光纤水听器:反潜侦听的“水下长城”

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  出品:科普中国

摘要:
近段时间以来,中国反潜力量的发展,已呈现出从空中到海面、直至海底的“全包”趋势,这对于未来保障中国的国家安全和海洋权益具有重要意义。编号为731的中国高新6号反潜巡逻机试飞照近段时间以来,中国反潜力量的发展,已呈现出从空中到海面、直至海底的“全包”趋势,这对于未来保障中国的国家安全和海洋权益具有重要意义。首先看空中。据美国《防务新闻》网站报道,5月以来,中国已经在海南岛内部署了至少4架Y-8Q反潜巡逻机和3架BZK-005型大型无人侦察机。Y-8Q即“高新六号”反潜巡逻机,该机是我国第一款专用固定翼反潜机,是在最新的运-8“第三类平台”基础上改装而来的。该机在机头下方安装了大型对海探测雷达和光电探测设备,尾部是又长又粗的磁异常探测器,机背上增加了许多刀状天线来探测潜艇通讯,整体性能与美国P-3C反潜机基本相当。Y-8Q的入役,将极大增强中国对南海的控制力和海军的远海反潜能力。其次看水面。英国《简氏防务周刊》网站报道称,近日中国一些网络论坛发布的照片显示,中国南方某造船厂正在建造一艘最新设计的双体辅助舰。该舰似乎已于近期下水,正在进行相关装备安装。据称,该舰外形与美海军“无暇”号反潜情报侦测船非常相似,满载排水量可能有5000吨左右。该舰舰体可能有多处开口,可布放和回收各种探测装置,包括线阵列拖曳主被动声纳和无人潜航器。若其装备声基阵设备,则可用于音响情报搜集工作。如果情况属实,该舰的出现将极大增强中国海军在水声探测领域的相关能力。最后说海底。有消息称,中国国家海底科学观测网将在东海和南海分别建立海底观测系统,项目总投资逾20亿元人民币,建设周期为5年。同时在上海临港建立监测与数据中心,对整个海底科学观测网进行监控,实现对东海和南海所获数据进行存储与管理。据称,该系统的水听器阵列可以布设在1500米至2000米深的海底,对潜艇的定位精度可达10公里。同时其固定海底水声阵列使用光纤水听器技术,即使是世界上最先进的潜艇也难以避开其耳目。近些年来,为保护沿海的经济密集区免受来自东南方向的海空威胁,中国一直致力于发展“反介入/区域拒止”能力。到目前为止,我国先进的防空系统与反舰导弹系统已经有能力威慑他国的在空中和海面上的“横行自由”,但水下却一直是中国海军的一块短板。由于他国潜艇的性能相对比较先进,再加上据信冷战期间美国在全球进行海底地形勘测,有的甚至比当事国还要熟悉,所以中国的海底经常会有一些“水下幽灵”游弋,它们“贴身”收集中国情报,盯梢中国战略核潜艇,给中国的国家安全和海洋权益带来威胁。国家安全就如“木桶效应”,只要这个口子一日不补上,威胁就一日不会降低。而如果以上反潜力量的消息属实,那么无疑将补上这块“传统短板”,在很大程度上筑牢中国的“水下长城”。可以看出,未来在中国海域将形成一张立体型反潜网,他方如果还企图搞一些水下小动作,显然就没有那么容易了。

发布时间: 2010/5/31 9:49:42 被阅览数: 次

中国海军反潜实现重大突破:水下声靶研制成功

俄罗斯红星电视台网站5月10日发表了弗拉基米尔·杰姆琴科的题为《敌人潜艇的死亡》的报道。
参加4月14日袭击叙利亚行动的应该不止美国及其盟友的军舰和飞机,还有英国潜艇。据《泰晤士报》报道,潜艇本已作好发射准备,但遭到俄海军干扰。两艘俄护卫舰挡在潜艇和叙利亚海岸之间,让英国人只能越过它们发射导弹。

  作者:瑷敏工作室

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解放军报报道:今天14时20分,刚刚完成实弹射击的机长吴铁刚走下反潜直升机的第一句话就是:“今天,感觉好极了!”

