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水下的暗战(一)

2020-03-20涂林峰

兵器知识 2020年2期
关键词:水面舰艇声呐反潜

涂林峰

反鱼雷作战的要求

鱼雷相当于“水下的导弹”,在现代海战中的作战价值非常高,是水面舰艇和潜艇面临的一个重要威胁。由于鱼雷的攻击比导弹更隐蔽,攻击效果更致命,尤其是随着降噪技术的提高,潜艇和鱼雷的攻击隐蔽性也得到极大的提高,潜艇在水下发动的鱼雷偷袭可以对水面舰艇造成严重破坏,2010年韩国“天安”号护卫舰遭鱼雷攻击而沉没就是一个现实例子。而且新一代先进鱼雷的攻击距离越来越远,制导精度也越来越高,航速和机动性等性能也得到了大幅提高,水面舰艇和潜艇类目标将越来越难以凭借机动来躲开鱼雷的攻击。为了实现对来袭鱼雷的有效自卫防御,必须要采取积极的鱼雷防御措施,同时实施硬摧毁和软杀伤等多种干扰、对抗措施,才能使舰艇不受鱼雷威胁,在反潜攻防作战中占得先机。

水下环境的特殊性,使得反鱼雷作战的模式和空中的防空反导作战有着根本的区别。因为海洋水声环境的复杂性以及声波在水下传播的不确定性,即便是对大中型潜艇的搜寻、确认和定位都存在很大困难,更何况是体型更小、静音性能更好,且航行机动灵活的鱼雷类目标。不管是水面舰艇还是水下的潜艇,对来袭鱼雷的探测、告警、定位、防御都存在很大困难,而且水声环境的复杂性还导致了很高的虚警率以及漏报的可能。要发现鱼雷来袭已经很不容易了,拦截鱼雷则更不容易,从某种角度上讲拦截鱼雷比拦截空中的导弹更困难。目前的声呐系统对来袭鱼雷的报警距离在10千米以内,因此来袭鱼雷会在几分钟的时间内追上目标,目标舰艇的反鱼雷对抗系统必须具备强大的快速反应能力和决策能力,一般应在不超过1分钟的时间内完成对来袭鱼雷的防御决策。目前,反鱼雷技术仍是各国海军的重点研究对象,很多技术仍未进入实用阶段。

发现和定位

在鱼雷防御作战中,首先要解决发现并定位来袭鱼雷的难题,及时的预警是鱼雷防御作战成功与否的关键所在,否则根本谈不上采取有效的鱼雷防御及水声对抗措施。现代先进鱼雷通常都采用了各种降噪技术,其自辐射噪声比潜艇要小得多。而且先进鱼雷多采取了双速制,在巡航阶段低速航行,产生的噪声极小,很难被发现,在攻击的末段则增大航速以提高打击效果,此时已经距离被攻击的对象非常近了,即使被发现和告警,目标舰艇的反应时间和能采取的对抗措施也已经非常有限了。因此,水面舰艇和潜艇装备的传统对潜/对舰探测声呐对来袭鱼雷很难做到快速、高效、可靠的预警,往往还需要配备专用的鱼雷告警声呐。一般来说,鱼雷告警声呐属于一种拖曳式战术声呐,分为主动和被动两种。被动告警声呐的探测信息则分为两种,一是来袭鱼雷航行时的自噪声,二是来袭鱼雷的主动声自导装置发射的声信号。

