美国反潜装备技术发展研究论文

美国反潜装备技术发展研究

魏征¹，杜度¹，刘洋²，李奔²

(1. 中国人民解放军92578 部队，北京 100161；2. 中船重工第七一四研究所，北京 100101)

摘要: 美国海军认为潜艇是海上作战最主要的威胁之一，并历来重视反潜装备技术的发展。目前，美国已形成天基、空基、水面和水下反潜作战体系，拥有强大的反潜作战力量。本文对美国反潜装备技术发展进行研究，并研判其未来走向，对我国反潜装备技术发展有一定借鉴作用。

关键词：潜艇；反潜；装备技术

0 引言

目前尚无国家做到海洋“透明”，潜艇仍然具有突袭性强、杀伤威力大等特点，在海上军事对抗中极具威慑力。因此，美国高度重视反潜能力的建设，从冷战期间对抗苏联潜艇开始，美国发展和部署了大批反潜设施与装备，特别是部署在西太平洋地区的反潜预警系统和反潜作战装备，至今仍发挥着重要作用。

美国的反潜装备体系谱系完整，按所处物理空间的不同分为天基装备、空基装备、水面装备和水下装备。其中，天基装备主要包括光学成像卫星、雷达成像卫星、电子侦察卫星等；空基装备主要包括固定翼反潜机、反潜直升机等；水面装备除航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰等主战反潜装备外，还包括用于反潜监视预警的海洋监视船；水下装备主要包括潜艇以及装设于海底对潜艇进行监听预警的水下固定声学监听系统^[1^-^2]。

1 天基反潜预警装备技术

美国天基反潜能力主要依靠在轨的约62 颗卫星，主要包括5 颗“锁眼”-12 光学成像卫星、2 颗“长曲棍球”雷达成像卫星以及约55 颗“白云”海洋监视卫星。其中，“长曲棍球”雷达成像卫星是技术最先进，也是最为昂贵的天基反潜预警装备。“长曲棍球”卫星是图像传输型雷达成像侦察卫星。“长曲棍球”卫星从20 世纪80 年代末开始部署，目前共发射了5 颗。目前在轨工作的是最后发射的2 颗“长曲棍球”卫星（“长曲棍球”4 和“长曲棍球”5）。“长曲棍球”卫星的主要性能特点是可全天候全天时侦察、功率大、分辨率高。“长曲棍球”卫星的太阳能电池帆板展开后长度达45.7 m，可为星上雷达提供10～20 kW 的电能，这是以往天基雷达的10 倍。“长曲棍球”卫星的最高分辨率在1 m 以内，星上既有用于小范围探测的高分辨率探测器，又有用于大范围（数百平方千米）探测的低精度探测器。“长曲棍球”卫星的高分辨率合成孔径雷达能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面成像，可实现全天候全天时侦察。它不仅特别适于跟踪舰船和装甲车辆的活动，监视机动式弹道导弹的动向，而且还能穿透伪装而发现隐蔽的武器装备和识别假目标，甚至能穿透干燥地表，发现藏在地下数米深处的设施^[3]。

图1 美国反潜装备体系
Fig. 1 Anti-submarine equipment system of the US navy

2 航空反潜装备技术

美国海军航空反潜装备主要为岸基陆基固定翼反潜机，至2018 年底主要包括100 架P-3C、84 架P-8A，其中P-8A 将逐步替代P-3 系列反潜巡逻机成为美航空反潜主力，较上一代P-3C 巡逻机相比在巡海能力、探潜能力、作战能力、生存能力、自动化程度均有所提高^[4-5]，具体情况如下：

1）巡海范围广、反潜作战持续时间长

P-8A 最大航程约为9 000 km，与P-3C 的8 300 km相差不大，但在机动性上采用涡轮扇发动机的P-8A巡航速度优于采用涡桨发动机的P-3C。P-8A 只需3 h即可到达P-3C 4 h 飞抵的任务空域。由于P-8A 飞抵任务空域所需的时间较短，因此其在航程较远的情况下实际巡逻时间多于P-3C，巡海范围更广。而在相同作战半径条件下，P-8A 可执行更长时间的反潜作战任务。

