對抗航空反潛魚雷關鍵技術研究

徐海珠，袁延藝，余 赟，劉雄厚

(海軍研究院，北京 100161)

0 引 言

航空反潛是重要的反潛作戰方式，其主要作戰平臺反潛直升機和固定翼反潛巡邏機作戰半徑大、機動性強、對潛探測效率高[1]，航空反潛魚雷攻潛突發性強、對潛搜索效率高、目標識別能力強、命中概率高，對潛艇造成了巨大威脅[2]。相對反潛飛機，潛艇機動性能差、對空探測能力弱、對空攻擊武器少，在潛空對抗中處于劣勢。目前，航空反潛魚雷已經成為潛艇的主要威脅，研究潛艇對抗航空反潛魚雷的方法和手段，對于提高潛艇生存能力具有重要意義。

在航空反潛作戰流程和航空魚雷攻潛特點分析的基礎上，研究了潛艇對抗航空魚雷所需的能力。從潛艇對航空平臺的探測和攻擊、潛艇對航空魚雷的防御等角度，探討了潛艇對抗航空魚雷的技術途徑，最后分析了潛艇對抗航空魚雷的作戰流程。

1 航空反潛的特點

1.1 航空反潛作戰流程

航空反潛通常有檢查反潛、巡邏反潛和應召反潛等作戰方式，其中最常用的是應召反潛。應召反潛一般是反潛飛機在接到命令后飛行到任務海域，綜合運用雷達、目力或紅外方式搜索潛艇。如不能發現，使用被動聲吶浮標搜索，發現目標后使用主動聲吶浮標或磁探儀進行精確定位，最后實施武器攻擊，確認擊毀潛艇后返航。航空反潛典型作戰流程如圖1所示。

圖 1 航空反潛作戰流程Fig. 1 Combat process of aviation anti-submarine

1.2 航空魚雷反潛特點

現代航空反潛魚雷通過反潛飛機投放，采用主被動聯合聲自導和多種目標識別方法，大幅提高了作戰效能，對潛艇造成了巨大威脅。航空魚雷反潛具有以下特點：

1）攻擊突發性強。反潛飛機可用多種手段對潛艇進行快速發現和精確定位，進而發射反潛魚雷。魚雷入水點距離潛艇近，魚雷航速高，從入水至命中潛艇時間短[3]，而潛艇對反潛飛機和航空反潛魚雷探測能力弱，預警時間短，往往在不知情的情況下被反潛飛機跟蹤并被航空反潛魚雷攻擊，且潛艇機動性能差，被魚雷跟蹤后生存率較低。

2）對潛搜索效率高。現代航空反潛魚雷采用主被動聯合聲自導方式對潛艇搜索，其自導基陣采用低頻大功率信號，并采用數字信號處理技術，進行空間和頻率濾波，因而魚雷自導扇面大，搜索距離遠，跟蹤目標數量多。航空反潛魚雷采用多速制，其中低速搜索有利于降低自噪聲提高自導距離，并降低被攻擊平臺的報警距離，高速跟蹤和攻擊可降低目標散布誤差，提高跟蹤效率和命中概率。采用寬帶主動自導，回波攜帶目標信息量大，混響背景相關性弱，可抵消混響和多途影響。

3）目標識別能力強。現代魚雷自導裝置采用寬帶多頻段工作體制，并采用頻率分集信號和跳頻發射，通過恒虛警處理、回波延時分析、空間相干分析、LOFAR分析和DEMON分析等技術，可提取目標特征，具有較強的抗人工干擾的能力[4]。尤其是魚雷主動自導采用方位走向法、回波相位譜寬度、MUSIC方法、目標成像等方法，進行目標尺度分析，可識別噪聲干擾器和點源聲誘餌[5,6]。

4）目標命中概率高。魚雷自導裝置采用數字多波束自導，提高了導引精度，且現代航空反潛魚雷具有記憶能力和丟失目標再搜索能力，對已經識別的目標記錄其位置，再搜索時不再理會，丟失目標后可再搜索直至航程耗盡。航空反潛魚雷可對潛艇尺度測量后選擇潛艇的薄弱位置進行攻擊，采用慣性引信和定向爆破技術，對潛艇進行垂直命中，單枚魚雷即可重創1艘潛艇。

2 對抗航空反潛魚雷所需的能力

根據航空反潛的作戰流程和航空魚雷反潛特點，潛艇必須具備對反潛飛機的探測甚至攻擊能力，對魚雷的快速報警能力、快速對抗能力、軟硬綜合對抗能力，才能提高對抗成功率，保證潛艇生存能力。

