美国水下预警探测体系建设及其启示

王鲁军王青翠王南(.声纳技术重点实验室,杭州,3003；.海军驻杭州地区军事代表室，杭州，3003)



美国水下预警探测体系建设及其启示

王鲁军1王青翠1王南2
(1.声纳技术重点实验室,杭州,310023；2.海军驻杭州地区军事代表室，杭州，310023)

摘要介绍了美国水下预警探测体系发展和建设的基本情况，分析了美国水下预警探测体系的基本特点和发展趋势，提出了对发展我国水下预警探测体系的几点启示。

关键词水下预警；探测体系；发展趋势

反潜作战一般分为三个步骤，首先需要对潜艇进行预警探测，即感知潜艇的存在，其次是对潜艇进行定位和跟踪，最后是对潜艇实施武器攻击。反潜舰艇装备了大量反潜武器，因此，实施武器攻击是相对较为容易完成的。而现代舰艇装备了低频主动声呐、拖线阵声呐、磁探仪等多种探测手段，对潜艇的探测距离也可达上百公里。但是在广袤的海洋中，在没有引导信息的条件下，反潜舰艇与水下潜艇遭遇的概率是非常低的。由此可见，感知潜艇的存在是反潜作战的最关键步骤，但实现起来也是最为困难的。水下预警探测体系的建立，主要就是为了感知潜艇的存在。

水下预警探测体系可综合利用侦察、监视、探测和通信等手段，对来自水下的威胁目标和武器进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织对抗行动提供实时预警信息保障。水下预警探测体系是战略预警体系的重要组成部分，对于形成体系作战能力，保障水下作战乃至海军整体作战行动至关重要。构建水下预警探测体系可以对周边国家（地区）潜艇和反潜兵力实施侦察、监视，及时掌握其活动情况，为海上作战提供预警信息保障；为海上作战兵力提供预警信息和目标指示，保障水下作战武器系统使用；对基地、港口和近岸交通运输线实施水下警戒，防范敌潜艇实施近岸攻势布雷、侦察和伏击。因此，世界海军强国普遍重视水下预警探测体系的发展。

1　美国体系建设基本情况

为了保障国家战略安全需求，美国高度重视其水下预警探测体系的建设和发展。美国水下预警探测体系最早是从美苏水下对抗开始建设的。二战后，前苏联优先发展水下作战兵力，潜艇装备发展迅速，尤其是可携带导弹的核潜艇对美构成巨大威胁。美国认为，对付核潜艇的最好方法是在远海建立水下反潜预警系统，在广阔的海域中对水下潜艇进行跟踪和定位，并在其进入对美国产生威胁的距离之前，引导攻击型核潜艇和P-3反潜巡逻机对其实施拦截。为此，美国从1954年开始分阶段在大西洋建立了挪威海、格陵兰至英国、美国东海岸等三道固定式水下监视系统(SOSUS，Sound Surveillance Underwater System)，在太平洋建立了第一岛链、阿留申至夏威夷群岛、美国西海岸等三道固定式水下监视系统。SOSUS系统采用压电式水听器阵列，主要布放于大洋深海，通过海底电缆将信号传输至岸上进行处理和信息分发。为了弥补固定式水下警戒系统的不足，美国海军又研制了由海洋监视船拖曳的拖线阵监视系统(SURTASS)，扩大对远海水域潜艇活动的监测范围，并作为固定式水下警戒系统失效时的紧急备用系统，逐渐形成综合水下监视系统（IUSS，Integrated Undersea Surveillance System），基本实现对前苏联海军潜艇活动的全天候监控。图1是海上监视系统(MSS)项目办公室公布的美国岸基站统计数据。

图1　美国岸基站统计数据

从上世纪80年代开始，美国开始研制固定分布式系统(FDS)来替代日渐老化和落后的SOSUS系统，该系统采用了光纤传输技术、局域网技术和先进的信号及信息技术，可布放于深海、海峡、浅水濒海地区和其他重要海域，提供威胁目标的位置信息和精确的海上图像，提高了对低噪声潜艇的探测能力。

冷战结束后，随着我综合国力的不断增强，美将我视为主要战略对手，在海洋战略方向上，对我海军尤其是潜艇的装备发展和兵力行动高度警惕，在针对前苏联潜艇的反潜体系基础上，依托第一岛链特殊地理环境，构筑了针对我潜艇兵力的水下预警探测体系。在原有深海水下预警探测系统的基础上，进一步加以扩充和完善。为了探测、定位在浅水近岸环境中的安静型潜艇，美国还开发了一种可迅速展开的、大面积短期使用的先进可部署系统(ADS)。该系统由部署在各地的水面舰艇、反潜直升机投放，可在战争冲突发生前期或期间快速部署在预定作战海域。图2是美国水下预警监视系统构成。