4）采用更多电子对抗系统，战场生存能力好

表1 “长曲棍球”卫星基本战术技术性能
Tab. 1 The basic tactical technical performance of Lacrosse satellite

在防御措施上，P-3C 主要装备有AN/ALR-95 电子对抗系统。而P-8A 则装备有更多、更先进的电子对抗系统，战场生存能力更好。除无线电频率对抗系统外，P-8A 机身下部前后位置装备有“复仇女神”红外对抗（DIRCM）系统，该系统由导弹报警子系统和干扰发射转塔子系统组成，采用“蝰蛇”多波段固态激光，具有极为出色的对抗红外制导导弹的能力；安装有机载拖曳式诱饵系统，可有效保护飞机免遭导弹攻击。

美国海军水面反潜装备系统主要是各种大中型水面战斗舰艇。水面反潜装备由于在体积和吨位上具有空中、水下等其他平台难以企及的优势，因此其大中型水面战斗舰艇通常配备有完善的探潜设备和反潜武器。美国具备反潜能力水面舰艇105 艘，包括22 艘巡洋舰、67 艘驱逐舰（“阿利·伯克”IIA 型仅具备近程反潜能力）、11 艘护卫舰以及5 艘海洋监视船^[6]。

正是由于对短篇小说的偏爱，导致小编年轻的时候，没有把《武侠版》上连载的长篇读完，最后竟然因此幸运地没有掉进《山河》的十年大坑……

在声信号处理系统上，P-8A 装备有波音公司研发的水声处理器，该处理器可接受、处理、记录64 向通道主、被动声学数据，数据处理能力优于P-3C 反潜机16 向通道声学探测系统；磁探测系统上，P-8A 装备了CAE 公司研制的先进数字式磁异探测系统，该系统可通过磁场变化或异常来搜索、跟踪、定位并确认水下目标，尤其适用于探测由非磁性合金钢材料制造的潜艇，猎潜性能优于P-3C 巡逻机装备的磁异探测器。

3）声呐浮标负载量更大，反潜作战能力强

P-3C 巡逻机最多可负载80～90 枚声呐浮标，装备的USQ-78B 声呐信号处理系统可同时监视32 个声呐浮标信号。相比之下，P-8A 巡逻机配备有120 枚声呐浮标，浮标负载量是P-3C 的近1.5 倍。装备有3 座可旋转式浮标发射装置，每座一次可装填12 枚声呐浮标，具备自动和手动2 种模式，并可实施主被动同步搜索，拓展了多基声呐搜索功能，显著扩大对潜搜索范围。可同时监视64 个被动声呐浮标、32 个主动声呐浮标，反潜作战能力较P-3C 巡逻机有大幅提升。

其中ceil()为向上取整函数，floor()为向下取整函数。按照上述方法即可计算得到位于里程桩之间相隔为C的桩号编码。

2）电子设备先进、探潜能力强

图2 P-8A 固定翼反潜机声呐浮标发射系统
Fig. 2 The sonar buoy launching system of P-8A anti-submarine aircraft

各种证据的真实性，只有通过相互的对比、印证才能最终得以审查核实，作为认定案件事实的根据。被害人陈述作为最能直接、全面的反映案件事实的直接证据，对其它证据的审查起着不可替代的作用。所以运用证伪思维对被害人陈述进行审查，才可以使其对其他证据的审查作用更大程度的得到发挥。同时也使得与虚假陈述所对应的虚假的其他证据得以排除。

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与P-3C 机组作战任务成员分散在机舱各处执行作战任务不同，P-8A 巡逻机机组作战任务成员集中于一个主要区域执行任务操作，从而提高机组人员的环境感知和任务协同能力。P-8A 还装备有新型战术任务工作站，确保战术人员能够及时地掌握各种战术态势信息，人机互操作性好。此外P-8A 自动化程度高，与P-3C 11 名机组成员相比，P-8A 机组成员减少了飞行工程师和传感器协调管理员2 名成员。