2.1 對反潛飛機的探測攻擊能力

盡早發現攜帶魚雷的反潛飛機，可使潛艇提前進行戰術規避，為識別航空反潛魚雷提供先驗信息，還可為潛艇攻擊反潛飛機提供目標指示。潛艇若能裝備對空攻擊武器，可對反潛飛機形成威懾，限制反潛飛機的作戰能力發揮，潛艇若能摧毀反潛飛機，則能最大限度的保證自身安全。

2.2 對航空反潛魚雷的快速報警能力

航空反潛魚雷入水距離潛艇近，潛艇防御和反擊可用時間短，因而潛艇盡早發現并識別反潛魚雷，是快速發射對抗器材、機動規避，以及發射武器攻擊反潛飛機的重要前提。

2.3 對航空反潛魚雷的快速對抗能力

航空反潛魚雷入水距離潛艇近，對抗實施的快速性是對抗成功的關鍵。潛艇魚雷報警后，應迅速發射對抗器材并使對抗器材快速接近魚雷，使魚雷先發現并跟蹤對抗器材，可有效掩護潛艇規避。

2.5 對航空反潛魚雷的軟硬綜合對抗能力

現代智能聲自導魚雷具備較強的目標探測能力、目標識別能力以及丟失目標再搜索能力。對抗器材應具備對潛艇精細特征模擬能力、對魚雷的大范圍干擾能力、對魚雷毀傷能力，才能徹底消除魚雷威脅。

3 對抗航空反潛魚雷的關鍵技術

根據潛艇對抗航空魚雷的所需能力，潛艇水聲對抗系統應重點發展對反潛飛機的遠程探測技術、對反潛飛機的精確打擊技術，對反潛魚雷的快速報警技術，水聲對抗器材的快速發射技術、尺度模擬技術和軟硬綜合對抗技術。

3.1 對反潛飛機的遠程探測技術

要實現對反潛飛機的探測，一是采用浮標或無人機檢測反潛飛機的空氣噪聲、無線電通信信號或進行光電偵察，并通過有線或無線方式傳回艇內；二是采用潛艇聲吶基陣檢測反潛飛機輻射噪聲的入水能量[7]；三是采用潛艇聲吶基陣檢測反潛飛機吊放聲吶和聲吶浮標的主動聲信號，以及聲吶浮標和魚雷入水聲。

以色列拉斐爾公司研制的潛用直升機探測浮標，可在水面探測反潛飛機噪聲，并將信號通過光纖傳回潛艇進行分析識別[3]。俄羅斯20世紀80年代也開展了潛艇聲吶基陣探測反潛飛機的試驗。

3.2 對航空反潛魚雷的快速報警技術

研究表明，根據航空反潛魚雷入水、啟動、加速過程的瞬態信號，以及尋的信號、航行噪聲等特征可對航空反潛魚雷進行識別報警。其中，魚雷入水時的擊水聲是寬帶沖擊信號，入水的氣泡脈動聲是低頻脈沖信號，魚雷動力推進裝置啟動和加速過程具有一組變化率很高的線譜，圓周搜索段的尋的信號具有大的多普勒頻移和強度起伏[8]。瞬態信號持續時間短，不可重復，且頻帶寬，艇首聲吶工作頻段和觀察范圍一般難以覆蓋，傳統的能量累積的處理方法難以奏效，因而可以改造舷側基陣以拓寬頻帶和增加對上部空間的觀察范圍，并采用時頻分析方法檢測瞬態信號，可實現對航空反潛魚雷的快速準確報警。

德國海軍的潛艇反魚雷防御系統（TCM/TAU-2000）具備魚雷出管、點火等瞬態噪聲信號的分析能力[9]。

3.3 對抗器材的快速發射技術

傳統水聲對抗發射裝置和對抗器材不能泡水，魚雷報警后首先要對發射管進行注水后才能發射，耽誤了時間。隨著發射裝置和對抗器材耐腐能力的提高，對抗器材可在發射管內以濕式儲存的方式省略注水時間，進而大幅提高發射反應速度。另外，航空反潛魚雷從潛艇上方來襲，對抗器材出管后，應立刻向上機動快速接敵，使魚雷首先發現對抗器材，同時潛艇向相反方向機動，可進一步提高潛艇生存概率。

