水面舰反鱼雷防御技术的现状和发展

张宝华



水面舰反鱼雷防御技术的现状和发展

张宝华

(海军装备部，北京100841)

鱼雷是水面舰面临的主要水下威胁，如何对其进行有效的防御一直是各国海军非常重视且亟待解决的问题。在深入分析影响水面舰鱼雷防御的关键因素的基础上，对目前国内外鱼雷防御技术的现状进行了回顾，最后对新技术的发展而带来的鱼雷防御技术的进步进行了展望。

水面舰；反鱼雷防御；技术现状和发展

0 引言

鱼雷自问世以来就一直是各国海军的主要进攻性武器，在历次海战中取得了辉煌的战绩。经过上百年的发展，特别是二战及二战后的几十年间，一批具有先进能力的现代鱼雷纷纷进入各国海军服役。目前，现代鱼雷正朝着远航程、大航深、高速度、智能化方向发展。鱼雷技术的发展对舰艇构成了严重威胁，使反鱼雷防御系统承担了巨大的压力，如何在现代海战条件下对鱼雷进行有效的防御，保护本舰或核心舰艇的安全，已经成为各国海军面临的迫切需要解决的问题[1-7]。

1 影响反鱼雷防御的主要因素

1.1 技术因素

反鱼雷防御是一项复杂的综合技术，它是电子、计算机、通信和信号处理等多项先进技术的融合。反鱼雷防御一般包括三个序贯工作的过程，分别为探测、决策和对抗实施。其中，对鱼雷目标的探测是反鱼雷防御决策和实施对抗的基础，其主要功能是利用专用的鱼雷报警声呐，辅以其他舰载声呐和探测设备对来袭鱼雷进行报警和定位；对抗决策是在收到鱼雷报警信号后，经过综合分析和反应，并结合对抗方案数据库的支持，做出合理的对抗策略；对抗实施是根据对抗决策的指令，利用各种对抗武器、采取相应的战术战法与来袭鱼雷进行正面的对抗，以最终消除其威胁。

目前，水声探测依然是对于鱼雷目标进行探测的主要形式，可供用于鱼雷探测的信息主要来自于鱼雷的辐射噪声和鱼雷的回波信号。随着近年来降噪技术的不断发展，鱼雷辐射噪声显著降低，特别是大型电动力鱼雷，其噪声水平较传统热动力鱼雷降低了10~15 dB。而作为快速机动小目标，鱼雷艏部的目标强度约为-17~-20 dB。因此，无论对于鱼雷的被动还是主动探测，提高其探测距离都必须在技术上付出巨大的努力。

通常情况下，水面舰在对抗鱼雷的过程中往往只能通过被动声呐得到鱼雷的方位信息，距离信息模糊甚至缺失。此外，来袭鱼雷拥有何种制导方式，鱼雷当前是否处于自导状态，如果处于自导状态，正在使用何种制导方式，加上声呐对鱼雷目标的报警距离仅在10 km的量级，鱼雷会在短时间内攻击上目标等等问题，都加大了制定对抗策略的难度。因此，对抗策略的制定必须综合考虑各种因素，在合理平衡的基础上有所取舍。

对抗实施是反鱼雷防御中对抗策略与对抗手段的最终体现，主要通过各种对抗器材与来袭鱼雷进行正面对抗。其中，软对抗器材发射强噪声信号对敌潜艇导引声呐进行压制，或通过模拟舰船噪声与回波对鱼雷进行干扰诱骗；也可通过引爆携带的炸药对鱼雷进行硬杀伤。但随着鱼雷可利用编码脉冲、尺度识别[8-10]、目标空间姿态分析等技术的发展与应用，鱼雷反对抗能力有了显著提高，这就要求对抗器材也必须朝着远程化、信息化以及网络化的方向发展。

