涂林峰

艇身敷設有消聲瓦的英國“前衛”級戰略核潛艇
前篇講了目標艦艇在采取了有效的水聲偵察措施后,通過對信號分析,就能采取有針對性的水聲對抗措施了。按照工作原理,水聲對抗器材主要分為兩類:壓制類和誘騙類。前者一般是利用水聲對抗器材發射大功率聲波信號,覆蓋一定范圍的頻段,通過無用噪聲信號掩蓋被保護艦艇的目標信號,從而破壞或降低對方水聲探測設備的正常探測能力。壓制性水聲干擾可以使對方艦艇的聲吶系統難以在遠距離外發現和定位我方目標,使對方發射的聲自導魚雷無法捕獲或跟蹤我方艦艇,作用距離下降甚至無法正常工作。誘騙類水聲對抗則是通過模仿我方真實艦艇的聲場特征,偽造一個聲學假目標出來,使對方聲吶系統或聲自導魚雷跟蹤的是假目標,從而起到隱真示假的目的,這類器材也被稱為水聲誘餌。當水聲誘餌在模仿真實艦艇的聲場特征時,對付主動聲吶和被動聲吶時模仿的是不同的信號特征,對抗的原理截然不同。在對付被動聲吶時,水聲誘餌模仿的是被保護艦艇的自輻射噪聲,不同艦艇的自輻射噪聲的信號強度是不同的,比如潛艇的輻射噪聲就比水面艦艇要小。水聲誘餌在對付主動聲吶時則模仿的是對方主動聲吶“照射”被保護艦艇后產生的回波信號,我們可以稱之為“聲RCS”,因為它類似于空中目標(如戰斗機)的雷達散射截面積(Rcs),“聲RCS”值的大小主要取決于艦艇的外形設計,以及是否涂覆有吸波材料等。

