現代潛艇需要裝備哪些聲納(附國內潛用聲納介紹)
圖為214型潛艇裝備的艇艏柱狀綜合聲納(CHA)、主動避碰聲納(MAA)、舷側被動測向聲納(FA)、舷側被動測距聲納(PRA)、拖曳線
列陣聲納(TA)、偵查聲納(BTA)、本艇噪聲監測儀(ONA+ACC)等多型水聲探測裝備。現代潛艇為了提高作戰性能,往往都會像214型
艇這樣同時裝備多型聲納。
隨著現代潛艇日漸擴展的任務多樣性,以及水下作戰時日漸苛刻的隱蔽性要求。如老式潛
艇那樣只裝備一個性能單一的主水聲站,已遠遠不能滿足現代條件下的作戰需求。又由于任
務細分后的聲納,因為工作原理不同造成基陣型式和艇體布置都存在較大差異,所以現代潛
艇往往會裝備7、8種不同特性的聲納,來提高潛艇的水下探測水平。面對這些型號繁雜、
外型迥異、任務特性不同的現代潛用聲納,軍迷朋友往往會有眼花繚亂的感覺。在了解和辨
識這些聲納的性能和用途上,也會碰到一些困難。有鑒于此,筆者挑選了目前各國潛艇裝備
的具有代表性的潛用聲納型號,用簡單明了的語言組成較為系統性的講解,希望能夠對軍迷
朋友們更好的認識現代潛用聲納,豐富大家對于現代潛艇水下作戰時的直觀感受,帶來一些
有益的幫助。
一、艇艏多功能聲納
214型艇上裝備的DBQS-40型綜合聲納的艇艏圓柱狀基陣聲納
潛艇的艏部遠離動力艙室和推進器,受艇體后段噪音與振動影響較低,有利于提高水聲探
測器材的探測性能,所以潛艇的主水聲站一般都會布置在艇艏處。艇艏聲納往往具備主、被
動工作能力,并能保障潛艇進行警戒、搜索、跟蹤、識別、攻擊等多種作戰任務。也因為艇
艏聲納的多功能化多任務性特點,所以艇艏聲納難以在個別的任務特性上進行突出的優化設
計,在探測性能上有均衡、全面、中庸的特點。
左圖為前蘇聯633型R級潛艇的艇艏聲納系統,自下而上分別為北極聲納主動基陣、北極聲納被動基陣、水聲通訊機、亮光M偵查聲納
基陣。右邊為我國仿自633型的033型潛艇,在聲納布置上和633型潛艇基本相同。
早期的潛艇艇艏聲納系統如裝備于前蘇聯R級潛艇的北極聲納,受到技術能力的限制以分
布式為主,被動接受陣列與主動發射陣分離布置。被動接受基陣體積較小,工作頻段較高,
工作距離有限。主動發射陣只能以機械回轉式進行單波束掃描,掃描速度慢信息更新率低,
多目標跟蹤能力差。受限與較小的聲陣體積,發射功率較低,工作頻率則較高,一般以20KHZ
左右的中頻為主。由于頻率較高的聲波在水中衰減快,而老式聲納利用聲傳播途徑又較為單
一,所以主動方式下只能達到5-8公里左右的工作距離,被動工況下也只能達到10-15公里
左右,探測距離較近測向精度也很差。信號的處理也限于簡單的濾波和放大,對目標的判斷
依賴于操作人員的聽覺、視覺和相關經驗,總體綜合能力較低。
裝備于V級攻擊核潛艇的前蘇聯MTK300紅寶石圓柱型聲納基陣,主基陣下方有高頻避碰探雷聲納。
將裝備于俄羅斯885型雅森級攻擊核潛艇的阿雅克斯球型聲納基陣直徑將達6米
現代艇艏聲納系統一般以圓柱狀聲納基陣和球型聲納基陣為主,圓柱陣和球陣將陣元沿圓
柱面或者球面排列,通過補償器形成波束和實現波束掃描。或者以相控陣方式,在每一個基
元中均加一個移相器,利用調整移相來獲得波束掃描。圓柱陣和球陣的空間監測范圍大,配
合現代聲納的相控陣數字多波束技術,其掃描速度快多目標跟蹤能力強。由于圓柱陣和球陣
的體積較大,所以聲陣孔徑增大,工作頻率降低,可以接收海水中衰減小的更低頻段噪聲,
并利用海底反射、深海聲道等多種傳播途徑,讓聲納系統的工作距離進步一步增加,探測性
能得到了有效的提高。自70年代后這類聲納廣泛采用了數字計算機和微處理器,美國等西
方發達國家還實現了全數字化,并采用了先進的信號處理技術。如多波束形成、時間相關壓
縮接收、分波束相關定向、高分辨力譜估計、線譜檢測等。使聲納系統提取和處理信息的數
量和質量大幅提高,進一步優化了現代潛用聲納的綜合性能。
現代潛艇可以根據艇體布置空間,來安裝體積合適的圓柱陣和球陣。比如214型這樣較
小噸位的常規潛艇,其圓柱陣體積就普遍較小,在聲納探測距離上也較為有限。而一些大型
潛艇比如攻擊型核潛艇,因為艇首空間寬裕,艇上供電充足,所布置的圓柱陣和球陣的體積
