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1、【中华军备】细说现代潜艇需要装备哪些声纳/来自中华网社区 214型潜艇装备的艇艏柱状综合声纳（CHA)、主动避碰声纳（MAA)、舷侧被动测向声纳(FA）、舷侧被动测距声纳(PRA)、拖曳线列阵声纳(TA)、侦查声纳（BTA）、本艇噪声监测仪(ONA+ACC)等多型水声探测装备。现代潜艇为了提高作战性能，往往都会像 214型艇这样同时装备多型声纳。/来自中华网社区 7、8 种不同特性的声纳，来提高潜艇的水下探测水平。面对这些型号繁杂、外型迥异、任务特性不同的现代潜用声纳，军迷朋友往往会有眼花缭乱的感觉。在了解和辨识这些声纳的性能和用途上，也会碰到一些困难。有鉴于此，笔者挑选了目前各国潜艇装备
2、的具有代表性的潜用声纳型号，用简单明了的语言组成较为系统性的讲解，希望能够对军迷朋友们更好的认识现代潜用声纳，丰富大家对于现代潜艇水下作战时的直观感受，带来一些有益的帮助。一、艇艏多功能声纳 214型艇上装备的 DBQS-40型综合声纳的艇艏圆柱状基阵声纳潜艇的艏部远离动力舱室和推进器，受艇体后段噪音与振动影响较低，有利于提高水声探测器材的探测性能，所以潜艇的主水声站一般都会布置在艇艏处。艇艏声纳往往具备主、被动工作能力，并能保障潜艇进行警戒、搜索、跟踪、识别、攻击等多种作战任务。也因为艇艏声纳的多功能化多任务性特点，所以艇艏声纳难以在个别的任务特性上进行突出的优化设计，在探测性能上有均衡、全
3、面、中庸的特点。 左图为前苏联 633型 R级潜艇的艇艏声纳系统，自下而上分别为北极声纳主动基阵、北极声纳被动基阵、水声通讯机、亮光 M侦查声纳基阵。右边为我国仿自 633型的 033型潜艇，在声纳布置上和 633型潜艇基本相同。早期的潜艇艇艏声纳系统如装备于前苏联 R级潜艇的北极声纳，受到技术能力的限制以分布式为主，被动接受阵列与主动发射阵分离布置。被动接受基阵体积较小，工作频段较高，工作距离有限。主动发射阵只能以机械回转式进行单波束扫描，扫描速度慢信息更新率低，多目标跟踪能力差。受限与较小的声阵体积，发射功率较低，工作频率则较高，一般以 20KHZ左右的中频为主。由于频率较高的声波在水中衰
4、减快，而老式声纳利用声传播途径又较为单一，所以主动方式下只能达到 5-8公里左右的工作距离，被动工况下也只能达到 10-15公里左右，探测距离较近测向精度也很差。信号的处理也限于简单的滤波和放大，对目标的判断依赖于操作人员的听觉、视觉和相关经验，总体综合能力较低。 装备于 V级攻击核潜艇的前苏联 MTK300红宝石圆柱型声纳基阵，主基阵下方有高频避碰探雷声纳。 将装备于俄罗斯 885型雅森级攻击核潜艇的阿雅克斯球型声纳基阵直径将达 6米现代艇艏声纳系统一般以圆柱状声纳基阵和球型声纳基阵为主，圆柱阵和球阵将阵元沿圆柱面或者球面排列，通过补偿器形成波束和实现波束扫描。或者以相控阵方式，在每一个基元
5、中均加一个移相器，利用调整移相来获得波束扫描。圆柱阵和球阵的空间监测范围大，配合现代声纳的相控阵数字多波束技术，其扫描速度快多目标跟踪能力强。由于圆柱阵和球阵的体积较大，所以声阵孔径增大，工作频率降低，可以接收海水中衰减小的更低频段噪声，并利用海底反射、深海声道等多种传播途径，让声纳系统的工作距离进步一步增加，探测性能得到了有效的提高。自 70年代后这类声纳广泛采用了数字计算机和微处理器，美国等西方发达国家还实现了全数字化，并采用了先进的信号处理技术。如多波束形成、时间相关压缩接收、分波束相关定向、高分辨力谱估计、线谱检测等。使声纳系统提取和处理信息的数量和质量大幅提高，进一步优化了现代潜用声
