創(chuàng)新者:徐功慧 翟東民 邵建軍
海對水聲對抗影響分析
創(chuàng)新者:徐功慧 翟東民 邵建軍
海戰(zhàn)場環(huán)境對艦艇姿態(tài)、射擊諸元裝訂、潛艇適速隱身航行、搜潛攻潛、水下武器航行姿態(tài)等具有重要的影響。
如何打贏基于預知化、實時化的海洋環(huán)境及武器平臺特性數(shù)字化、信息化的水下戰(zhàn),須搞透作戰(zhàn)環(huán)境及其對水聲武器對抗、探測與隱身對抗等效能的影響 。
水文主要包括溫度、鹽度、深度、密度、海流躍層等。溫度、鹽度、深度構成聲速梯度。溫度是聲速的決定因素,影響聲納探測、魚雷制導、水聲通信的作戰(zhàn)效能。鹽度是潛艇潛行定深的首要參數(shù)。潛艇水下慣性導航系統(tǒng)的長時長距航行受海流影響較大,最大誤差主要來源于海流的累計偏差。潛艇遇到海水密度躍層時會突然下沉,是由于海水密度不同形成的上下浮力壓差所致;當遇到環(huán)流與內(nèi)波時會產(chǎn)生振動和顛簸,操縱易失控。線導魚雷主要受到海流影響較大;空投、火箭助飛魚雷,主要受風、海浪等影響入水姿態(tài)或飛行彈道。聲傳播受季節(jié)、海域、內(nèi)波、潮汐、海流、波浪等影響,春夏受風浪影響海表會出現(xiàn)等溫層,之下會出現(xiàn)溫躍層,溫躍層不利于潛艇、魚雷隱蔽,利于聲納探測。聲速梯度會影響聲探測距離,如聲納在不同季節(jié)探測距離大不相同。
水聲特性影響搜潛、攻潛、魚雷搜索、聲納探測等,主要包括聲分布特性、傳播特性、海底聲反射特性、海洋自噪聲、海洋混響等。
風雨浪會引起動力噪聲,高頻段或高風速下,噪聲主要是風引起的海面擾動;低頻段或低風速下,噪聲主要是遠方船只引起的輻射噪聲。海洋環(huán)境自噪聲可達100~110dB,影響對潛艇、水面艦艇的探測,因為環(huán)境噪聲對聲納、艦艇噪聲、反射信號分離難度較大,因此對聲納探測距離、識別、水聲通信、魚雷搜索攻擊影響較大。如海洋噪聲影響潛艇的隱身性能和魚雷尋的信號檢測能力。海洋噪聲愈大,對潛艇隱身會產(chǎn)生良好作用,但對主被動聲納和魚雷主被動自導會產(chǎn)生消極作用。反之,亦然。
海水中的雜質(zhì)、氣泡及浮游生物的吸收、散射和海面海底聲波反射等造成聲波衰減,利于潛艇、魚雷的隱蔽,但聲納探測時附帶了大量海洋混響的聲干擾信號。對于主動聲納,噪聲、水聲和混響干擾皆影響其作用距離,且混響干擾大于噪聲干擾;對于被動聲納其主要受噪聲干擾。
海洋環(huán)境可削弱或增強武器效能。最典型的是海道軸對聲納的影響。在熱帶及溫帶海域,由于風的攪拌,會出現(xiàn)幾十至幾百米深的等溫層,傳播距離遠,利于聲納探測,不利于潛艇隱蔽。對于低頻聲波不利于傳播。冬季尤其是高緯度海域會出現(xiàn)表面聲道傳播現(xiàn)象,聲道內(nèi)傳播距離遠;聲道以下會形成聲影區(qū),不利于聲納探測,利于潛艇隱蔽。如大洋中幾百至一千米深處經(jīng)常會出現(xiàn)深水聲道。潛艇、魚雷應避開聲道,聲納探測可利用聲道效應進行遠距離探測。
海底地質(zhì)、地貌對水聲武器的影響非常重要。主動聲納和魚雷主動自導,利用的就是聲反射來探求魚雷、艦艇。在地貌凹凸變化比如礁石、鴻溝等情況下,聲傳播影響聲納和魚雷搜索、目標識別,易產(chǎn)生假目標。“地形匹配”技術已應用于智能水下武器上,現(xiàn)代潛艇、魚雷依此先進制導技術,利用復雜地形地貌,成功隱蔽自己、出其不意攻擊敵方。
海洋中存在磁力定值,可測繪海洋磁力添圖。磁場測量包括磁場總強度、水平分量、垂直分量、磁偏角、磁傾角等。同時一旦武器平臺介入必然帶來磁場特性的差值變化,可解析隱蔽性的潛艇、水雷等。
武器裝備平臺特性主要包括其輻射噪聲、聲反射及磁場特性。輻射噪聲特性主要應對敵被動聲納探測,聲反射特性主要應對敵主動聲納探測,磁場特性主要影響敵直升機磁探測及布防的磁引信水雷陣。聲納的自噪聲特性變化對聲納本身的探測信號解析影響較大。
美國對各國潛艇輻射噪聲進行了大量測試,據(jù)稱除從俄羅斯購買的潛艇外,其他新型潛艇在“第一會聚區(qū)”被探測到?!暗谝粫蹍^(qū)”是指距聲源約25英里的環(huán)帶,即向外傳播的聲波反彈匯聚一起的區(qū)域。被動聲納跟蹤潛艇,潛艇噪聲越大,被探測或擊毀的可能性就越大。
綜上分析,海戰(zhàn)場環(huán)境及艦艇聲磁特性對艦艇姿態(tài)、聲納探測、射擊諸元裝訂、潛艇適速隱身航行、搜潛攻潛、水下武器航行等具有重要的影響。
10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.034