Serious PLA plays Sonar Decoy Drones and acoustic simulated subs

war is best form of peace

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The PLA Defense Universities created any array of toys for Navy submarine warfare. They are launched typically from subs to mislead anti-sub hunters, mislead torpedoes, mislead their targets which they are tasked to attack, to do wrongful avoiding maneuvers, Or fake presences of other submarines.

This is similar with radar jamming and radar deceptive warfares.

South China Sea will be very exciting place even under the surface of oceans.


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神奇的潛艇水聲對抗技術

2016-03-29 00:00:00


隨著水聲探測、識別和跟蹤技術在各種作戰平台探測器和魚雷制導技術裝備中的廣泛應用,現代艦艇不僅在進攻手段上有了極大的提高,而且在防禦手段上也得到了日益完善。具體表現在過去那種單靠機動擺脫敵方探測、跟蹤或規避來襲魚雷的辦法在今天已經不能奏效,取而代之的是利用各種水聲對抗器材對其進行干擾、迷惑和誘騙。

由於魚雷作為攻擊方的一種致命水下殺傷性武器,必然會激起防禦方對魚雷及其發射平台竭盡全力的防禦;當前,各國海軍都把海上作戰中消除魚雷的威脅集中在對魚雷及其發射平台的水聲對抗上,從而促使各種水聲對抗器材的應運而生和迅速發展,因此,潛用水聲對抗器材的種類也越來越多,性能越來越優越,並且正朝著監視、防禦、對抗、反擊一體化的方向發展。

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潛艇水聲對抗及其戰術特點

現代海上作戰中,對立的雙方都希望在防禦和對抗中設法變防禦為攻擊,變被動為主動。因此,隨著戰鬥進程的延伸,攻防角色隨時可能轉換。為此,無論是攻擊方還是防禦方,既要研究攻擊,也要研究防禦和對抗,而這一切都必須首先研究自身的客觀條件和攻防特點。

潛艇水聲對抗的地位和作用

探測和跟蹤技術與干擾和誘騙技術是一對矛盾。前者是用於攻擊平台對敵方目標實施探測和跟蹤,實現對敵使用武器的目的,而後者則是用於干擾或欺騙對方的探測,達到自身防禦的目的。所以,電子戰在現代艦艇上得到了廣泛的應用。

由於潛艇作戰處在海水這種特殊的介質中,其航行、探測以及使用武器都需要利用水聲物理場;同樣,反潛兵力對潛艇進行探測,跟蹤以及魚雷攻擊也需要利用水聲物理場。對於潛艇來說,電子戰的手段主要是水聲對抗;隨著魚雷航行速度越來越快,這必然導致潛艇在遭受來襲魚雷攻擊時,其自身反應的時間將大大縮短,因此,在這種情況下,合理有效地使用水

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聲對抗器材對來襲魚雷實施干擾、迷惑和誘騙,將給潛艇提供更多寶貴的機動時間,進而,達到規避來襲魚雷的目的;此時,如果僅靠自身的機動,很明顯,由於潛艇的航行速度遠遠低於魚雷的航行速度,所以潛艇成功規避來襲魚雷的可能性將幾乎不存在。

潛艇水聲對抗的戰術特點

由於作戰平台在作戰環境、自身技術特點上的不同,使得其在戰術背景和技術特點上呈現較大的差異。例如,水面艦艇總是處於水面狀態,所以面臨來自各種平台的多種威脅;除了空中的飛機、飛彈和火炮以外,水下多方向的聲自導魚雷對其也構成嚴重威脅。但是,水面艦艇除了可以利用自身的探測器材實施報警外,還可利用其它平台的報警信息,使得其可以在更遠的距離上對魚雷或魚雷的發射平台進行報警。

據報導,西方國家海軍的水面艦艇能在10~20nm的距離上探測到巡航中的潛艇,能通過專用的被動式魚雷報警聲納在大約8nm的距離上對潛艇發射的魚雷發出預報警信號,並能在大約5nm距離上實現對敵魚雷的識別報警。

