美國反潛裝備技術(shù)發(fā)展研究

魏 征，杜 度，劉 洋，李 奔

(1. 中國人民解放軍92578 部隊(duì)，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(qiáng)、殺傷威力大等特點(diǎn)，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(shè)，從冷戰(zhàn)期間對抗蘇聯(lián)潛艇開始，美國發(fā)展和部署了大批反潛設(shè)施與裝備，特別是部署在西太平洋地區(qū)的反潛預(yù)警系統(tǒng)和反潛作戰(zhàn)裝備，至今仍發(fā)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(xué)成像衛(wèi)星、雷達(dá)成像衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星等；空基裝備主要包括固定翼反潛機(jī)、反潛直升機(jī)等；水面裝備除航空母艦、巡洋艦、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦等主戰(zhàn)反潛裝備外，還包括用于反潛監(jiān)視預(yù)警的海洋監(jiān)視船；水下裝備主要包括潛艇以及裝設(shè)于海底對潛艇進(jìn)行監(jiān)聽預(yù)警的水下固定聲學(xué)監(jiān)聽系統(tǒng)[1-2]。

1 天基反潛預(yù)警裝備技術(shù)

美國天基反潛能力主要依靠在軌的約62 顆衛(wèi)星，主要包括5 顆“鎖眼”-12 光學(xué)成像衛(wèi)星、2 顆“長曲棍球”雷達(dá)成像衛(wèi)星以及約55 顆“白云”海洋監(jiān)視衛(wèi)星。其中，“長曲棍球”雷達(dá)成像衛(wèi)星是技術(shù)最先進(jìn)，也是最為昂貴的天基反潛預(yù)警裝備?！伴L曲棍球”衛(wèi)星是圖像傳輸型雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星?！伴L曲棍球”衛(wèi)星從20 世紀(jì)80 年代末開始部署，目前共發(fā)射了5 顆。目前在軌工作的是最后發(fā)射的2 顆“長曲棍球”衛(wèi)星（“長曲棍球”4 和“長曲棍球”5）?！伴L曲棍球”衛(wèi)星的主要性能特點(diǎn)是可全天候全天時(shí)偵察、功率大、分辨率高?！伴L曲棍球”衛(wèi)星的太陽能電池帆板展開后長度達(dá)45.7 m，可為星上雷達(dá)提供10～20 kW 的電能，這是以往天基雷達(dá)的10 倍?！伴L曲棍球”衛(wèi)星的最高分辨率在1 m 以內(nèi)，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(shù)百平方千米）探測的低精度探測器?！伴L曲棍球”衛(wèi)星的高分辨率合成孔徑雷達(dá)能克服云霧雨雪和夜暗條件的限制對地面成像，可實(shí)現(xiàn)全天候全天時(shí)偵察。它不僅特別適于跟蹤艦船和裝甲車輛的活動，監(jiān)視機(jī)動式彈道導(dǎo)彈的動向，而且還能穿透偽裝而發(fā)現(xiàn)隱蔽的武器裝備和識別假目標(biāo)，甚至能穿透干燥地表，發(fā)現(xiàn)藏在地下數(shù)米深處的設(shè)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(shù)

美國海軍航空反潛裝備主要為岸基陸基固定翼反潛機(jī)，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(jī)成為美航空反潛主力，較上一代P-3C 巡邏機(jī)相比在巡海能力、探潛能力、作戰(zhàn)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(zhàn)持續(xù)時(shí)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(jī)動性上采用渦輪扇發(fā)動機(jī)的P-8A巡航速度優(yōu)于采用渦槳發(fā)動機(jī)的P-3C。P-8A 只需3 h即可到達(dá)P-3C 4 h 飛抵的任務(wù)空域。由于P-8A 飛抵任務(wù)空域所需的時(shí)間較短，因此其在航程較遠(yuǎn)的情況下實(shí)際巡邏時(shí)間多于P-3C，巡海范圍更廣。而在相同作戰(zhàn)半徑條件下，P-8A 可執(zhí)行更長時(shí)間的反潛作戰(zhàn)任務(wù)。

表1 “長曲棍球”衛(wèi)星基本戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能Tab. 1 The basic tactical technical performance of Lacrosse satellite

2）電子設(shè)備先進(jìn)、探潛能力強(qiáng)