噪聲干擾器類似于一個在水中不停制造無用噪聲的水下“大喇叭”,是一種技術水準相對較低的水聲干擾器材
目前來說,不管是水面艦艇還是水下的潛艇,其采取的聲隱身技術(降噪措施)主要針對的是艦艇的自輻射噪聲,對艦艇的“聲RCS”值的控制較為困難。不過某些聲隱身措施如潛艇上敷設的消聲瓦,既可降低艦艇的自輻射噪聲,也可降低“聲RCS”特征。此外,對于無源水聲干擾器材來說,它主要是通過阻斷水下聲信號的正常傳播路線,從而破壞對方聲吶系統或聲自導魚雷的探測性能,可同時對主動聲吶和被動聲吶進行。
水聲干擾器材按種類可分為噪聲干擾器、聲誘餌和氣幕彈。前兩者屬于有源干擾設備,氣幕彈則屬于無源干擾器材。其中,噪聲干擾器的作用原理即為“壓制”,聲誘餌為“誘騙”,而氣幕彈則是“阻斷”。噪聲干擾器的工作原理是通過向水中發射強噪聲信號來壓制敵方聲吶系統和聲自導魚雷的正常探測,降低其探測和跟蹤性能,甚至導致其無法正常工作而丟失目標。噪聲干擾器既可以干擾主動聲吶也可以干擾被動聲吶。對于主動聲吶和主動聲自導魚雷,噪聲干擾器通過發射大功率雜波信號進行寬帶大功率壓制性干擾;對于被動聲吶和被動聲自導魚雷,在遠距離上,對方被動聲吶系統會將噪聲干擾信號當作目標艦艇的噪聲輻射信號,而在近距離上,噪聲干擾器可以造成對方被動聲自導魚雷的接收機飽和阻塞,從而掩蓋目標艦艇的噪聲信號,使目標艦艇不被魚雷所接收和識別。噪聲干擾器可以分為高頻噪聲干擾器和低頻噪聲干擾器。前者主要用于對抗來襲的聲自導魚雷,低頻噪聲干擾器主要用于對抗艦載聲吶系統,這是因為聲自導魚雷和艦載聲吶系統通常都工作于不同的聲頻段,因此需要進行區別對待。不過,現在已經出現了寬帶噪聲干擾器,可同時具備對抗聲吶系統和聲自導魚雷的能力。在用于干擾來襲聲自導魚雷時,噪聲干擾器的工作時間需要大于15分鐘,而在用于干擾艦載聲吶系統時,其工作時間需大于40分鐘。
由于噪聲干擾器發射的是隨機的噪聲干擾信號,類似于一個在水中不停制造無用噪聲信號的水下“大喇叭”,因此它屬于一種技術水準相對較低的水聲干擾器材,在實際使用中也有一定的限制。現代先進的艦載主動聲吶系統發射的聲脈沖信號具有特定的功率和信號形式,因而通常都具備一定的抗寬帶噪聲干擾能力,所以噪聲干擾器在對抗對方先進主動聲吶系統時的效果恐怕并不如人意。噪聲干擾器在用于對抗對方的被動聲吶系統時,只要有足夠的發射功率和工作時間,再配合以被保護艦艇的機動措施,一般都可以取得較為理想的對抗效果。不過噪聲干擾器的主要作用還是用于抑制對方主動聲吶系統的探測,這主要是因為噪聲干擾器一旦使用,即會暴露我方艦艇的存在,而這往往是對方的被動聲吶所求之不得的。由于噪聲干擾器的作用原理是通過施加大量的無用噪聲信號來“淹沒”對方聲吶的有用探測信號,才能“掩蓋”有用信號。從某種角度上講,噪聲干擾器是在和對方的聲吶系統比拼發射能量,發射功率越高,則對方主動聲吶的有效作用距離就被壓縮的越小,越有利于我方艦艇擺脫對方聲Ⅱ內系統和聲自導魚雷的探測與跟蹤,當發射功率足夠大時,甚至會使對方艦艇的主動聲吶或魚雷的主動聲自導系統致盲,喪失探測能力。而且,既然是“淹沒”對方的有用聲信號,也要求噪聲干擾器應當具備較寬的頻率覆蓋范圍,并且要有一定的持續工作時間,以保證被保護艦艇有足夠的時間通過機動擺脫對方的探測與跟蹤。
通常情況下,目標艦艇會根據偵察聲吶所測得的敵方聲吶工作參數選用相應的噪聲干擾器類型,噪聲干擾器在特定的深度上懸浮并隨波漂流,然后發射干擾聲波信號,直到電池耗盡后自沉入海底。由于噪聲干擾器本身就是一個高功率的噪聲輻射源,對于對方的被動聲吶來說是一個非常明顯的目標,因此目標艦艇如果不能把噪聲干擾器材投放到更遠的位置,就將直接暴露自身所處的方位,這就相當于用一支高音喇叭向敵人宣布“我在這里”。這也使得噪聲干擾器的應用受到很大的限制,而且對投放時機選擇的要求非常高,如果投放的時機不合適,非但不能起到保護目標艦艇的目的,反而會提前暴露目標艦艇。而且現代魚雷通常都采取了主動/被動聲自導的復合制導方式,具備了被動跟蹤噪聲源的功能,線導魚雷也可利用發射平臺上被動聲吶系統提供的目標信息進行跟蹤與攻擊,這種情況下,噪聲干擾器將直接把對方的魚雷招引過來。因此目標艦艇在發射噪聲干擾器后,一方面應利用干擾器發射的噪聲盡快脫離對方艦載聲吶系統和聲自導魚雷的搜索、跟蹤范圍;另一方面也要盡量遠離噪聲干擾器的工作區域,以免被這種暴露性的水聲干擾設備所拖累,否則,當噪聲干擾器停止工作后,對方的水聲探測器材或來襲聲自導魚雷將很容易再次發現并鎖定目標艦艇。這一點在潛艇使用噪聲干擾器時尤其重要。由于潛艇的水下機動能力有限,且潛艇對于隱蔽性的要求極高,因此潛艇在使用噪聲干擾器時,尤其應注意戰術上的合理運用,而且水下的潛艇將更難把噪聲干擾器快速投放到較遠的距離之外。此外,噪聲干擾器作為一種消耗性器材,受到體積、成本等因素的限制,在這方面已難有提升空間,因此在與對方聲吶系統的能量對抗中可能會逐漸處于下風。