3 水面反潜装备技术

P-8A 反潜巡逻机装备的AN/APY-10 型海上监视雷达是基于P-3C 巡逻机装备的AN/APS-137B（V）5 雷达升级研制的，具有更快的数据采集能力，且体积更小、重量更轻、平均无故障工作时间更长，并可对气候状态进行彩色显示。AN/APY-10 雷达具有高分辨率合成孔径雷达和逆合成孔径雷达2 种工作模式，并可与联合战术体系结构相兼容。第1 种工作模式可进行远程水面搜索，具有对海上静止目标和小型活动舰艇进行探测、跟踪、分类、识别和成像显示等功能，第2 种工作模式可对浮出水面的潜艇和在濒海浅水活动的小型高速水面艇进行探测、分类、跟踪和成像显示，还可对岸上和陆上纵深目标进行监视和定位。

根据高铁系统所需求的滤波器指标,先评估指标通带的实现方案,再根据指标通带远端抑制的要求考虑是否级联低通滤波器。

美国新一代航空反潜装备P-8A 具备无人机投放及应用能力，以及与“广域海上监视无人机”协同作战的能力。前者利用无人机使P-8A 具备在高空对潜艇的精确定位能力，后者可承担海上巡逻、侦察、监视和搜集情报等任务，并通过通用数据链实现情报信息的无缝连接，进一步拓展P-8A 的探潜和打击范围。2017 年，美海军使用诺·格公司研发的MQ-4C 无人侦察机（亦称“全球鹰”）进行作战概念验证。

4 水下反潜装备技术

目前，各国水下反潜监视作战中，“以潜制潜”依然是最主要的手段。美海军水下反潜作战力量主要为3 级52 艘攻击型核潜艇以及水下固定式声呐阵列。至2019 年6 月，美装备32 艘“洛杉矶”级、3 艘“海狼”级，17 艘“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇，水下固定式声呐阵列主要包括固定式水下监视系统及目前仍在发展的分布式网络化水下预警探测系统。

美国攻击型核潜艇配备先进的反潜装备，主要特点是运用了各种隐身技术，安静性好（其中“弗吉尼亚”级被称为“世界上最安静的潜艇”）、航速高（24～34 kn）、适合多种海域（“洛杉矶”级和“海狼”级的潜深超过400 m，而“弗吉尼亚”级可以在200 m 以内的大陆架水域作战）。此外，“弗吉尼亚”级核潜艇配备了完备的声呐系统和先进鱼雷发射系统等，主要声呐单元均已实现集成化，以综合声呐系统的形式完成对水下目标探测、跟踪、分类、识别、定位、通信、侦察、导航、鱼雷报警、火控等作战功能^[7]。

图3 “弗吉尼亚”级核潜艇声呐及辅助声学测量系统布局位置示意
Fig. 3 The layout of virginia class nuclear submarine sonar and auxiliary acoustic measurement system

美国拥有全世界规模最大的声监视系统，包括固定监听阵系统（SOSUS）、固定式分布系统（FDS/FDS-C）等。美国于20 世纪50 年代开始在太平洋构建了3 条南北向的声监视系统（SOSUS），该系统是综合水下监视系统的组成部分之一，由岸基声呐站、一系列布放在海底的水听器基阵和声呐浮标组成，是一种在目标海域海底、重要海峡通道及军事要塞附近海底部署的永久性固定式水听器阵系统，主要用于监测潜艇，确保水下通道安全。由于SOSUS 系统工程难度大、不易维护更新等问题，美国于1996 年后开始布设替代SOSUS 系统的分布式水下预警系统FDS/FDS-C，该系统采用民用现成技术（COTS）和光纤传输技术，大幅降低成本，将在21 世纪为美国提供长期固定水下警戒能力。随后，美国利用先进的传感器技术、信息处理技术及通信技术，将固定式警戒系统（FSS）、固定分布式水下预警系统（FDS）、先进可布署系统（ADS）和机动水下监视系统（SURTASS/LFA）系统综合集成为综合水下监视系统（IUSS），部署区域覆盖太平洋和大西洋的大部分范围，可大范围实现对先进的柴电潜艇和核动力潜艇的声监视。

