國外水聲對抗器材發展及其趨勢分析

施丹華，胡必楠，黃俊希

(中國船舶重工集團公司第七二六研究所，上海 201108)

0 引 言

水聲對抗最初是為了保護艦艇不受來襲魚雷的攻擊而采取的聲學手段。隨著作戰對象的不斷新增，水聲對抗的概念也逐漸擴展。但從根本上講，就是利用聲學手段與聲吶的對抗，而遂行此任務的即是水聲對抗器材。

國外水聲對抗器材經歷了幾十年的發展，無論從裝備的數量還是質量都有了極大的提升。通過梳理國外水聲對抗器材的發展歷程，分析其發展趨勢，對裝備研究具有一定的啟發。

1 水聲對抗及其基本概況

1.1 水聲對抗緣起

魚雷從誕生起，就實實在在成為了軍艦的“殺手”。第一次世界大戰期間，被魚雷擊沉的艦艇達162艘，占總擊沉數的49%；二戰期間及戰后，魚雷立下的戰功只增不減，但由于艦載武器種類多，所占比例有所下降[1]。特別是導彈出現后，魚雷的重要性被一定程度弱化了。

1982年英阿馬島海戰以后，人們修正了一度占據主流的“來自空中的導彈是水面艦最大的威脅”的觀點，魚雷攻擊對水面艦打擊的致命性被重新深刻認識。其中最重要的原因就是由于水下爆炸的強大威力，一旦被擊中，艦艇大都會沉沒。

事實上，從魚雷出現起，人們就一直在尋求與其對抗的手段，比如最早出現的攔截直航魚雷的攔截網，即可一定意義上保護停泊狀態的艦船不被攻擊。

GJB 3638-99中，對水聲對抗做了定義[2]：在水中使用專門的水聲設備和器材以及利用聲場環境（如聲影區、溫躍層、深水散射層等）、隱身、降噪等手段，對敵方水中探測設備和水中兵器進行偵察、干擾，削弱或破壞其有效使用，保障己方設備正常工作和艦艇安全的各種戰術技術措施的總稱。按功能可分為：水聲偵察、水聲干擾、水聲防御。

從上述定義可以看出，水聲對抗不僅包括使用水聲對抗器材（武器）的對抗活動，還包括被保護的平臺本身利用聲學原理所采取的種種措施。

另外，也應該看到，該定義成型于20世紀末。隨著魚雷技術的發展，以及其他威脅的不斷出現，水聲對抗的概念也隨之有了一定的發展。

1.2 水聲對抗系統

最早的水聲對抗系統于20世紀70年代出現在美國，稱為潛艇水聲戰系統（Submarine Acoustic Warfare System，SAWS）。該系統主要包括：AN/WLR-9A或AN/WLR-12偵察警戒設備、MMH DT-511/512多模水聽器、AN/BLR-14水聲對抗指揮控制單元、MK-1型干擾器、MOSS潛艇模擬器等。采用計算機技術，使原各自獨立的水聲對抗裝備形成了一個自動化程度較高的完整系統，實現了縮短對抗的反應時間，輔助指揮員決策，設定武器發射參數，提高水聲對抗效果的目的[3]。

圖1為典型的水面艦水聲對抗系統組成框圖，即3D系統[4]。

圖 1 典型的水聲對抗系統Fig. 1 Typical underwater acoustic warfare system

由圖可見，經過前面的探測、決策階段，最終的對抗實施即是水聲對抗器材的使用。

1.3 水聲對抗器材分類

從廣義看，水聲對抗的對象不只包括魚雷。從狹義上講，水聲對抗的目的就是采取聲學手段實行對魚雷的防御。從1944年出現的到后來的各式魚雷防御器材，以及目前的水聲對抗系統，與魚雷自身的發展一起，共同構成了一部你追我趕的對抗發展史。

水聲對抗器材依照不同的分類方法，大致分類如圖2所示。

由圖可見，水聲對抗器材一般分為軟殺傷和硬殺傷2種，又可根據不同的分類方法進行細分。另外，從裝備的對象看，一般分為水面艦用及潛艇用水聲對抗器材，其主要目的是對抗來襲魚雷的攻擊。