水面艦艇配備的水聲誘餌投放裝置
談完噪聲干擾器后,接下來談談聲誘餌裝置。聲誘餌又被稱為魚雷誘餌,是以誘騙為原理的水聲對抗器材,是一種既能對目標艦艇的回波聲信號進行模擬,又能對目標艦艇的自輻射噪聲進行噪聲信號模擬的水聲對抗設備,因此聲誘餌也是一種能同時對抗主動聲吶和被動聲吶的水聲對抗器材。在對抗被動聲吶和被動聲自導魚雷時,聲誘餌可以模擬被保護艦艇的自輻射噪聲信號,并連續發射。聲誘餌作為一個信號輻射源,能逼真地模擬被保護艦艇的聲場特征,因此對方的被動聲吶或被動聲自導魚雷會把聲誘餌裝置認作是目標艦艇并進行跟蹤;而在對付主動聲吶和主動聲自導魚雷時,聲誘餌在接收到對方聲吶或魚雷發射的探測信號后,會按一定的目標回波信號強度(即模擬被保護艦艇的“聲RCS”值)、多普勒頻移(模擬被保護艦艇的速度特征)、回波展寬(模擬被保護艦艇的外形特征)和回波延遲(模擬被保護艦艇的距離特征),放大數倍后發射出去。對方主動聲吶或主動聲自導魚雷在接收到回波信號后,由于模擬信號的強度遠超過目標艦艇的真實回波信號強度,因此對方會將聲誘餌誤認為是目標艦艇,并對假目標進行跟蹤??梢姡瑹o論對方是主動聲吶還是被動聲吶設備,聲誘餌都是模擬被保護艦艇的相關聲學特征,人為制造一個假目標,使對方聲吶系統或聲自導魚雷發現并跟蹤上這個假目標。在用于反魚雷對抗作戰中,聲誘餌在投放后先發射模擬目標艦艇自輻射噪聲的聲信號,誘騙以被動聲自導方式進行遠距離搜索的來襲魚雷。當來襲魚雷距離聲誘餌約1千米左右時,轉入主動聲自導方式進行目標跟蹤,聲誘餌則轉為對抗主動聲自導的應答式干擾方式,模擬目標艦艇的回波信號以繼續誘騙來襲魚雷。雖然聲誘餌與噪聲干擾器一樣都需要主動發射聲信號,但兩者的區別在于,噪聲干擾器發射的是隨機的、無規律的噪聲信號,而聲誘餌發射的信號是“特制”,經過調制后從而生成特殊的信號形式,以模擬被保護艦艇的各種聲學特征。從這一點也可以看出聲誘餌是一種技術難度比噪聲干擾器更高的水聲對抗器材,并且在對抗中能發揮更好的戰術效果。
聲誘餌在對抗現代智能魚雷時尤其有用。現代智能魚雷越來越“聰明”,有很強的信號處理和目標識別能力,能根據目標產生的各種聲學特征和信號參數對目標的真假做出自動判斷,并能夠通過各種邏輯算法識別出對手釋放的假目標和干擾措施。而且魚雷在識別出假目標后還會自動重新進行搜索,尋找真目標并再度發動攻擊,直到命中真目標為止。由于真目標的回波信號具有一定的寬度、距離和多普勒頻移等參數特征,這些特征都可以通過對回波信號的分析和處理來進行真假目標的判斷,因此發射隨機噪聲干擾信號的噪聲干擾器已經越來越難以有效干擾和欺騙來襲魚雷。而聲誘餌則可以通過對發射信號的調制以最大程度的模擬真實艦艇,從而可以實現比噪聲干擾器更理想的對抗效果。有的聲誘餌還可以模擬目標艦艇的機動特性,甚至可以模擬目標艦艇的尺度特征、外形特征、磁場特征等,并且可以對目標艦艇的螺旋槳噪聲、水動力噪聲和機械噪聲等聲輻射信號進行綜合的噪聲模擬。聲誘餌模擬被保護艦艇的特征越逼真、功能越完善,則水聲對抗的效果就越好。而且未來的聲誘餌也將越來越智能化,來襲魚雷要將聲誘餌與真實艦艇目標區分開也將會越來越困難,這場雙方比拼“智能”的較量還會繼續進行下去。