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可以看出,防禦來襲魚雷對水面艦艇來說也是決定生死攸關的重要問題,而且其面臨的戰術環境要求其能夠在不同距離和不同方向上對來襲魚雷實施多層次和多批次的水聲對抗。顯而易見,就對抗的技術手段來說,遠距離和多批次發射是水面艦艇水聲對抗技術的主要特點。在數公里的距離上,連續布放多個火箭助飛式聲干擾器(聲誘餌);在幾千米的距離上布放遠程深彈和自航式聲誘餌;更近的距離上布放攔擊網;使用拖曳式聲誘餌正是凸現了這一戰術特點。

潛艇所面臨的威脅主要來自空中的反潛飛機、水面艦艇和獵潛艇。在作戰過程中,潛艇可能已經遭到了敵方武器攻擊,也可能正被敵方艦殼聲納進行探測和跟蹤。因此,在遭到敵方攻擊時,需要擺脫武器的發現和攻擊;或者在敵方反潛平台正在進行探測和跟蹤時,擺脫其對潛艇自身的定位,是潛艇防禦的主要目的。

然而,由於戰術要求和自身技術特點上的限制,潛艇通常只能利用自身探測器材實施對來襲魚雷或其發射平台的偵察和報警。一般情況下,潛艇報警距離相對較近;而且,報警所能獲得的只有來襲魚雷或反潛平台的方位信息。在自身機動能力有限的情況下,對魚雷或發射平台的防禦將是一項十分緊迫的任務。

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不難看出,為了達到有效對抗的目的,除了需要潛艇進行必要的規避機動外,水聲對抗器材的使用也是不可缺少的。但與水面艦艇相比,潛艇在使用水聲對抗器材上還呈現五個方面的特點或要求:

1)因為發射裝置固定,水聲對抗器材的發射方向受到了限制,即在一定的態勢條件下只能在一定的射向範圍內進行發射;

2)由於只能在海水介質中發射,所發射的水聲對抗器材不可能像火箭助飛飛彈那樣快速接近目標;

3)受自身機動能力的限制,對抗過程中難以通過自身機動實現遠離來襲魚雷或其他戰術平台的目的;

4)受發射裝置和儲存空間的限制,潛艇水聲對抗器材裝載的數量有限,不可能對來襲魚雷或發射平台進行多層次、多批次的連續使用;

5)因為潛艇需要對抗的對象在探測原理、探測方式,特別是機動能力上有很大的不同,要求潛艇必須裝備具有多種干擾或誘騙方式的水聲對抗器材。

在對水聲對抗戰術特點分析研究後,為了深入研究水聲對抗器材作戰使用的相關問題,必然要結合水聲對抗器材進行有針對性的研究。

氣幕彈及其適宜的應用時機

氣幕彈是較早發展起來的一種無源水聲對抗器材,而且主要應用於潛艇。氣幕彈發射出管進人海水後,會生成大量的氣泡;這些氣泡在上浮過程中逐漸增大,並形成具有一定尺度的氣幕。大量氣泡形成的氣幕對聲波具有反射、吸收和散射效應,其反射效應將使氣幕具有一定的目標強度,所以當氣幕被主動聲納發射的聲波照射時,會產生一定的回波,使敵方主動聲納誤認為是一目標;而吸收和散射效應將使氣幕產生較大的插入損失,使得被動聲納接收到的信號強度大幅度降低,從而起到屏蔽作用。

從氣幕彈的作用原理可以看出,這種水聲對抗器材具有雙重對抗功能:在對抗主動艦殼聲納或主動聲自導魚雷時,將會使敵方認為其是一個尺度目標,進而起到誘騙的作用;在對抗被動艦殼聲納或被動聲自導魚雷時,通過自身的機動配合使氣幕置於潛艇和敵方探測器之間,這將極大地減弱或屏蔽被動聲納對自身的探測。

