国外舰用鱼雷报警声呐发展综述

张宝华

（海军装备部，北京，100841）

国外舰用鱼雷报警声呐发展综述

张宝华

（海军装备部，北京，100841）

在对美国、德国、法国、英国、俄罗斯、以色列等国家的舰用鱼雷报警声呐进行研究的基础上，提出了今后鱼雷报警声呐发展的技术要点。

舰艇；鱼雷报警声呐；综述

1 概述

鱼雷是水面舰艇的主要威胁之一。随着鱼雷武器的发展，水面舰艇面临的鱼雷威胁越来越严重。美国国防部制订的《国防科学技术战略》中，把“海洋控制和水下优势”作为军队七大科学技术重点领域之一，其中又把对鱼雷的有效防御列为美海军重点研究的第六项主要目标，这充分说明了反鱼雷技术在海军建设中的重要地位与作用。1982年，在马岛海战中，英国潜艇发射的鱼雷将阿根廷的“贝尔格拉诺将军”号巡洋舰（未装备水声对抗设备）击沉。相反，阿根廷的“圣路易斯”潜艇多次使用德制声自导鱼雷攻击英国的驱、护舰，均被英舰使用的拖曳式声诱饵和声干扰器成功执行诱骗和干扰，无一命中。此次海战结果表明，要提高水面舰艇的生存能力，必须提高反鱼雷水声对抗能力。2010 年3月，韩国海军“天安”号护卫舰遭到鱼雷攻击而沉没，由此，韩国军方计划斥巨资为现役舰船装备引诱鱼雷偏离方向的声学诱饵系统（属水声对抗系统），这一事件再次引发了各国海军对反鱼雷装备发展的高度重视[1]。

近年来，随着电子技术的快速发展，以及水下作战需求的不断变化，鱼雷技术也正在经历快速发展和变革，越来越强调复杂环境下的作战生存能力。这体现在鱼雷自导声呐功能不断增强，如采用共形阵或拖曳阵、自适应信号处理、低频宽带发射等新技术，使鱼雷的作用距离更远，智能化水平越来越高；鱼雷设计开始充分考虑降噪，使鱼雷自噪声大幅度降低，同时利用自噪声监控装置，实现自噪声滤除，从而获得了更好的隐蔽攻击能力；攻击水面舰艇的鱼雷多采用基于线导、声自导和尾流自导的组合自导方式。因此，随着鱼雷向低噪声、智能化发展，单纯采用软对抗器材难以提高对新型鱼雷的对抗效能，应进一步发展硬对抗武器实现对鱼雷的拦截和摧毁。但是，硬对抗武器需要鱼雷报警声呐能够提供鱼雷目标的准确方位和距离等位置信息，因此鱼雷报警声呐应在进一步提高被动探测和识别报警性能的基础上，实现对鱼雷的主动探测和精确定位。

2 国外现状

2.1 美国

冷战期间美国将反舰导弹视为水面舰艇的最高级别威胁，直到上世纪80年代初鱼雷威胁的严重性才受到重视，开始发展水面舰鱼雷防御系统（SSTD：Surface Ship Torpedo Defence）。SSTD系统包括：拖曳式声诱饵（AN/SLQ-25系列）、拖曳式鱼雷探测声呐（AN/SLR-24）、火箭助飞式对抗器材（MK-36 SRBOC发射装置）。

在鱼雷探测与识别方面，美国重点发展了具有多传感器鱼雷识别和报警处理能力的AN/SLX-1 MSTRAP装置。该装置可同时接收舰载、机载等多平台声呐数据，通过联合处理来完成对来袭鱼雷的综合定位和识别报警，具有对鱼雷目标的检测、识别、报警和定位功能，并可给出威胁指数评估和战术使用建议。

美国自上世纪末开始新一代SSTD的研究工作，在突破一些关键的基础性技术之后，自2004年开始以现有SSTD系统的软对抗能力为基础，研制新型AN/WSQ-11鱼雷防御系统。系统设备主要包括：

（a）大功率声源HPS（High Powered Source）

采用柔性水平拖曳声源（FTS），在保留AN/SLQ-25A声诱饵软杀伤功能的基础上，发射大功率声信号，对来袭鱼雷进行主动探测，并为硬杀伤武器提供目标位置。

（b）接收阵TAIR（Tripwire Acoustic Intercept Receiver）

接收阵包括被动接收阵和主动接收阵，可以检测威胁平台的主动发射声、鱼雷发射产生的瞬态信号、鱼雷发射的主动信号、鱼雷航行辐射噪声和鱼雷反射目标回波信号。

（c）反鱼雷鱼雷CCAT（Canistered Countermeasure Set Anti-Torpedo）

AN/WSQ-11系统中湿端采用一体化设计，TAIR拖曳在HPS后方，其中柔性声源与接收阵间的扩展缆长91 m，主缆长610 m。本舰20 kn航速下系统可在20min内完成布放，声源功放模块集成在拖曳系统中。