就要大的多,在發射功率上也要高出不少,探測距離和探測能力上自然也要強的多。
前蘇聯潛用聲納的大型圓柱狀基陣
圖為巨大的處于橫置狀態的MTK540聲納系統的圓柱狀基陣,該聲納裝備于前蘇聯S級和AK級攻擊核潛艇。
前蘇聯的核潛艇以裝備大型圓柱陣聲納為主,如裝備于V級核潛艇的MTK300紅寶石、裝
備于VIII的MTK500鰩-KC、裝備與S級和AK級的MTK540鰩-3,都為大基陣的圓柱狀聲納。
前蘇聯還為一些常規潛艇也配備了圓柱狀艇艏聲納,比如著名的877型基洛級潛艇,就裝備
了體積較大的MTK400系列圓柱聲納。這些聲納系統體積龐大,最大的直徑可達4米,因為
聲陣孔徑大、工作頻段低、發射功率高,所以探測距離遠。以裝備SII和AK級攻擊核潛艇
的MTK540鰩-3圓柱陣為例,利用海底反射和匯聚區效應,在被動工況下對水面艦艇的作用
距離可達到60-80千米左右,在主動工況下可以對距離35千米左右的目標進行精確定位。
并具備窄、寬帶監聽功能,可以分辨主動聲納發射的窄帶和寬帶信號,并測定方位參數,綜
合性能較為先進。
美國自長尾鯊級攻擊核潛艇開始,艇艏聲納普遍采用球型聲納基陣,圖為該級艇裝備的AN/BQR-6型聲納的球型基陣,該聲納由1245
個鈦酸鋇元件構成,基陣總重達76噸直徑達3.81米。
美國偏愛球艏聲納,自長尾鯊級核潛艇開始,艇艏聲納都裝備了體積碩大的球型基陣。球
型基陣的陣元多,快速掃描能力強,空間監測范圍廣。因為體積很大,聲陣孔徑進一步增大,
工作頻段就更低。加上較大的體積也為提高基陣發射功率提供了良好的條件,所以球型基陣
的探測性能在艇艏聲納系統中是較為突出的。
688型洛杉磯級攻擊核潛艇裝備的AN/BQS-13DNA艇艏聲納的球型基陣,右邊為拆卸聲納導流罩露出球型基陣的洛杉磯級巴吞魯日號攻
擊核潛艇。
弗吉尼亞級攻擊核潛艇裝備的BQQ10型聲納的球型基陣,右邊的艇艏球陣尚未安裝基陣陣元。
以裝備了洛杉磯級核潛艇的AN/BQS-13DNA球型基陣為例,該聲納是在BQS-6系列的基礎上
發展出的ANBQS-11、12型發展而來,由雷聲負責改進而成。其基陣體積由BQS-6系列的3.6
米擴大到了4.6米之巨,連續發射功率達到了75千瓦,主動工作頻率在3.5KHZ,被動工作
頻率可以在1-3KHZ頻段。主動工況下探測距離最遠可達65公里,被動工況采用表面反射聲
道為30公里左右,利用海底一次反射時的探測距離為60公里,而利用深海聲道匯聚區效應
最遠探測距離可達90公里。該聲納的數字化程度高,使用了大量固體和集成電路,廣泛采
用數字計算機完成各功能控制,具備數字多波束控制、窄寬帶信號處理、高速主動探測等技
術。BQS-13DNA的探測距離遠、功能多樣、處理速度快、多目標跟蹤能力強、系統可靠性高,
總體技術先進。
圖為弗吉尼亞級艇艏漸進計劃,早期型號的球艏聲納將被上面的共型基陣所代替。
而海狼級和弗吉尼亞級潛艇使用的BQQ6、BQQ10型聲納的球型基陣,體積更大(海狼的球
型基陣直徑據說超過了6米)、功率更高,采用的技術更先進,性能也更為優秀。在前蘇聯
解體以前,核潛艇上一直堅持使用圓柱陣,但前蘇聯解體后俄羅斯卻在已完成設計的885雅
森級核潛艇上,改用了阿雅克斯大型球陣聲納,其體積也達到了6米二手車廣告語 之巨。可見其他國家對
于球陣聲納的優良性能也是非常渴望的,只要條件具備也都會考慮裝備。
俄羅斯拉達級采用的大體積共型基陣的潛艇艇艏聲納,美國的弗吉尼亞機攻擊核潛艇的后續批次,也將采用類似的共型基陣來代替原先的
BQQ10的球型陣。
不過球型基陣也有一些弊端,其碩大的體積擠占了艇艏的全部空間,魚雷發射只能采用肩
部發射方式,發射管位置需要向后位移,導致發射管在耐壓艇體的開口上橢圓度較大。給潛
艇的艇艏艙室布置和耐壓艇體的開口控制以及建造工藝上,都帶來了一些困難。另外,大型
球陣的加工工藝高,造價相也當昂貴。根據美國海軍發布的公開信息表明,美國海軍決定在
弗吉尼亞級核潛艇的后續艇上,用共型基陣來代替球型陣聲納。共型陣是指按潛艇殼體外型
安裝的換能器陣,陣外型和艇體外型相似,陣元緊貼艇殼體,從艏到艏側(看上圖)均可安