1.2 目标因素

水面舰面临的主要威胁来自于依靠海水遮蔽潜伏于水下的攻击型潜艇所发射的重型鱼雷。随着海洋环境、声学、动力装置及控制技术等学科的发展，相关的研究成果已成功运用到新型的鱼雷中。现代鱼雷正朝着远航程、大航深、高速度、智能化的方向发展。特别是智能化鱼雷自导系统的研制成功，给鱼雷防御带来了巨大压力，已成为各国发展鱼雷防御迫切需要解决的问题。世界范围内目前装备的轻、重型鱼雷均不同程度应用了智能化鱼雷自导系统的相关技术。瑞典的TP62型鱼雷能根据实际情况，自行选择及调整其工作状态和参数，有效减弱敌方施放的诱饵和干扰器的欺骗效果，瞄准在搜索攻击过程中的目标，进行最佳控制，从而实现“精确制导”垂直命中目标的要害部位。美国的MK-48 mod 7 CBASS型鱼雷应用宽频带处理技术，可提取更多的目标信息，具有极强的抗干扰能力。意大利的“黑鲨”鱼雷采用长达60 km的光纤制导，同时应用ASTRA(Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture)自导头，该自导装置的信号和数据处理采用空间滤波和频率滤波、恒虚警率(CFAR)处理、回波延长分析、回声角延伸分析和回波空间相干性分析，被动方式下可在中频和高频段工作。ASTRA自导头具有多波束阵列声呐和数字脉冲压缩技术。其多频可在主动模式(FM和AM)和被动模式工作，每一波瓣的每一频率都具有独立的信号处理能力，这是一项重大改进，使鱼雷自导头真正做到了三维自导。自导频率低至10 kHz，探测距离可达7 km，而一般高频自导声呐的探测距离仅达2~3 km。而尾流自导鱼雷的出现，更是对航母编队等特大型水面舰艇的安全带来更为严重的威胁。

1.3 环境因素

水声传播的介质是海洋，而海洋信道的不确定性造成了对其进行定量描述的巨大困难。声波在水下的传播过程异常复杂。声速是温度、深度和盐度的函数，而温度又是深度、时间、位置和气候条件的函数。海洋表面有时是非常光滑的反射体，有时又是随机散射声波的非常粗糙且扰动的表面。海底的构造、斜度及粗糙度也是变化多端的，所有这些因素都影响声的传播。声速与海面和海底边界相互作用的效果产生了最终的声传播特性。同时，对有声速梯度的海水介质，声线不能直线传播。因而造成在水下50 m左右的拖线阵被动声呐，无法对在海表层30 m以内正梯度声速中航行的鱼雷进行探测。由于水声信道的复杂性，多数情况下，仅能以给定条件下的平均特性进行近似。多数目标的声特性仅能通过实测的方式获得，工程上可供利用的目标声特性很难用理论模型进行精确描述，如目标的反射特性、辐射噪声特性等等，所能给出的大多是目标在特定条件下的近似特性。

2 国内外现状

2.1 国外技术水平

美国海军自上世纪70年代开始就装备第一代反鱼雷防御系统[11]，现已发展到了第三代，该系统包括对鱼雷声特征信号的快速自动分类技术和对来袭鱼雷的对抗措施。其中，对鱼雷声特征信号的快速自动分类设计成一独立的鱼雷防御处理器以增强鱼雷识别和报警能力，缩短信号处理时间以改进声呐在浅海环境中的性能，并最大限度地采用了COTS技术及非开发项目技术NDI，大大地提高了整个防御系统的快速反应。目前，美国重点开发的具有硬杀伤能力的反鱼雷系统AN/WQS-11，该系统可以有效拦截直航、声自导和尾流自导鱼雷，由反鱼雷鱼雷(ATT)及各种声传感器和处理器组成，其中的ATT利用主/被动联合自导声呐逼近来袭鱼雷，并利用其高爆战斗部摧毁它[1]。

法意联合研制的水面舰艇反鱼雷防御系统(SLAT)，由专用“信天翁”(Albatros)鱼雷报警声呐[12-15]、系统显示和对抗控制决策装置、火箭助飞式声诱饵/干扰器、具有尺度诱骗功能的自航式声诱饵及火箭助飞式发射装置等设备组成。法意等欧洲六国的SSTD计划中，在SLAT系统的基础上，重点开发硬杀伤的对抗技术，并已经在MU90反潜鱼雷的基础上开发出MU90HK型ATT。