2 傳統型水聲對抗器材發展

圖 2 水聲對抗器材分類Fig. 2 Classification of underwater acoustic countermeasures

最早的水聲對抗戰例出現于1943年末、1944年初盟軍開始獵殺德國U型潛艇時。當時U艇即使用了一種稱為Pillenwerfer的對抗器材，它由氫化鋰制成，像一個巨大的藥丸，可以產生大量的氣泡，阻擋潛艇的回聲[5]。這可以看做是軟殺傷水聲對抗器材的最早應用。此后，隨著魚雷技術的發展，水聲對抗器材發展也進入快車道。

2.1 軟殺傷對抗器材的發展

2.1.1 氣幕彈

除了上述后來被稱為氣幕彈的掩蓋/阻斷式干擾器材外，其后軟殺傷對抗器材的發展更多集中在干擾器和聲誘餌方向。一個重要的原因是氣幕彈的效果不好，甚或是起到相反的作用。一方面，氣幕彈的遮蓋范圍與持續時間有限，被掩護的潛艇很容易再次被跟蹤；另一方面，氣幕的形成在一定程度上可能被魚雷當作目標，且因其與潛艇距離不遠，反而可能起到引導來襲魚雷的作用。

因此，氣幕彈的使用受到了很大的限制。在現有水聲對抗/魚雷防御系統中，已經不再強調氣幕彈的使用。

2.1.2 聲誘餌

顧名思義，聲誘餌就是作為假目標使用的。

工作在被動方式時，水面艦用聲誘餌通過模擬其輻射噪聲以吸引魚雷向自己攻擊，潛艇用聲誘餌通過模擬潛艇的運動和聲學行為來欺騙來襲魚雷；工作在主動方式時，聲誘餌在偵聽到魚雷自導尋的信號后，在探測的基礎上，產生在多普勒、亮點和時延等方面與艦艇相似的回波。

比較先進的聲誘餌一探測到主動魚雷脈沖就立即重發，并可實現“邊收邊發”功能，因此可有效對抗被動/主動/聯合自導模式下任意數量的來襲魚雷（與其工作時間有關）；誘餌也裝有特定的存儲器，可裝載各種信號，以欺騙相應的被動攻擊。

2.1.3 聲干擾器

從本質上看，聲干擾器是一種寬帶噪聲發生器，發射大功率噪聲以掩蓋本艦/艇噪聲。由于來襲魚雷帶寬未知，其寬帶噪聲覆蓋所有被動、主動或聯合聲自導魚雷的頻帶。如果魚雷工作于主動模式，干擾器可降低其信噪比，阻止魚雷探測潛艇回波或降低魚雷探測距離；如果魚雷工作于被動模式，干擾器可掩蓋本艦/艇噪聲，以阻止潛艇被被動探測。

此外，針對線導魚雷，另外一大類聲干擾器的功能是干擾其（潛艇）導引聲吶。遂行此功能的聲干擾器一般采取火箭助飛的發射方式，以使干擾器盡量靠近導引魚雷的潛艇，從而得到更好的干擾效果。

這兩類干擾器典型的區別就是其工作頻段：前者工作于魚雷自導的工作頻帶，屬于高頻段；后者工作于潛艇聲吶的工作頻帶，屬于低頻段。

2.1.4 尾流模擬器

與聲自導魚雷以艦艇輻射噪聲/回波為目標不同，尾流自導魚雷利用上視聲吶檢測水面艦尾流的厚度，從而導引魚雷逐步接近艦船，最終實現對艦船的攻擊。

對于這樣的自導方式，上述聲誘餌和聲干擾器完全無法發揮作用。模擬艦船尾流是一種有效的干擾/誘騙手段。

針對尾流自導魚雷的特性，有2種對抗方法：一是在艦船和來襲魚雷之間布設一條平行的模擬尾流，二是在艦船尾流上疊加交叉的模擬尾流。如圖3所示。

表1為美國典型的軟殺傷水聲對抗器材發展情況。同時，在“相近裝備型號”欄，列出了其他西方國家主要的裝備型號情況。

2.2 硬殺傷對抗器材

圖 3 尾流模擬Fig. 3 Wake simulation

嚴格地說，硬殺傷器材并不屬于聲學對抗的范疇。但一方面，水聲對抗的落腳點是“對抗”，因此，各種手段均可廣義地納入；另一方面，硬殺傷的實施有賴于魚雷報警聲吶等的聲學信息。

