潛艇的發(fā)展對武器系統(tǒng)的技術(shù)需求*

吳汪洋 王海聲

(海軍駐四三一廠軍代表室 葫蘆島 125004)

1 引言

潛艇是武器庫中威力最大最有效的武器之一。由于它能在水面、水下作戰(zhàn),具有機動靈活、隱蔽性好、突擊力強的獨特性能,在以往的兩次世界大戰(zhàn)中,發(fā)揮了重大作用,所以引起世界各國海軍的高度重視。潛艇在海戰(zhàn)中的重大作用無可爭議地獲得各國海軍的認可。

1624年,荷蘭人制造了世界上第一艘潛艇,至今已有三百多年了。到1898年,美國人約翰?霍蘭建造了水面以汽油發(fā)動機、水下以蓄電池-電動機作動力的雙推進系統(tǒng)“霍蘭”號潛艇,成為現(xiàn)代潛艇的先驅(qū)。

戰(zhàn)后至今,各國海軍無不把發(fā)展?jié)撏ё鳛樵鰪娖浜Ｉ献鲬?zhàn)力量的重點。目前,世界上真正有能力獨自研究和建造潛艇的國家僅有美國、俄羅斯、中國、英國、法國、德國、意大利、日本、荷蘭、瑞典等10多個國家。核潛艇發(fā)展很快,但由于造價高,因而世界上現(xiàn)只有美國、俄羅斯、英國、法國、中國和印度6個國家擁有。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,潛艇技術(shù)獲得了空前的提高。自1954年9月30日,美國成功地建造了世界上第一艘核潛艇“鸚鵡螺”號后,使?jié)撏У膽?zhàn)術(shù)性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍,潛艇的隱蔽性、機動性、突擊威力和使用范圍發(fā)生了重大變化,核潛艇的地位也越發(fā)顯得重要[1]。

2 潛艇的分類及其發(fā)展

2.1 潛艇的分類

潛艇發(fā)展至今,已出現(xiàn)過許多不同的類型。就現(xiàn)役潛艇來講,大致可分為以下幾類:

按潛艇的動力裝置區(qū)分:可分為常規(guī)動力潛艇和核動力潛艇。

按潛艇的主要武器區(qū)分:可分為彈道導(dǎo)彈潛艇、飛(巡)航導(dǎo)彈潛艇和魚雷潛艇。

按潛艇的作戰(zhàn)使命區(qū)分:可分為戰(zhàn)略導(dǎo)彈潛艇和攻擊型潛艇。

按潛艇的排水量區(qū)分:可分為大、中、小型潛艇和微型潛艇。

2.2 潛艇的發(fā)展

2.2.1 核潛艇的發(fā)展

自第一艘核潛艇的問世,近60年來,核潛艇發(fā)展很快。目前,世界上核潛艇發(fā)展趨勢主要著重以下幾個方面[2～3]:

1)提高水下航速。為提高水下航速,一方面降低核潛艇艇體的水下阻力,減少核潛艇設(shè)備的重量、尺寸或使核潛艇小型化,同時,還通過流體降阻方法,在艇體周圍實行邊界層控制和使用高分子聚合物來降低阻力;另一方面,增加核動力裝置功率,如研制大功率的核反應(yīng)堆,并通過改進螺旋槳設(shè)計,提高推進效率。

2)增強隱蔽性。為了提高其隱蔽性,通過增大下潛深度和降低水下航行的噪聲來達到。增大下潛深度,可以采用高強度鋼或其它新型材料作為艇體材料;也可對結(jié)構(gòu)型式、密封設(shè)備進行改進;為使水下航行噪聲減低到最低限度,在一些核潛艇上采用自然循環(huán)反應(yīng)堆以消除主循環(huán)泵噪聲,采用電力推進方式以取消主減速齒輪組;采用泵噴射推進器,以降低螺旋槳的噪聲;在艇體外面敷設(shè)吸聲敷蓋層(消聲瓦)或采用電磁推進裝置等。

3)改進核潛艇的武器系統(tǒng),增強核潛艇的水下突擊能力。對于彈道導(dǎo)彈核潛艇,主要是改進彈道導(dǎo)彈性能,提高導(dǎo)彈命中精度和增大射程,并采用多彈頭,以其增大突破對方導(dǎo)彈防御體系的能力。