图 2美国水下预警监视系统构成示意图

2　美国体系的特点及发展趋势

2.1完善水下预警探测体系的功能，提高系统的综合集成能力

近年来，美国海军进一步扩大了水下预警监视的范围，在原有系统的基础上，将舰载拖线阵声呐和艇载拖线阵声呐纳入水下预警探测体系。美国随时保持12艘潜艇在世界大洋中活动，在承担潜伏、监视和监听的任务的同时，还利用艇艏声呐、舷侧阵声呐和拖线阵声呐等传感器获取水下信息数据。航母、巡洋舰、驱逐舰和护卫舰等各种水面舰艇也利用水下探测设备获取水下信息，其舰载反潜直升机对敏感海区进行水下探测和搜索，并将数据带回舰上进行综合处理。美海军获取水下信息的另一重要手段是遍布全球的P-3C反潜飞机。P-3C通过在侦察海域投放声呐浮标来获取潜艇目标和声速梯度的信息，同时将获取的反潜信息记录于AN/AQH 4 记录仪上，飞返基地后将磁带交由遍布全球的“反潜作战中心”(ASWOC)分析处理。

在反潜预警行动中，美国不仅仅依靠潜艇、水面舰艇和飞机搜集信息，还充分利用各种水上和空中传感器，及时搜集情报，提供完整的战场空间态势图，实时向反潜部队通报。在获取情报信息的基础上，派遣反潜飞机、水面舰艇前往搜索、跟踪。美国海军还将IUSS与作战指挥和通信系统连接在一起，使用统一的情报交换网络共享获取的水下情报。同时，进一步完善水声信息及其他侦察情报的搜集、处理和关联。图3是美国海军各种平台获取水下信息的示意图。

图 3美国水下信息获取示意图

2.2研制专用的配套设备，提高水下系统布放和维护的便利性

布放于水下的警戒探测系统一旦破损，其修复将十分困难。因此，研制专用的配套设备是提高水下系统维护便利性、减少海上施工困难、最大程度发挥水下警戒系统作战使用效能的有效手段。为了便于深海声学缆的布放、回收和维修，美国海军先后研制了“海王星”号、“迈尔”号等多艘T-ARC型船。“宙斯”号是美国目前唯一的现役海缆修理船，负责维护SOSUS系统。该船配备了功能强大的缆收放装备，配有一个重达32.5 t的舷外系统(HOS)。该系统采用金字塔型设计，用来布放海缆修理系统（CRS)，海上拖拉机（海底爬行器）和海犁，如图4所示。

图4　海缆修理系统(左)海上拖拉机(右上)和海犁(右下)

“宙斯”号将主推进系统与舰艏和舰艉安装的坑道推进器综合在综合控制系统中，可以提供精确的轨迹稳定和船位保持能力，便于完成缆的布放和修理、基阵布放操作以及声学测量等任务。

2.3重视水下信息体系的建设，提升水下预警探测系统信息利用效能

为保障水下预警探测体系的高效运转，必须对各种手段获取的目标信息进行充分有效处理和应用，分析挖掘出有价值的信息资源。从冷战开始，美国海军就把建设全球性的水下信息体系放在极为重要的位置上。经过几十年的发展，美国海军建立了功能及配套齐全的信息处理中心，从空中到海面到水下，可全天侯监听采集、记录、保存和分析所得到的各种水声信息，并构建了世界上规模最大的分布式水声信息库。

美海军水声信息处理中心分为岸基水声信息处理中心和移动水声信息处理中心。其中，岸基水声信息处理中心又分为“反潜作战中心”(ASWOC)和“水面舰艇反潜分析中心”(S2A2C) 。反潜作战中心以海洋监视信息(如SOSUS水声预警监视系统的输出)以及P-3飞机等送回的数据为基础，主要用于支援岸基P-3反潜战飞机。“水面舰艇反潜分析中心”(S2A2C)用于进一步分析处理由航母、巡洋舰、驱逐舰和护卫舰所带回的记录反潜水声数据的磁带。“反潜作战模块”(ASWM)是装备在航空母舰上与ASWOC功能相近的设备，称为移动反潜数据处理中心。ASWM 用于重放处理S-3B或SH-60F反潜侦察机带回的磁带，并在航母返港时将磁带交给水面舰艇反潜分析中心S2A2C 做进一步的分析处理。图5是美国反潜指挥作战中心（ASWOC）的磁带库。