P-8A 反潛巡邏機(jī)裝備的AN/APY-10 型海上監(jiān)視雷達(dá)是基于P-3C 巡邏機(jī)裝備的AN/APS-137B（V）5 雷達(dá)升級研制的，具有更快的數(shù)據(jù)采集能力，且體積更小、重量更輕、平均無故障工作時(shí)間更長，并可對氣候狀態(tài)進(jìn)行彩色顯示。AN/APY-10 雷達(dá)具有高分辨率合成孔徑雷達(dá)和逆合成孔徑雷達(dá)2 種工作模式，并可與聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)體系結(jié)構(gòu)相兼容。第1 種工作模式可進(jìn)行遠(yuǎn)程水面搜索，具有對海上靜止目標(biāo)和小型活動艦艇進(jìn)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(jìn)行探測、分類、跟蹤和成像顯示，還可對岸上和陸上縱深目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視和定位。

在聲信號處理系統(tǒng)上，P-8A 裝備有波音公司研發(fā)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(xué)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理能力優(yōu)于P-3C 反潛機(jī)16 向通道聲學(xué)探測系統(tǒng)；磁探測系統(tǒng)上，P-8A 裝備了CAE 公司研制的先進(jìn)數(shù)字式磁異探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過磁場變化或異常來搜索、跟蹤、定位并確認(rèn)水下目標(biāo)，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(yōu)于P-3C 巡邏機(jī)裝備的磁異探測器。

3）聲吶浮標(biāo)負(fù)載量更大，反潛作戰(zhàn)能力強(qiáng)

P-3C 巡邏機(jī)最多可負(fù)載80～90 枚聲吶浮標(biāo)，裝備的USQ-78B 聲吶信號處理系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)視32 個(gè)聲吶浮標(biāo)信號。相比之下，P-8A 巡邏機(jī)配備有120 枚聲吶浮標(biāo)，浮標(biāo)負(fù)載量是P-3C 的近1.5 倍。裝備有3 座可旋轉(zhuǎn)式浮標(biāo)發(fā)射裝置，每座一次可裝填12 枚聲吶浮標(biāo)，具備自動和手動2 種模式，并可實(shí)施主被動同步搜索，拓展了多基聲吶搜索功能，顯著擴(kuò)大對潛搜索范圍?？赏瑫r(shí)監(jiān)視64 個(gè)被動聲吶浮標(biāo)、32 個(gè)主動聲吶浮標(biāo)，反潛作戰(zhàn)能力較P-3C 巡邏機(jī)有大幅提升。

4）采用更多電子對抗系統(tǒng)，戰(zhàn)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(tǒng)。而P-8A 則裝備有更多、更先進(jìn)的電子對抗系統(tǒng)，戰(zhàn)場生存能力更好。除無線電頻率對抗系統(tǒng)外，P-8A 機(jī)身下部前后位置裝備有“復(fù)仇女神”紅外對抗（DIRCM）系統(tǒng)，該系統(tǒng)由導(dǎo)彈報(bào)警子系統(tǒng)和干擾發(fā)射轉(zhuǎn)塔子系統(tǒng)組成，采用“蝰蛇”多波段固態(tài)激光，具有極為出色的對抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的能力；安裝有機(jī)載拖曳式誘餌系統(tǒng)，可有效保護(hù)飛機(jī)免遭導(dǎo)彈攻擊。

圖2 P-8A 固定翼反潛機(jī)聲吶浮標(biāo)發(fā)射系統(tǒng)Fig. 2 The sonar buoy launching system of P-8A anti-submarine aircraft

5）自動化程度高，人機(jī)互操作性好

與P-3C 機(jī)組作戰(zhàn)任務(wù)成員分散在機(jī)艙各處執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)不同，P-8A 巡邏機(jī)機(jī)組作戰(zhàn)任務(wù)成員集中于一個(gè)主要區(qū)域執(zhí)行任務(wù)操作，從而提高機(jī)組人員的環(huán)境感知和任務(wù)協(xié)同能力。P-8A 還裝備有新型戰(zhàn)術(shù)任務(wù)工作站，確保戰(zhàn)術(shù)人員能夠及時(shí)地掌握各種戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢信息，人機(jī)互操作性好。此外P-8A 自動化程度高，與P-3C 11 名機(jī)組成員相比，P-8A 機(jī)組成員減少了飛行工程師和傳感器協(xié)調(diào)管理員2 名成員。

在上述的四種改革方式中筆者比較認(rèn)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(zhuǎn)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(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)律，有利于更好地完成管理體制改革，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的目標(biāo)。在確定改革制度后，應(yīng)該先選取部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)作為改革試點(diǎn)，為改革工作的開展積累經(jīng)驗(yàn)。