2.2.1 蘇聯的“蟒蛇”-1M系統

與美英等西方海軍發展水面艦艇反魚雷防御系統的思想有很大的不同，蘇聯在20世紀80年代后期推出了它獨具特色的水面艦魚雷防御系統，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、火箭深水炸彈及發射裝置組成，火力射程達3 km，利用火箭助飛噪聲干擾器和火箭深彈對來襲魚雷進行干擾和攔截。通常在3 km左右的距離上先后發射2枚干擾器來干擾誘騙魚雷，然后在3 km以內的距離上可能用深彈進行多次攔截，每次可先后發射4枚左右深彈，在魚雷的彈道上形成一個“彈幕”，以攔截來襲魚雷[6]。為了利用深彈作為反魚雷的硬殺傷武器，專門研制了一種能對魚雷進行精確定位的拖體式主動式聲吶，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，如圖4所示。

表 1 美國等國家主要水聲對抗器材Tab. 1 Main underwater acoustic countermeasures of the us and other western countries

圖 4 蘇聯“蟒蛇”-1M硬殺傷系統Fig. 4 Hard kill system of soviet union

2.2.2 美海軍正在開發一種強聲反魚雷裝置

除了傳統的武器，美國還采取別的思路展開與魚雷的對抗，圖5為其開發的一種強聲反魚雷裝置示意。

圖 5 強聲反魚雷裝置示意Fig. 5 Illustration of anti-torpedo device based on strong sound

強聲基陣由360個1 m2發射換能器組成，分別沿艦船兩舷水線以下位置按60×6布放。當通過火控系統獲取來襲魚雷目標指示后，系統瞄準來襲魚雷發射超大功率聲波，對來襲魚雷進行毀傷。

目前，該系統的開發者美國的Anteon Technologies和英國的BAE Systems 已經構建其中的一個換能器單元，并通過仿真證明系統的有效性，計劃研制一個1/4陣的測試樣機進行測試。

2.3 軟硬殺傷結合的對抗器材

廣義地說，軟硬殺傷結合包含兩類：一類是需要使用其他聲學手段進行導引，然后遂行硬殺傷；一類是其本身即具有聲學干擾/誘騙功能，并集成了硬殺傷能力。本文所描述的指后面一類。

硬殺傷的目的是為了從物理上對來襲魚雷進行毀傷。具體的方法包括物理如機械損傷、化學如爆炸毀傷等。其中，后者又可分為通過對抗器材自身爆炸毀傷魚雷，以及通過誘騙魚雷引信引起魚雷本身的誤炸。

目前，引爆式聲誘餌是最為常見的一種軟硬殺傷對抗器材。其工作時，首先開啟誘騙功能，通過模擬艦艇聲學/運動性能將魚雷誘騙到其殺傷范圍以內，然后引爆自身，從而對來襲魚雷產生損傷。

另外一種稱為誘爆式聲誘餌，其聲學誘騙功能與上述相同。不同的是，將魚雷誘騙至附近后，聲誘餌開啟引信模擬功能，誘騙魚雷引信動作，從而引爆魚雷本身。相比上述引爆式聲誘餌，這種方式效能更佳，對魚雷的毀傷更加徹底。

此外，針對尾流自導魚雷也有一種特別的軟硬殺傷結合手段，即在尾流中布設具有探測和引爆/誘爆功能的器材，一旦在有效范圍內探測到尾流自導魚雷則實施引爆/誘爆。這種手段不需要主動將魚雷引誘至附近，而是采取一種“守株待兔”的方式。

2.4 反魚雷魚雷

反魚雷魚雷的歸類事實上是有爭議的。

從“反魚雷”的角度看，它當然應屬于水聲對抗（魚雷防御）范疇；而從“魚雷”的角度看，歸入魚雷范疇也是無可厚非。

為概念完整考慮，本文將反魚雷魚雷納入水聲對抗系統。

2.4.1 美國的ATT[7]

