美國水下預(yù)警探測(cè)體系建設(shè)及其啟示

王魯軍王青翠王南(.聲納技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州,3003；.海軍駐杭州地區(qū)軍事代表室，杭州，3003)

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美國水下預(yù)警探測(cè)體系建設(shè)及其啟示

王魯軍1王青翠1王南2
(1.聲納技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州,310023；2.海軍駐杭州地區(qū)軍事代表室，杭州，310023)

摘要介紹了美國水下預(yù)警探測(cè)體系發(fā)展和建設(shè)的基本情況，分析了美國水下預(yù)警探測(cè)體系的基本特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，提出了對(duì)發(fā)展我國水下預(yù)警探測(cè)體系的幾點(diǎn)啟示。

關(guān)鍵詞水下預(yù)警；探測(cè)體系；發(fā)展趨勢(shì)

反潛作戰(zhàn)一般分為三個(gè)步驟，首先需要對(duì)潛艇進(jìn)行預(yù)警探測(cè)，即感知潛艇的存在，其次是對(duì)潛艇進(jìn)行定位和跟蹤，最后是對(duì)潛艇實(shí)施武器攻擊。反潛艦艇裝備了大量反潛武器，因此，實(shí)施武器攻擊是相對(duì)較為容易完成的。而現(xiàn)代艦艇裝備了低頻主動(dòng)聲吶、拖線陣聲吶、磁探儀等多種探測(cè)手段，對(duì)潛艇的探測(cè)距離也可達(dá)上百公里。但是在廣袤的海洋中，在沒有引導(dǎo)信息的條件下，反潛艦艇與水下潛艇遭遇的概率是非常低的。由此可見，感知潛艇的存在是反潛作戰(zhàn)的最關(guān)鍵步驟，但實(shí)現(xiàn)起來也是最為困難的。水下預(yù)警探測(cè)體系的建立，主要就是為了感知潛艇的存在。

水下預(yù)警探測(cè)體系可綜合利用偵察、監(jiān)視、探測(cè)和通信等手段，對(duì)來自水下的威脅目標(biāo)和武器進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識(shí)別、上報(bào)，為組織對(duì)抗行動(dòng)提供實(shí)時(shí)預(yù)警信息保障。水下預(yù)警探測(cè)體系是戰(zhàn)略預(yù)警體系的重要組成部分，對(duì)于形成體系作戰(zhàn)能力，保障水下作戰(zhàn)乃至海軍整體作戰(zhàn)行動(dòng)至關(guān)重要。構(gòu)建水下預(yù)警探測(cè)體系可以對(duì)周邊國家（地區(qū)）潛艇和反潛兵力實(shí)施偵察、監(jiān)視，及時(shí)掌握其活動(dòng)情況，為海上作戰(zhàn)提供預(yù)警信息保障；為海上作戰(zhàn)兵力提供預(yù)警信息和目標(biāo)指示，保障水下作戰(zhàn)武器系統(tǒng)使用；對(duì)基地、港口和近岸交通運(yùn)輸線實(shí)施水下警戒，防范敵潛艇實(shí)施近岸攻勢(shì)布雷、偵察和伏擊。因此，世界海軍強(qiáng)國普遍重視水下預(yù)警探測(cè)體系的發(fā)展。