德國和意大利聯合研制的CIRCE潛艇魚雷防御系統中，模塊化發射裝置安裝在潛艇上甲板的耐壓殼體外[9]，一次可快速發射多枚水聲對抗器材，有效對抗線導、聲自導魚雷。

3.4 對抗器材的尺度模擬技術

當前魚雷主要采用主動聲自導的對目標進行水平尺度識別，要模擬目標回波的方位延展特性，可通過多點接力回波的方式，目前主要有線陣聲誘餌和網絡化協同聲誘餌等技術。線陣聲誘餌是在自航式聲誘餌的尾部拖曳線列陣，首先接收魚雷尋的信號并測量其方位，然后控制拖線陣的各換能器依次發射，以應答魚雷尋的信號[10]，這種方法需要解決自航式聲誘餌拖線陣的釋放技術和聲誘餌的邊收邊發技術。網絡化協同聲誘餌是指潛艇一次發射多枚聲誘餌，聲誘餌之間采用水聲通信的方式，按照一定的時序和脈沖展寬應答魚雷尋的信號，該方法需要潛艇具備同時發射多枚聲誘餌的能力，以及多枚聲誘餌在復雜水聲環境下協同工作的能力[11]。

美軍的下一代水聲對抗技術（NGCM）中[11]，潛艇可一次發射多枚聲誘餌，聲誘餌通過水聲通信組網，探測來襲魚雷方位并協同對抗，還可與潛艇平臺通信，大幅提高魚雷防御作戰效能。

3.5 對抗器材的軟硬綜合對抗技術

傳統聲誘餌僅具備聲學誘騙功能，現代聲自導魚雷可識別并繼續攻擊潛艇，即便魚雷跟蹤了聲誘餌但是魚雷引信不動作，魚雷仍會再次搜索并攻擊潛艇。潛艇對抗空投反潛魚雷的軟硬綜合對抗手段，主要有魚雷引信誘騙技術、引爆式聲誘餌技術[12]、魚雷攔截網和反魚雷魚雷技術。其中引爆式聲誘餌的關鍵技術是確定引爆時機，可采用高頻主動聲基陣測量來襲魚雷距離，在魚雷距離最近處爆炸。反魚雷魚雷的關鍵技術是制導技術，可采用線導、主被動聲自導、跟蹤尋的信號自導等方式實現。

美國在20世紀80年代對其ADCMK-2懸浮式對抗器材加裝炸藥，以色列也發展了Torbuster型引爆式聲誘餌，歐洲也正以MU90為基礎研制反魚雷魚雷[9]。

3.6 對反潛飛機的精確打擊技術

潛艇若能采用潛空導彈將敵反潛飛機摧毀，則能最大限度的保證自身安全。使用潛空導彈需要解決目標指示和導彈制導問題。潛艇可利用聲吶基陣或浮標檢測反潛飛機的輻射噪聲、聲吶浮標和吊放聲吶的主動聲信號、以及航空反潛魚雷和聲吶浮標入水聲，或檢測航空聲吶浮標無線電信號等，識別反潛飛機并給出目標指示，進而發射導彈攻擊反潛飛機。導彈制導主要可以采用主被動雷達制導、紅外制導、激光制導、潛艇線導等方式。

目前正在研制和已投入使用的潛空導彈主要有美國研制的西埃姆、法德聯合研制的“獨眼巨人”、德

國和挪威聯合研制的海神潛空導彈、俄羅斯裝備的SA-N-8潛空導彈等[13]。

4 對抗航空反潛魚雷的作戰流程

通過敏感海域時，潛艇聲吶對反潛飛機噪聲、主動聲吶浮標和吊放聲吶等信號進行全時警戒，必要時發射浮標或無人機，在海面通過無線電、光電、空氣噪聲探測反潛飛機。發現反潛飛機后，立即隱蔽到躍層下，或以低噪聲工況規避反潛飛機探測，同時準備好水聲對抗器材和潛射對空導彈。一旦魚雷報警并識別為航空反潛魚雷，立刻發射聲誘餌、聲干擾器或反魚雷魚雷等對抗器材，干擾、誘騙和毀傷魚雷。若能對反潛飛機進行跟蹤，還可發射潛空導彈對反潛飛機進行攻擊。潛艇對抗航空反潛魚雷作戰流程如圖2所示。

圖 2 潛艇對抗航空反潛魚雷作戰流程Fig. 2 Combat process of submarine against a aircraft torpedo

5 結 語

隨著航空搜潛技術和攻潛技術的發展，潛艇面臨的威脅越來越嚴峻，在潛空對抗中潛艇的生存率越來越低。潛艇應該加快發展對反潛飛機的探測技術和打擊技術，以及對反潛魚雷的快速報警、快速防御和軟硬對抗技術，以提高自身的生存能力。

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