6、纳的综合性能。现代潜艇可以根据艇体布置空间，来安装体积合适的圆柱阵和球阵。比如214型这样较小吨位的常规潜艇，其圆柱阵体积就普遍较小，在声纳探测距离上也较为有限。而一些大型潜艇比如攻击型核潜艇，因为艇首空间宽裕，艇上供电充足，所布置的圆柱阵和球阵的体积就要大的多，在发射功率上也要高出不少，探测距离和探测能力上自然也要强的多。前苏联潜用声纳的大型圆柱状基阵 图为巨大的处于横置状态的 MTK540声纳系统的圆柱状基阵，该声纳装备于前苏联 S级和 AK级攻击核潜艇。前苏联的核潜艇以装备大型圆柱阵声纳为主，如装备于 V级核潜艇的 MTK300红宝石、装备于 VIII的 MTK500鳐-KC、装备与 S
7、级和 AK级的 MTK540鳐-3，都为大基阵的圆柱状声纳。前苏联还为一些常规潜艇也配备了圆柱状艇艏声纳，比如著名的 877型基洛级潜艇，就装备了体积较大的 MTK400系列圆柱声纳。这些声纳系统体积庞大，最大的直径可达 4米，因为声阵孔径大、工作频段低、发射功率高，所以探测距离远。以装备 SII和 AK级攻击核潜艇的 MTK540鳐-3 圆柱阵为例，利用海底反射和汇聚区效应，在被动工况下对水面舰艇的作用距离可达到 60-80千米左右，在主动工况下可以对距离 35千米左右的目标进行精确定位。并具备窄、宽带监听功能，可以分辨主动声纳发射的窄带和宽带信号，并测定方位参数，综合性能较为先进。 美国自
8、长尾鲨级攻击核潜艇开始，艇艏声纳普遍采用球型声纳基阵，图为该级艇装备的 AN/BQR-6型声纳的球型基阵，该声纳由 1245个钛酸钡元件构成，基阵总重达 76吨直径达 3.81米。美国偏爱球艏声纳，自长尾鲨级核潜艇开始，艇艏声纳都装备了体积硕大的球型基阵。球型基阵的阵元多，快速扫描能力强，空间监测范围广。因为体积很大，声阵孔径进一步增大，工作频段就更低。加上较大的体积也为提高基阵发射功率提供了良好的条件，所以球型基阵的探测性能在艇艏声纳系统中是较为突出的。 688型洛杉矶级攻击核潜艇装备的 AN/BQS-13DNA艇艏声纳的球型基阵，右边为拆卸声纳导流罩露出球型基阵的洛杉矶级巴吞鲁日号攻击核潜
9、艇。 弗吉尼亚级攻击核潜艇装备的 BQQ10型声纳的球型基阵，右边的艇艏球阵尚未安装基阵阵元。以装备了洛杉矶级核潜艇的 AN/BQS-13DNA球型基阵为例，该声纳是在 BQS-6系列的基础上发展出的 ANBQS-11、12 型发展而来，由雷声负责改进而成。其基阵体积由 BQS-6系列的 3.6米扩大到了 4.6米之巨，连续发射功率达到了75千瓦，主动工作频率在 3.5KHZ，被动工作频率可以在 1-3KHZ频段。主动工况下探测距离最远可达 65公里，被动工况采用表面反射声道为 30公里左右，利用海底一次反射时的探测距离为 60公里，而利用深海声道汇聚区效应最远探测距离可达 90公里。该声纳的
10、数字化程度高，使用了大量固体和集成电路，广泛采用数字计算机完成各功能控制，具备数字多波束控制、窄宽带信号处理、高速主动探测等技术。BQS-13DNA 的探测距离远、功能多样、处理速度快、多目标跟踪能力强、系统可靠性高，总体技术先进。图为弗吉尼亚级艇艏渐进计划，早期型号的球艏声纳将被上面的共型基阵所代替。 而海狼级和弗吉尼亚级潜艇使用的 BQQ6、BQQ10 型声纳的球型基阵，体积更大（海狼的球型基阵直径据说超过了 6米）、功率更高，采用的技术更先进，性能也更为优秀。在前苏联解体以前，核潜艇上一直坚持使用圆柱阵，但前苏联解体后俄罗斯却在已完成设计的 885雅森级核潜艇上，改用了阿雅克斯大型球阵声
