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1、拖曳线列阵声呐与人民海军潜艇水声装备类题注：本文是发表于舰船知识2010年第8期，中国潜艇与拖线阵声呐的原稿。刊发稿因专辑组稿需要，有较大的删改，原稿的内容更宽泛些。本文前一部分介绍了拖线阵声呐的性能特 点、优缺利弊及解决部分固有弊端的技术途径。后一部分则从人民海军潜艇的作战需求出发，分析了拖线阵对人民海军潜艇的重要意义。笔者水平有限，谬错难免，大家批判的看。很多军迷朋友分不清 传统的拖曳变深声呐与拖线阵声呐的区别，实际上两者在外形和工作原理上都有本质差异。上图即为收置于贮存滚架上的拖曳 线列阵声呐。下图则为传统 的拖曳变深声呐型号 为DE1160 ,该声呐既有壳体声 呐型号也有拖曳 变深型号
2、，该声呐也装备于我国的052型112、113 舰。拖 曳线列阵声呐（以下简称拖线阵）是拖曳声呐中的一种，但与传 统的拖曳变深声呐相比，两者在基阵阵型和工作性能上都存在较大差异。传统的拖曳变深声呐，是将声呐基阵安置到一个透声导流罩内（拖体）， 并用拖缆拖曳于舰艇尾部，以实现声呐的拖曳变深与离舰（艇）工作。但基阵阵型与壳体声呐的区别并不大，只是基阵布置位置发生了根本的改变。而拖线阵声呐是将一定间隔的水听器，以线列阵型式布置到具有 中性浮力的透声保护导管内，在基阵阵型上和传统拖曳变深声呐有本质 区别。拖线阵的声学段前后还分别有仪表段、数字段、隔振段、稳定尾 绳和拖缆等，结构上和传统的拖曳变深声呐也存
3、在很大差异。拖线阵声 呐相比壳体声呐和传统拖曳变深声呐，在探测性能上有着显著的优势， 具体概括大致有以下几方面：声阵配置不受舰体布置条件限制，声阵孔径大、工作频率低、探测距离 远。在水中低频声波的传播衰减小传播距离远，声呐要提高探测距 离和探测性能，增大声阵孔径降低工作频率是最直接的方法。但壳体声 呐与传统的拖曳变深声呐，受到基 阵布置空间的限制，声阵孔径难以进一步增大，工作频率无法进一步降低，声呐的探测距离和探测性能要进一步提升，已非常困难。而拖线阵的声换能器以线列阵型 式布置，并拖曳于舰体外，不受舰体和拖体布置空间的制约，水听器数量多声阵长度长声阵孔径大，可接受低频乃至甚低频声波，探测距离
4、远远大于传统的壳体声呐 和拖曳变深声呐。以美国的潜用战术拖线阵为例， TB-29 的声阵长达634m(13X48.8m)拥有416路通道，最新的TB-29A的声阵段更长达825nl而战略型拖线阵如装备于胜利级无暇号上的SURTASS声阵段更长达2614米，最远搜索范围可达惊人的 1500海里。潜艇在装备拖线阵后，能获得更远的探测距离和更大的水下警戒范围。对于作战潜艇扩大控制区域，并获得先敌发现先敌攻击的战术优势，具有显著的作用。左侧为一种典型的潜用拖线阵收放系统，右侧为工程人员在弗吉尼亚级核潜艇上测试拖线阵系统,黑色线缆为TB-16的拖缆。声阵离体布置工作环境好、声阵可变深水文环境适应性强。壳
5、 体声呐的声换能器布置在舰艇本体上，易受本体机械震动和壳体辐射噪声的干扰而降低探测性能。拖线阵通过较长的拖缆拖曳于舰艇较远处，加上通过布置隔阵段等措施，舰艇本体的机械震动噪音与推进器噪音对其影响小，声呐工作环境好，能显著改善接收信噪比，提高声呐的检测能力。一般认为舰艇自噪音降低20 分贝，被动声呐工作距离可增加一倍，拖线阵因为离舰布置，在改善工作环境提高探测性能上具备先天优势。壳 体声呐固定布置，工作面与舰艇处于同一水文环境，易受单一水文条件的制约。而拖线阵具备变深功能，声阵可通过控制机构布放于更适合声呐工作的深度，选择有 利水文环境来提高声呐的探测能力。舰艇还可通过改变拖线阵的布置深度，来探