2006年4 月，美国海军和英国超级电子公司UE（Ultra Electronics）利用Cleveland（LPD-7）作为试验平台，证明其系统对鱼雷目标的检测识别和定位性能远超过设计预期，并预计AN/WSQ-11系统于2011年开始大量装备美国海军舰船，作为专用鱼雷报警声呐，可有效提高AN/SQQ-89A（V）作战系统的鱼雷防御性能。

2.2 德国[2]

德国鱼雷探测与报警设备由中频舰壳声呐、紧凑型拖曳阵列声呐以及侦察声呐等组成，以主被动联合方式工作，其工作频率经优化后可对尾流区鱼雷进行探测，具备全方位探测范围，可对10 km外的来袭鱼雷进行准确探测，并发布预警信息。该系统的决策反应模块主要包括控制发射、声呐控制、鱼雷信息融合、威胁判断、对抗方案决策、对抗效果分析评估等部分。

2003年春，德国海军对该设备性能进行了验证，包括对鱼雷进行主被动联合探测和识别、对尾流的鱼雷进行了探测等专项试验。结果表明：联合利用多声呐信息，并采用特殊算法可以实现对尾流自导鱼雷的识别和定位。

2.3 法国[3]

法国“戴高乐”航母和大型驱护舰装备的是SLAT反鱼雷系统，其典型配置是“信天翁”被动拖曳式鱼雷报警声呐。该声呐以被动工作方式为主，探测距离10 km，并可对舰壳声呐进行数据融合，警戒范围360°。SLAT系统的主要特点：可在较大的舷侧扇面内提供实时的左右舷分辨能力；提供两级鱼雷报警信息，分别对来袭鱼雷的预报警和确认后的识别报警；接收阵可以单独拖曳使用，也可以安装在舰载拖曳线列阵或者声诱饵的尾端，以共用已有的拖缆和绞车。

2.4 英国[4]

英国UE公司研制的Sonar 2170/Sea Sentor是典型水面舰鱼雷防御系统，于2005年开始装备英国海军舰艇，Sea Sentor主要面对国外市场。Sonar 2170/Sea Sentor是一部快速反应软杀伤鱼雷防御系统，可完成对来袭鱼雷目标的检测、识别、定位及战术建议。该声呐可以识别所有已知鱼雷，包括带有先进对抗措施的鱼雷、非声引信尾流自导鱼雷等。Sonar 2170/Sea Sentor的核心是被动鱼雷检测、识别、定位（TDCL）模块，主要由被动拖曳接收阵、声对抗柔性拖体AN/SLQ-25A、发射诱饵等组成。韩国天安号事件后，UE公司在Sonar 2170/Sea Sentor基础上开始积极研发主动TDCL模块来应对更加安静的电动力鱼雷，同时研发轻型阵以安装小型舰船，并配置声呐浮标进行综合处理，为潜艇鱼雷防御系统进行改进设计。

2.5 俄罗斯

俄罗斯的大中型水面舰上装备了主动鱼雷报警声呐，该声呐由舰壳基阵、电子设备和显控台组成,为“蟒蛇”鱼雷防御系统提供精确的来袭鱼雷位置信息，并利用火箭助飞式声诱饵和火箭深弹对鱼雷进行多层次的软硬对抗。

2.6 以色列

对抗现代鱼雷的防御系统（ATDS ：Advanced Torpedo Defence System ）具备分层对抗能力。该系统由鱼雷探测拖线阵（TDTA：Torpedo Detection Towed Array）和ATC-2型拖曳诱饵组成。TDTA完成对鱼雷目标的远距离探测，拖曳诱饵可发射声信号对鱼雷进行近距离定位，也可以发射特殊或普通应答信号诱骗鱼雷，直至其燃料耗尽。

拖线阵和拖曳诱饵在同一电缆上进行拖曳，与本舰距离500 m，舰船离开港口后即可进行系统配置。拖线阵为8 m长袖珍型线阵，32阵元，工作频率为10～3000 Hz，可在5 km以外距离上完成对来袭鱼雷目标的探测和识别。