4)大力提高核潛艇的技術(shù)裝備性能。如提高核潛艇水下探測能力,特別是改進核潛艇的導(dǎo)航、通信設(shè)備、聲納系統(tǒng)和作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等。對攻擊型核潛艇,主要是研究新型的反潛魚雷和高速線導(dǎo)魚雷,并積極發(fā)展巡航導(dǎo)彈及反潛導(dǎo)彈等。

2.2.2 常規(guī)潛艇的發(fā)展

常規(guī)潛艇存在諸如:潛航時間短,水下航速低,攻擊能力不如核潛艇強等缺點。但常規(guī)潛艇建造周期短、造價低,便于戰(zhàn)時大批量生產(chǎn)。另外,常規(guī)潛艇適合于執(zhí)行近海作戰(zhàn)和遠洋巡邏、攻擊任務(wù),所以仍有一定的發(fā)展前途和廣闊的市場[4]。

目前,常規(guī)潛艇的發(fā)展動向,除排水量將增大、下潛深度增大、自動化程度將逐步完善外,和核潛艇一樣,主要是向提高水下活動能力、增強武器系統(tǒng)的威力、降低噪聲、改善艇員工作和生活條件、提高安全性等方向上發(fā)展。

為了提高水下活動能力,不少國家都在尋求不依賴于空氣的新的動力系統(tǒng)的發(fā)展途徑。在燃料電池、熱氣機、閉式循環(huán)柴油機和低功率核動力裝置的研究上近幾年均有新的突破,目前已進入到實用階段,常規(guī)潛艇的水下活動能力將更大地提高。

為了增強打擊威力,常規(guī)潛艇將普遍裝備由先進的綜合探測設(shè)備、情報指揮控制系統(tǒng)、發(fā)射裝置和高性能武器組成的作戰(zhàn)系統(tǒng);艇上將配備巡航導(dǎo)彈、線導(dǎo)魚雷和自導(dǎo)魚雷,預(yù)期潛艇可同時對水面、水下多種目標實施跟蹤、解算和攻擊,命中概率可達90%以上。

為了增強隱蔽性,除加大下潛深度外,各國都把降低潛艇噪聲放在重要位置進行治理,通過艇體和設(shè)備的減振、降噪;在艇體外面敷設(shè)新型的吸聲敷蓋層;設(shè)計新穎的7葉大側(cè)斜槳葉低噪聲螺旋槳;減少艇體外面突出物和通?？椎纫幌盗写胧?使?jié)撏У脑肼曀酱蟠笙陆怠?/p>

除此之外,在增大潛艇水下航速,提高潛艇操縱控制,動力裝置的自動化集中控制能力,提高全艇及設(shè)備的安全可靠性等方面將有新的進展。

3 潛艇的基本戰(zhàn)術(shù)特性

潛艇與海軍其它兵力相比,其基本的戰(zhàn)術(shù)特性是:

3.1 良好的隱蔽性

良好的隱蔽性是潛艇最主要的特點,也是最突出的優(yōu)點。潛艇可借助海水的屏蔽作用,避開敵人的搜索和觀察,或降低敵人的搜索觀察效果,使敵人難以發(fā)現(xiàn)和偵測。潛艇在水下大深度活動時,敵目力和雷達觀察不能發(fā)揮作用,磁探儀、紅外探測儀等器材也難以有效使用,即使水聲器材,由于受水文條件的影響,也會大大降低其觀測效果。潛艇于有利觀察深度以低噪音航速機動,卻往往可以先敵發(fā)現(xiàn),爭得主動。核動力潛艇可全時在水下活動,沒特殊必要無需浮出水面,更增加了潛艇行動的隱蔽性。隱蔽性是潛艇的生命力,是對潛艇海戰(zhàn)的勝負起到關(guān)鍵作用的因素,故潛艇隱蔽技術(shù)是一項值得長期探索的技術(shù)。

3.2 通用性

通用性是潛艇第二個主要的戰(zhàn)術(shù)性能,它是由潛艇能夠擔(dān)負艦隊所有的主要戰(zhàn)斗任務(wù)和特殊任務(wù)這一特點決定的。潛艇能夠執(zhí)行反潛、消滅戰(zhàn)斗艦艇和運輸船、進行布雷和實施偵察、以及其它許多特殊任務(wù)。

