美國反潛裝備技術發展研究

魏 征，杜 度，劉 洋，李 奔

(1. 中國人民解放軍92578 部隊，北京 100161；2. 中船重工第七一四研究所，北京 100101)

0 引 言

目前尚無國家做到海洋“透明”，潛艇仍然具有突襲性強、殺傷威力大等特點，在海上軍事對抗中極具威懾力。因此，美國高度重視反潛能力的建設，從冷戰期間對抗蘇聯潛艇開始，美國發展和部署了大批反潛設施與裝備，特別是部署在西太平洋地區的反潛預警系統和反潛作戰裝備，至今仍發揮著重要作用。

美國的反潛裝備體系譜系完整，按所處物理空間的不同分為天基裝備、空基裝備、水面裝備和水下裝備。其中，天基裝備主要包括光學成像衛星、雷達成像衛星、電子偵察衛星等；空基裝備主要包括固定翼反潛機、反潛直升機等；水面裝備除航空母艦、巡洋艦、驅逐艦、護衛艦等主戰反潛裝備外，還包括用于反潛監視預警的海洋監視船；水下裝備主要包括潛艇以及裝設于海底對潛艇進行監聽預警的水下固定聲學監聽系統[1-2]。

1 天基反潛預警裝備技術

美國天基反潛能力主要依靠在軌的約62 顆衛星，主要包括5 顆“鎖眼”-12 光學成像衛星、2 顆“長曲棍球”雷達成像衛星以及約55 顆“白云”海洋監視衛星。其中，“長曲棍球”雷達成像衛星是技術最先進，也是最為昂貴的天基反潛預警裝備。“長曲棍球”衛星是圖像傳輸型雷達成像偵察衛星。“長曲棍球”衛星從20 世紀80 年代末開始部署，目前共發射了5 顆。目前在軌工作的是最后發射的2 顆“長曲棍球”衛星（“長曲棍球”4 和“長曲棍球”5）。“長曲棍球”衛星的主要性能特點是可全天候全天時偵察、功率大、分辨率高。“長曲棍球”衛星的太陽能電池帆板展開后長度達45.7 m，可為星上雷達提供10～20 kW 的電能，這是以往天基雷達的10 倍。“長曲棍球”衛星的最高分辨率在1 m 以內，星上既有用于小范圍探測的高分辨率探測器，又有用于大范圍（數百平方千米）探測的低精度探測器。“長曲棍球”衛星的高分辨率合成孔徑雷達能克服云霧雨雪和夜暗條件的限制對地面成像，可實現全天候全天時偵察。它不僅特別適于跟蹤艦船和裝甲車輛的活動，監視機動式彈道導彈的動向，而且還能穿透偽裝而發現隱蔽的武器裝備和識別假目標，甚至能穿透干燥地表，發現藏在地下數米深處的設施[3]。

圖1 美國反潛裝備體系Fig. 1 Anti-submarine equipment system of the US navy

2 航空反潛裝備技術

美國海軍航空反潛裝備主要為岸基陸基固定翼反潛機，至2018 年底主要包括100 架P-3C、84 架P-8A，其中P-8A 將逐步替代P-3 系列反潛巡邏機成為美航空反潛主力，較上一代P-3C 巡邏機相比在巡海能力、探潛能力、作戰能力、生存能力、自動化程度均有所提高[4-5]，具體情況如下：

1）巡海范圍廣、反潛作戰持續時間長

P-8A 最大航程約為9 000 km，與P-3C 的8 300 km相差不大，但在機動性上采用渦輪扇發動機的P-8A巡航速度優于采用渦槳發動機的P-3C。P-8A 只需3 h即可到達P-3C 4 h 飛抵的任務空域。由于P-8A 飛抵任務空域所需的時間較短，因此其在航程較遠的情況下實際巡邏時間多于P-3C，巡海范圍更廣。而在相同作戰半徑條件下，P-8A 可執行更長時間的反潛作戰任務。

表1 “長曲棍球”衛星基本戰術技術性能Tab. 1 The basic tactical technical performance of Lacrosse satellite