通常情况下,被动告警声呐的作用距离相对较远,但被动声呐在使用中有很多制约因素,其有效报警距离受对方鱼雷航行时产生的自噪声大小的限制,在遇到安静型鱼雷时其探测效能将会大幅减弱。而被动告警声呐在利用声自导鱼雷发出的声探测信号进行被动探测时,则受限于对方鱼雷开启主动声自导系统的时间,而这个过程通常都是在最后的攻击阶段才启用。可见,被动告警声呐在使用中都有很大的限制,主要受限于對方鱼雷的技术水平。此外,被动告警声呐最大的问题在于不能直接测出来袭鱼雷的距离信息,限制了定位精度,这对于某些对精度要求极高的反鱼雷硬杀伤武器系统来说是很不利的。主动告警声呐的特点是定位精度较高,但有效作用距离较为有限,而且出于声隐蔽的考虑一般情况下不会轻易开启。因此舰艇的鱼雷告警有必要采取主动、被动鱼雷告警声呐配合工作的方式,先由被动告警声呐提供远距离报警,之后再由主动告警声呐对来袭鱼雷进行精确定位,为反鱼雷拦截武器提供高精度的目标信息,从而实现最理想的鱼雷防御效果。尽管国外有很多鱼雷告警声呐号称能在10千米甚至更远的距离上发现来袭鱼雷,但以目前的技术水平来看,在海洋复杂水声环境的影响下,以及先进鱼雷静音技术的不断发展,鱼雷告警声呐在实战中的作战效能恐怕并没有试验中看起来那么美好,鱼雷告警仍将是制约鱼雷防御系统发展以及反鱼雷作战效能发挥的一个技术瓶颈。

反鱼雷防御作战的示意图

水面舰艇配备的拖曳式鱼雷告警声呐

反鱼雷硬杀伤拦截手段

对于鱼雷防御来说,目前的软杀伤对抗系统已经比较完善了,但面对新型智能化鱼雷时仍不能保证舰艇的绝对安全。相比之下,可对来袭鱼雷直接拦截并摧毁的反鱼雷硬杀伤武器系统,则能真正使目标舰艇不会遭受攻击。目前的反鱼雷硬杀伤拦截手段主要包括反鱼雷深弹、反鱼雷鱼雷、反鱼雷射弹以及其它的反鱼雷诱杀等方式。

反鱼雷深弹反鱼雷深弹目前主要是利用原本用于反潜的火箭助飞深弹用来拦截鱼雷。当来袭鱼雷进入火箭助飞深弹的有效射程后,水面舰艇将火箭助飞深弹发射至来袭鱼雷的航道上,引爆战斗部以摧毁鱼雷。一般情况下,即使深水炸弹的爆炸没有直接摧毁来袭鱼雷,爆炸产生的冲击波也足以使鱼雷的声自导系统暂时失灵而导致鱼雷丢失目标。水面舰艇也可以一次齐射多枚火箭助飞深弹,形成一道声学屏障使来袭鱼雷无法有效跟踪目标舰艇,如果再配合反鱼雷水声诱饵等干扰/诱骗措施,则可以取得更好的防御效果。此外,火箭助飞深弹在拦截来袭方向与航道较为固定的尾流自导鱼雷时,也可以取得较理想的拦截效果。而且,在水面舰艇后方爆炸的火箭助飞深弹还可以搅乱舰艇的尾流痕迹,使尾流自导鱼雷迷惑或丢失目标。俄罗斯海军还发展了配备有声自导装置和控制舵面的制导火箭深弹,这种深弹除了不具备水下自主航行能力外,其它都与声自导鱼雷区别不大了。反鱼雷火箭助飞深弹的优点是可以利用火箭助飞的方式在最短的时间内拦截来袭鱼雷,反应速度快,攻击效率也比较高,而且目标舰艇可以同时发射多枚深弹对多个方向的来袭鱼雷进行拦截,具备了一定的水下“抗饱和攻击”能力。此外,反鱼雷深弹并不需要直接命中鱼雷,凭借爆炸产生的压强和冲击波就可以摧毁一定范围内的鱼雷,因此它对攻击精度的要求相对较低,是一种技术层次较低但却简单实用的反鱼雷硬杀伤武器。