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  策划:白璐

  这种欣喜与自信,源自空中反潜有了实实在在的打击目标——“水下声靶”。

事实上,英国潜艇显然救了自己一命:向俄军护卫舰方向开火必将被视为攻击。而俄军必将击落英国人的导弹并摧毁其潜艇,因为俄海军装备了优于所有北约同类产品的反潜武器。
比如前不久投入量产的90R1型反潜导弹,它能发现并摧毁水下1000米的潜艇。北约国家没有潜艇可以下潜到这个深度以下。军舰用这种导弹来防御潜艇、鱼雷和破坏部队的攻击。
90R1是射程能远能近的反潜武器。第一批新导弹将交付黑海舰队,成为RPK-8“西方”舰载反潜导弹系统的一部分。用该系统发射的90R1射程为4.3公里,几乎是军舰防范潜艇威胁的“最后防线”。
着名的“口径”垂发导弹系统也能发射90R1——射程可达几十公里。对敌方潜艇来说,90R1一次齐射就意味着不可避免的死亡。
RPK-8“西方”舰载反潜导弹系统是俄军最新设计成果的集合。操作员只要把舰载声呐或侦察机传来的潜艇坐标输入系统,RPK-8就能自动发起攻击。
系统将计算导弹飞行轨道,设置提前量并进行必要校正。导弹先在空中飞行,然后在距离目标不远处潜入水中。弹头与导弹分离后借助惯性和重力前进。由于战斗部没有推进装置,敌方声呐只能听到导弹入水的拍溅声。
弹头能在水中改变方向:它的主动声呐能发现130米内的敌方潜艇并预判其行动,然后用特殊的舵调整方向。起爆器在弹头与潜艇接触后启动,19千克装药能确保击穿现在所有潜艇的外壳。
顺便说一句,目标不仅是敌军潜艇,还可以是鱼雷和水下破坏部队。为了确保消灭敌人,RPK-8系统采用12管齐射,发射准备只需不到15秒时间。它就像海上的“喀秋莎”多管火箭炮:敌方声呐只能听到12次拍溅声,不管潜艇如何机动,其中1枚导弹必将找到它。
RPK-8采用自动装填模式,标准弹药量为60枚导弹,每艘军舰可进行5次齐射,足够让潜艇“吃饱”。
第一批新导弹将安装在黑海舰队的1124型和1124M型小型反潜护卫舰上。国防部打算随后为太平洋舰队装备:2018-2020年,该舰队所有小型反潜舰都将为装备90R1进行改造。目前,这种导弹作为短程武器加入海军,但未来不排除把它安装在“口径”垂发导弹系统上对付远距离敌方潜艇的可能。这样一来,90R1的射程将达到50公里。生产单位强调,这种导弹不仅能安装在军舰上,还能在改造后由直升机和飞机携带。因此,如果美国潜艇真的给俄罗斯造成大麻烦,那么它们的声呐就会听到12次拍溅声。

  监制:光明网科普事业部

  实弹打击开始前,“水下声靶”被安装在潜艇模拟器上。负责布设“水下声靶”的指挥员、某防救船大队大队长董炎介绍说,陆军射击有地靶,空军攻击有空靶,在茫茫大海深处设置“潜艇靶”,始终是空中反潜实战化训练的一个难题。以往训练,只能人为想定“敌情”,让飞机飞到预定海区,采用模拟攻击和图纸对比的传统模式进行,与其说是反潜训练,不如说是定点飞行训练。反潜机到底抓住目标没有?谁也不知道。“如今,情况大不一样了!”董炎高兴地说,“水下声靶”能够在一定的深度悬浮,并且能不间断、不规则地发出信号源,不仅有效解决了反潜训练水下没有“靶子”可打的难题,同时也给反潜实战化训练增加了难度。

  在今年5月初举办的中国国际国防电子展上,我国研究人员公开展示了光纤水听器岸基阵列的实物图片。光纤水听器是一种建立在光纤传感和光电子技术基础上的水下声信号探测器。主要利用相关检测技术,把水声信号转换成光信号,进而对汪洋大海中的各种声响进行高灵敏度侦听。随着光纤水听器工程应用的日渐成熟,这双洞察汪洋的“智慧之眼”,堪称水下反潜侦听的“钢铁长城”。

  11时50分,一架舰载反潜直升机离开某新型战舰,掠海直插预定海域。

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  在预定海区,战机伸出探测深海的触角,雷达和声呐全部开机搜索“猎物”,频频发射电磁波和超声波,对可疑海区进行“地毯式”搜索。

  “无声”战场呼唤灵敏的“耳朵”

  “发现目标!东经×××度,北纬×××度!”

