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潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳!

来源: 2021-02-12 05:54:37 阅读:-

(作者:王晨阳,本文原发表于某军事杂志,征得该杂志社同意,由原作者发表于此。)

现代潜艇安装有多种声纳,按照其用途可分为探测声纳、导航声纳和通信声纳。其中探测声纳与作战息息相关,也最受关注。探测声纳一般有三种类型,即:潜艇艏部安装的综合声纳、舷侧安装的舷侧阵声纳和潜艇运动时尾部拖曳的拖曳阵声纳。

综合声纳------尺寸大小是关键

声纳是通过基阵发射波束对目标进行探测的,综合声纳的基阵主要有柱面阵、球面阵和共形阵三种,为保持潜艇的隐蔽性一般采用被动工况工作。长期以来有种观点认为,柱面阵、共形阵只能对水平面上60—120°扇面内进行探测,对垂直方面进行探测则力不从心;而球面阵则可以轻松地进行全方位探测。因此,球形针是最优秀的基阵。这种观点是错误的。首先,这三种阵型都可以进行水平方向和垂直方向的探测,柱面阵、共形阵只要进行相应的移相、加权即可,这在电子时代是件非常简单的事。其次,声纳在进行探测时,不会使用所有的阵源,而是只使用相关的阵源,并对波束进行控制以保持精度。最后,综合声纳因位于艇艏,必然会存在固有的后方探测盲区。因此,球形阵全方位探测能力在实际中是根本不存在的。

潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳其实,声纳性能好坏主要取决于是有效声学孔径,如果三种阵的体积相近,则性能也相近。以海狼级综合声纳基阵为例,其基阵直径为6米,如果其形成特定方向上波束时所用的球冠开角是120度,其有效面积约为18.84㎡。而苏联V级核潜艇装备的艏部柱状声纳比海狼级所用声纳尺寸稍大,在相同情况下有效面积约为25.12㎡,大于球形阵。所以,综合声纳性能好坏主要取决于基阵尺寸的大小。三种基阵各有优劣,不能一概而论。

舷侧阵声纳-----并非远好于综合声纳

舷侧阵声纳布置在艇体左右两舷侧,根据布阵的形式可以分为舷侧连续面阵,舷侧间断面阵和舷侧连续线阵等种类,同样采用被动工作方式。由于孔径大、工作频段低,所以数十年来备受追捧,也成了军迷评判一型潜艇水声系统优劣的标准。但它并非十全十美,由于安装位置较艏部平台噪声高出很多,且阵元距离导流罩一般较近,涡流噪声也较高,再加上其采用平板阵或线阵的布局也导致了舷侧阵在潜艇正横方向上性能最好,角度大时测向精度变差,且在首尾方向上有盲区。但也有例外,我国海军039B型常规潜艇装备的H/SQC207型舷侧阵声纳,这是世界上首款多线阵式舷侧阵声纳,简单说,就是为潜艇装上了相控阵雷达。装备这款声纳的039B型潜艇拥有了不调整航向、航深就能进行近乎360°的探测的能力。,并且在精度远高于他国潜艇装备的舷侧阵声纳。潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳但我国的H/SQC207型声纳毕竟是个例,总的来讲舷侧阵声纳性能并非远好于综合声纳。如,美国洛杉矶级核潜艇上装备的AN/BQS-13DNA球形声纳,主动工况下探测距离最远可达65公里,被动工况下采用表面反射声道探测距离可达30公里,利用深海声道汇聚去效应探测距离可达90公里。而德国214型潜艇装备的-3型中低频舷侧阵被动探测声呐探测距离也在40--90公里之间,探测距离相当。但装备了舷侧阵声纳,就在潜艇的“肋部”添了双眼睛,作用之大自不用多说。

值得注意的是,潜艇采用三元被动测距并不需要非得将舷侧阵分成三大块,连续线阵或面阵一样可以用这个原理进行测向,只不过是在处理时将基阵划分为三个子阵而已。

拖曳阵声纳------并不适合中型常规潜艇

拖曳线列阵声纳是将水听器按一定间隔排列后,布置到透声的保护导管中,再通过布放机构拖曳于艇体外的声纳。其孔径最大,潜艇用的拖曳阵声纳最长可达数百米;频率低,最低可低至数十赫兹;平台噪声低,因其拖曳在艇体后数百米,本艇干扰可忽略不计,所以在同等水文条件下,其探测距离最远。但拖曳阵声纳的缺点也很明显,如:单条线阵存在左右舷模糊;必须保持一定的拖曳速度,速度不能过快或过慢,限制了潜艇机动;收放机构采用机械绞车,收放时会产生额外噪声,不利于潜艇隐蔽等。

潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳由于拖曳阵存在的这些劣势,其比较适合长时间保持水下航速的核潜艇装备,而不太适合需要经常改变运动态势且需要静默潜伏的常规潜艇装备。现在很多中型常规潜艇都装备了拖曳阵声纳,这是由于小国海军没有核潜艇和全面水下作战体系,为追求单一平台战斗力的不得已办法,并不值得大国海军效仿。但对于我国海军情况则比较特殊,由于我国周围多为浅海,水声环境复杂,周围又环伺着韩国、日本、美国等潜艇大国、强国,加上我国的战略反潜体系还相当不完善,航空反潜平台不先进、不成熟,反潜作战压力巨大。因此,我国海军十分重视拖曳线列阵声纳的发展,并为093型核潜艇、039型常规潜艇装备了206A型拖曳线列阵声纳。但如前所述,单线式拖曳线列阵声纳存在固有弊端,所以,我们有关部门近年来集中全力突破了三元水听器、矢量水听器、双线阵、光前水听器等关键技术,让中国的拖曳线列阵声纳技术走在了世界前列。

水声环境-----制约声纳探测距离的根本

理论上,声纳探测距离的远近主要取决于声纳基阵尺寸的大小。但实际中,受水声环境的制约,声纳探测距离并不是一个固定值,尤其在浅海水域,这一数值变化会更加剧烈。在浅海声传播是受到界面影响的多途多向相干信道,深海信道就是多途单向信道。这就是所谓的汇聚区和声影区。潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳举例来说,像214这种级别的潜艇声纳系统,在低速静音航行,一般的水文条件下的浅海,对金刚级驱逐舰进行探测,艏部声纳探测距离如果是40km,舷侧阵声纳最多60km,而拖曳阵可以到100km。但在深海,那么直达声区域艏部声纳探测距离如果是30km,那么舷侧阵和拖曳阵最多探到32km,然后就进入第一声影区了,必须到50km左右的第一汇聚区才能继续探到。

潜艇的千里眼、顺风耳------潜艇声纳

总之,作为潜艇的耳目,声纳并不简单,对于声纳的分析不能一概而论。同时由于水下声场的复杂,所以水下战场才成为了现代战场中不完全由技术先进方占有优势的作战场所。

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