1　美國體系建設(shè)基本情況

為了保障國家戰(zhàn)略安全需求，美國高度重視其水下預(yù)警探測(cè)體系的建設(shè)和發(fā)展。美國水下預(yù)警探測(cè)體系最早是從美蘇水下對(duì)抗開始建設(shè)的。二戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)優(yōu)先發(fā)展水下作戰(zhàn)兵力，潛艇裝備發(fā)展迅速，尤其是可攜帶導(dǎo)彈的核潛艇對(duì)美構(gòu)成巨大威脅。美國認(rèn)為，對(duì)付核潛艇的最好方法是在遠(yuǎn)海建立水下反潛預(yù)警系統(tǒng)，在廣闊的海域中對(duì)水下潛艇進(jìn)行跟蹤和定位，并在其進(jìn)入對(duì)美國產(chǎn)生威脅的距離之前，引導(dǎo)攻擊型核潛艇和P-3反潛巡邏機(jī)對(duì)其實(shí)施攔截。為此，美國從1954年開始分階段在大西洋建立了挪威海、格陵蘭至英國、美國東海岸等三道固定式水下監(jiān)視系統(tǒng)(SOSUS，Sound Surveillance Underwater System)，在太平洋建立了第一島鏈、阿留申至夏威夷群島、美國西海岸等三道固定式水下監(jiān)視系統(tǒng)。SOSUS系統(tǒng)采用壓電式水聽器陣列，主要布放于大洋深海，通過海底電纜將信號(hào)傳輸至岸上進(jìn)行處理和信息分發(fā)。為了彌補(bǔ)固定式水下警戒系統(tǒng)的不足，美國海軍又研制了由海洋監(jiān)視船拖曳的拖線陣監(jiān)視系統(tǒng)(SURTASS)，擴(kuò)大對(duì)遠(yuǎn)海水域潛艇活動(dòng)的監(jiān)測(cè)范圍，并作為固定式水下警戒系統(tǒng)失效時(shí)的緊急備用系統(tǒng)，逐漸形成綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)（IUSS，Integrated Undersea Surveillance System），基本實(shí)現(xiàn)對(duì)前蘇聯(lián)海軍潛艇活動(dòng)的全天候監(jiān)控。圖1是海上監(jiān)視系統(tǒng)(MSS)項(xiàng)目辦公室公布的美國岸基站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

圖1　美國岸基站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

從上世紀(jì)80年代開始，美國開始研制固定分布式系統(tǒng)(FDS)來替代日漸老化和落后的SOSUS系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了光纖傳輸技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)和先進(jìn)的信號(hào)及信息技術(shù)，可布放于深海、海峽、淺水瀕海地區(qū)和其他重要海域，提供威脅目標(biāo)的位置信息和精確的海上圖像，提高了對(duì)低噪聲潛艇的探測(cè)能力。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，隨著我綜合國力的不斷增強(qiáng)，美將我視為主要戰(zhàn)略對(duì)手，在海洋戰(zhàn)略方向上，對(duì)我海軍尤其是潛艇的裝備發(fā)展和兵力行動(dòng)高度警惕，在針對(duì)前蘇聯(lián)潛艇的反潛體系基礎(chǔ)上，依托第一島鏈特殊地理環(huán)境，構(gòu)筑了針對(duì)我潛艇兵力的水下預(yù)警探測(cè)體系。在原有深海水下預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加以擴(kuò)充和完善。為了探測(cè)、定位在淺水近岸環(huán)境中的安靜型潛艇，美國還開發(fā)了一種可迅速展開的、大面積短期使用的先進(jìn)可部署系統(tǒng)(ADS)。該系統(tǒng)由部署在各地的水面艦艇、反潛直升機(jī)投放，可在戰(zhàn)爭沖突發(fā)生前期或期間快速部署在預(yù)定作戰(zhàn)海域。圖2是美國水下預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成。

圖 2美國水下預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2　美國體系的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

2.1完善水下預(yù)警探測(cè)體系的功能，提高系統(tǒng)的綜合集成能力

近年來，美國海軍進(jìn)一步擴(kuò)大了水下預(yù)警監(jiān)視的范圍，在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將艦載拖線陣聲吶和艇載拖線陣聲吶納入水下預(yù)警探測(cè)體系。美國隨時(shí)保持12艘潛艇在世界大洋中活動(dòng)，在承擔(dān)潛伏、監(jiān)視和監(jiān)聽的任務(wù)的同時(shí)，還利用艇艏聲吶、舷側(cè)陣聲吶和拖線陣聲吶等傳感器獲取水下信息數(shù)據(jù)。航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦和護(hù)衛(wèi)艦等各種水面艦艇也利用水下探測(cè)設(shè)備獲取水下信息，其艦載反潛直升機(jī)對(duì)敏感海區(qū)進(jìn)行水下探測(cè)和搜索，并將數(shù)據(jù)帶回艦上進(jìn)行綜合處理。美海軍獲取水下信息的另一重要手段是遍布全球的P-3C反潛飛機(jī)。P-3C通過在偵察海域投放聲吶浮標(biāo)來獲取潛艇目標(biāo)和聲速梯度的信息，同時(shí)將獲取的反潛信息記錄于AN/AQH 4 記錄儀上，飛返基地后將磁帶交由遍布全球的“反潛作戰(zhàn)中心”(ASWOC)分析處理。