2）電子設備先進、探潛能力強

P-8A 反潛巡邏機裝備的AN/APY-10 型海上監視雷達是基于P-3C 巡邏機裝備的AN/APS-137B（V）5 雷達升級研制的，具有更快的數據采集能力，且體積更小、重量更輕、平均無故障工作時間更長，并可對氣候狀態進行彩色顯示。AN/APY-10 雷達具有高分辨率合成孔徑雷達和逆合成孔徑雷達2 種工作模式，并可與聯合戰術體系結構相兼容。第1 種工作模式可進行遠程水面搜索，具有對海上靜止目標和小型活動艦艇進行探測、跟蹤、分類、識別和成像顯示等功能，第2 種工作模式可對浮出水面的潛艇和在瀕海淺水活動的小型高速水面艇進行探測、分類、跟蹤和成像顯示，還可對岸上和陸上縱深目標進行監視和定位。

在聲信號處理系統上，P-8A 裝備有波音公司研發的水聲處理器，該處理器可接受、處理、記錄64 向通道主、被動聲學數據，數據處理能力優于P-3C 反潛機16 向通道聲學探測系統；磁探測系統上，P-8A 裝備了CAE 公司研制的先進數字式磁異探測系統，該系統可通過磁場變化或異常來搜索、跟蹤、定位并確認水下目標，尤其適用于探測由非磁性合金鋼材料制造的潛艇，獵潛性能優于P-3C 巡邏機裝備的磁異探測器。

3）聲吶浮標負載量更大，反潛作戰能力強

P-3C 巡邏機最多可負載80～90 枚聲吶浮標，裝備的USQ-78B 聲吶信號處理系統可同時監視32 個聲吶浮標信號。相比之下，P-8A 巡邏機配備有120 枚聲吶浮標，浮標負載量是P-3C 的近1.5 倍。裝備有3 座可旋轉式浮標發射裝置，每座一次可裝填12 枚聲吶浮標，具備自動和手動2 種模式，并可實施主被動同步搜索，拓展了多基聲吶搜索功能，顯著擴大對潛搜索范圍。可同時監視64 個被動聲吶浮標、32 個主動聲吶浮標，反潛作戰能力較P-3C 巡邏機有大幅提升。

4）采用更多電子對抗系統，戰場生存能力好

在防御措施上，P-3C 主要裝備有AN/ALR-95 電子對抗系統。而P-8A 則裝備有更多、更先進的電子對抗系統，戰場生存能力更好。除無線電頻率對抗系統外，P-8A 機身下部前后位置裝備有“復仇女神”紅外對抗（DIRCM）系統，該系統由導彈報警子系統和干擾發射轉塔子系統組成，采用“蝰蛇”多波段固態激光，具有極為出色的對抗紅外制導導彈的能力；安裝有機載拖曳式誘餌系統，可有效保護飛機免遭導彈攻擊。

圖2 P-8A 固定翼反潛機聲吶浮標發射系統Fig. 2 The sonar buoy launching system of P-8A anti-submarine aircraft

5）自動化程度高，人機互操作性好

與P-3C 機組作戰任務成員分散在機艙各處執行作戰任務不同，P-8A 巡邏機機組作戰任務成員集中于一個主要區域執行任務操作，從而提高機組人員的環境感知和任務協同能力。P-8A 還裝備有新型戰術任務工作站，確保戰術人員能夠及時地掌握各種戰術態勢信息，人機互操作性好。此外P-8A 自動化程度高，與P-3C 11 名機組成員相比，P-8A 機組成員減少了飛行工程師和傳感器協調管理員2 名成員。

在上述的四種改革方式中筆者比較認同的是第二種改革方式：“不改變目前的75:25的共享比例，通過轉移支付或者稅收返還等方式，保證地方的既得利益”。這種改革方式更加符合當前經濟發展的規律，有利于更好地完成管理體制改革，實現我國經濟繁榮發展的目標。在確定改革制度后，應該先選取部分經濟發達地區作為改革試點，為改革工作的開展積累經驗。