裝陣元,又叫貼殼聲納、保角聲納等。這種基陣也可以獲得類似球陣的空間增益,并可預先
形成波束,但也會使換能器的物理特性變得復雜,給波束形成帶來困哪。從美國弗吉尼亞級
核潛艇的發展計劃看,美國人已經突破了大體積共型陣的研制問題,達到了實用化階段并即
將裝艇使用。總的來說,圓柱陣、球陣以及即將批量裝備的大體積共型陣,都是現代潛艇艇
艏聲納采用的基本型式。采用哪種基陣要看各個國家根據各自不同的研發能力和建造水平,
并根據海軍潛艇部隊的作戰需求和國防準備費用的水平來做出統籌的決定。
二、舷側陣聲納
韓國仿造214型孫元一號潛艇和法國西班牙設計建造的鈾魚級潛艇都裝備了舷側陣聲納
法國凱旋級戰略核潛艇裝備的舷側陣聲納英國機敏級攻擊核潛艇有著巨大夸張的舷側聲納基陣
艇艏基陣受到艇體布置的限制,進一步增大聲陣孔徑和降低工作頻段都較為困難,使得聲
納的被動探測距離受到了限制。同時艇艏聲納基陣在艇體舷側和艇體后方也都存在著盲區,
不能做到全方位監測,影響了潛艇的實時警戒和監測范圍。為了提高潛艇探測能力,現代潛
艇又開始在艇體上布置舷側陣聲納。舷側陣聲納是指將眾多的水聽器,沿著艇體縱向方向,
布置在艇體左右兩舷側的聲納。由于舷側陣聲納可以充分利用艇體長度擴大基陣的聲陣孔
徑,在工作頻段上可以進一步降低,所以被動探測距離也得到了有效的提高。現代舷側陣聲
納的工作頻段可以降低到500-2000HZ范圍內,極個別的甚至可以達到200HZ的頻段。在基
陣長度上有些核潛艇的陣列長度可以達到60米,作用距離達到50海里左右。
俄羅斯潛艇的舷側陣聲納較為獨特,一般以大型的共型基陣聲納為主,比如著名的971
型阿庫拉級上就裝備有鯊魚腮共型基陣。
箭頭處為鯊魚腮共型基陣的安裝位置,在舷側有白色避碰線標示。
舷側陣聲納以被動方式工作其隱蔽性好,聲納的濕端位于艇體兩舷側所以監測范圍大,而
且能直接判別目標的方位。舷側陣在探測距離和探測范圍上都優于艇艏聲納系統,在探測距
離上雖然不及拖曳線列陣聲納,但是舷側陣聲納沒有基陣的收放拖曳問題,對潛艇的水下機
動影響小,也不存在拖曳線列陣聲納的左右舷模糊、柔性聲陣容易畸變失真的問題。可以實
時進行被動探測工作,提高了潛艇快速反應能力。所以舷側陣聲納是現代潛艇用來彌補其他
聲納系統功能不足,提高潛艇探測水平的重要手段。現代潛艇如英國的機敏、法國的凱旋、
日本的2900蒼龍、德國的212.214等一大批新型潛艇都裝備了舷側陣聲納,以此可以看出
各潛艇建造國對于舷側陣列聲納的運用都是相當重視的。
箭頭處即為美國海狼級攻擊核潛艇裝備的寬孔徑舷側測距聲納基陣
箭頭處為弗吉尼亞級攻擊核潛艇裝備的寬孔徑舷側陣測距聲納
在水下作戰中目標的距離參數也是一個重要的數據,在現代作戰條件下因為主動聲納開啟
后潛艇極易暴露,影響潛艇的作戰隱蔽性,所以主動聲納的使用已經受到極大限制。鑒于這
種情況,從舷側陣列聲納中又細分出了專用于被動測距的,多基陣(一般為三元子陣)舷側
被動測距聲納系統。舷側被動測距聲納一般是基于三元子陣時延估計原理,利用目標噪聲到
達三個子陣的時差,通過球面波或柱面波的波陣曲率變化,測量各子陣元的相對時延,來實
現對目標的距離測量。
箭頭處黃色的物體為214型艇的舷側測距聲納基陣,在未打開的圍殼處還有一個聲納基陣,下圖為多基陣聲納被動測距原理圖。
采用舷側被動測距聲納后,可以在較短時間內,以被動工作方式隱蔽的獲得目標距離數據,
滿足潛艇攻擊需要。這改變了以往潛艇需要通過長時間的艇位機動,或者開啟主動聲納以暴
露的回音定位方式才能測定目標距離的情況,提高了潛艇的快速反應能力,改善了潛艇隱蔽
條件下的快速打擊能力。發達國家如美、英、法、德、日等國都在其潛艇上裝備了舷側被動
測距聲納,如美國得BQQ6、BQQ10系列就都有體積龐大的大孔徑三元子陣式舷側被動測距聲
納。這為美國攻擊核潛艇在遠距離上獲得較為精確的距離參數,擴大美國潛艇遠距攻擊的聲
學優勢奠定了良好的基礎。
三、拖曳線列陣聲納
AN/SQR-18拖曳線列陣聲納,左側半透明的為安裝有水聽器等組件的聲學段,右邊為其拖纜。
不管是艇艏聲納還是舷側陣聲納,都要受限于艇體布置條件,基陣體積不能無限擴大,聲