6、测利用温跃层、盐跃层等不同声速剖面进行隐蔽的潜艇。此外，利用拖线阵湿端可升 降的特点，还可测出海区不同深度的声速分布和声传播规律，为载体特别是潜艇提供更好的声场预报服务。这对于艇上指挥人员充分利用周边有利水文环境，选择本 艇最佳航行深度，进一步提高潜艇的隐蔽性都非常有利。可弥补壳体声呐盲区，与壳体声呐配合可实现全景探测。光有壳体声呐的水面舰船往往存在较大的探测盲区， 潜艇可以布置舷侧阵声呐，探测盲区要比水面舰船小。但舷侧阵声呐在潜艇尾部推进器方向依旧存在较大的监听盲区，敌方潜艇可利用这一漏洞，对我方潜艇进行隐蔽跟踪和有效攻击，严重削弱我方潜艇的生存力。拖线阵一般只在舰艇首部20 度扇角内存在监
7、听盲区，与壳体声呐配合可以形成舰艇的全景探测，大大提高舰艇的实时警戒能力。这对于一些艇体庞大机动性较差的弹道导弹核潜艇，改善自我防卫水平意义重大。对于攻击型潜艇提高与敌潜艇互相攻防的作战性能，亦有重要作用。目前拖线阵声呐存在的一些缺陷当 然，世界上的事物不可能是完美无缺的，目前拖线阵也存在着一些固有的弊端。比如拖线阵的声学段是柔性的，所以在水下拖曳时，易受舰艇机动与洋流的影响，出 现阵型畸变后探测性能下降，甚至无法工作的状态。又比如拖线阵的垂直孔径过小，没有垂直增益，难以获取目标深度信息。还有，传统的单线拖线阵是由无指向性 声压水听器构成的直线阵，在以线阵为轴的同一转角圆锥面上，对入射信号的响
8、应是完全一致的。这造成拖线阵在舰艇尾部一定角度内，存在方向辨别模糊的问题， 即通常所说的目标左右舷辨别模糊。另外，拖线阵的探测距离虽远但探测精度相对较低，虽能满足潜艇远距发现、远程警戒的需要，但要进一步提高目标方位的精 度，尚需技术革新。左侧为L-3公司开发的LFATS主动拖线阵，在主动发射基站阵还后拖曳了4条被动线阵，右侧是英宇航和法国汤姆森公司采用了三元水听器组技术的拖线阵。解决拖线阵固有缺陷的相关途径拖 线阵的固有缺陷，可以通过一些技术手段，或者新技术途径解决。 如阵型畸变问题，它带来的是对舰艇和潜艇机动性的制约，因为舰艇机 动后线列阵要恢复理想的直 线形态需要一定的时间。但只要舰艇战术
9、规 划合理，可以在一定程度上减轻这一弊端带来的不利影响。如选择舰艇 没有近迫威胁时布放，舰艇做大机动动作的可能性小，就能满足拖线阵的工作条件。对于洋流造成的线列阵偏航弯曲，舰艇也可以通过改变布 放深度来克服。潜艇因为本身就是个可变深水下航行体，所以完全可以 选择洋流速度小，工作环境好的深度进行布放。在技术处理上也可利用 拖线阵接受的平面波信号进行阵型测量和畸变补偿；在阵内通过布放多 个航向传感器，按各部位 航向变化拟合出阵型进行阵型畸变补偿；或者 在阵内布置声测系统测量阵型，进行阵型畸变的补偿等等。这些都是有 可能通过技术手段，来解决拖曳线列阵特别是细长线阵阵型畸变的方法。对 于辨别左右舷目标
10、模糊，目前也有一些针对方案，最简单的就是用本舰机动来解决。当拖线阵跟踪上目标后，舰艇可以向左右舷方向转弯一定角度，根据机动后目标舷角的变化趋势，来判断目标是在左舷还是右舷。国外也用三元水听器组和双线阵，来解决拖曳线阵左右舷辨别模糊的问题，如法国的信天翁鱼雷报警系统、CAPTAS（统、挪威的ATAS就采用了三元水听器组的基阵配置。而美国的AN/UQQ2 SURTASS线型、DCN勺SLAS幅统、LFTASS惠国方案则用双线阵解决这一问题。国外还在研究用多线阵， 来解决拖线阵对目标测深的难题。 与只有一维声孔径的单线阵相比，多线阵可提供二维直至三维的声孔径，实现对目标的三维定位， 并且能获得较高的