图 5美国反潜指挥作战中心（ASWOC）的磁带库

2.4大量使用声呐辅助决策技术，提高水下预警探测效能

水声预警探测系统包含多型声呐装备，其工作的海洋环境是一个包括海面、海底及海水介质，在时间和空间上复杂多变的声传播信道，会使声信号产生散射、折射、反射、扩散、吸收等物理现象，导致严重的波形畸变和信号相关性降低，进而导致声呐性能降低。

为了提高水下预警探测系统的探测效能，增强声呐装备环境适应性，美国海军十分重视声呐辅助决策技术的应用。在IUSS的各型水声探测系统中均采用了决策辅助技术，其主要功能包括声呐性能预测、战术环境处理和显示、噪声监测、主动发射参数选择、探测节点布放方案等，辅助显示内容包括声场与环境信息利用、环境态势、目标态势、显示画面、操作参数表等。图6是美国SURTASS船上的声呐辅助决策系统界面。

图6　美国SURTASS船上的声呐辅助决策系统界面

3　对我海军水下预警体系发展的启示

美国水下预警探测体系经过近60年的发展日趋完善，其发展和建设中的许多经验教训非常值得我们借鉴和参考。

3.1从战略的高度重视水下预警探测体系的建设

根据美“空海一体战”的作战思想，未来美、日等海军潜艇对我陆上战略目标和海上战略通道构成重大威胁，美军弹道导弹核潜艇在太平洋中部和印度洋北部等广阔海域就可以对我实施战略核威慑和核打击。为及时掌握动向，必须在重要作战海域对美、日潜艇等水下作战兵力实施早期预警。另一方面，水下战场环境具有不透明性和很强的特殊性、复杂性，相对于其它作战空间，我在水下作战空间更容易缩小与强敌的差距，便于利用水下的局部信息优势破击强敌的整体信息优势。因此，应从增强我军整体作战能力和拓展国家利益的战略高度，切实重视和加强水下预警探测体系的建设和发展。

3.2制定符合我国国情的水下预警探测体系发展路线

美国水下预警探测体系是随着美国海军的军事需求而不断变化和发展的，是与其面临的主要战略威胁和战场环境相适应的。例如，为满足从早期的深海大洋中警戒较高噪声的苏联潜艇，到在浅海探测噪声较低的柴电潜艇的转变，美国水下预警装备也相应的向机动性更好的拖曳式水下警戒探测系统和可快速布放的水下警戒浮标倾斜。因此，必须根据我国海军的作战使命任务和综合国力，以及周边海域的实际环境，制定符合我国国情的水下预警探测体系发展路线，不能照搬美国模式，应突出重点，有计划有步骤的发展相应的水下预警探测装备和技术，制定切合实际的建设方案。

3.3充分发挥水下信息在水下预警探测体系中的作用

水下预警探测体系的建设不仅仅是水下警戒探测装备本身的建设，对各种渠道获取的水下信息的利用也是发挥水下预警探测效能的重要一环，因此建立水下信息综合处理中心是对水下目标进行快速探测和识别的重要基础和保障。水下信息综合处理中心担负的主要任务包括数据存储备份、数据分析处理和数据分发，通过对数据重放，利用数据挖掘、数据融合等多项技术，找出更多有价值的信息，直接为水下作战服务。

3.4加大水下探测装备的配套建设和使用研究

水下预警探测装备的水下系统庞大复杂，布设更是一项巨大的水下工程，不但布设投放非常困难，还要解决长期使用过程中水下阵列的可靠性问题。此外，由于系统长期布放在沿岸浅海海域，水下设备受风浪、海流、海水的腐蚀等环境因素影响较大，还会受到渔船拖网及海洋生物的破坏。因此，必须高度重视水下设备的安全性、可靠性和维护性，加强水下探测装备的配套建设。由于水声探测装备的性能与其工作的水声环境及装备参数设置密切相关，能否充分发挥声呐效能，不仅仅取决于声呐装备自身的性能和操作人员的技能，在很大程度上还依赖于对战区水声环境特性的了解，并根据实际水声环境选择最佳声呐工作参数。因此，还需加快声呐辅助决策技术在水声探测装备中的应用研究和推广。

参考文献：

[1] 王鲁军, 凌青. 美国声呐装备及技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2011.

[2] 尤晓航. 国外海军典型C4I及武器系统[M]. 北京:国防工业出版社, 2008.