在反潛預(yù)警行動(dòng)中，美國不僅僅依靠潛艇、水面艦艇和飛機(jī)搜集信息，還充分利用各種水上和空中傳感器，及時(shí)搜集情報(bào)，提供完整的戰(zhàn)場空間態(tài)勢(shì)圖，實(shí)時(shí)向反潛部隊(duì)通報(bào)。在獲取情報(bào)信息的基礎(chǔ)上，派遣反潛飛機(jī)、水面艦艇前往搜索、跟蹤。美國海軍還將IUSS與作戰(zhàn)指揮和通信系統(tǒng)連接在一起，使用統(tǒng)一的情報(bào)交換網(wǎng)絡(luò)共享獲取的水下情報(bào)。同時(shí)，進(jìn)一步完善水聲信息及其他偵察情報(bào)的搜集、處理和關(guān)聯(lián)。圖3是美國海軍各種平臺(tái)獲取水下信息的示意圖。

圖 3美國水下信息獲取示意圖

2.2研制專用的配套設(shè)備，提高水下系統(tǒng)布放和維護(hù)的便利性

布放于水下的警戒探測(cè)系統(tǒng)一旦破損，其修復(fù)將十分困難。因此，研制專用的配套設(shè)備是提高水下系統(tǒng)維護(hù)便利性、減少海上施工困難、最大程度發(fā)揮水下警戒系統(tǒng)作戰(zhàn)使用效能的有效手段。為了便于深海聲學(xué)纜的布放、回收和維修，美國海軍先后研制了“海王星”號(hào)、“邁爾”號(hào)等多艘T-ARC型船?！爸嫠埂碧?hào)是美國目前唯一的現(xiàn)役海纜修理船，負(fù)責(zé)維護(hù)SOSUS系統(tǒng)。該船配備了功能強(qiáng)大的纜收放裝備，配有一個(gè)重達(dá)32.5 t的舷外系統(tǒng)(HOS)。該系統(tǒng)采用金字塔型設(shè)計(jì)，用來布放海纜修理系統(tǒng)（CRS)，海上拖拉機(jī)（海底爬行器）和海犁，如圖4所示。

圖4　海纜修理系統(tǒng)(左)海上拖拉機(jī)(右上)和海犁(右下)

“宙斯”號(hào)將主推進(jìn)系統(tǒng)與艦艏和艦艉安裝的坑道推進(jìn)器綜合在綜合控制系統(tǒng)中，可以提供精確的軌跡穩(wěn)定和船位保持能力，便于完成纜的布放和修理、基陣布放操作以及聲學(xué)測(cè)量等任務(wù)。

2.3重視水下信息體系的建設(shè)，提升水下預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)信息利用效能

為保障水下預(yù)警探測(cè)體系的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)各種手段獲取的目標(biāo)信息進(jìn)行充分有效處理和應(yīng)用，分析挖掘出有價(jià)值的信息資源。從冷戰(zhàn)開始，美國海軍就把建設(shè)全球性的水下信息體系放在極為重要的位置上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國海軍建立了功能及配套齊全的信息處理中心，從空中到海面到水下，可全天侯監(jiān)聽采集、記錄、保存和分析所得到的各種水聲信息，并構(gòu)建了世界上規(guī)模最大的分布式水聲信息庫。