德国的鱼雷防御系统是一种硬杀伤系统[16,17]，它由鱼雷检测系统、决策模块、发射装置及MTW弹组成。其中鱼雷检测系统由舰壳声呐(HMS)、拖曳阵列声呐(COTASS)(它能主被动工作，其工作频率优化为还能探测到尾流中的鱼雷)及侦察声呐等组成；而决策反应模块主要包括控制发射、控制声呐工作、鱼雷检测的数据融合、威胁判断、对抗建议决策、对抗效果分析判断等模块和功能；MTW(微型鱼雷武器)是一种高速、高机动性能、火箭助飞的ATT，具有中短航程，其工作过程包含弹道飞行、开伞入水、空中运载部分分离、启动水下推进装置、对准来袭鱼雷、声呐锁定目标、自导寻的并向目标靠近，其自导部分频率在鱼雷频段和声呐频段之外，主被动工作，能在较大范围内搜索跟踪目标，使用主动检测多普勒处理。

前苏联在20世纪80年代后期推出了它独具特色的SSTD系统[1]，该系统把水面舰艇上原反潜深水炸弹系统改造为拦截鱼雷使用。这种名为“蟒蛇-1M”的武器系统主要由火箭助飞式噪声干扰器、火箭深弹及发射装置组成。为此，专门研制了一种能对鱼雷进行精确定位的主动式声呐，这种鱼雷定位声呐替代了原来探潜用的拖体声呐，它与舰壳声呐联合起来能对约10 km范围内的来袭鱼雷进行被动三角法探测和定位。当鱼雷进入到离本舰约3 km时，利用拖体式主动鱼雷定位声呐对鱼雷进行精确定位，从而引导深弹拦截鱼雷。

总之，国外反鱼雷防御技术的发展是与鱼雷技术的发展紧紧联系在一起的。由于鱼雷技术向低噪音、智能化、远航程、高航速发展，因此反鱼雷防御技术的发展趋势表现在下列几个方面：

(1) 在所有的水面作战舰艇以及辅助舰船上均加装和配备反鱼雷防御装备作为其自身防御来袭鱼雷的手段，并进一步完善和改进系统性能和对抗效能；

(2) 强调发展对来袭鱼雷的远程探测技术、基于多传感器信息融合的鱼雷报警技术；

(3) 强调发展对近程来袭鱼雷的快速反应和对抗措施的快速布放技术；

(4) 积极开发能够对抗智能自导特性鱼雷的更有效对抗手段，包括硬杀伤的手段如ATT、高能毁伤武器以及对抗鱼雷的新机理；

(5) 在强调单系统、单舰防御的前提下，开始向单舰的反潜、反鱼雷协同防御的方向，向编队多平台、多系统的联合侦察、报警支援以及对抗支援的方向发展，更进一步地向网络中心战体系中的鱼雷防御方向发展。

2.2 国内技术水平

我国的反鱼雷防御研究起步较晚，但在科研人员的不懈努力下，已经建成了完整的反鱼雷防御系统，拥有专用鱼雷报警声呐、系统/声呐显控台、噪声干扰器和声诱饵等鱼雷探测、对抗装备。目前，具有更加优异性能的新型反鱼雷防御系统正在研制中，可满足我海军未来应对高技术条件下水下作战的需要。

3 发展趋势

反鱼雷防御技术依据其对抗的对象不同，可以分为反鱼雷技术、反声呐技术和反水声网络技术等多个方向。

3.1 反鱼雷技术

3.1.1 远程预警和侦察技术[18,19]

低噪声、隐身、具有远程运载能力的巡航式鱼雷的发展，对鱼雷的侦察和报警提出了严峻的挑战，为此需要提高声呐对鱼雷的侦测预警距离与目标定位精度，为实施软硬杀伤争取更多的时间，以便选择最好的对抗方案，提高对抗成功率。在此方面，除了开发专用的鱼雷报警声呐，提高对鱼雷探测、定位能力外，还可综合应用舰艇上其他声呐系统和雷达设备的信息，在敌方鱼雷发射出管、启动航行时，就能对其探测、跟踪、识别和定位，甚至利用其它各种手段对运载鱼雷的潜艇、UUV等实行警戒和预警，为舰艇提供可靠的鱼雷预警信息。同时，编队作战模式的出现使得对鱼雷的探测可借助编队内多艘舰艇的探测资源，完成对鱼雷的协同探测，提高探测距离与精度。