由於艦殼聲納具有較大的測向範圍,而且其平台接近或跟蹤的速度遠不及魚雷。因此,如果敵方反潛平台使用主動聲納對潛艇進行探測,潛艇發射的氣幕彈將給敵方形成一假目標,在其跟蹤假目標的過程中,潛艇通過機動擺脫敵方的探測和跟蹤。如果敵方使用被動聲納對潛艇進行探測,潛艇發射氣幕彈後,利用氣幕彈的屏蔽效應,並通過機動達到擺脫敵方探測和跟蹤的目的。

儘管如此,作戰運用中,氣幕彈並非在所有戰術背景下都能發揮出最好的對抗效果。例如,在防禦主動聲自導魚雷時,首先,由於來襲魚雷在射向上具有一定的提前量,潛艇難以把氣幕彈布放到魚雷的搜索帶內,進而,難以實現對抗的目的。其次,即使能夠在魚雷的搜索帶內形成氣幕,但氣幕被魚雷探測後,會將氣幕視為尺度目標,就必然對氣幕進行跟蹤,而在潛艇機動能力有限的條件下,不論潛艇採用哪種機動方式,當魚雷穿越氣幕後,潛艇自身離開魚雷的距離還會太遠嗎?因此,在這種戰術背景下使用氣幕彈只能是惹火燒身,或者不可能發揮對抗作用。

噪聲干擾器及其適宜的應用時機

噪聲干擾器是一種向海水中發射強隨機噪聲的水聲對抗器材,一般不具備機動能力。按對抗探測設備工作頻率的不同,噪聲干擾器可分為高頻噪聲干擾器和低頻噪聲干擾器,高頻噪聲干擾器主要用於對抗魚雷,低頻噪聲干擾器主要用於對抗艦殼聲納。為了使同一器材既能對抗魚雷,又能對抗艦殼聲納,現今的噪聲干擾器通常把魚雷制導聲納工作頻段和艦殼聲納工作頻段組合在一起,稱為寬頻噪聲干擾器。

干擾作用不同的噪聲干擾器發射出管後,漂浮在一定的水層中,並發出指定頻段的連續隨機噪聲信號。對於主動聲納來說,噪聲干擾器產生的隨機噪聲將增加主動聲納的干擾噪聲,由主動聲納方程可知,主動聲納干擾噪聲的增加,會降低主動聲納對潛艇的作用距離;因此,噪聲干擾器產生的隨機噪聲將降低主動聲納的作用距離,使主動聲納不能發現或丟失已經跟蹤的目標,有時,甚至會使主動聲納出現致盲,進而,起到抑制作用。

對於被動聲納來說,這種隨機噪聲很容易被其發現,但隨機噪聲與潛艇本身的噪聲共同作用,會使被動聲納或者誤認為是兩個目標(當噪聲干擾器和潛艇處在被動聲納不同波束角時),或者跟蹤一個錯誤的方位(當噪聲干擾器和潛艇處在被動聲納同一波束角時,形成的合成方位),以此可使敵方聲納對潛艇不能繼續跟蹤,或不能穩定跟蹤,起到干擾的作用。

為了實現潛艇對抗的目的,就必須合理地運用噪聲干擾器上述兩方面的作用,而這一切又必須依據對方的探測方式、裝載平台的機動能力和最終的戰術目的。

噪聲干擾器的作用原理決定了當潛艇遭到敵方主動聲納或主動聲自導魚雷攻擊時,及時使用噪聲干擾器至少可以壓制其對自身的探測;但是,如果不能把噪聲干擾器發射到更遠的距離之外,這樣暴露性的水聲對抗器材對於被動聲自導魚雷來說,無疑會給反潛魚雷提供一個更加明確的潛艇位置信息,使潛艇自身處於更加被動的局面,而遭到毀滅性的打擊。現代反潛魚雷,通常採用主被動聯合聲自導方式,而且具備很強的識別能力和反水聲對抗能力,因此利用噪聲干擾器,對魚雷進行防禦時,更應突出水聲對抗器材的抑制作用。