航母正在投放聲誘餌裝置

聲誘餌誘騙來襲魚雷示意圖
從上文對聲誘餌的誘騙原理的介紹可以看出,目標艦艇在利用聲誘餌進行防御作戰時,其主要目的是誘使來襲魚雷偏離真正的目標,消耗其有效航程,為真實艦艇在對抗中贏得更多時間。聲誘餌如果使用得當,可以使來襲魚雷對這個假目標反復攻擊,或者直接引爆來襲魚雷。聲誘餌的投放和布設方式可以分為懸浮式、自航式、拖曳式和吊放式等。其中懸浮式聲誘餌屬于一種消耗性水聲對抗器材,既可以從水面艦艇上拋射,也可以從潛艇的發射筒發射,甚至可以通過飛機由降落傘投放入水。懸浮式在使用時投放在預定的海域,在一定深度上懸浮并隨波漂流,因為其自身沒有動力,所以它的聲學作用范圍相對固定,這使得它的對抗效果受到一定的限制。不過懸浮式的結構一般比較簡單,造價和使用成本也相對較低,因此目標艦艇必要時可以大量投放懸浮式聲誘餌,以起到更好的水聲對抗效果。
自航式聲誘餌則是一種自身有動力和控制系統、具備一定水下自主航行能力的聲誘餌,相當于一個小型水下無人潛航器,其外觀也與無人潛航器或魚雷有一定的相似之處。自航式不僅可以在發射前設定射向,還可以在發射后模擬艦艇的機動特性,由于其使用較為靈活,因此既可用于戰時作戰,也可在和平時期的魚雷攻擊訓練和反潛戰訓練中,用作自航靶和模擬裝置。自航式特別適合裝備于潛艇上,在自身的航速和機動性有限的前提下,潛艇對這種具有自主航行能力的聲誘餌有著特殊的需求。自航式的典型代表是美國MK70自航式聲誘餌,它是美軍核潛艇裝備的聲誘餌,直徑533毫米,由潛艇魚雷發射管發射,可以誘騙具有尺度識別能力的魚雷。自航式聲誘餌如果航行速度足夠快,持續工作時間足夠長,那么一旦來襲魚雷跟蹤上這種假目標,將很快被誘騙至離被保護艦艇距離較遠的區域??梢娮院绞铰曊T餌是一種效果較好的水聲對抗器材,如果再配合以目標艦艇的機動措施,則可以起到更為理想的干擾/誘騙效果。不過由于自航式聲誘餌自帶動力系統,因此它的結構較為復雜,使用成本較高,一次投放的數量不能過多。且自航式聲誘餌的研制難度較大,這也使得它的應用受到一定的限制。據稱我國海軍常規潛艇已裝備了國產自航式聲誘餌裝置,這對于提升我國潛艇的自衛防御能力和整體作戰性能來說無疑是十分重要的。