美海軍水聲信息處理中心分為岸基水聲信息處理中心和移動(dòng)水聲信息處理中心。其中，岸基水聲信息處理中心又分為“反潛作戰(zhàn)中心”(ASWOC)和“水面艦艇反潛分析中心”(S2A2C) 。反潛作戰(zhàn)中心以海洋監(jiān)視信息(如SOSUS水聲預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)的輸出)以及P-3飛機(jī)等送回的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要用于支援岸基P-3反潛戰(zhàn)飛機(jī)?！八媾炌Х礉摲治鲋行摹?S2A2C)用于進(jìn)一步分析處理由航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦和護(hù)衛(wèi)艦所帶回的記錄反潛水聲數(shù)據(jù)的磁帶?！胺礉撟鲬?zhàn)模塊”(ASWM)是裝備在航空母艦上與ASWOC功能相近的設(shè)備，稱為移動(dòng)反潛數(shù)據(jù)處理中心。ASWM 用于重放處理S-3B或SH-60F反潛偵察機(jī)帶回的磁帶，并在航母返港時(shí)將磁帶交給水面艦艇反潛分析中心S2A2C 做進(jìn)一步的分析處理。圖5是美國反潛指揮作戰(zhàn)中心（ASWOC）的磁帶庫。

圖 5美國反潛指揮作戰(zhàn)中心（ASWOC）的磁帶庫

2.4大量使用聲吶輔助決策技術(shù)，提高水下預(yù)警探測(cè)效能

水聲預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)包含多型聲吶裝備，其工作的海洋環(huán)境是一個(gè)包括海面、海底及海水介質(zhì)，在時(shí)間和空間上復(fù)雜多變的聲傳播信道，會(huì)使聲信號(hào)產(chǎn)生散射、折射、反射、擴(kuò)散、吸收等物理現(xiàn)象，導(dǎo)致嚴(yán)重的波形畸變和信號(hào)相關(guān)性降低，進(jìn)而導(dǎo)致聲吶性能降低。

為了提高水下預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)效能，增強(qiáng)聲吶裝備環(huán)境適應(yīng)性，美國海軍十分重視聲吶輔助決策技術(shù)的應(yīng)用。在IUSS的各型水聲探測(cè)系統(tǒng)中均采用了決策輔助技術(shù)，其主要功能包括聲吶性能預(yù)測(cè)、戰(zhàn)術(shù)環(huán)境處理和顯示、噪聲監(jiān)測(cè)、主動(dòng)發(fā)射參數(shù)選擇、探測(cè)節(jié)點(diǎn)布放方案等，輔助顯示內(nèi)容包括聲場與環(huán)境信息利用、環(huán)境態(tài)勢(shì)、目標(biāo)態(tài)勢(shì)、顯示畫面、操作參數(shù)表等。圖6是美國SURTASS船上的聲吶輔助決策系統(tǒng)界面。

圖6　美國SURTASS船上的聲吶輔助決策系統(tǒng)界面

3　對(duì)我海軍水下預(yù)警體系發(fā)展的啟示

美國水下預(yù)警探測(cè)體系經(jīng)過近60年的發(fā)展日趨完善，其發(fā)展和建設(shè)中的許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)非常值得我們借鑒和參考。

3.1從戰(zhàn)略的高度重視水下預(yù)警探測(cè)體系的建設(shè)

根據(jù)美“空海一體戰(zhàn)”的作戰(zhàn)思想，未來美、日等海軍潛艇對(duì)我陸上戰(zhàn)略目標(biāo)和海上戰(zhàn)略通道構(gòu)成重大威脅，美軍彈道導(dǎo)彈核潛艇在太平洋中部和印度洋北部等廣闊海域就可以對(duì)我實(shí)施戰(zhàn)略核威懾和核打擊。為及時(shí)掌握動(dòng)向，必須在重要作戰(zhàn)海域?qū)γ?、日潛艇等水下作?zhàn)兵力實(shí)施早期預(yù)警。另一方面，水下戰(zhàn)場環(huán)境具有不透明性和很強(qiáng)的特殊性、復(fù)雜性，相對(duì)于其它作戰(zhàn)空間，我在水下作戰(zhàn)空間更容易縮小與強(qiáng)敵的差距，便于利用水下的局部信息優(yōu)勢(shì)破擊強(qiáng)敵的整體信息優(yōu)勢(shì)。因此，應(yīng)從增強(qiáng)我軍整體作戰(zhàn)能力和拓展國家利益的戰(zhàn)略高度，切實(shí)重視和加強(qiáng)水下預(yù)警探測(cè)體系的建設(shè)和發(fā)展。