5）自动化程度高，人机互操作性好

5 未来发展

美国在《21 世纪反潜战概念》中明确指出，将反潜战方式从“平台密集型”向“传感器密集型”转变，强调网络化持久监视和战场准备，通过天基平台、分布式水下传感器等预警、侦察手段，获得清晰的战场态势图和精确的目标定位。在装备建设上，不断升级或发展新型感知系统，并创新性地运用新型装备，综合运用制式和非制式装备，以提高各种条件下对潜预警、探测和跟踪能力，其中无人系统反潜成为发展重点^[8^-^9]。

1）空基反潜装备技术

为应对来自潜艇、水雷、无人潜航器等水下威胁，水面舰艇主要反潜装备包括舰载舰壳声呐、被动拖线阵声呐等，以及舰载直升机携带的探测装备。其中“提康德罗加”级巡洋舰舰尾SQR-19 被动拖线阵声呐适合在深海区域工作，对潜探测预警距离达70 nmile，主要使命是对潜远距离被动探测、噪声测向、跟踪和识别；舰首的SQS-53 舰壳声呐更适合在浅海或海洋环境较复杂的区域工作，具备被动和主动2 种工作模式，在被动模式下探测距离达20 nmile，在主动模式下探测距离达35 nmile。舰载SPS-55 对海搜索雷达主要用于搜索水面目标，可用于对水面状态和半潜状态的潜艇展开搜索，对半潜状态潜艇的作用距离为27 nmile。

但是物业公司一直没有派新的经理来，只说等等老崔的病情，看会不会很快好起来。业主都很生气，说，本来有个经理，事情都管不过来，现在经理都没了，还有谁来管我们的事情啊。

2015 年1 月美国海军研究署还授予英国BAE 系统公司电子系统分部890 万美元合同，旨在研制一种装备磁异探测仪（MAD）的小型无人机，可自动或半自动为P-8A 反潜机提供反潜瞄准；2017 年技术成熟度达到6 级。

整个混合汽修正过程很短暂，大约10s多就结束了。在混合汽修正的整个过程中，我们可以清晰地看到：混合汽浓，氧传感器λ值为0.6，发动机抖动，缩短喷油时间；混合汽变稀，氧传感器λ值趋于1，发动机运转趋于平稳。由此可见，该故障车发动机抖动是由于混合汽过浓所导致的。

2）水面反潜装备技术

美国国防先期研究计划局于2010 年开始研制反潜持续跟踪无人艇（ACTUV）。ACTUV 具备快速到达指定作战任务区域的能力，然后对潜艇进行数月、上千千米的持续跟踪，提高美海军整个反潜体系的效能。未来可通过大量部署低成本的ACTUV 代替核潜艇部队执行侦察、跟踪敌方潜艇的任务。2016 年10 月ACTUV 完成无人艇“空中拖曳式海军系统”（TALONS）样机测试，该样机可通过滑翔伞将传感器等有效载荷升高至约300 m 的高度，通过线缆与以工作速度航行的ACTUV 进行通信，探测范围得到了大幅扩展。

3）水下反潜装备技术

从原初的舞台剧到现代电影艺术发展，电影艺术通过虚幻与现实有机结合、视觉和听觉的不断冲击，故事情节跌宕起伏博得了观众的驻足与喝彩。电影能够让观众不知疲倦的享受其中。随着教学技术的不断进步，教师也可把教学内容通过教学技术的处理，合理引入“微课及电影艺术”手段，让生物课堂在科学性的基础上更加地充满“趣味性和艺术性”，促进学生从“要我学”变为“我要学”。