陣孔徑受到限制,聲納的工作頻段難以進一步降低,在探測距離上無法進一步提高。為了改
變這種情況,上世紀6、7十年代國外開始在潛艇上裝備拖曳線列陣聲納。拖曳線列陣聲納
是將一連串的水聽器按一定間隔排列后,布置到透聲的保護導管中,再通過布放機構拖曳于
艇體外的聲納系統。拖曳線列陣革命性的打破了以往潛用聲納受限于艇體布置條件的局面,
布置在導管中的幾百乃至上千個水聽器有效的擴大了聲陣孔徑,將潛用聲納的工作頻率降低
到了低頻甚至極低頻,極大的增加了潛用聲納的探測距離。為潛艇水下遠程警戒、遠程武器
的目標指示都提供了有利條件,有效的擴大了潛艇的作戰范圍,提高了潛艇的作戰威懾力。
214型潛艇的拖曳線列陣聲納及其收放機構
因為拖曳線列陣的聲學段遠離潛艇,不受潛艇自噪的干擾,所以工作環境較好,有益于提
高聲納探測性能。同時拖曳線列陣也能通過布放和拖曳機構進行變深布置,可拖曳在海水溫
躍層以下,探測艇體聲吶所不能探測到的潛艇或其他目標。拖曳線列陣的變深功能還可以讓
聲學段在最有利的深度上工作,能充分的利用海洋條件和多種聲傳播途徑,發揮聲吶的潛在
能力。同時,拖曳線列陣也改變了以往艇體聲納難以監測尾部區域的弊端,很好的彌補了潛
艇尾部的傳統探測盲區,提高了潛艇的全向警戒能力。
拖曳線列陣聲納結構圖,從左(尾段)至右(首段)分別為:
1、DROGUE段—改善線列陣流體動力特性的尾繩段2、VLM—隔離后方拖纜振動的后隔振段3、B—裝有溫度、深度、航向等非聲
傳感器用于監測線列陣拖曳姿態的后儀表段4、A—裝有水聽器的聲學段5、B前儀表段6、數字段7、用于隔離前方艇體噪音和
拖纜振動的前隔振段8、拖纜纜繩9、TOWPOINT拖曳點
以美國裝備量最大的的TB-16系列拖曳線列陣為例,該聲納陣長100-150米左右,拖纜總
長近800米。聲陣直徑82.5-89毫米,工作頻率在3KHZ以下,最低頻段達到10-20HZ的極
低頻。通過聲海聲道和匯聚區效應,其最遠探測距離達到了驚人的180公里。
美國核潛艇舷側用于安放拖曳線列陣的收容機構,外面用流線型導流罩加以覆蓋,早期這類舷側導流罩經常被誤認為是貧困申請書 舷側陣聲納,實際
上只是用來收放TB-16粗線陣和BQR-23/25細線陣的收容機構。
美國人為了提高其攻擊核潛艇的探測水平,達到先敵攻擊、遠距消滅的目的,還不惜耗費
巨資,為其攻擊核潛艇配置了型號齊全,類型不同的多型拖曳線列陣聲納。比如688型洛杉
磯級上就同時裝備有粗線的TB-16和細線的BQR-2325,在海狼和弗吉尼亞級上則同時裝備
了粗線TB-16D和細線的TB-29、TB-29A。
施工中的弗吉尼亞級潛艇露出了舷側收容機構中用于安置TB-16D拖曳線列陣聲納的長條容器
細線陣的直徑較細只有28.5毫米左右(BQR-23/25),高速航行時的流體噪聲對于聲學段的
干擾較大,所以只能慢速拖曳。但細線陣聲陣較長,聲陣孔徑更大探測距離更遠。粗線的TB-16
拖曳航速較高,布放速度較快,可以彌補TB-29的拖曳航速慢布放時間長的弊端。在兩種拖
曳線列陣聲納的配合下,美國攻擊核潛艇獲得了非常良好的聲學優勢。既可以通過粗線的
TB-29獲得較為理想的探測能力,又能通過TB-16獲得較好的拖曳機動性。為美國攻擊核潛
艇的水下作戰,提供了強大的作戰優勢。當然這種昂貴的配備體系也不是每個國家都能效仿
的,實際上大多數國家在裝備了一種拖曳線列陣聲納以后已頗感滿足,也只有美國人不惜為
了追求攻擊核潛艇的單方面聲學優勢,而財大氣粗的配備多種拖曳線列陣聲納。
弗吉尼亞級核潛艇的TB-29ATB-16D拖曳線列陣分別從箭頭處的水平固定翼端,和木字固定翼端的布放口釋放。
俄羅斯潛艇尾舵上的這個物體經常被認為是磁流體推進器,實際上這是俄潛艇用于貯存和布放拖曳線列陣聲納的圓型容器。左側是VIII
級攻擊核潛艇,右側是阿庫拉可以看出這個收放容器是非常巨大的,后期的阿庫拉II型因為把絞車和收放位置內移到了艇內,所以相同位
置處的布放口縮小成了細小的管狀。
不過拖曳線列陣也有著自身的弊端,由于其垂直孔徑較小所以拖曳線列陣的測深性能差,