美國海軍開發了反魚雷魚雷ATT（Anti-Torpedo Torpedo）。這是一種防御性的攔截器，可以通過直接撞擊或用其爆炸彈頭來摧毀來襲的敵方魚雷。ATT具有能夠以主動和被動工作的聲吶導引頭，和1個包括慣性測量單元（Inertia Measurement Unit，IMU）的導引組件。IMU提供的數據允許魚雷進行更精確的運動，使其更具機動性并提高其準確性。

值得注意的是，2018年9月，美國海軍正式停止了水面艦艇反魚雷魚雷防御系統項目的工作。美軍已經在5艘“尼米茲”級航母上安裝了該系統的測試系統，現在正在拆除所有這些系統。這在一定程度上說明反魚雷魚雷的能力還未得到認可。

2.4.2 俄羅斯的“帕科特-E/NK”反魚雷系統[8]

“帕科特-E/NK”反魚雷系統中有用于搜索魚雷的專用目標指示聲納站、發射裝置和直接破壞武器，可發射小型魚雷和反魚雷魚雷。

“帕科特”反魚雷魚雷最大速度大于50 kn，最大航程2 km，反魚雷自導方式為自導作用距離大于400 m的主/被動聲自導，反應時間不超過10 s，單次齊射命中率達到90%。

2.4.3 德國“海蜘蛛”反魚雷魚雷[9]

“海蜘蛛”是世界上第一款專用的反魚雷魚雷。直徑324 mm，長310 8mm，質量400 kg，戰斗部質量80 kg，最大速度25 m/s，最大下潛深度超過40 m，有效射程超過1 400 m。其制導系統采用數字化主被動聲吶，能夠同時在被動、主動和攔截模式下運行。主動聲納頻率專門針對尾流自導魚雷實現最佳探測能力進行了優化，并確保艦載傳感器不受干擾。

3 水聲對抗面臨新的形勢

3.1 海上作戰方式變革

隨著信息化浪潮滾滾而來，海上作戰方式也發生了根本性的變革。

3.1.1 艦艇編隊聯合作戰

隨著信息系統的逐漸成熟，大規模艦艇編隊聯合作戰成為常態。特別是航母的出現，由于其作戰能力及高價值，要求必須有護航艦艇參與聯合作戰。

在編隊作戰中，一個典型的特征就是編隊間信息的連通，以保障編隊中各艦艇單元可施行聯合作戰，以達到戰力倍增的效果。

3.1.2 網絡中心戰

“網絡中心戰”的提出被認為是“200年來最重要的軍事變革”。它以網絡為中心，將各種作戰系統緊密地聯成一體，最大限度地體現了信息和信息融合技術在戰爭中的作用。

根據美軍分析，未來信息化作戰將在信息域、物理域和認知域3個基本領域展開[10]。網絡將成為作戰行動的中心，網絡中心戰將是信息戰條件下的主要作戰方式。所謂“網絡中心戰”，是指利用功能強大的計算機信息網絡，將分布于廣闊區域內的各種探測系統、指揮系統和武器系統等，集成為一個統一高效的信息網絡體系，使各級作戰人員能夠充分利用該網絡共享戰場態勢、交流作戰信息、高效率地指揮與實施作戰行動。

3.1.3 空海一體戰

美國認為，隨著中國“反介入/區域拒止”能力的不斷增強，美國的天基系統和軍隊長期受保護的局面可能發生改變?；诖伺袛?，美國提出了“空海一體戰”的概念，空海一體戰的目標是奪取和保持制空、制海、制太空和制網絡空間的優勢，旨在支持美國打贏長期的常規戰爭。

加強水下作戰能力，包括潛艇、水下機器人系統和水雷等是其中重要的一條倡議。并且強調未來的數據傳輸，數據結構，以及指揮控制和情報、監視與偵察系統基礎設施的標準化與互通性。