3 水面反潛裝備技術

美國海軍水面反潛裝備系統主要是各種大中型水面戰斗艦艇。水面反潛裝備由于在體積和噸位上具有空中、水下等其他平臺難以企及的優勢，因此其大中型水面戰斗艦艇通常配備有完善的探潛設備和反潛武器。美國具備反潛能力水面艦艇105 艘，包括22 艘巡洋艦、67 艘驅逐艦（“阿利·伯克”IIA 型僅具備近程反潛能力）、11 艘護衛艦以及5 艘海洋監視船[6]。

為應對來自潛艇、水雷、無人潛航器等水下威脅，水面艦艇主要反潛裝備包括艦載艦殼聲吶、被動拖線陣聲吶等，以及艦載直升機攜帶的探測裝備。其中“提康德羅加”級巡洋艦艦尾SQR-19 被動拖線陣聲吶適合在深海區域工作，對潛探測預警距離達70 nmile，主要使命是對潛遠距離被動探測、噪聲測向、跟蹤和識別；艦首的SQS-53 艦殼聲吶更適合在淺海或海洋環境較復雜的區域工作，具備被動和主動2 種工作模式，在被動模式下探測距離達20 nmile，在主動模式下探測距離達35 nmile。艦載SPS-55 對海搜索雷達主要用于搜索水面目標，可用于對水面狀態和半潛狀態的潛艇展開搜索，對半潛狀態潛艇的作用距離為27 nmile。

4 水下反潛裝備技術

目前，各國水下反潛監視作戰中，“以潛制潛”依然是最主要的手段。美海軍水下反潛作戰力量主要為3 級52 艘攻擊型核潛艇以及水下固定式聲吶陣列。至2019 年6 月，美裝備32 艘“洛杉磯”級、3 艘“海狼”級，17 艘“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇，水下固定式聲吶陣列主要包括固定式水下監視系統及目前仍在發展的分布式網絡化水下預警探測系統。

美國攻擊型核潛艇配備先進的反潛裝備，主要特點是運用了各種隱身技術，安靜性好（其中“弗吉尼亞”級被稱為“世界上最安靜的潛艇”）、航速高（24～34 kn）、適合多種海域（“洛杉磯”級和“海狼”級的潛深超過400 m，而“弗吉尼亞”級可以在200 m 以內的大陸架水域作戰）。此外，“弗吉尼亞”級核潛艇配備了完備的聲吶系統和先進魚雷發射系統等，主要聲吶單元均已實現集成化，以綜合聲吶系統的形式完成對水下目標探測、跟蹤、分類、識別、定位、通信、偵察、導航、魚雷報警、火控等作戰功能[7]。

圖3 “弗吉尼亞”級核潛艇聲吶及輔助聲學測量系統布局位置示意Fig. 3 The layout of virginia class nuclear submarine sonar and auxiliary acoustic measurement system

美國擁有全世界規模最大的聲監視系統，包括固定監聽陣系統（SOSUS）、固定式分布系統（FDS/FDS-C）等。美國于20 世紀50 年代開始在太平洋構建了3 條南北向的聲監視系統（SOSUS），該系統是綜合水下監視系統的組成部分之一，由岸基聲吶站、一系列布放在海底的水聽器基陣和聲吶浮標組成，是一種在目標海域海底、重要海峽通道及軍事要塞附近海底部署的永久性固定式水聽器陣系統，主要用于監測潛艇，確保水下通道安全。由于SOSUS 系統工程難度大、不易維護更新等問題，美國于1996 年后開始布設替代SOSUS 系統的分布式水下預警系統FDS/FDS-C，該系統采用民用現成技術（COTS）和光纖傳輸技術，大幅降低成本，將在21 世紀為美國提供長期固定水下警戒能力。隨后，美國利用先進的傳感器技術、信息處理技術及通信技術，將固定式警戒系統（FSS）、固定分布式水下預警系統（FDS）、先進可布署系統（ADS）和機動水下監視系統（SURTASS/LFA）系統綜合集成為綜合水下監視系統（IUSS），部署區域覆蓋太平洋和大西洋的大部分范圍，可大范圍實現對先進的柴電潛艇和核動力潛艇的聲監視。

