作战舰艇应对非传统任务的几点对策

孔东明

（海军装备部，北京 100036）

引言

目前，维护国家海洋权益日益受到重视。就我国而言，执行维权任务的海上力量除了海军舰艇外还有海事、海警以及武警边防等部门的公务船只。有效利用现有条件，为海上舰船合理配置武器与技术装备，可以使我国舰船在执行维权任务时与敌方舰艇对峙过程中占据一定的技术优势。由于非致命类武器装备，对使用对象的伤害程度以及作用范围可以有效控制，在低烈度的冲突对抗中有很好的应用前景。而且海上舰船在安装平台方面有一系列特殊的便利条件，能有针对性地研制舰载型非致命武器，发展能够远程、高效作业的技术装备，在海上维权、护渔执法等非传统作战活动中发挥效力。

1 应用背景与典型应用领域

1.1 发射装置与特种弹药

执行海上维权任务，有时需要拦截、驱离对方船只，有时则需要直接捕获目标船只或进行登船检查，主要是针对在我国海域进行海洋调查、水下测量或在双方争议海域进行恶意停留的他国船只。驱离目标船只可以采用舰载武器警告射击或通过本舰的机动拦截方法来实施；而俘获敌方船只，则要在不硬性毁伤对方船只或击伤人员的前提下，使目标船只失去动力或失去控制。就目前的技术条件需要解决两个方面的问题：特种弹药，装填何种药剂或何种器材；发射装置，采取何种手段将弹药布放到目标船只的有效距离内。

对于特种弹药，通过抛射装填有特种药剂的弹药，散布形成能够改变燃料燃烧特性的气溶胶，可以使目标舰船发动机吸入后停车或损毁；借鉴反鱼雷拦截网技术，将高强度的阿拉米奥纤维编织的拦截网投射入目标舰船附近的水中，由于船舶螺旋桨前部负压区的存在，拦截网会被吸入并缠绕在螺旋桨或船艉轴，造成船艉密封结构的损坏甚至整船动力的丧失。

对于布放手段，目前我国公务船或海军舰艇执行船只驱离任务时，一般采取高压水炮或船体直接碰撞。高压水炮与船体冲撞直接有效，但作用距离有限或威胁船只自身安全，而常规的小口径警用防暴武器（如37mm催泪弹、震爆弹、闪光弹等）在开阔水域使用威力稍显不足。根据有关报道，中国兵器工业部某研究所在一种车载多联装64mm防暴发射器（如下页图1）的基础上研发出舰载衍生型号［1］，能够发射大口径催泪弹、发烟弹等弹种，作用距离200～370m；此外，国产驱逐舰与护卫舰上装备的多管火箭干扰弹发射器（如图2），重量较轻且使用维护简便，口径通常在130 mm以上，射程大于4km，具有空爆功能。

图1 船用64mm防暴发射器

图2 火箭干扰弹发射器

以上的大口径抛射装置，配备特种弹药，可以装填燃料催化剂（正、负催化剂）或含能材料，通过空爆的方式布放到目标船只上方，目标船只发动机吸入后，燃料燃烧特性发生改变就会造成动力系统的故障或损坏；或者向目标水域抛射拦截网，丧失机动能力。

1.2 定向强声发射装置

定向强声发射装置能以较窄的波束发射强噪声。据生理声学可知：一般声音超过85dB就是有害噪声，声音强度超过135dB，就会造成人耳疼痛难忍，听觉器官受损；而定向强声发射装置在波束开角内的声压级可以达到150dB，作用范围内，常人根本无法停留。美国圣迭戈市的（Acoustic Device）声压级可以达到151dB［2］，国内有多家单位开展类似的研究，也有相似的产品研制出来。A－merican Technology Corp公司与的外型对比（如图3）。

图3 American Technology Corp公司与国内某研究所产品的外型对比

采用多个这种强声装置组成发射阵列，通过声场叠加使得发射声波的强度进一步提高，发射能量更加集中，作用距离更远。采用脉冲方式发射强噪声信号，对于目标船只暴露在外的甲板人员有良好的作用效果，可以有效驱离小型目标船只。