11、纳，其体积也达到了 6米之巨。可见其他国家对于球阵声纳的优良性能也是非常渴望的，只要条件具备也都会考虑装备。俄罗斯拉达级采用的大体积共型基阵的潜艇艇艏声纳，美国的弗吉尼亚机攻击核潜艇的后续批次，也将采用类似的共型基阵来代替原先的 BQQ10的球型阵。不过球型基阵也有一些弊端，其硕大的体积挤占了艇艏的全部空间，鱼雷发射只能采用肩部发射方式，发射管位置需要向后位移，导致发射管在耐压艇体的开口上椭圆度较大。给潜艇的艇艏舱室布置和耐压艇体的开口控制以及建造工艺上，都带来了一些困难。另外，大型球阵的加工工艺高，造价相也当昂贵。根据美国海军发布的公开信息表明，美国海军决定在弗吉尼亚级核潜艇的后续艇上，用共
12、型基阵来代替球型阵声纳。共型阵是指按潜艇壳体外型安装的换能器阵，阵外型和艇体外型相似，阵元紧贴艇壳体，从艏到艏侧（看上图）均可安装阵元，又叫贴壳声纳、保角声纳等。这种基阵也可以获得类似球阵的空间增益，并可预先形成波束，但也会使换能器的物理特性变得复杂，给波束形成带来困哪。从美国弗吉尼亚级核潜艇的发展计划看，美国人已经突破了大体积共型阵的研制问题，达到了实用化阶段并即将装艇使用。总的来说，圆柱阵、球阵以及即将批量装备的大体积共型阵，都是现代潜艇艇艏声纳采用的基本型式。采用哪种基阵要看各个国家根据各自不同的研发能力和建造水平，并根据海军潜艇部队的作战需求和国防准备费用的水平来做出统筹的决定。二、舷
13、侧阵声纳 韩国仿造 214型孙元一号潜艇和法国西班牙设计建造的铀鱼级潜艇都装备了舷侧阵声纳 法国凯旋级战略核潜艇装备的舷侧阵声纳 英国机敏级攻击核潜艇有着巨大夸张的舷侧声纳基阵艇艏基阵受到艇体布置的限制，进一步增大声阵孔径和降低工作频段都较为困难，使得声纳的被动探测距离受到了限制。同时艇艏声纳基阵在艇体舷侧和艇体后方也都存在着盲区，不能做到全方位监测，影响了潜艇的实时警戒和监测范围。为了提高潜艇探测能力，现代潜艇又开始在艇体上布置舷侧阵声纳。舷侧阵声纳是指将众多的水听器，沿着艇体纵向方向，布置在艇体左右两舷侧的声纳。由于舷侧阵声纳可以充分利用艇体长度扩大基阵的声阵孔径，在工作频段上可以进一步降
14、低，所以被动探测距离也得到了有效的提高。现代舷侧阵声纳的工作频段可以降低到 500-2000HZ范围内，极个别的甚至可以达到 200HZ的频段。在基阵长度上有些核潜艇的阵列长度可以达到 60米，作用距离达到 50海里左右。 俄罗斯潜艇的舷侧阵声纳较为独特，一般以大型的共型基阵声纳为主，比如著名的 971型阿库拉级上就装备有鲨鱼腮共型基阵。箭头处为鲨鱼腮共型基阵的安装位置，在舷侧有白色避碰线标示。舷侧阵声纳以被动方式工作其隐蔽性好，声纳的湿端位于艇体两舷侧所以监测范围大，而且能直接判别目标的方位。舷侧阵在探测距离和探测范围上都优于艇艏声纳系统，在探测距离上虽然不及拖曳线列阵声纳，但是舷侧阵声纳没
15、有基阵的收放拖曳问题，对潜艇的水下机动影响小，也不存在拖曳线列阵声纳的左右舷模糊、柔性声阵容易畸变失真的问题。可以实时进行被动探测工作，提高了潜艇快速反应能力。所以舷侧阵声纳是现代潜艇用来弥补其他声纳系统功能不足，提高潜艇探测水平的重要手段。现代潜艇如英国的机敏、法国的凯旋、日本的 2900苍龙、德国的 212.214等一大批新型潜艇都装备了舷侧阵声纳，以此可以看出各潜艇建造国对于舷侧阵列声纳的运用都是相当重视的。箭头处即为美国海狼级攻击核潜艇装备的宽孔径舷侧测距声纳基阵 箭头处为弗吉尼亚级攻击核潜艇装备的宽孔径舷侧阵测距声纳在水下作战中目标的距离参数也是一个重要的数据，在现代作战条件下因为主动声纳开启后潜艇极易暴露，影响潜艇的作战隐蔽性，所以主动声纳的使用已经受到极大限制。鉴于这种情况，从舷侧阵列声纳中又细分出了专用于被动测距的，多基阵（一般为三元子阵）舷侧被动测距声纳系统。舷侧被动测距声纳一般是基于三元子阵时延估计原理，利用目标噪声到达三个子阵的时差，通过球面波或柱面波的波阵曲率变化，测量各子阵元的相对时延，来实现对目标的距离测量。 箭头处黄色的物体为 214型艇的舷侧测距声纳基阵，在未打