3.2制定符合我國國情的水下預(yù)警探測(cè)體系發(fā)展路線

美國水下預(yù)警探測(cè)體系是隨著美國海軍的軍事需求而不斷變化和發(fā)展的，是與其面臨的主要戰(zhàn)略威脅和戰(zhàn)場環(huán)境相適應(yīng)的。例如，為滿足從早期的深海大洋中警戒較高噪聲的蘇聯(lián)潛艇，到在淺海探測(cè)噪聲較低的柴電潛艇的轉(zhuǎn)變，美國水下預(yù)警裝備也相應(yīng)的向機(jī)動(dòng)性更好的拖曳式水下警戒探測(cè)系統(tǒng)和可快速布放的水下警戒浮標(biāo)傾斜。因此，必須根據(jù)我國海軍的作戰(zhàn)使命任務(wù)和綜合國力，以及周邊海域的實(shí)際環(huán)境，制定符合我國國情的水下預(yù)警探測(cè)體系發(fā)展路線，不能照搬美國模式，應(yīng)突出重點(diǎn)，有計(jì)劃有步驟的發(fā)展相應(yīng)的水下預(yù)警探測(cè)裝備和技術(shù)，制定切合實(shí)際的建設(shè)方案。

3.3充分發(fā)揮水下信息在水下預(yù)警探測(cè)體系中的作用

水下預(yù)警探測(cè)體系的建設(shè)不僅僅是水下警戒探測(cè)裝備本身的建設(shè)，對(duì)各種渠道獲取的水下信息的利用也是發(fā)揮水下預(yù)警探測(cè)效能的重要一環(huán)，因此建立水下信息綜合處理中心是對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行快速探測(cè)和識(shí)別的重要基礎(chǔ)和保障。水下信息綜合處理中心擔(dān)負(fù)的主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份、數(shù)據(jù)分析處理和數(shù)據(jù)分發(fā)，通過對(duì)數(shù)據(jù)重放，利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合等多項(xiàng)技術(shù)，找出更多有價(jià)值的信息，直接為水下作戰(zhàn)服務(wù)。

3.4加大水下探測(cè)裝備的配套建設(shè)和使用研究

水下預(yù)警探測(cè)裝備的水下系統(tǒng)龐大復(fù)雜，布設(shè)更是一項(xiàng)巨大的水下工程，不但布設(shè)投放非常困難，還要解決長期使用過程中水下陣列的可靠性問題。此外，由于系統(tǒng)長期布放在沿岸淺海海域，水下設(shè)備受風(fēng)浪、海流、海水的腐蝕等環(huán)境因素影響較大，還會(huì)受到漁船拖網(wǎng)及海洋生物的破壞。因此，必須高度重視水下設(shè)備的安全性、可靠性和維護(hù)性，加強(qiáng)水下探測(cè)裝備的配套建設(shè)。由于水聲探測(cè)裝備的性能與其工作的水聲環(huán)境及裝備參數(shù)設(shè)置密切相關(guān)，能否充分發(fā)揮聲吶效能，不僅僅取決于聲吶裝備自身的性能和操作人員的技能，在很大程度上還依賴于對(duì)戰(zhàn)區(qū)水聲環(huán)境特性的了解，并根據(jù)實(shí)際水聲環(huán)境選擇最佳聲吶工作參數(shù)。因此，還需加快聲吶輔助決策技術(shù)在水聲探測(cè)裝備中的應(yīng)用研究和推廣。

參考文獻(xiàn)：

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