3.1.2 综合防御技术以及硬杀伤技术

使用声干扰器和声诱饵对鱼雷攻击实施软杀伤已被证明是一种十分有效的手段，但随着新科技应用在鱼雷工业上，新型鱼雷的智能化程度与抗干扰、抗欺骗能力得到极大的提升，仅靠软杀伤手段已不能适应未来舰艇对抗的要求，必须将软硬手段相互结合，组成多层次纵深防御系统。现在欧美军事大国最新发展的反鱼雷防御系统均采用硬杀伤手段，因此硬杀伤武器的研制已成为反鱼雷防御系统中的发展重点[16]。

3.1.3 由平台中心向网络中心发展

“网络中心战”概念的逐渐成熟，“网络鱼雷”(尽管目前还没有统一的定义)等新的概念也不断被提出。与之相类似，充分利用水声网络以及陆基、空基等网络的信息，对于与鱼雷的对抗也将具有革命性的意义。另外，在末端直接与鱼雷的对抗中，以水声网络的形式将各种器材组合协同工作，将会大大增强水声对抗器材使用的效能。

3.2 反声呐技术

毫无疑问，鱼雷已经成为水面舰艇和潜艇来自水下的最大威胁。然而，考虑到鱼雷的主要载体是敌潜艇，因此，若能成功实施对潜艇声呐的对抗，则潜艇将不能发现我舰艇的信息，从而从根本上消除敌对我的威胁。另外，从鱼雷的线导过程看，潜艇声呐也是“功不可没”。所以，对抗敌潜艇声呐也是水声对抗的重要分支。对于被动式的潜艇声呐来说，对其使用大功率的干扰和压制，使其不能正常工作，将是有效的重要手段；对于潜艇的主动式声呐而言，目标逼真模拟技术将对敌潜艇产生误导，从而掩护本舰顺利避开其跟踪。

3.3 反水声网络技术

近20年来，水声网络技术得到了长足的发展，并逐渐应用于水下战中，成为了“网络中心战”不可或缺的重要一环。由于其在水下警戒等方面的强大功能，并且可以和其他如陆基、空基网络等进行信息交换和共享，因而对我舰艇造成了前所未有的巨大威胁。

与水声网络进行对抗，目标可以分为两个层次：一是使其不能完成(完整的)网络功能，即破坏其网络协议，使其退化为单个的探测节点；二是使其完全丧失监视功能，即针对所有(至少是重要的)探测节点进行毁坏。其中需要解决的关键技术包括：对敌水声网络的侦察，具体可包括网络节点侦察、通信信号侦察、通信信号跟踪、网络协议分析、网络分布、规模、性质判断等。对敌水声网络的攻击。除了硬杀伤手段外，对网络通信及网络协议的破坏可能是两种效果更佳的手段。其中，对网络协议破坏的高级方法可以考虑使用“水声病毒”。现代战争中，战果评估也是一个重要的研究范畴。通过战果评估，为下一步的作战策略提供基础[20]。

4 结论

随着“走出去”战略的进一步实施，我海军舰艇将游弋各大洋，维护地区与世界的和平与稳定。活动范围的增加意味着面临更多的威胁，特别是来自于水下的隐蔽而又致命的鱼雷攻击。因此，发展反鱼雷防御系统不仅是保护舰艇自身安全的需要，更是我海军履行大国义务，震慑敌对势力的基本保障。

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Status and development of the surface ship torpedo defence technology

ZHANG Bao-hua

(The Naval Armament Department, Beijing 100841, China)

Torpedo is the main underwater threat to surface ship.How to carry out valid defence against torpedo is always a key problem which needs to be highly regarded and urgentlysolved for navies.The technical status of torpedo defence in the world is reviewed based on the deep analysis of key factors affecting surface ship torpedo defence in the paper. Finally, the progress of technical torpedo defence is expected along with the development of new technologies.

surface ship; anti-torpedo defence;technical status and development

TN929.3

A

1000-3630(2015)-02-0180-04

10.16300/j.cnki.1000-3630.2015.02.016

2014-12-26;

2015-03-07

张宝华(1964－), 男, 浙江绍兴人, 硕士, 高级工程师, 研究方向水声工程。

张宝华, E-mail: 13482587203@139.com