辨別左右舷目標也較為模糊。其工作頻段低接收的聲波波長長,探測精度上就不如舷側陣和
艇艏聲納。拖曳線列陣的聲學段為柔性基陣,在拖曳過程中聲陣易受擾動,接受信號容易出
現畸變失真的情況,同時拖曳中的潛艇在機動性上也要大打折扣。不過隨著現代聲納科技的
發展,類似問題會得到逐步解決,比如國外正在發展雙線陣甚至三線陣來解決拖曳線列陣的
一些固有弊端。總體來看,拖曳線列陣作為潛艇目前最有效的遠程探測手段,正不斷受到各
國的重視,世界上較為先進的一些潛艇型號也都裝備了拖曳線列陣聲納。應該說,拖曳線列
陣是上世紀70年代后出現的新型潛用聲納的代表,在今后很長時間內也將是潛艇聲納系統
的重要組成部分,并隨著聲納技術的發展得到不斷的改進和提高。
四、其他輔助功能聲納
1、探雷和避碰聲納
箭頭處為美國海狼(左)和英國機敏級攻擊核潛艇安裝高頻避碰聲納基陣的位置
美國洛杉磯級攻擊核潛艇裝備的AN/BQS-15探雷與避障聲納的基陣
探雷和避碰聲納以主動方式工作,工作頻率較高一般在幾十到數百千赫。因為頻段高所以
探測距離有限一般在幾百米左右,不過較高頻段的聲納分辨率好,所以能探測到航道上的一
些障礙物,比如礁石、沉船、水雷等異物,幫助潛艇操縱人員避離這些危險物體,保障潛艇
水下航行的安全性。在潛艇航行在狹隘航道,或者在高緯度冰層下時,分辨率高的避碰聲納
是保障潛艇安全通過水道,對冰面測量厚度進行破冰上浮的必要探測設備。所以潛艇的探雷
避碰聲納對于潛艇水下安全航行有著至關重要的作用,為了保證這類聲納的探測范圍,一般
將其布置在圍殼較高處,有的也在艇艏聲納的主基陣下方寄生一個高頻避碰聲納,以獲得良
好的探測視線。
弗吉尼亞級的CHIN高頻避碰聲納不僅在圍殼上布置有換能器陣,在艇艏下顎還有一個較大功率的聲納基陣。
現代潛艇探雷避碰聲納已經向水下定位導航發展,如美國弗吉尼亞級攻擊核潛艇上裝備的
CHIN高頻避碰聲納系統,不僅僅能完成傳統的探雷、避碰任務,還能憑借優異的性能,通過
掃描水下航道或者待機陣位的地形地貌,與數據庫中的數字海底地圖進行比對,來進行潛艇
水下的定位導航。這大大降低了以往潛艇需要通過上浮,利用星光、無線電或者衛星導航的
傳統模式,降低了潛艇定位導航中的暴露率,提高了潛艇的隱蔽性。CHIN聲納的新功能,也
能為美國海軍潛艇部隊,在探測和摸索重要水下航道,豐富海軍潛艇部隊海底數字地圖,保
障美國海軍前沿部署會起到重要的作用。
2、水環境傳感器
左側為俄羅斯VIII級攻擊核潛艇圍殼上的眾多水環境傳感器,右側箭頭處為英國特拉法爾加級核潛艇上的水環境傳感器。
俄羅斯的971型阿庫拉級核潛艇在圍殼和圍殼前部都有水環境傳感器,老式潛艇比如右邊的033型只有在圍殼上部箭頭處安裝有一個簡
單的聲速梯度儀。
老式潛艇的水環境傳感器比較簡單,一般只安裝一個聲速梯度儀,用以測量潛艇所在水層
聲速,讓聲納系統利用不同途徑的聲道,改善探測性能。也能讓潛艇利用強負度梯層水層,
或者溫度躍變層進行隱蔽和機動。現代潛艇安裝了更多種類的水環境傳感器,具備了更復雜
的功能。以俄羅斯潛艇為例通常還裝有尾流指示器,來流指示器等水環境傳感器,能更好的
讓艇上人員獲悉潛艇所在水層的各種信息,提高潛艇戰時的水聲對抗能力。同時還具有探測
敵水面艦船和潛艇尾流信息的能力,便于潛艇利用尾流制導魚雷進行快速攻擊。
3、通信聲納
通信聲納也叫水聲通信機,一般由幾個定向換能器陣組合而成。一般用于潛艇與水面艦船
或者水下潛艇編隊通信聯絡使用。該系統通過發射機產生話音或者電報調制信號,再由換能
器陣發出,在接收方經接收機處理后,就可送到耳機或者揚聲器以及電訊機處,將話音或者
電報訊息提供給接收人員。通信聲納的工作距離有限,工作時要向外發射信號,容易暴露潛
艇位置,所以僅限于潛艇周圍情況明確時使用,有著非常嚴格的使用限制條件。
4、偵查聲納
箭頭處為早期洛杉磯級核潛艇裝備的AN/WLR-9A偵查聲納基陣,后期洛杉磯級取消了該基陣。
偵查聲納用來偵測敵潛艇或者自導魚雷主動聲納信號,可以獲得敵主動聲納的工作參數,
如方位、發射頻率、脈沖寬度、脈沖重復率等。偵查聲納的接收頻率較寬,為1千赫至數十
千赫之間,觀察范圍較廣有的可以達到360度全方位探測。在基陣形式上一般采用細小的圓
