移動信息節(jié)點， 可由水下信息系統(tǒng)提供導航和目標信息支持， 實現(xiàn)大范圍的航路規(guī)劃和遠距離的目標跟蹤， 可搭載微型魚雷、輕型魚雷或超高速魚雷攻擊小型或中型水下目標。攻擊型UUV也可作為大型潛艇的前出武器， 擴大潛艇的探測和攻擊范圍。為提高UUV自身探測能力， 應考慮使用拖曳線列陣， 在低航速下自主搜索目標。多個 UUV還可通過組網(wǎng)、編隊航行， 形成移動式UUV作戰(zhàn)集群， 擴大作戰(zhàn)范圍。

攻擊型UUV的優(yōu)點是: 1） 可回收重復使用，降低使用成本； 2） 作戰(zhàn)攻擊范圍大。缺點是快速反應差， 技術復雜， 研制風險高。

2.2 基于嵌入式信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用方法

2.2.1 潛伏式水中兵器作戰(zhàn)使用方法

類似現(xiàn)有的導彈和艦炮自帶火控雷達， 也可設想構建海底魚、水雷發(fā)射平臺并內(nèi)置信息系統(tǒng)， 即自帶浮標， 該浮標除與水面以上的信息系統(tǒng)通信外，還可探測水下目標， 或者另帶線列陣， 形成一個探測功能強大的潛伏式武器系統(tǒng)。為加強浮標與發(fā)射架之間的通信能力， 可采用光纖通信技術， 不僅避免了環(huán)境干擾， 還提高了保密性能。

通常潛伏式武器系統(tǒng)處于關閉狀態(tài)， 僅有一水下指令接收與開關裝置處于值更狀態(tài)， 一旦系統(tǒng)收到啟動指令， 控制充氣裝置給聲吶浮標充氣上浮至水面， 浮標聲吶開始警戒、監(jiān)視， 當收到空中信息系統(tǒng)的目標報警信息或自身探測的報警信息時， 啟動全系統(tǒng)工作， 魚雷發(fā)控裝置在獲取目標運動要素后，發(fā)射魚雷實施攻擊。此后發(fā)射平臺仍繼續(xù)探測、跟蹤目標并通過網(wǎng)關浮標向指揮中心報告戰(zhàn)場態(tài)勢。

該系統(tǒng)可以獨立作戰(zhàn)， 也可采取多個海底魚雷發(fā)射架共用一套聲吶和網(wǎng)關浮標的結(jié)構方式，其中自帶聲吶的水中兵器平臺為主探測平臺， 其他為輔助攻擊武器平臺， 各作戰(zhàn)平臺根據(jù)聲吶覆蓋范圍分布式布放， 力求做到聲吶覆蓋范圍與魚雷有效打擊范圍相匹配。該系統(tǒng)也可以作為一固定式信息節(jié)點， 發(fā)揮探測、打擊和網(wǎng)關三重功能。

2.2.2 集群攻擊水中兵器作戰(zhàn)使用方法

以自帶舷外聲吶的水中兵器為基礎， 利用水聲通信技術， 可聯(lián)網(wǎng)組成攻擊武器集群。各作戰(zhàn)平臺根據(jù)目標情況和戰(zhàn)場態(tài)勢， 可決策同時發(fā)射或間斷發(fā)射多件武器對目標實施攻擊。若同時發(fā)射， 可加強對同一目標的攻擊效能； 若間斷發(fā)射，可實現(xiàn)對不同目標的攻擊。

主探測水中兵器負責探測搜索目標， 可裝備舷側(cè)或拖曳擴大探測范圍， 提高探測精度， 輔助水中兵器無舷外聲吶， 也可通過水聲網(wǎng)絡與主探測水中兵器進行通信， 共享目標信息。

集群攻擊可以在敵、我對抗環(huán)境下提高命中和毀傷概率， 從而可提高系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。該武器系統(tǒng)可以整體接入水下信息系統(tǒng)， 成為一個節(jié)點， 共享水下戰(zhàn)場態(tài)勢； 若該系統(tǒng)自帶有網(wǎng)關浮標， 也可以連入空中信息系統(tǒng)， 共享水面以上的戰(zhàn)場態(tài)勢。

3 基于水下信息系統(tǒng)的水中兵器作戰(zhàn)優(yōu)勢

水下信息化作戰(zhàn)無論采用哪種方式， 在信息系統(tǒng)的支撐下， 水中兵器的作戰(zhàn)效能較傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式均會得到較大提高， 其優(yōu)勢主要有以下幾點。