因此，空海一體戰概念之下，海上作戰與空基、天基相聯合，將極大增強作戰能力。

3.1.4 無人系統作戰

從20世紀90年代起，美國海軍就開始重視UUV在水下戰中的作用，并加以大力發展。

1994年，發布了《海軍UUV項目計劃》，著重于使用UUV進行水雷偵側。1995年和1997年，對該計劃進行了小規模的升級和改進；2000年，發布了《海軍UUV主計劃》，關注了UUV的未來發展、任務及用戶；2002年，發布了《小型UUV戰略計劃》，與上述主計劃相關，增加了水下爆炸物處置細節，以及極淺水和淺水中水雷對抗的內容。

2004年，發布了新的《海軍UUV主計劃》[11]，在2000年發布的主計劃的基礎上，根據海軍導向、技術和裝備發展，更新了UUV的作戰任務、方法，以及技術性和程序性的建議。

這份計劃書指出，在未來，無論是戰時還是平時，UUV都將成為支持艦隊目標的任務承擔者，并明確了9項主要任務：ISR（情報/監視/偵察），反水雷戰（MCM），反潛戰（ASW），海洋調查（Oceanography），通信/導航網絡節點（Communication / Nav-igation Network Nodes，CN3），檢查/識別（Inspection /Identification），載荷運送（Payload Delivery），信息行動（Information Operations，IO），時敏打擊（Time Critical Strike，TCS）。

其中，ISR遂行警戒和偵察任務，這是水聲對抗的前提；MCM中，對水雷聲引信的干擾和誘騙可歸入水聲對抗范疇；ASW中，與敵潛艇聲吶的對抗是水聲對抗的重要形式之一；海洋調查中，通過海洋調查發現可能的敵警戒系統的分布，將為水聲對抗提供強力的導引和支持；CN3將充分發揮水聲對抗協同的作用，取得更好的效果；載荷運送功能可將水聲對抗器材作為負載，運送至作戰區域潛伏或對抗；IO本身就包含了水聲對抗的內容；TCS中可包括對敵警戒系統的摧毀或干擾或誘騙，是對抗的終極目標。

上述9項任務或直接間接，都和水聲對抗相關。因此，利用UUV實施水聲對抗，具有強力的應用基礎支撐。

2005年，美國海軍頒布了新版UUV計劃，將UUV的任務劃分為8大類，其中之一就是將UUV用作聲誘餌，以對抗潛艇和魚雷的攻擊，并可對潛艇進行跟蹤。

由上面的分析可見，在未來海戰的水聲對抗中，UUV將起重要的作用，早已在美海軍的計劃之中。近年來的種種跡象表明，這并非一紙空談，而是發展到了實用的階段。3.1.5 深海作戰

為應對俄羅斯大潛深潛艇威脅，美國現役裝備的魚雷都具有大潛深發射與工作航行能力，其中MK48-3最大航深914 m，MK48ADCAP最大航深1 200 m，MK50最大航深800 m。其現役裝備的聲吶可利用深海聲信道實現目標遠距離探測，如AN/SQS-53型艦殼聲吶利用深海會聚效應，在第三會聚區即30～35 nmile左右探測目標。

3.2 對抗對象的擴展

針對逐漸出現的新的海上作戰方式，水聲對抗也必須從傳統的觀念中解放出來，做出有針對性的變革。

從水聲對抗看，以下是需要考慮的一些關注的對象：

1）艦艇編隊中攻擊其他平臺的魚雷。編隊重要的目的之一就是協同作戰，反映在水聲對抗中，就是協同對抗。因此，除了平臺自身的安全之外，還必須在編隊指控系統的統一調度下，采取合理的方式關注其他平臺遇到的威脅。

2）水下信息網絡。網絡中心戰在水下戰場表現為網絡化水聲對抗，其重要的特點就是水聲網絡在水聲對抗中的應用。也因此，敵水聲網絡同時成為了對抗的對象。

3）水下信息鏈路?？蘸Ｒ惑w戰中，強調空-空、空-海、海-海之間的信息互通。從水聲對抗的角度看，海-海之間的水下信息鏈路的主要手段之一的水聲通信即成為其對象之一。