懸浮式聲誘餌投放入水后的效果圖

自航式聲誘餌特別適合裝備于潛艇上

自航式聲誘餌相當于是一個小型UUV,外形也與UUV或魚雷有一定的相似之處。圖為美國戰略核潛艇發射及回收UUV的模擬圖
拖曳式聲誘餌主要裝備在水面艦艇之上,用于水面艦艇對來襲魚雷的自衛水聲對抗,因此往往也被稱為拖曳魚雷誘餌。拖曳式在使用時通過拖曳電纜拖在水面艦艇的后面,隨水面艦艇以相同的速度前行,并且不受水面艦艇機動動作的影響。拖曳電纜一般長達數百米,將拖體(聲誘餌裝置)拖曳在艦尾方向的水中,并可根據作戰要求設定拖體的深度。拖曳式的信號處理在目標艦艇上完成,通過拖曳電纜傳送給拖體,由拖體上的聲信號發射裝置發射相應的誘騙信號。拖曳式在使用后可以進行回收再利用,因此從使用成本上講是比較劃算的,也是水面作戰艦艇上最常見的一種聲誘餌。不過,由于拖曳式聲誘餌始終伴隨著水面艦艇的行動,隨著魚雷智能化水平的不斷提高,離水面艦艇距離不遠的拖曳式聲誘餌不但可能對來襲魚雷起不到較好的對抗效果,還有可能將來襲魚雷引到目標艦艇附近,增大目標艦艇被攻擊的風險。拖曳式的典型代表是美國AN/SLQ-25“水精”聲誘餌系統,其在一個絞盤機上同時配置兩個拖曳體,由一根纜繩拖在距船尾約400米外的水中,兩個拖曳體一前一后模擬艦船尺度,通過兩個拖體發射的聲信號在水面艦艇后方形成一艘虛擬的龐然大艦,用這艘“虛擬軍艦”將被保護艦艇的聲學特征掩蓋,從而有效干擾/誘騙來襲聲自導魚雷。當其中一個拖曳體被魚雷擊中或損壞時,另一個還可對來襲魚雷繼續干擾和誘騙。

疑似國產自航式聲誘餌裝置

吊放式聲誘餌可以被反潛直升機攜帶并投放至更遠的距離外,從而形成獨特的戰術對抗效果

美國航母釋放拖曳式聲誘餌
AN/SL0-25A是AN/SLQ-25的改進型,在改進前其只能模擬水面艦艇的各種分立的噪聲源,比如發動機的轟鳴聲與螺旋槳產生的空泡噪聲,改進后則可以對水面艦艇不同頻率、音量的多種噪聲進行綜合性模擬,使其更為逼真,來襲魚雷更難以區分真假目標。AN/SLQ-25系統還在不斷進行升級完善,最新型AN/SLQ-25C/D采用了模塊化聲發射與接收系統、開放的硬件和軟件架構、誘餌拖體與拖線陣共形、光纖拖纜等最新技術。目前美國海軍幾乎所有水面作戰艦艇上都裝備了AN/SLQ-25系統,并且大量出口并裝備于國外艦艇上,已成為水面艦艇必不可少的“護身符”。美國航母裝備了4組拖曳式聲誘餌,而一般的驅逐艦則只裝備2組,一方面是因為航母的噪聲需要更多的拖曳式聲誘餌才能掩蓋,另一方面多個聲誘餌協同工作,可誘騙具有尺度識別能力的魚雷。我國海軍新一代驅護艦也普遍配備了拖曳式聲誘餌系統,已成為我國海軍水面艦艇的標準水聲對抗設備。
最后,吊放式聲誘餌也是一種較為典型的布設方式,通常裝備在反潛直升機上,配合水面艦艇在指定位置吊放入水,實施對潛艇的水聲對抗。相比其它類型的聲誘餌,吊放式聲誘餌可以被反潛直升機攜帶并投放至更遠的距離外,從而形成獨特的戰術對抗效果。但它的使用靈活性較差,而且艦載直升機需要執行更多的作戰任務,戰時很可能無法兼顧水聲對抗的作戰任務。

AN/SLQ-25“水精”拖曳式聲誘餌的艦內設備
綜上所述,不同的聲誘餌投放方式起到的對抗效果也往往是不同的,各自都有自身的優勢和缺點,不存在一種最理想的投放方式,而應根據實際作戰需要以及敵我雙方的態勢,合理選擇相應的投放方式。只有技術措施和戰術措施雙管齊下,才能保證目標艦艇的水聲對抗成功概率。