  看似祥和的大海,其实从来都不平静。游荡在水下的潜艇仿佛水中的“隐身战机”,对水下声信号的侦听提出了越来越高的要求。2009年2月,英国“前卫”号核潜艇与法国“凯旋”号核潜艇在大西洋深海上演了“深情一吻”。当时两艘潜艇均在水下航行,碰撞发生时潜艇上共有约250名乘员,可就是没有一个人利用声呐装置发现对方。

  “准备攻击!”指挥部命令。30秒、29秒、28秒……深水炸弹投向大海,瞬间覆盖了目标海区,海底沉闷的爆炸声不绝于耳。

  声波不仅是目前人类唯一知道的能在水中远距离传播的物质,当在水中遇到物体时,还会被反射回来。不同频率的声波,在水中被吸收和反射的程度也不同,人们于是根据声波这一特性发明了声呐。近年来各类“悄无声息”的先进潜艇先后加入现役,利用传统声呐装置进行侦听的难度大大增加。反潜作战这个“无声”战场也成为各国海军公认的难题之一。

  演练归来,航空兵指挥员孙来沈告诉记者,“水下声靶”亮相反潜实战化训练场,使海上反潜训练真正实现了与实际目标对抗、与实战过程衔接,战机捕捉、装备应用、快速反应、合同战术运用和综合作战能力得到全面检验,推动反潜这一训练课目真正由“训”向“战”转型,空中反潜训练焕然一新。(孙阳 汪鲁 王朝武)

  光纤水听器是一种建立在光纤传感和光电子技术基础上的水下声信号探测器。它通过高灵敏度的光纤相干检测技术,如同魔术师一般直接把水声信号变换成光信号,并通过光纤传输至信号处理系统。经过后续处理,我们就能从看似宁静的信号中提取出海洋中“不速之客”的独有声响。

  “光纤水听器时代”已经到来

  早在1937年,研究人员就发现了深海中存在着一个能让声波传输到更远距离的“深海通道”。在“深海通道”和反潜技术发展的基础上,美国海军研究实验室于1977年发表了光纤水听器的首篇论文,开启了属于光纤水听器的水下侦听新时代。此后,美国海军研究实验室开始执行光纤传感器系统计划,光纤水听器是该实验系统的重要内容之一。

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  美国海军在“流动噪声驳船”系统上对塑料芯轴光纤水听器进行了第一次海上实验,并于1983年7月在巴哈马群岛成功部署。其后,美国海军相继进行了多次拖曳式光纤水听器阵列的海上实验,并取得了重大成功。伴随着美国海军研究实验室正式制订潜艇用“光纤水听器系统标准”,光纤水听器也开始了向实用武器系统的巨大迈步。

  作为未来水下侦听系统的重要发展方向,英国、法国、意大利等国也相继开展光纤水听器领域的研究。光纤水听器能有效克服传统声呐需要大量水下电子元件、价格高、重量大、密封性不好等问题,能有效提高水声信号的侦听精度和系统的稳定度。这也难怪有研究人员曾自豪地说:“属于光纤水听器技术的时代已经到来!”

  英国海军主要聚焦利用阵列进行浅海监视和海岸线监控技术,已经成功研制出光纤海底阵系统,可实现远距离组建的光纤水听器阵列技术具有巨大的应用前景。法国、意大利与挪威合作执行全光纤光纤水听器线阵计划,旨在发展静态光纤水听器阵列,后来继续发展成为欧洲长期防卫联盟项目的一部分。

  立体反潜“水听网”呼之欲出

  与传统水听器相比,光纤水听器可谓“好处多多”。由于能把大量信号从一根光纤里传输,光纤水听器具备形成大规模阵列的“特殊能力”。此外,光纤水听器的模块单元也可灵活设计,且响应带宽宽、灵敏度极高,在信号传输和单元布设时还无需担心电磁环境的干扰,具备组建形成光纤水听器大规模探测阵列的巨大潜力。

  光纤水听器与反潜巡逻机和反潜舰艇“强强联合”,就能形成一张洞察汪洋的立体反潜“水听网”。未来还可以把光纤水听器与陆地地面侦听站和空天探测卫星编织成的一张天、地、海的综合探测网,或将成为“军事物联传感网络”的重要组成部分。

  光纤水听器不仅可用于反潜作战和水下武器试验,成为水下反潜侦听的“钢铁长城”,在民用领域也是一位“多面手”。此前美国研究人员就与英国防卫研究局成功开发出一套海洋陆地钻孔成像系统,这个系统依托全光光纤水听器,可用于地下石油或天然气勘探。检查海洋平台、水下储油罐、海底电缆、海底输油管线等设施是否出现故障,光纤水听器也能大显身手。此外,光纤水听器还可用于海洋地震波检测和海洋环境检测,必将在军民用领域发挥日益重要的作用。(以上图片来源于网络)

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