2 技术可行性分析

2.1 改变燃烧性能技术

燃料催化剂技术的发展为实现对目标船只发动机工作状态的干预提供了解决途径：通过改变发动机燃料的粘度或燃烧性能，使发动机熄火失效或损毁。有两种截然相反的方法——负催化与正催化。负催化剂工作原理是：发动机中燃料的燃烧是一个复杂的连锁反应过程，燃料分子在燃烧的高温高压和形成的能量作用被活化，在氧的作用下产生自由基或活性基团，传播反应维持燃烧的持续进行。在燃烧过程中产生的大量OH·、H·等活性游离基，具有很高的能量，非常活泼，但寿命非常短。如一旦生成，就立即生成更多的自由基或活性基团，以维持燃烧过程的继续进行。当超细阻燃剂粉粒与发动机燃烧室高温燃气中的活性基团接触时，在高温下离解产生的离子可以同时吸附多个游离基，并产生不活泼物质——水，这样使发动机燃烧室中的OH·、H·被消耗的速度大于产生的速度，当OH·、H·被很快耗尽后，就中断了燃烧连锁反应的进行，使发动机出现怠速或熄火现象，机动能力大幅度降低。某种组分的超细阻燃剂电子扫描图（如图4）。

图4 某种组分的超细阻燃剂电子扫描图

另一种截然不同的方法是通过助燃技术破坏敌方舰船的动力系统：通过填加含能材料或燃速推进剂提高发动机燃烧室中燃料的燃烧速度，使发动机工作在非稳定状态，造成输出功率下降、舰船整体机动性能降低，甚至使发动机内燃料的稳定燃烧转变为爆轰，发动机温度迅速上升造成动力系统停车或者损毁。目前，纳米技术的发展加速了这一可能性的转变：纳米级铝粉作为一种新型含能材料被应用在火箭发动机推进剂中，能够大幅度提高推进剂的燃速［3］，或者添加到高爆速炸药中，由于压力指数偏大，在正常情况下添加的极低含量比例是被严格控制的。还可以提高燃料燃烧效率的强力催化剂——铈的氧化物［4］，通过超细粉末加工技术制备的铈氧化物颗粒，具有超大的比表面（表面积相对于质量的量纲），能够大幅度提高燃料的燃烧速度。正常情况下在燃料中填加的浓度不超过5×10－6［5］，否则就可能给发动机的正常运行造成危险。当这两种材料以非正常方式进入船只发动机燃烧室中时，可以使目标船只动力丧失或动力系统的损毁，为捕捉、俘获这些船只创造条件。

海军舰艇上装备的大口径火箭干扰弹发射器，装药量大、射程远，适宜于完成此类特种弹药的布放，某舰艇发射干扰弹的散布效果（如图5）。我国舰船可以在数公里外的安全距离上，向目标船只的上空或上风位置发射装填燃烧催化剂或含能材料（纳米铝粉需要保护剂）的火箭弹，火箭弹内的低燃速火药或压缩气体，将药剂微粒抛射到空气中形成长时间悬浮的气溶胶。多发火箭弹齐射可以造成高浓度的悬浮物微粒，目标船只的发动机吸入后，燃料的燃烧特性发生剧烈变化，造成动力系统故障或损毁。

图5 某舰艇发射干扰弹的散布效果

2.2 拦截网技术

运动过程中的船舶，螺旋桨高速切割水流推动自身前进，根据流体动力学原理，螺旋桨前部会形成一个负压区，将附近悬浮物吸入该区域并被桨叶搅动缠绕，这在目前螺旋桨推动的船只中是一个难以克服的技术问题。而悬浮的网状物，由于自身的形态，增大了被缠入螺旋桨的概率。

二次世界大战出现的反鱼雷拦截网技术，发展至今已经非常成熟：采用高强度阿拉米奥或尼龙纤维编织的拦截网，折叠安装在浮体上，在展开前外形非常紧凑。通过舰首或舰艉的火箭深弹发射器投放，当投射到目标水域时，浮体接触到海水后，气体发生器自动充气，便能悬浮在海水中，同时可展开支柱伸出，使整个网在水中张开［6］。拦截网带有定时自沉装置，在水中悬浮一定时间后，浮体自动开孔沉入水底。

此时，一旦大型目标船只进入拦截网所在区域，进入负压区的拦截网会因螺旋桨的转动而缠绕于桨叶与船体之间，并随螺旋桨一同旋转，越缠越紧，处在底层的网绳由于与艉轴密封壳体及艉轴毂的高速摩擦产生高温高压，导致发热融化，加上来自上层缠绕网绳的强力挤压，融化的网绳材料便被挤入艉轴的密封结构中［7］。由于艉轴密封是一种动密封，对于来自轴向的挤压力密封效果有限，当网绳大量缠绕、摩擦，呈半融化状态后沿密封护套中的动、静结合间隙挤入，会造成高压润滑油的快速泄漏，导致艉轴和合金密封套因润滑不良出现表面损伤，同时，由于阿拉米奥或尼龙纤维网绳材料的熔点与固化点不固定，网绳材料固化时同样磨损艉轴与合金套之间的密封面，严重时造成艉轴和合金套报废。