3.3 較大的自給力、續(xù)航力和作戰(zhàn)半徑

潛艇的自給力,是指潛艇按標準一次裝足燃料、淡水、食品等,能在海上連續(xù)活動的時間。

潛艇的續(xù)航力,是指潛艇一次裝足燃料或充足電量,采用一定的動力裝置保持一定的航行狀態(tài)和航速,所能航行的最遠距離。

由于潛艇的自給力、續(xù)航力和作戰(zhàn)半徑較大,因此它能夠深入中、遠海區(qū)和遠洋,長期堅持戰(zhàn)斗活動。隨著AIP技術(shù)的工程應(yīng)用,常規(guī)潛艇的水下續(xù)航能力較之以前有了較大的提升,但與核潛艇還具有較大的差距,但隨著潛艇噸位以及裝備武器性能的不斷提高,潛艇的自給力、續(xù)航力和作戰(zhàn)半徑已經(jīng)顯著提高。

3.4 較強的突擊威力

潛艇的主要武器是魚雷、飛(巡)航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈,這些都是有較強殺傷威力的武器。

魚雷是潛艇的傳統(tǒng)武器,也是現(xiàn)代潛艇的基本武器之一?，F(xiàn)代魚雷在射程、航速、制導(dǎo)性能和裝藥質(zhì)量方面又有較大的發(fā)展。飛(巡)航導(dǎo)彈具有射程遠、命中精度高的特點,不僅是襲擊海上艦船的有力武器,也可用于突擊岸上目標。彈道導(dǎo)彈通常攜帶核彈頭,射程遠、殺傷威力大,抗防御能力強,是對敵岸上目標實施戰(zhàn)略性打擊的最有效武器。此外,潛艇還可以攜帶水雷,布設(shè)攻勢性水雷障礙。潛艇的隱蔽性與其威力較強的武器相結(jié)合,大大提高了潛艇攻擊的突然性,往往使敵人猝不及防,難以組織有效的抗擊和規(guī)避,是表現(xiàn)潛艇較強突擊威力的重要方面。

3.5 水下觀察和通信較困難

潛艇裝有聲納、雷達和潛望鏡等觀察器材。使用時為防止暴露潛艇,聲納和雷達通常以被動方式工作,由于受海況和目標等條件的影響,作用距離較近,觀察能力較弱。

岸上指揮所對潛發(fā)信,目前主要依靠大功率長波和超長波電臺,由于潛艇受可收信深度限制,難以保證隨發(fā)隨收。潛艇對岸發(fā)信容易暴露其位置,對其限制較嚴。潛艇與潛艇、潛艇與海軍其它之間的通信,主要靠水聲通信器材,作用距離近,隱蔽性差,因而水下通信比較困難[6]。水下通信技術(shù)是制約潛艇發(fā)展以及作戰(zhàn)模式創(chuàng)新的一項瓶頸技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的興起,潛艇已不可避免的要和外界進行信息交互,而且交互內(nèi)容和信息量以及傳輸距離都較之前有了更高的需求,故可靠、快速的水下通信技術(shù)是一項值得研究、突破的關(guān)鍵技術(shù)。

4 潛艇的發(fā)展對武器系統(tǒng)的技術(shù)需求

4.1 向著適用于多任務(wù)、多用途的方向發(fā)展

由于潛艇特殊的靈活機動性,現(xiàn)代戰(zhàn)爭賦予它多種戰(zhàn)斗任務(wù)如反潛戰(zhàn)、反水面艦艇、對陸攻擊、布放水雷、特殊軍事行動和戰(zhàn)爭支援等,因此,潛艇水下武器系統(tǒng)也應(yīng)適應(yīng)于這種需求的變化,向著分布式、模塊化、靈活組態(tài)的方向發(fā)展。

4.2 具有更強的協(xié)同作戰(zhàn)能力

從平臺“中心戰(zhàn)”向網(wǎng)絡(luò)“中心戰(zhàn)”的轉(zhuǎn)變,要求潛艇具有更強的交互能力。網(wǎng)絡(luò)的威力與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量的平方成正比,因此增加水下節(jié)點能夠使水下、海上和空中聯(lián)為一體,構(gòu)筑起強大的協(xié)同作戰(zhàn)信息平臺和統(tǒng)一的作戰(zhàn)態(tài)勢圖,這樣就更能發(fā)揮潛艇隱蔽突擊的戰(zhàn)斗特點。