攻击核潜艇上的圆柱形声呐基阵

俄制反潜火箭深弹发射装置

火箭深彈爆炸时的场景

目前,除了俄罗斯、中国、瑞典等国的海军舰艇普遍装备有火箭助飞深弹外,以美国为代表的西方国家已经不再装备舰载火箭助飞深弹。我国“辽宁”号航母在舰尾舷角处安装有2座12管火箭助飞深弹系统。由于航母编队的反潜作战任务主要由其它舰艇来承担,航母自身一般不参与反潜作战,因此这2座火箭助飞深弹系统的作用应该主要是用于干扰和摧毁来自舷侧和尾部的声自导、尾流自导鱼雷。

反鱼雷火箭助飞深弹的最大缺点在于它只能配备于水面舰艇,而不像反鱼雷鱼雷可以装备于水面舰艇和潜艇,这使它的应用范围受到限制。而且火箭助飞深弹与反鱼雷鱼雷相比,其攻击精度较低,一般需要齐射多枚才能对来袭鱼雷有效拦截,但舰艇的备弹量通常又有限,一次齐射的数量又不能过多。如果为火箭助飞深弹加装自导装置和控制系统,虽然可大幅提高攻击精度和效率,却会抬升火箭深弹的造价,增大了拦截成本,这削弱了火箭助飞深弹作为一种廉价武器装备的传统优势。此外,无制导的火箭助飞深弹在拦截鱼雷目标时,对舰载声呐的探测性能和探测精度要求更高,因此它只能用于较近距离的反鱼雷拦截作战。而且,火箭助飞深弹在水中爆炸时产生的声波效应将直接影响到舰载声呐对目标的正常探测,无法在第一时间内确认来袭鱼雷是否被摧毁。如果深弹未能一次性摧毁来袭鱼雷,则舰载声呐受爆炸声波的影响有可能会丢失目标,丧失对来袭鱼雷的持续跟踪能力,这在某种程度上来讲可能是致命的。

“辽宁”舰的12管多功能火箭助飞深弹系统

我国海军舰艇发射反潜火箭深弹

我国海军舰艇上配备的6管反潜火箭深弹发射装置

发射出管的MK46轻型鱼雷

反鱼雷鱼雷相对于火箭助飞深弹这种较为“粗放”的拦截方式而言,反鱼雷鱼雷(ATT)是将来很有发展前景的一种精确反鱼雷硬杀伤手段,以美国为首的西方国家对反鱼雷鱼雷的相关技术进行了较为深入的研究。与火箭助飞深弹相比,反鱼雷鱼雷属于“点对点”式的精确杀伤,两者就好比近防炮和近防导弹。美国最初的反鱼雷鱼雷研制计划是将老式的库存鱼雷改装为反鱼雷鱼雷,后因为其拦截速度过低,达不到应有的性能指标而放弃。美国海军还曾计划将现役324毫米MK46轻型反潜鱼雷改装成专用的反鱼雷鱼雷,但MK46的航速仍然偏低,时间窗口太短,拦截成功率不容乐观。现役轻型鱼雷用于反鱼雷作战时的一个最大问题是,其初始设计是用于攻击和破坏潜艇或水面舰艇这种大块头目标的,如果拦截尺寸小、速度快、机动性强、噪声小的鱼雷目标,其机动性、速度和制导性能等指标就很勉强了,甚至连它的战斗部都不适应反鱼雷作战任务。传统鱼雷为了增强破坏效果,多采用定向爆破的聚能战斗部,而反鱼雷作战时需要增强战斗部的全向破坏效果,以弥补制导误差。普通反潜鱼雷通常都追求更远的制导作用距离,对制导精度的要求相对放低:反鱼雷鱼雷攻击的是小型机动目标,对制导和攻击精度要求极高,对作用距离反而不那么急迫。