3.1 豐富了水中兵器作戰(zhàn)模式

傳統(tǒng)水中兵器的作戰(zhàn)模式為: 水雷采取布放潛伏待機攻擊模式， 魚雷采取有人平臺發(fā)射航行攻擊模式。在水中兵器實現(xiàn)基于信息系統(tǒng)的水下體系作戰(zhàn)時， 則可生成多種作戰(zhàn)模式， 包括: 有人平臺發(fā)射攻擊、海底潛伏攻擊、遠程巡航攻擊、無人平臺發(fā)射攻擊等， 從而拓寬了水中兵器水下作戰(zhàn)功能， 使水中兵器既可用于沿海港口、基地的防衛(wèi)作戰(zhàn)，也可用于敵方港口、基地的封鎖作戰(zhàn)；既可作為潛艇、水面艦艇及反潛飛機等有人作戰(zhàn)平臺的反潛、攻艦的兵器， 也可作為UUV、水面無人航行器（USV）等無人作戰(zhàn)平臺的攻擊武器，還可以在重要海域承擔無人防守的功能。

3.2 擴大了水中兵器制海范圍

基于信息系統(tǒng)的水中兵器形成的水下作戰(zhàn)體系， 由于采用了分布式傳感器或者舷外聲吶，突破了傳統(tǒng)水中兵器結(jié)構的局限， 其探測能力有了成倍或成數(shù)量級的提高， 從而擴大了水中兵器遠程打擊或區(qū)域制海范圍。

采用分布式傳感器的水下信息系統(tǒng)， 其探測范圍比水中兵器自身的探測能力提高了一個數(shù)量級， 融合水中兵器構建的水下信息化作戰(zhàn)體系可用于大范圍海域的水下監(jiān)視和防衛(wèi)， 如沿海、近海港口、基地、重要水道的預警和監(jiān)視； 采用嵌入式信息系統(tǒng)的水中兵器， 具有靈活、機動， 易于快速布放等特點， 能夠監(jiān)控約150 km2的范圍，可用于小范圍海域的封鎖作戰(zhàn)。

3.3 提高了水中兵器作戰(zhàn)反應速度

基于水下信息系統(tǒng)支撐的水中兵器作戰(zhàn)體系監(jiān)視、攻擊范圍很大， 由于是多傳感器、多武器通過網(wǎng)絡通信實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢共享， 在指控裝置的統(tǒng)一決策下， 可以進行水中兵器的近程直接攻擊， 反應速度快， 適應時敏打擊需求。

3.4 保證了有人作戰(zhàn)平臺安全

實現(xiàn)水下信息系統(tǒng)支撐下的水中兵器作戰(zhàn)體系可在高危環(huán)境下， 避免使用有人作戰(zhàn)平臺， 保證作戰(zhàn)人員的安全， 也為無人化作戰(zhàn)開辟了新途徑。

4 結(jié)束語

水中兵器與水下信息系統(tǒng)的連接融合已成為未來水下戰(zhàn)的發(fā)展方向， 通過實現(xiàn)戰(zhàn)場信息的共享和快速反應， 水中兵器的作戰(zhàn)效能可大幅度提高。綜觀文中分析可知， 基于嵌入式信息系統(tǒng)的水中兵器可以不依賴外部水下信息系統(tǒng)獨立作戰(zhàn)， 靈活機動， 即可單獨使用， 也可集群使用，且研制成本和裝備技術要求較低， 能夠快速形成戰(zhàn)斗力， 宜于優(yōu)先發(fā)展。在此基礎上， 可逐步深化研究基于獨立式信息系統(tǒng)的水中兵器技術， 開展相關裝備研制， 構建日益完備的水下信息化作戰(zhàn)體系， 滿足未來海軍水下戰(zhàn)需求。

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（責任編輯: 楊力軍）

Operational Application Methods of Underwater Weapon Based on Underwater Information System

DONG Chun-peng

（The 705 Research Institute， China Shipbuilding Industry Corporation， Xi′an 710077， China）

Current development of underwater warfare is toward the network-based informationization. The underwater informationized operational system integrating underwater weapon and underwater information system can share battlefield information and make quick response to improve the efficiency of cooperative operation. Aiming at the characteristics of underwater weapon， this paper introduces the development of underwater informationized operational system in foreign countries， and proposes several operational modes of the underwater weapon based on independent underwater information system or embedded underwater information system. It is concluded that the underwater weapon based on underwater information system has the advantages of diverse operational modes， broad sea area in control， rapid operational response， and secure operational platform. This research may provide a basis for development of related equipment and for construction of ever-perfect underwater information operation system.

underwater weapon； underwater informationized operational system； operational application

TJ630； TN929.3

A

1673-1948（2016）04-0289-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.009

2015-12-06；

2016-07-10.

董春鵬(1942-), 中國工程院院士, 水中兵器專家, 長期致力于魚雷技術研究工作.