4.3 改善技術(shù)適應(yīng)能力

技術(shù)發(fā)展的快速性和潛艇研制周期長之間的矛盾日益突出,大大減緩了潛艇水下武器系統(tǒng)更新的速度,嚴重影響了潛艇綜合效能的發(fā)揮,特別是在高新技術(shù)變化非常快的當(dāng)今。采用COTS技術(shù)產(chǎn)品,提高軟硬件的可重用性和可升級能力是解決這個矛盾的有效途徑。

4.4 提高自動化程度和人工智能水平

由于潛艇的獨立性和狹小的操作空間,各國海軍部門都致力于提高潛艇水下武器系統(tǒng)的自動化程度和人工智能水平,以期獲得更加簡便的操作、更加合理的艇員配置、更加容易的維護、更加廣泛的適應(yīng)能力和更高的可靠性。

5 重點研究領(lǐng)域

針對潛艇發(fā)展的特點及其對水下武器系統(tǒng)的技術(shù)需求,歸納出如下的重點研究領(lǐng)域:

5.1 開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(OSA)研究

體系結(jié)構(gòu)是一種規(guī)格說明,決定系統(tǒng)如何構(gòu)成,確定功能模塊以及允許模塊間進行通信和協(xié)同的協(xié)議與接口。開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)要求潛艇水下武器系統(tǒng)軟硬件遵從公共的標準規(guī)范,以提高潛艇水下武器系統(tǒng)的技術(shù)適應(yīng)能力、擴展能力和升級能力。

5.2 分布式模塊化設(shè)計技術(shù)研究

模塊化設(shè)計技術(shù)的概念是指為開發(fā)具有多種功能的不同系統(tǒng)(或產(chǎn)品),不必對每種系統(tǒng)(或產(chǎn)品)施以單獨設(shè)計,而是精心設(shè)計出多種模塊,將其經(jīng)過不同方式的組合來構(gòu)成不同的系統(tǒng)(或產(chǎn)品),以解決系統(tǒng)(或產(chǎn)品)種類、規(guī)格和設(shè)計制造周期、成本之間的矛盾。目前,世界各主要國家都注重現(xiàn)代先進制造技術(shù)和方法在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。正是在這一背景下,模塊化設(shè)計技術(shù)被各主要國家軍事部門積極采納。

5.3 基于COTS技術(shù)的應(yīng)用研究

國外一直在推進COTS技術(shù)產(chǎn)品在潛艇水下武器系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前,關(guān)注的熱點問題是如何分步實施、兼容性以及可靠性等。

5.4 新型傳感器系統(tǒng)的研究

歸納英國潛艇水下武器系統(tǒng)軟件的發(fā)展可以看出,聲納傳感器系統(tǒng)的更新是最主要的原動力。同時,同類、異類多傳感器融合技術(shù)和應(yīng)用已受到極大關(guān)注。另外,美、英等國海軍越來越強調(diào)提高聲納在淺海中的探測性能,以及研究如何發(fā)揮主動聲納的作用。

5.5 新型武器系統(tǒng)的研究

在逐步增加潛艇武器系統(tǒng)的數(shù)量和威力的同時,多功能新型艇載武器系統(tǒng)也備受各國海軍的重視。這種新型多功能武器系統(tǒng)以 UUV為核心配以不同的功能模塊就能夠完成不同的使命任務(wù),包括偵查、防御和攻擊等。

5.6 水下通信系統(tǒng)的研究

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的提出,要求潛艇具有更強的與水面艦、路基和衛(wèi)星的交互能力,多功能水下通信系統(tǒng)的研究已成為熱點。如美國海軍正在為下一代潛艇研究多功能聲納站、以及使用激光、光學(xué)、聲通信和電感耦合技術(shù)的水下傳感器網(wǎng)絡(luò),可實現(xiàn)與水上和水下艦艇的通信。

6 結(jié)語

本文在詳細介紹了潛艇誕生及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對潛艇的分類及其戰(zhàn)術(shù)特性進行了詳細闡述和分析研究。并總結(jié)出了潛艇的發(fā)展對潛艇武器系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)需求和重點的研究領(lǐng)域。相信隨著有關(guān)技術(shù)的發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破,潛艇武器系統(tǒng)的性能將有一個較大的提升,與之相匹配的潛艇的綜合作戰(zhàn)能力也將有一個較大的飛躍。

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[6]汪玉,姚耀中.現(xiàn)代潛艇技術(shù)及其發(fā)展[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,1999