因此,目前研制反鱼雷鱼雷的大部分国家都采取单独研发专用型号的方式,唯有意大利和法国选择将现役的324毫米轻型反潜鱼雷MU90直接改进为反鱼雷鱼雷,即MU90HK。其外形尺寸和MU90基本相同,但提高了最大航速,改进了声自导系统和战斗部等。据称MU90HK已具备了拦截重型鱼雷的能力,但尚不清楚能否拦截高机动性的轻型静音鱼雷。MU90反潜鱼雷之所以能改进为专用的反鱼雷鱼雷,是因其优良性能指标在世界排名属一属二,但即使这样,其改为反鱼雷鱼雷后,在技术和成本上的可行性仍有待观察。将如此先进的鱼雷用于反鱼雷作战,其技术水准和使用成本甚至可能比被拦截的鱼雷还要高,从效费比来看似乎并不是一种合理的选择,因为舰载声呐对于鱼雷攻击的虚警率非常高,这一点后文中还会提到。

MU90轻型反潜鱼雷

德国“海蜘蛛”反鱼雷鱼雷及其发射入水场景

世界上第一种服役的反鱼雷鱼雷是德国的“海蜘蛛”。该型鱼雷直径210毫米,重仅115千克,算是一种“微型鱼雷”,体型和重量都明显小于传统的轻型反潜鱼雷,因此可以成为一种非常机动灵活的近程反鱼雷武器。“海蜘蛛”鱼雷结构紧凑、尺寸小、装载量大,采取主动/被动复合声自导方式,声自导作用距离达到数百米,水下航程为1000米左右,航行速度小于50节。作为一种反鱼雷拦截武器,“海蜘蛛”的推进装置与常规鱼雷有很大不同,采用固体火箭发动机,可高速拦截来袭鱼雷。“海蜘蛛”可装备于潜艇和水面舰艇上,舰用型还带有火箭助推装置以增加有效射程。在水面舰艇上使用时,“海蜘蛛”可以利用多功能诱饵发射装置发射,具有反应迅速、尺寸小和易于装载的特点,平台适应性非常好。“海蜘蛛”的平面阵声呐具有主动、被动以及拦截作战模式,视界范围较大。战斗部采用全向爆炸方式,以便更好地拦截来袭鱼雷。总的来说,“海蜘蛛”反鱼雷鱼雷比常规反潜鱼雷体积小、重量轻,内部结构也相对简单,不失为一种较可靠的反鱼雷拦截武器。但“海蜘蛛”鱼雷的射程较小,作为反鱼雷拦截武器其航速也偏低,对新型高速、高机动鱼雷的拦截效果仍未可知。

20世纪90年代初,美国海军开始研制一种全新的超小型反鱼雷鱼雷,直径仅159毫米,航速和航程均较为理想,可以通过艦载或潜载多用途发射装置发射,可对来袭鱼雷进行探测、识别、跟踪并直接摧毁。该鱼雷目前仍处于试验阶段,据称在水下试验中已多次成功拦截了来袭鱼雷,而且具备对轻型高速鱼雷的拦截能力。目前,美国海军正在全面改进和完善鱼雷防御系统,计划在2035年以前装备所有的舰艇。俄罗斯海军舰艇虽然普遍装备了反潜火箭助飞深弹,但也在进行反鱼雷鱼雷的研发工作。正在研制的“口袋”E/NK反鱼雷鱼雷直径324毫米,重达350千克以上,与轻型反潜鱼雷相当,在反鱼雷鱼雷中可谓名副其实的大块头。该鱼雷的航速大于50节,航程大于1400米,采用主动/被动复合声自导方式,作用距离大于400米。目前看,俄罗斯海军对于该系统的发展似乎犹豫不决,制约因素还是那个老问题——钱。