水下反潜发展方面，水下无人系统及其组成的协同作战网将成为美国海军未来反潜的主战力量。无人系统装备研制不用考虑人因因素，持续执行任务时间长，并便于隐身性设计，适用于出入前沿战区执行长期隐蔽巡航侦察任务。

美国海军目前已装备“金枪鱼”-21、REMUS 600 等可执行情报/监视/侦察任务的无人潜航器。同时，美国海军重点发展多型超大型无人潜航器，包括波音公司的“回声航行者”、洛·马公司的“虎鲸”等，未来将从中选择作为母艇搭载小型无人潜航器及作战单位，形成“察打一体”的反潜力量。美国还重视发挥协同作战集群优势，利用多无人系统形成大范围、长航时的监视网络，其中主要发展“近海持续监视网”（PLUSNet）和“分布式敏捷反潜系统”（DASH）。美海军目前正积极进行演示验证，并已具备小范围部署能力。

6 结语

总体来看，美海军已实现海上联合反潜作战能力，正在谋求水面、水下全军种的联合作战能力。进一步推动发展以水下网络和水面网络作为作战资源整合纽带，以天基侦察监视装备、海峡和要地水下固定式远程监听网络为主要预警监视手段，以陆基固定翼反潜机、长航时无人机和舰载反潜直升机、反潜无人艇、布放式水下探测网络为主要搜索跟踪力量，以空中、水面、水下反潜平台联合各种前出打击负载为主要反潜打击兵力，并辅之以海洋调查船、水声监视船和大量无人系统执行水文、地理、目标数据搜集等海战场建设任务的新型联合反潜概念。在此基础上，新技术、新装备的应用使美国立体反潜装备体系不断完善，具备完善的立体反潜装备体系，相关装备建设已见雏形，初步形成海、空、天、潜多层次、立体化的反潜能力，且不断充实、扩展现有反潜装备体系，海上多兵种联合作战模式已臻成熟。

参考文献：

[1]王汉刚, 王桂波. 美国水下战装备体系发展研究[J]. 舰船科学技术, 2014, 36(6): 154-157.

[2]The center for strategic and budgetary assessments (CSBA), The Emerging Era in Undersea Warfare[R]. 2016.

[3]总装备部电子信息基础部编. 导弹武器与航天器武备[M]. 北京: 原子能出版社、航空工业出版社、兵器工业出版社,2003.

[4]董鹏, 孙哲, 邹念洋, 等. 国外磁探潜装备现状及发展趋势[J].舰船科学技术, 2018, 40(21): 166-169.

[5]Selected Acquisition Report (SAR): P-8A Poseidon Multi-Mission Maritime Aircraft[R]. 2012-2018.

[6]Jane's Fighting Ships 2016-2017[M].

[7]MARKUS S. Multibeam echo sounders on naval platforms[J].2014.

[8]Anti-Submarine Warfare Concept of Operations for the 21st Century[R]. 2004

[9]Design for Undersea Warfare. Commander Submarine Forces[R]. 2011

Research on the development of anti-submarine equipment and technology

WEI Zheng¹, DU Du¹, LIU Yang², LI Ben²
(1. No. 92578 Unit of PLA, Beijing 100161, China;2. The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100101, China)

Abstract: Submarines have been considered as one of the most important menace in the sea warfare, and the US navy pays always attention to the development of anti-submarine equipment and technology. Currently, US has built space-based,air-based, surface and undersea anti-submarine warfare system, which is the most powerful in the world. This paper studies the development of anti-submarine equipment and technology of US and analyze its future development trends, which can be used as a reference for the development of our development of anti-submarine equipment and technology.

Key words: submarine；anti-submarine；equipment and technology

中图分类号： U674.76

文献标识码： A

文章编号： 1672 - 7649(2019)09 - 0154 - 04

doi： 10.3404/j.issn.1672 - 7649.2019.09.031

收稿日期: 2018 - 11 - 09

作者简介: 魏征(1986 - )，男，工程师，主要从事舰船总体方向研究。