5 未來發展

美國在《21 世紀反潛戰概念》中明確指出，將反潛戰方式從“平臺密集型”向“傳感器密集型”轉變，強調網絡化持久監視和戰場準備，通過天基平臺、分布式水下傳感器等預警、偵察手段，獲得清晰的戰場態勢圖和精確的目標定位。在裝備建設上，不斷升級或發展新型感知系統，并創新性地運用新型裝備，綜合運用制式和非制式裝備，以提高各種條件下對潛預警、探測和跟蹤能力，其中無人系統反潛成為發展重點[8-9]。

1）空基反潛裝備技術

美國新一代航空反潛裝備P-8A 具備無人機投放及應用能力，以及與“廣域海上監視無人機”協同作戰的能力。前者利用無人機使P-8A 具備在高空對潛艇的精確定位能力，后者可承擔海上巡邏、偵察、監視和搜集情報等任務，并通過通用數據鏈實現情報信息的無縫連接，進一步拓展P-8A 的探潛和打擊范圍。2017 年，美海軍使用諾·格公司研發的MQ-4C 無人偵察機（亦稱“全球鷹”）進行作戰概念驗證。

2015 年1 月美國海軍研究署還授予英國BAE 系統公司電子系統分部890 萬美元合同，旨在研制一種裝備磁異探測儀（MAD）的小型無人機，可自動或半自動為P-8A 反潛機提供反潛瞄準；2017 年技術成熟度達到6 級。

2）水面反潛裝備技術

美國國防先期研究計劃局于2010 年開始研制反潛持續跟蹤無人艇（ACTUV）。ACTUV 具備快速到達指定作戰任務區域的能力，然后對潛艇進行數月、上千千米的持續跟蹤，提高美海軍整個反潛體系的效能。未來可通過大量部署低成本的ACTUV 代替核潛艇部隊執行偵察、跟蹤敵方潛艇的任務。2016 年10 月ACTUV 完成無人艇“空中拖曳式海軍系統”（TALONS）樣機測試，該樣機可通過滑翔傘將傳感器等有效載荷升高至約300 m 的高度，通過線纜與以工作速度航行的ACTUV 進行通信，探測范圍得到了大幅擴展。

3）水下反潛裝備技術

水下反潛發展方面，水下無人系統及其組成的協同作戰網將成為美國海軍未來反潛的主戰力量。無人系統裝備研制不用考慮人因因素，持續執行任務時間長，并便于隱身性設計，適用于出入前沿戰區執行長期隱蔽巡航偵察任務。

美國海軍目前已裝備“金槍魚”-21、REMUS 600 等可執行情報/監視/偵察任務的無人潛航器。同時，美國海軍重點發展多型超大型無人潛航器，包括波音公司的“回聲航行者”、洛·馬公司的“虎鯨”等，未來將從中選擇作為母艇搭載小型無人潛航器及作戰單位，形成“察打一體”的反潛力量。美國還重視發揮協同作戰集群優勢，利用多無人系統形成大范圍、長航時的監視網絡，其中主要發展“近海持續監視網”（PLUSNet）和“分布式敏捷反潛系統”（DASH）。美海軍目前正積極進行演示驗證，并已具備小范圍部署能力。

6 結 語

總體來看，美海軍已實現海上聯合反潛作戰能力，正在謀求水面、水下全軍種的聯合作戰能力。進一步推動發展以水下網絡和水面網絡作為作戰資源整合紐帶，以天基偵察監視裝備、海峽和要地水下固定式遠程監聽網絡為主要預警監視手段，以陸基固定翼反潛機、長航時無人機和艦載反潛直升機、反潛無人艇、布放式水下探測網絡為主要搜索跟蹤力量，以空中、水面、水下反潛平臺聯合各種前出打擊負載為主要反潛打擊兵力，并輔之以海洋調查船、水聲監視船和大量無人系統執行水文、地理、目標數據搜集等海戰場建設任務的新型聯合反潛概念。在此基礎上，新技術、新裝備的應用使美國立體反潛裝備體系不斷完善，具備完善的立體反潛裝備體系，相關裝備建設已見雛形，初步形成海、空、天、潛多層次、立體化的反潛能力，且不斷充實、擴展現有反潛裝備體系，海上多兵種聯合作戰模式已臻成熟。