小型目标船只则一般采用转速相对较高的发动机，发动机扭矩较小，当螺旋桨与拦截网纠缠到一起时，极短时间内就会越缠越紧而无法摆脱，造成发动机失去机动能力。而且在海上无法进行现场处理，必须由其他船只拖带回干船坞，使船艉螺旋桨抬升出水面才能开展维修。目标船只失去机动能力后进行捕捉的难度大幅降低，可以俘获或登船检查。

2.3 定向强声发射技术

定向强声发射技术是通过声场叠加原理实现的，声能量转换装置是个大规模的扬声器阵列，阵列由数百个电动扬声器构成，扬声器单元采用相控技术驱动，通过控制每路功率放大器输出信号的相位，使每个单元发射的声波幅度在一定的区域内产生叠加，这样就在特定方向上形成叠加声场，基本原理示意图（如图6）。

图6 扬声器阵列发射信号叠加示意图

电动扬声器单元数目越多、阵列规模越大，发射信号强度就越高，同时信号能量就越集中，波束宽度越窄（定向效果越好）。目前，一般的强声定向发射装置可以使波束宽度开角控制在15°左右（如图7）。

图7 国内某研究所强声定向发射装置波束图

3 发展和应用展望

随着石油化工技术的发展，新型燃油催化剂的效能越来越强，负催化剂能够迅速终止燃油燃烧的链式反应，使动力系统效率下降甚至停车。而正催化剂能够短时间内将发动机内燃油的燃烧转化为爆轰，对动力系统造成破坏；新型含能材料与纳米技术相结合，使材料微粒的比表面积大幅度增加，在特定条件下参与化学反应的速度呈数量级地增加，而同时提高常规条件下的化学稳定性，使用更安全、效果更明显。可以推测，在未来短时间内将会出现超级燃料催化剂，很小的剂量就能使大型船只的动力系统瘫痪。

结合生理声学的最新研究成果可以推断，采用强声定向发射装置向目标船只人员发射特定频率与调制规律的噪声信号，使对方陷入心神不宁、烦躁、判断错误甚至行为失常的状态，达到不战使敌自乱的效果。

其他种类的能量波束发射武器（如舰载大功率激光器、高功率微波武器等），对目标的毁伤效果可以根据需要进行控制，随着技术成熟度的发展，可靠性进一步提高，使用维护将更加方便，未来可能会在舰船上得到广泛应用。

4 结语

现有的舰载武器或发射装置，适宜于远距离发射大口径非致命特种弹药，能够改变燃油燃烧特性的新型催化剂和高效含能材料，使目标舰船的机动性能下降甚至动力装置发生损毁；水下阻拦网可以用于捕捉小型目标船只或限制大型船只的活动区域。舰载武器发射布放技术、改变燃烧性能技术、阻拦网技术，可以结合发展出新型非致命武器。这类武器装备可以有效削弱目标船只作战性能，或者通过此类武器开展袭扰、破坏等活动，可以给敌方造成极大的损失与困扰。

［1］ 王庆明，周丽萍，陈庆磊.国防新兵——国产新型艇载64 mm防暴发射器系统 ［J］.轻兵器，2010（3）：10－15.

［2］ 舰载武器编委会.舰载软杀伤武器［J］.舰载武器，2010（3）：206－214.

［3］ 解春莲，张军生.国内外非致命武器发展之对比［J］.轻兵器，2008（2）：21.

［4］ 张英杰，李航舵.纳米燃速催化剂的研究进展［J］.兵器材料科学与工程，2012，35（4）：112－114.

［5］ 李端岳.一种更加高效的新型燃油催化剂Envurox［J］.商用汽车，2004（11）：37－39.

［6］ 易红，何辰，陈春玉.对抗尾流自导鱼雷的防御技术［J］.鱼雷技术，2007，15（1）：6－9.

［7］ 张宝善，焦秀稳，郭振邦.艉轴密封保护装置实验研究及其对船舶快速性的影响［D］.天津大学学报，2000，33（5）：624－625.