4）水下無人系統。目前主要是指UUV。在水聲對抗中，有2種考慮：一是利用UUV遂行水聲對抗任務，二是針對敵UUV進行對抗。

5）深海作戰武器。既然魚雷、潛艇可在深?；顒樱敲磥碜陨詈５耐{就不可坐視。因此，發展深海水聲對抗，瞄準深海作戰武器，是水聲對抗發展必須關注的。

4 水聲對抗器材發展趨勢

水聲對抗面臨新的形勢，首先對水聲對抗的概念、系統/體系的發展和更新是一個促進。同時，對于水聲對抗器材的發展，也有著直接的影響?？傮w來說，水聲對抗器材的發展有以下一些特點：

4.1 頻率降低是一個明顯趨勢

大部分傳統的水聲對抗器材是針對來襲魚雷的威脅而開發的，因此，無論是探測還是對抗，其工作頻率大都與魚雷自導的工作頻率范圍相一致。即使是針對線導魚雷導引聲吶的對抗，頻段也在千赫以上。

在新的對抗需求中，潛艇聲吶、岸基聲吶等大型聲吶逐漸成為重要的對抗對象。這些聲吶的工作頻率之低本身就與魚雷自導頻率有數量級的差別，且近年來還有為更遠的探測距離而頻率逐漸降低的趨勢。因此，與其對抗的器材必須順應這種趨勢，以求得到期望的對抗效果。

4.2 動靜結合是一種必然策略

最初的水聲對抗器材采用能量干擾/誘騙的方式，因此多為懸浮式靜止工作，通過能量模擬的手段達到對抗的目的。但隨著魚雷智能化的不斷發展，這種類型的點目標很容易被識別而失去誘騙功能。而采用拖曳或自航式的運動聲源一方面可以模擬艦艇目標的運動特征，另一方面也可以因其具有一定的尺度而對抗智能魚雷的尺度識別功能。

因此，通過動靜結合的模擬策略，將可大大提升對抗的能力。

4.3 多器材協同是一個發展方向

以美國下一代水聲對抗（Next Generation Counter-Measure，NGCM）[12]為代表的新型對抗器材，融合了網絡化水聲對抗的概念，強調了多對抗器材之間的協同工作。

一方面，器材協同可以消除相互之間的干擾；另一方面，器材協同可以倍增各自的對抗能力。

4.4 探測通信對抗一體化符合集約原則

從體系/系統的角度出發，一體化是現代設計中一個非常重要的概念，符合集約化的原則。

水聲對抗中，“探測-決策-對抗（實施）”是一個序貫的過程。由于（多傳感器）協同探測和（多器材）協同對抗的需要，通信功能也融合在各個階段中。此外，結合新的對抗功能的實現，在對抗器材中根據需要也需要有新的功能集成。

因此，在水聲對抗器材的設計中，考慮探測、通信、對抗一體化設計，符合系統設計的集約化原則，也有利于對抗能力的提升。

4.5 人工智能的運用是大勢所趨

2017年7月8日，國務院頒布了《新一代人工智能發展規劃》，指出“強化新一代人工智能技術對指揮決策、軍事推演、國防裝備等的有力支撐”，為人工智能技術在國防軍工裝備領域的應用明確了發展方向。

由于海洋聲學環境天然的復雜性，人工智能在水聲學的研究中具有天然的優勢。因此，在水聲對抗中的應用前景也值得期待。在水聲對抗器材的發展上，利用人工智能的方法，首先實現智能型聲誘餌的突破將是極有意義的嘗試。

5 結 語

本文從水聲對抗緣起入手，總結了國外水聲對抗器材的發展現狀。在此基礎上，分析了水聲對抗面臨的新的形勢，提出了水聲對抗應對的策略，展望了水聲對抗器材的發展趨勢。

需要指出的是，一方面，水聲對抗的發展是與其對抗對象，包括魚雷和聲吶的發展分不開的，在某種意義上是一種相互促進的關系。因此，關注魚雷和聲吶的發展，將對水聲對抗器材的發展思路不斷產生啟發；另一方面，水聲對抗的發展也與相關的支撐技術息息相關。在某種程度上，新技術的率先采用甚至有可能打破“水聲對抗跟跑魚雷”的傳統模式，實現水聲對抗的跨越式發展。