3 水面反潛裝備技術(shù)

美國海軍水面反潛裝備系統(tǒng)主要是各種大中型水面戰(zhàn)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(yōu)勢，因此其大中型水面戰(zhàn)斗艦艇通常配備有完善的探潛設(shè)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(qū)逐艦（“阿利·伯克”IIA 型僅具備近程反潛能力）、11 艘護(hù)衛(wèi)艦以及5 艘海洋監(jiān)視船[6]。

為應(yīng)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(jī)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(qū)域工作，對潛探測預(yù)警距離達(dá)70 nmile，主要使命是對潛遠(yuǎn)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?；蚝Ｑ蟓h(huán)境較復(fù)雜的區(qū)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(dá)20 nmile，在主動模式下探測距離達(dá)35 nmile。艦載SPS-55 對海搜索雷達(dá)主要用于搜索水面目標(biāo)，可用于對水面狀態(tài)和半潛狀態(tài)的潛艇展開搜索，對半潛狀態(tài)潛艇的作用距離為27 nmile。

4 水下反潛裝備技術(shù)

目前，各國水下反潛監(jiān)視作戰(zhàn)中，“以潛制潛”依然是最主要的手段。美海軍水下反潛作戰(zhàn)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(jiān)視系統(tǒng)及目前仍在發(fā)展的分布式網(wǎng)絡(luò)化水下預(yù)警探測系統(tǒng)。

美國攻擊型核潛艇配備先進(jìn)的反潛裝備，主要特點(diǎn)是運(yùn)用了各種隱身技術(shù)，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(nèi)的大陸架水域作戰(zhàn)）。此外，“弗吉尼亞”級核潛艇配備了完備的聲吶系統(tǒng)和先進(jìn)魚雷發(fā)射系統(tǒng)等，主要聲吶單元均已實(shí)現(xiàn)集成化，以綜合聲吶系統(tǒng)的形式完成對水下目標(biāo)探測、跟蹤、分類、識別、定位、通信、偵察、導(dǎo)航、魚雷報(bào)警、火控等作戰(zhàn)功能[7]。

圖3 “弗吉尼亞”級核潛艇聲吶及輔助聲學(xué)測量系統(tǒng)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(guī)模最大的聲監(jiān)視系統(tǒng)，包括固定監(jiān)聽陣系統(tǒng)（SOSUS）、固定式分布系統(tǒng)（FDS/FDS-C）等。美國于20 世紀(jì)50 年代開始在太平洋構(gòu)建了3 條南北向的聲監(jiān)視系統(tǒng)（SOSUS），該系統(tǒng)是綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)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(biāo)組成，是一種在目標(biāo)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(tǒng)，主要用于監(jiān)測潛艇，確保水下通道安全。由于SOSUS 系統(tǒng)工程難度大、不易維護(hù)更新等問題，美國于1996 年后開始布設(shè)替代SOSUS 系統(tǒng)的分布式水下預(yù)警系統(tǒng)FDS/FDS-C，該系統(tǒng)采用民用現(xiàn)成技術(shù)（COTS）和光纖傳輸技術(shù)，大幅降低成本，將在21 世紀(jì)為美國提供長期固定水下警戒能力。隨后，美國利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)及通信技術(shù)，將固定式警戒系統(tǒng)（FSS）、固定分布式水下預(yù)警系統(tǒng)（FDS）、先進(jìn)可布署系統(tǒng)（ADS）和機(jī)動水下監(jiān)視系統(tǒng)（SURTASS/LFA）系統(tǒng)綜合集成為綜合水下監(jiān)視系統(tǒng)（IUSS），部署區(qū)域覆蓋太平洋和大西洋的大部分范圍，可大范圍實(shí)現(xiàn)對先進(jìn)的柴電潛艇和核動力潛艇的聲監(jiān)視。

5 未來發(fā)展

美國在《21 世紀(jì)反潛戰(zhàn)概念》中明確指出，將反潛戰(zhàn)方式從“平臺密集型”向“傳感器密集型”轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)化持久監(jiān)視和戰(zhàn)場準(zhǔn)備，通過天基平臺、分布式水下傳感器等預(yù)警、偵察手段，獲得清晰的戰(zhàn)場態(tài)勢圖和精確的目標(biāo)定位。在裝備建設(shè)上，不斷升級或發(fā)展新型感知系統(tǒng)，并創(chuàng)新性地運(yùn)用新型裝備，綜合運(yùn)用制式和非制式裝備，以提高各種條件下對潛預(yù)警、探測和跟蹤能力，其中無人系統(tǒng)反潛成為發(fā)展重點(diǎn)[8-9]。