柱陣,以布置在艇艏部位居多。該聲納是一種水聲對抗設備,用以判定對方的聲納類型,和
載體類型,供我方進行針對性的干擾、截獲、欺騙等水聲對抗。不過現代潛艇的聲納系統工
作范圍較寬,工作頻率較廣,所以也可以艇艏聲納或者舷側陣等其他聲納系統進行偵查聲納
的工作,因而部分現代潛艇已經不再裝備專門的偵查聲納。
五、國內潛用聲納
H/SQZ-xxx全數字綜合聲納在我國潛用聲納的發展過程中占據重要位置
我國潛用聲納早期以仿制引進前蘇聯潛艇上的聲納系統為主,經過不斷的努力后在上世紀
60年代擁有了自主研發能力,并為國產核潛艇裝備了603、604系列綜合聲納。不過受到當
時的技術水平限制,這些聲納的綜合性能較差。進入上世紀80年代后,隨著夢到自己考試 國內科研能力
的加強,自主聲納研制水平開始快速提高。1984年設計的H/SQZ-xxx綜合聲納系統,采用了
空腔后檔基陣、多路過采樣、疏排陣、時間壓縮式長延遲線、二次積累、背景均衡和故障自
檢等新技術。并裝備于我國二代常規潛艇035型使用,在部隊使用和演習過程中反映良好,
xxx型綜合聲納的研制成功,大大提高了我國潛用聲納的總體性能水平。在1991年由中科院
聲學所設計,613廠生產的改進型xxx系列聲納上,又進行了類卡爾曼濾波、自適應噪聲抵
消、最佳線性預測等技術,使改進后的262系列聲吶具有了魚雷報警、多目標自動跟蹤、低
頻線譜檢測等功能。鑒于改進后的xxx型聲納性能優秀,國內用xxxA替換了033型艇上的
105型老式聲納,xxxB替換了一代核潛09-I、09-II上的603、604聲納,xxxC則裝備了035G
二代常規改進型艇。從根本上改變了我國潛艇聲納系統水平較為落后的局面,大大提高了我
國潛艇的反潛能力,有著非常重要得意義。
在1987年為了配合二代常規潛艇039型的研制,國內又研發了H/SQG-4型噪聲測距聲納
(xxx型被動測距聲納),把廣義互譜法算法用于水下目標的被動測距,同時在信號處理機
中采用一次相關內插、二次相關、互譜法等多種不同的測延時方法和數據過濾方法,大大提
高了國內噪聲測距聲納的水平,使我國被動測距聲吶性能開始接近國際水平,提高了039型
常規潛艇的水下隱蔽作戰能力。
在035G型潛艇上已經開始裝備舷側三元子陣式被動測距聲納
在039AB型元級艇上裝備的是更新型的被動測距聲納
近些年來采用了更新技術的xxxA、xxx型噪聲測距聲納和某型拖曳線列陣也已裝備于我國
新型核潛艇和最新型AIP混合動力潛艇上。這些新型號的聲納采用了國際同步的先進技術,
性能已接近上世紀90年代的國際先進水平。為我國新一代的核潛艇和AIP混合動力潛艇,
提高水下探測能力,加強現代隱蔽條件下的戰斗力都起到了關鍵作用。我們有理由相信,隨
著國內經濟水平的進一步發展,國防研發費用的投入日漸加大,國內科研院所的研發水平日
漸提高,中國潛用聲納的性能必將在短時間內得到更大幅度的提升,而不遠的將來趕上國際
先進潛用聲納的水平也絕不是一個遙遠的夢想。
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評論
高頻探雷和避撞聲納有可能被藍綠激光取代嗎?回復
2011-05-1418:00凌回復fable_cao
現在看還沒有走到這一步回復2011-12-1015:24保爾柯察金回復凌
加油中國回復2011-01-2213:31北飄貓
飄過回復2010-11-3014:52jrf2293
而且受制于上述因素,魚雷的實際可打擊目標(以Mk48Mod3為例)的距離是多少?是不是比射程少得多?比如S—
300PMU2射程宣傳最遠200km,而在試驗的打靶過程中,針對一般航空器靶擊落距離是60~70km。魚雷的發射和作戰
是否會出現這樣的狀況?尤其是在潛艇這樣的平臺以及水下這樣的作戰環境下。
回復2010-11-3014:39jrf2293
感謝科普,我想問一下:雷達的發現距離是和目標的高度、速度、有效反射面積有關的,而聲納是否也如此?(發現
距離和目標的航速、噪音水平、作戰海區水文狀況有關)如果是的話,他們之間的數學關系大概是個什么樣的關系?