11、目标方位精度。 美国 L-3 公司的 LFATS被动接受阵列就达到了 4条，Martin公司开发的SSAT则在拖体后面水平并拖 9 条 线阵。当然对于潜艇，多线阵因为线列阵数量多，且部分多线阵需要结合主动拖线阵技术（在被动线列阵外再增加一个拖曳的主动发射阵），存在收放困难、布置空 间不够、主动工况下对隐蔽性不利的问题，难以在近期运用到潜艇上。但是不可否认，随着技术水平的发展，也不能排除在将来的潜用拖线阵上，实现装备多线阵达 到对目标高精度三维定位的可能性。至 于拖线阵探测精度较低的问题，需要全面的看待。在现有技术条件下，利用低频大孔径声阵来提高远距探测能力，势必导致探测精度随探测距离的增加而降
12、低。这是 现有声呐技术水平决定的，壳体声呐也存在相同困难。同时要看到拖线阵的探测精度虽还不够理想，但还是有效的扩大了舰艇的探测范围，提高了舰艇的控制区域和 警戒能力。而随着一些新技术的采用，如三元水听器、矢量水听器、全光纤技术、多线阵技术，未来拖线阵的探测精度和综合探测性能，都有巨大的提升空间，这些 都是不容忽视的。装备在美国洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级上的OL 9070型细线阵收放系统装备拖线阵是潜艇提高水声探测水平的发展趋势，人民海军潜艇要提高 水下探测能力，必须加大拖线阵的装备研发力度。拖 线阵在现阶段的一些技术缺陷， 必定会在作战中带来一些不利后效。但从上面的论述中可以看出，这些缺陷可
13、以通过一些技术途径和战术运用得到部分解决。因而，水面舰船与潜艇装备拖线阵利远大于弊。尤其在提高探测距离、应对不利水文环境、搜索处于不同声速剖面的水下目标、弥补探测盲区上，与传统的壳体声呐相比，拥有显著的优势和良好的发展前景。自上世纪六十年代以来，俄罗斯和西方发达国家为提 高潜艇的水声探测能力，装备了型号繁多种类各异的拖线阵。如美国陆 续在长尾鲨、鲍鱼、洛杉矶、海狼、弗吉尼亚级上，安装了 TB-16、TB-23、 TB-29等型号。英国在快速、特拉法尔加、机敏、前卫级上，安装了 2046、 2076等型号。俄罗斯在鲸-KC、鱼8-3声 纳系统中配置了拖线阵，法国、 日本、德国、荷兰、瑞典、澳大利
14、亚也都在潜艇上装备了先进的拖线阵。可见通过装备拖线阵来提高潜艇的水下探测能力，早已成为世界发展趋势。我人民海军潜艇要进一步提高水声探测水平，缩小与发达国家先进 潜艇，在水声探测能力上的较大差距，也必然要符合这一主要发展趋势。否则，只 会进一步加剧我人民海军潜艇在水声探测能力上的劣势，并严 重制约人民海军潜艇在未来战场上的水下对抗能力。随着美国战略重心向亚太地区的转移，美大量先进的安静型核潜艇对我国的威胁将日趋增大，图 为SSN-23海狼级吉米.卡特号攻击核潜艇。拖线阵是应对安静型潜艇威胁的重要技术途径，人民海军潜艇要应对周边安静型潜艇的挑战，必须装备先进的拖线阵声呐。现代水面舰船和潜艇随着降噪
15、技术的改进，整体噪音水平一直处于快 速下降中。尤其是现代安静型潜艇，通过减震浮阀、七叶大侧斜螺旋桨、泵喷推进器、复合消声瓦、自然循环反应堆以及汽轮机推进电机等多种措施，在降低自噪音提高隐蔽性上取得了显著的成果。有数据表明在近30到40年内，潜艇的辐射噪声每年下降 0.5DB至1DB被检测的距离每年下降0.5至2KM在噪声频谱上1KHZ频率的谱级，已可达到 105DB甚至低于100DB的 水平。而装备了消声瓦的潜艇，自身目标强度在数千赫以上频率更是大大下降。传统的壳体声呐虽然可以通过采用新型换能器材料如压电薄膜、光纤水听器等，提高 一定的探测性能。但受到布置条件的制约，要进一步增大声阵孔径降低工作频率已越来越困难。举个例子，即使目前较为先进的潜艇舷侧线列阵声呐，因为艇体布置 阵列的空间只能达到几十米，所以工作频率最低也只能降到1KH左右。显然，工作频率较高的壳体声呐已日渐难以应对现代安静型潜艇的挑战。拖线阵因为工作频率低、 探测距离远， 探测安静型目标仍具备技术优势和良好的发展前景。现在的一