3 鱼雷报警技术发展要点

从国外舰用鱼雷报警声呐的发展状况以及发展规划可以看出，国外已将在复杂环境下对各种来袭鱼雷的全航程信息感知技术作为舰用水声对抗技术的发展重点。

3.1 对鱼雷信息的多层次感知技术

通过各种传感器手段，对来袭鱼雷进行多层次的信息感知，实现远程的探测与报警、中程的位置估计、近程的精确定位，从而获得完整的鱼雷信息图像，为使用软硬器材进行综合对抗提供鱼雷目标的准确信息支持。为了解决对来袭鱼雷的远程探测和报警、中等距离上的被动定位、近距离上的主动探测与定位等问题，涉及的主要研究包括：（1）采用多线阵、矢量水听器或矢量光纤水听器线阵等形式的拖曳线列阵以及基于环境信息的信号处理新技术，以提高被动探测距离；（2）采用基于舰壳声呐和拖曳声呐的联合探测、目标运动分析（TMA）处理、多线阵被动三维定位等新技术，以提高被动定位的距离和精度；（3）采用单晶材料发射换能器，增大发射功率，实现全向探测，以提高主动探测和定位性能，重点提高对艉部的探测能力；（4）采用高分辨率自适应空间处理算法、基于目标特征的目标关联和跟踪算法等，提高本舰机动时对鱼雷目标的跟踪性能。

3.2 尾流自导鱼雷探测与跟踪技术

尾流自导鱼雷是大中型水面舰艇面临的最主要水下威胁。尾流自导鱼雷一般在尾流中点附近进入舰船的尾流区，并开始跟踪尾流、追击目标（18 kn航速水面舰的尾流区一般在舰后800～1200 m左右的距离范围）。当尾流自导鱼雷进入尾流区（或尾流下方）后，水声对抗系统必须具备对鱼雷的探测和跟踪能力。

3.3 编队联合探测技术

为了通过编队内多平台相互协同处理，以实现对鱼雷的联合探测，应建立编队水声专用数据链，对编队内各舰艇的声呐装备以及目标探测信息进行数据共享，并完成对鱼雷的报警方位与距离的数据融合。

对多个平台观测到的多个目标采用目标关联算法，对跟踪波束数据进行特征分析，利用提取的多维特征构造观测向量，通过比较特征相似度来判断目标间相关性，为编队鱼雷防御提供统一目标态势。

3.4 连续波主动声呐（CAS）鱼雷探测技术

鱼雷探测声呐（TDS）需要快速反应，完成对威胁目标的精确探测、识别和定位，因此需要发展主动鱼雷报警声呐。由于鱼雷目标强度低，传统脉冲式声呐需要足够声源级，因此系统规模庞大、成本较高、尺寸重量不利于拖曳，同时影响海洋生物。发展鱼雷探测声呐需要构建一种功率较低、结构紧凑、成本较低的探测系统。连续波主动声呐（CAS）就是一个较好的选择。

CAS是一种收发同时工作，在扫描周期内发射连续信号，从而完成对目标主动探测的新型声呐。CAS工作时可将目标视为被动声目标，辐射连续声信号。与传统的脉冲式主动声呐相比，CAS具有以下几方面潜在优势：对目标进行连续声波照射，将有效提高检测概率，对抗目标闪烁；可有效降低目标信息间隙，脉冲式声呐信息更新速率为扫描重复周期，而CAS的信息更新可以是连续的，从而改善跟踪性能；可有效抑制浅海环境下的虚警目标数量；可减少对海洋环境的影响，与脉冲式声呐相比，CAS可以将相同能量以更低的峰值功率发射出去；可进行小型化设计，适装性更强。

4 结束语

未来水面舰应具备对各种来袭鱼雷的远距离探测报警和定位能力、软硬器材联合的多层次对抗能力和编队联合对抗能力。鱼雷报警声呐是水面舰艇水下自防御系统的重要组成部分，是所有对抗手段实施的基础和关键，其发展目标是实现对各类型鱼雷的远程全向探测和报警，以及中、近程的主被动定位，为软硬对抗武器的使用提供完整、准确的鱼雷目标信息。

[1] DAVID EWING. Pre-emptive defence:guarding against the modern torpedo[J]. Jane’s International Defence Review, 2011.

[2] S BENEN H. Surface vessel toepedo detection with a combined sonar system[C]. UDT, 2005.

[3] 张宝华, 杜选民. 水面舰艇鱼雷防御系统综述[J]. 船舶工程, 2003, 25(4):17-19.

[4] ULTRA ELECTRONICS LIMITED. White paper: surface ship torpedo defence(SSTD)[R]. 2003.