回復2010-09-2613:55badagz_0001
設計、材料、工藝、軟件(算法)...但凡信息裝備,不外乎這些基本功的積累,別說,都還是日本人的強項!回復2010-08-26
09:41獨孤風
好文章!回復
2010-08-2611:5文具盒用英語怎么說 0凌回復獨孤風
謝謝~回復2010-07-2108:17sangyongjie@126
很全很強大.謝謝有個問題:換能器陣的孔徑越大輻射功率越大這個好解釋,但是其工作頻段月底怎么回事呢?畢竟陣
元的尺寸是限定的,靠這些陣元布成的大孔徑陣工作頻段為何比單個基元的工作頻率低呢?回復
2010-07-2111:08凌回復sangyongjie@126
受材料性能的限制,單一基元的尺寸是很難做大的,因而聲學孔徑無法擴大,工作頻率無法降低。而用多個基元則可
組成大孔徑基陣,聲學孔徑可以進一步增大,工作頻率亦可進一步降低。回復2010-07-0116:11sbq487
愛不釋手啊,每次都拜讀有不同收獲回復2010-06-0911:20wwg001020
這些專業軍事知識平時較難看到,長見識了。回復2010-06-0518:34飄逸
ya回復2010-05-1707:46dwp0307
回復2010-05-0602:39修路人
共產者讓軍武遠離世界!反軍國主義,走有序之道!回復2010-04-2821:37hfly
好文啊,謝謝小馬哥回復2010-04-1916:09玫瑰仙子
拜訪博主,歡應各位來我家做客-----------------------------------回復2010-04-0907:31容兒
回復2010-02-0721:50你來征服我
長見識了回復2009-12-2520:19愛情追憶
博主介紹的真詳細啊!博主辛苦了!本姑娘頂你!回復
2009-12-2520:27小馬回復愛情追憶
謝謝你的頂~回復2009-12-2020:03大財女
回復2009-12-1014:42亂彈
請小馬哥幫掃下盲,拖曳線列陣的纜線有沒有可能會纏到自己的尾槳?如果可能,那這個問題潛艇設計中是如何解決
的?回復
2009-12-1014:48小馬回復亂彈
一般不會,在設計收放機構和布防機構時都會考慮到這類問題。現在也沒聽說過出現這樣的問題。一些常規潛艇是通
過加長的拖曳布放管,將布放口置于推進器槳盤面后來布放的。美國人的布放口早期在H舵端板上,現在在木字和十
字舵端板上,離開螺旋槳槳盤面均較遠不會發生這種情況,俄羅斯也同樣雖然是置于十字舵頂端的,但是離槳盤面還
是較遠。當然在拖曳時潛艇是不能隨心所欲機動的,過大的機動會造成拖曳線列陣聲納無法正常工作外也會出現拖曳
線列陣聲納纏繞等情況,當然也不能排除進入槳盤面的情況出現。但是這種情況是可控的,一般不會出現現在也沒有
類似的案例。回復2009-12-1021:02亂彈回復小馬
哦,明白了!謝謝!回復
中國的軍工技術不行啊回復2009-12-0708:17妙手俠客
大師的話真如“大音希聲掃陰翳”,猶如“撥開云霧見青天”,使我等網民看到了希望,看到了未來!晴天霹靂、醍醐
灌頂或許不足以形容大師文章的萬一;巫山行云、長谷維素片的副作用 江流水更難以比擬大師的文才!黃鐘大呂,振聾發聵!你燭照天
下,明見萬里;雨露蒼生,澤被萬方!透過你深邃的文字,我仿佛看到了你鷹視狼顧、龍行虎步的偉岸英姿;仿佛看
到了你手執如椽大筆、寫天下文章的智慧神態;仿佛看見了你按劍四顧、指點江山的英武氣概!回復2009-12-0708:09
妙手俠客
妙手俠客
以前本人從來不看博客首頁那幾個常年掛在界面上的所謂名人,只有看過趙忠祥的博客,看完才知道,他又和一個保
健醫生似乎有些關系,于是呼對那些所謂的名博,都如看跳梁小丑一般,不屑一顧,盡管本人只是個小人物,但也不
想被那些花花綠綠的所謂熱點,玷污了這個粘滿了灰塵的心靈,讓它由灰塵變成污垢!今日看完樓主的帖子,我的心
情竟是久久不能平靜。正如老子所云:大音希聲,大象無形。我現在終于明白我缺乏的是什么了,正是樓主那種對真
理的執著追求和樓主那種對理想的艱苦實踐所產生的厚重感。面對樓主的帖子,我震驚得幾乎不能動彈了,樓主那種
裂紙欲出的大手筆,竟使我忍不住一次次地翻開樓主的帖子,每看一次,贊賞之情就激長數分,我總在想,是否有神
靈活在它靈秀的外表下,以至能使人三月不知肉味,使人有余音繞梁、三日不絕的感受。樓主,你寫得實在是太好了。
我惟一能做的,就只有把這個帖子頂上去這件事了。回復2009-12-0418:56星塵海洋