从航母上发射反鱼雷鱼雷拦截目标示意图

美国航母进行反鱼雷鱼雷测试

美国研制的超小型反鱼雷鱼雷

虽然有多个国家都在争相研发反鱼雷鱼雷,但目前进入实用阶段的并不多。这主要是因为反鱼雷鱼雷技术目前还存在着很多问题,有很多技术难点需要攻克。首先需要解决的就是如何提高反鱼雷鱼雷的航行速度和水下机动能力。由于现代鱼雷多具备了高速、机动性好的特点,反鱼雷鱼雷要想保证对来袭鱼雷的拦截成功率,必须具备很强的水下机动性能,也就是高速和高机动性。但是,由于水下的阻力非常大,反鱼雷鱼雷水下航行时的转弯半径也大,其最大航速很难提升上去,很难获得比来袭鱼雷更高的机动性和航速,其50节左右的最大航速甚至比目前的先进重型热动力鱼雷还要低。因此,反鱼雷鱼雷对先进高速/高机动鱼雷的拦截效果值得怀疑。这一点与空中飞行的导弹有很大区别。一般情况下要求拦截导弹的机动过载是被拦截目标的3~5倍,而且导弹通常比目标的飞行速度更高,从而实现以快制快,虽然技术难度也很高,但已经实现了。

“海蜘蛛”从水面舰艇发射拦截来袭鱼雷的示意图,圆圈内为其发射装置

此外,来袭鱼雷在不同的作战环境下也有不同的搜索航道,比如蛇形搜索、环形搜索、螺旋形搜索等,如果丢失目标,还有再搜索航道。这导致了来袭鱼雷的航道通常是复杂多变的,对于反鱼雷鱼雷系统来说,要预测来袭鱼雷的航道非常困难,这也给反鱼雷鱼雷对目标的有效拦截提出了很大的挑战。而导弹类目标由于速度过快,其飞行弹道在大多数情况下都是固定的,即使有所改变也是比较有规律的变化,因此反导导弹可以通过预测弹道来计算对目标的拦截点。

俄罗斯“口袋”E/NK反鱼雷鱼雷及其发射场景

与鱼雷不同的是,防空导弹在空中有很好的机动性

陆基中段反导拦截系统作战示意图

大型地基反导预警雷达

还有,从制导的角度来讲,反鱼雷鱼雷在拦截鱼雷时也会遇到比反导拦截作战更大的困难。反导拦截系统内通常都配备有不同类型的多部雷达系统,包括远程预警雷达、中近程高精度跟踪雷达等,甚至还可以得到各种空基、天基侦察平台的支援(如天基红外预警卫星、大型反导预警/侦察机等)。在多种雷达系统和侦察/预警平台的共同配合下,可以获得来袭导弹的精确运动参数和飞行轨迹,甚至可以实现对来袭导弹的精确成像识别,并且这种高精度的多平台协同探测方式还可以通过数据链系统对反导拦截弹进行飞行中途的指挥控制(如美国CEC协同交战系统的一大应用方向就是反弹道导弹的拦截作战),从而使反导拦截弹获得最理想的制導和拦截效果。而反鱼雷鱼雷系统显然是不可能具备这种制导条件的。因为到目前为止,水下通信技术的发展仍不足以支持水下作战平台和各种侦察探测平台的网络化作战与协同作战,各种水下作战平台和装备(如潜艇、无人潜航器、鱼雷等)通常都是各自为战,相互之间难以实现协同与配合,通常只能通过自身的声呐系统对来袭鱼雷进行告警和探测,在进行反鱼雷作战时也就很难得到其它外部侦察/探测平台的支援。对于反鱼雷鱼雷来说,其在拦截作战过程中不但无法得到其它平台的协助,甚至连自身的发射平台都指望不上,而只能依靠自带的声自导系统来完成“水下反导”作战,可见其制导难度之大。由上可见,鱼雷拦截鱼雷比导弹拦截导弹更难实现,快对快的拦截固然不易,慢对慢的拦截有时反而难度更大。正是因为常规鱼雷的水下航速和制导性能都非常有限,俄罗斯海军甚至打算将航速高达200节的“暴风雪”超空泡鱼雷作为反鱼雷拦截装备使用。用这种直径533毫米、重达2.7吨的重型鱼雷去执行反鱼雷拦截任务,也算是一种无奈之举了。

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