1）空基反潛裝備技術(shù)

美國新一代航空反潛裝備P-8A 具備無人機(jī)投放及應(yīng)用能力，以及與“廣域海上監(jiān)視無人機(jī)”協(xié)同作戰(zhàn)的能力。前者利用無人機(jī)使P-8A 具備在高空對潛艇的精確定位能力，后者可承擔(dān)海上巡邏、偵察、監(jiān)視和搜集情報(bào)等任務(wù)，并通過通用數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)情報(bào)信息的無縫連接，進(jìn)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(fā)的MQ-4C 無人偵察機(jī)（亦稱“全球鷹”）進(jìn)行作戰(zhàn)概念驗(yàn)證。

2015 年1 月美國海軍研究署還授予英國BAE 系統(tǒng)公司電子系統(tǒng)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(jī)，可自動或半自動為P-8A 反潛機(jī)提供反潛瞄準(zhǔn)；2017 年技術(shù)成熟度達(dá)到6 級。

2）水面反潛裝備技術(shù)

美國國防先期研究計(jì)劃局于2010 年開始研制反潛持續(xù)跟蹤無人艇（ACTUV）。ACTUV 具備快速到達(dá)指定作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)域的能力，然后對潛艇進(jìn)行數(shù)月、上千千米的持續(xù)跟蹤，提高美海軍整個(gè)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(duì)執(zhí)行偵察、跟蹤敵方潛艇的任務(wù)。2016 年10 月ACTUV 完成無人艇“空中拖曳式海軍系統(tǒng)”（TALONS）樣機(jī)測試，該樣機(jī)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(jìn)行通信，探測范圍得到了大幅擴(kuò)展。

3）水下反潛裝備技術(shù)

水下反潛發(fā)展方面，水下無人系統(tǒng)及其組成的協(xié)同作戰(zhàn)網(wǎng)將成為美國海軍未來反潛的主戰(zhàn)力量。無人系統(tǒng)裝備研制不用考慮人因因素，持續(xù)執(zhí)行任務(wù)時(shí)間長，并便于隱身性設(shè)計(jì)，適用于出入前沿戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行長期隱蔽巡航偵察任務(wù)。

美國海軍目前已裝備“金槍魚”-21、REMUS 600 等可執(zhí)行情報(bào)/監(jiān)視/偵察任務(wù)的無人潛航器。同時(shí)，美國海軍重點(diǎn)發(fā)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(zhàn)單位，形成“察打一體”的反潛力量。美國還重視發(fā)揮協(xié)同作戰(zhàn)集群優(yōu)勢，利用多無人系統(tǒng)形成大范圍、長航時(shí)的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，其中主要發(fā)展“近海持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)”（PLUSNet）和“分布式敏捷反潛系統(tǒng)”（DASH）。美海軍目前正積極進(jìn)行演示驗(yàn)證，并已具備小范圍部署能力。

6 結(jié) 語

總體來看，美海軍已實(shí)現(xiàn)海上聯(lián)合反潛作戰(zhàn)能力，正在謀求水面、水下全軍種的聯(lián)合作戰(zhàn)能力。進(jìn)一步推動發(fā)展以水下網(wǎng)絡(luò)和水面網(wǎng)絡(luò)作為作戰(zhàn)資源整合紐帶，以天基偵察監(jiān)視裝備、海峽和要地水下固定式遠(yuǎn)程監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)為主要預(yù)警監(jiān)視手段，以陸基固定翼反潛機(jī)、長航時(shí)無人機(jī)和艦載反潛直升機(jī)、反潛無人艇、布放式水下探測網(wǎng)絡(luò)為主要搜索跟蹤力量，以空中、水面、水下反潛平臺聯(lián)合各種前出打擊負(fù)載為主要反潛打擊兵力，并輔之以海洋調(diào)查船、水聲監(jiān)視船和大量無人系統(tǒng)執(zhí)行水文、地理、目標(biāo)數(shù)據(jù)搜集等海戰(zhàn)場建設(shè)任務(wù)的新型聯(lián)合反潛概念。在此基礎(chǔ)上，新技術(shù)、新裝備的應(yīng)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(guān)裝備建設(shè)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(shí)、擴(kuò)展現(xiàn)有反潛裝備體系，海上多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)模式已臻成熟。