玩潛艇指揮官的時候,對米帝的拖曳線列陣聲吶印象很深。潛艇用UUV探測目標,恐怕要好好想想。要是處于雙方都
未察覺對方時,UUV發射的信號只會警示對方附近有敵人。UUV比較適合的還是幫助潛艇滅雷、在雷場中開辟通道、
進入淺水抵近目標偵察或者充當誘餌。回復
2009-12-0516:50小馬回復星塵海洋
UUV是個多用途水下模塊,當然探雷,探障是非常合適的。給UUV布置較為先進的聲納后,通過光纖類導線,UUV
的作用距離可以達到30甚至50公里級,所以也可以用作前鋒先導式探測系統,對于潛艇暴露率的提升是可以不予考
慮的。而且UUV也可以通過布置線列陣來提高被動探測效果,當然目前的UUV比如洛杉磯上的LMRS還是以探雷,
探障,以及實行一些其他附加功能為主。回復2009-12-0322:23老蛹子的娘
回復2009-12-0314:30DOyin
聲納是現代戰爭中不能缺少的儀器回復2009-12-0314:02ciling2009
呵呵呵額呵呵和回復2009-12-0312:33上海耐腐閥門
真的很多洞。回復2009-12-0311:38林依晨
不錯不錯!~回復2009-12-0311:31cyfhzmpingan@126
不錯的歡迎上阿福購物網回復2009-12-0309:57淡淡的憂傷
建議博主談下聲吶的作戰使用方面的知識。畢竟這個東西的性能和作戰環境密切相關。澳大卓餐送你健康回復
2009-12-0309:49結婚照
還行回復2009-12-0309:47藍色精靈
不錯!見識了!平安建設述職報告 回復2009-11-2710:54MATA
建議博主談下聲吶的作戰使用方面的知識。畢竟這個東西的性能和作戰環境密切相關。回復2009-11-2309:55抽不起
瘋
小馬哥真是科普大家啊!老大可否給介紹介紹國內在球形基陣和共形陣的進展如何?回復
2009-11-2320:00小馬回復抽不起瘋
球形陣的代價過大,共型陣國內的研究也不多。最多一些被動測距可能用體積不大的共型陣,以后還是以圓柱陣為主
吧。現在也用上了回復2009-11-2514:54抽不起瘋回復小馬
再次感謝老大科普,不過我看還是搞艇體的感覺太費事,連毛子都在改變回復2009-11-2517:33小馬回復抽不起瘋
阿雅克斯那個球陣是俄羅斯一個論壇上得來的資料,實際上官方還沒有公布相關方案,還有些不確定性。所以俄羅斯
到底用不用球陣還是有些疑問的,所以文章中我明確的說有可能。至于艇艏聲納,最理想的當然是大型球陣,美國人
棄球選共型陣也有美國人自己的考慮吧。回復2009-11-2213:59光翼
原來海浪級別邊上的那個凸起條狀物是做收納用的。我一直以為那里是個什么管道。因為很多不同型號美國潛艇都有
那個東西。今天看了,才知道,原來是放拖曳聲納的。不過我倒是很好奇,俄國人的那個尾流探測器。據說他們魚雷
也用了尾流制導。聲納原理連高中,初中期待作文600字 教科書都有,能理解。但是這個尾流制導,我就覺得很神奇了。回復
2009-11-2320:03小馬回復光翼
尾流制導,魚雷利用艦艇或者潛艇推進器攪拌海水后引起的聲、磁等特征異變來進行制導的一種體制。具體的可以上
網搜查,資料也很多,呵呵我就不贅述了。回復2009-11-2418:47光翼回復小馬
恩,好的回復2009-11-2413:11CDY811130
才看到有人問為什么潛艇上面不用鋰電作為蓄電材料?為什么還在繼續使用鉛酸電池,不知道大蝦能否科普下回復
2009-11-2414:25小馬回復CDY811130
CD那個帖子吧,呵呵,帖子前面我就說過了,鋰電池充電溫度過高,易燃易爆,安全性解決不了,談什么上艇。這個
東西不改變,后面的都屬幻想~回復2009-11-2207:51晨楓
博主好文。可以從潛艇上“發射”遙控載具,專門發射聲波,潛艇本身監聽定位,這樣增加探測范圍和進度嗎?這是
雷達中的雙基雷達概念,不知道是否可以用于聲納?聽說過拖曳聲納探測距離遠,但由于柔性基陣的關系探測進度較
差,可以沿拖纜設置傳感器,探測本身彎曲程度,然后在數據處理中加以校正嗎?回復
2009-11-2209:10小馬回復晨楓
的確如此,UUV是未來潛艇離艇探測系統的必然途徑,LMRS已經在688上使用了。拖曳線列陣的撓性干擾,有很多
技術處理方法,受限與篇幅要求,難以展開,所以就不講了。回復2009-11-2123:45kwah
拖曳線列陣,這個我喜歡
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