聲誘餌及其適宜的應用時機

聲誘餌是一種既能進行回波模擬,又能對發射平台進行噪聲模擬的水聲對抗器材。為了適應不同的應用場合,聲誘餌又有懸浮式和自航式之分。懸浮式聲誘餌由於自身沒有動力,發射後懸浮在一定的水層中,其聲學作用範圍相對固定;自航式聲誘餌自身具有動力,不僅可以在發射前設定射向,還可以在發射後模擬潛艇的機動特性,有些甚至還能模擬潛艇的尺度特性、磁場特性和尾流特性,所以常被形象地被稱為潛艇模擬器。

回波模擬特性使聲誘餌在接收到聲納主動信號後,會按一定的目標強度、都卜勒頻移和回波展寬,將模擬回波信號發射出去,對主動聲納(包括主動制導魚雷)來說,接收到這一回波信號會認為聲誘餌即為潛艇,並進行跟蹤。噪聲模擬特性對被動聲納(包括被動制導魚雷)來說,聲誘餌相當於一個噪聲源,能逼真的模擬潛艇的輻射噪聲,因此當被動聲納探測到該噪聲信號後將誤認為是潛艇目標。

可以看出,不論對於主動還是被動水聲探測器材,讓其發現並產生引誘是這種水聲對抗器材作用的本質,潛艇使用水聲對抗器材的目的就是模擬假目標,並引誘敵方艦殼聲納或來襲魚雷對假目標進行探測和跟蹤,進而為潛艇擺脫反潛兵力的探測和跟蹤創造機會。

有鑒於此,在戰術運用上就必須依據當時的作戰背景和意圖有所選擇的使用,原因在於作戰過程中並非所有情況下,使用聲誘餌都能實現自身逃脫的目的。例如,在對抗艦殼聲納時,由於艦艇平台的機動能力無法與魚雷相比,這就給潛艇發射懸浮式聲誘餌後,提供了較長的規避機動時間,進而,起到對抗的目的;而在對抗對抗魚雷過程中j如果僅考慮誘餌的誘騙功能,而不考慮潛艇自身的機動能力,一旦發射懸浮式聲誘餌,在魚雷發現聲誘餌後必然對懸浮式聲誘餌進行跟蹤,而由於潛艇機動能力有限,在較短時間內不可能產生較大的位移量,致使魚雷捕獲誘餌後,潛艇自身和魚雷之間的距離也不會太遠。這對於具有反水聲對抗能力的魚雷來說,再次捕獲潛艇的機率將大大增加。因此,在防禦魚雷過程中使用懸浮式聲誘餌將難以實現預期的戰術目的。

基於同樣的機理,如果通過誘餌彈道和潛艇機動方案規劃,使來襲魚雷首先發現誘餌,並通過誘餌自身的機動能力,在魚雷對誘餌的跟蹤識別過程中,產生和潛艇之間更大的距離,為潛艇規避來襲魚雷,創造更多的機動時間,自航式聲誘餌則能夠更好的實現這一對抗目的。

各種水聲對抗器材在潛艇作戰中的廣泛應用為潛艇的生存能力提供了重要的技術保障。然而,各類水聲對抗器材都具有明顯的兩面性,這無疑使其成為自身生存的雙刃劍。合理的使用將能很好地改變潛艇自身被動的局面,反之則將導致災難。

從這種意義上來說,各種水聲對抗器材僅為潛艇作戰提供了物質基礎,真正發揮其作戰效能還必須依賴作戰軟體根據具體的戰術目的和背景,合理地優化選擇水聲對抗器材的種類和使用時機,搭配使用各種水聲對抗器材的對抗功能。同時,因為不論使用哪一種水聲對抗器材,欲想實現良好的對抗效果,都需要潛艇的機動配合,所以優化潛艇的機動策略也是潛艇水聲對抗過程中的重要決策內容之一。

文章來源:中國大學生在線


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