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二战时期得以发展 空中反潜战新特点分析(组图)
中国网 china.com.cn  时间: 2007-12-11  发表评论>>

1939年2月,停泊在德国北海港口中的潜艇部队。

1939年2月,停泊在德国北海港口中的潜艇部队。

1939年2月,停泊在德国北海港口中的潜艇部队。

1944年2月24日VP-63飞机出发攻击U-761艇

1939年2月,停泊在德国北海港口中的潜艇部队。

SP-5B水上飞机是美国海军主要用于搜寻苏联潜艇,它装备了当时最新的电子设备,在越南战争中主要作为巡逻机。1967年退役。

P-3C “猎户”反潜机

P-3C “猎户”反潜机

SH-2D反潜直升机

SH-2D反潜直升机

兵器谱特刊:世界反潜直升机一览

空中反潜战真正得以发展始于二战时期。一战时潜艇带来的破坏性和惨痛教训使得二战时期空中反潜显得尤为重要。从二战时开始,决斗者,飞机和潜艇被定在同一盘棋上。每当空中反潜有了新举措或技术更新,潜艇反击也会产生相应的对策。空中反潜作战可划分为三个历史阶段:二战时期,冷战时期和冷战结束后。

二战时期

早期空中反潜作战主要靠从飞机上用肉眼搜寻潜艇。巡逻飞机有PBY-5卡塔琳娜水上飞机,小型飞机和各种飞艇和充气飞船。 武器也仅限于枪炮,深水炸弹等。当然,即使是飞机有防御性武器,也不能完全避免不失事。1943年6月,K-47飞艇在佛罗里达海岸附近做夜间巡逻时,发现并攻击了露出水面的德国潜艇。在随后双方的交火中,飞艇被击落。U-134潜艇也被迫返回基地。潜艇是为返航而战,在后来的两次攻击中都死里逃生,但最终还是被英国轰炸机击沉在比斯开湾。有趣的是,这些远离基地执行任务的水上飞机需要定时在海上加油,而燃料也是由专门运送航空燃料的潜艇来提供。

二战时期的潜艇在夜间需要浮出水面给消耗的电池充电。反潜机在夜晚行动时,在探照灯,闪光信号和雷达系统的帮助下攻击潜艇。这种方式只在短期内奏效。不久,潜艇家族就开始使用电磁传感器探测雷达的位置,并使用通气管,以便艇身最低限度的露出水面。二战时期反潜机使用的传感器包括磁异探测仪和声纳浮标。此外飞机还被涂上各种伪装色,以期逃避被敌方潜艇,飞机,战舰及岸基部队发现的危险。

在偷袭珍珠港前,卡塔琳娜飞机就已经开始了使用磁异探测仪的实验阶段。在最初的试验中,一架卡塔琳娜飞机从罗得岛起飞,探获了潜艇,成功的验证了磁异探测仪系统。此外,在偷袭珍珠港后的十天,海军研究实验室证实在不使用笨重的附属天线系统的情况下,卡塔琳娜雷达系统可以接收和发送电磁脉冲。

虽然在1941年就开发出了声纳浮标,但这一概念在当时并未被完全认同。这一时期,飞艇巡逻时即使探获的目标是沉船也同样会浪费时间和武器。他们需要一种传感器来有效的证实磁异探测仪探获的目标。因此,声纳浮标概念被再次提出。

1942年3月,在新伦敦附近展示了实用型声纳浮标。一架K-5充气飞船探获了三英里外的S-20潜艇螺旋浆的声音。然而当时无线信号接收仅限于5英里。

1942年6月研究和试验磁异探测仪系统的专门机构在匡塞特角正式成立。磁异探测系统的成功部署引出了对攻击潜艇的武器系统的迫切需要。磁异探测仪是在飞机飞过潜艇时探明潜艇位置的,由加州理工学院设计出的先短距离的反向飞行到磁异探测仪探出的大概方位,再释放深水炸弹的武器系统,最先装在卡塔琳娜飞机上。一年之后,被安装在VP-63飞机上,以配合机上的磁异探测仪。1944年1月,VP-63飞机开始巡逻于直布罗陀海峡。飞机与磁异探测工具的结合几乎杜绝了潜艇在白天通过狭窄的海峡的可能性。五星期之后,VP-63磁异探测仪测出一艘潜艇企图穿越海峡,在两艘军舰和另一架PBY-5A飞机的火力支援下U-761潜艇被击沉。

空中反潜作战不仅是只改良传感器,反潜机也在不断更新。1942年6月,西科斯基公司的VS-300直升机通过海军检验并推荐用于反潜战和救援工作。

1943年2月,一份计划书被送到洛克西德公司,要求开发两架XP2V-1巡逻机,这就是美国海军60年代初期开发的洛克希德P-2V海王星巡逻机的雏形。

到二战结束,美国空军和海军飞机击沉潜艇13艘。与其他兵种合作击沉26艘,其中20艘德国潜艇,6艘日本潜艇。

冷战时期

由于有美国的介入,使得空中反潜作战继续发展。如马丁公司的SP-5B水上飞机,洛克希德的P-2V海王星,格鲁曼公司的S-2F跟踪者等开始搜寻苏联潜艇。在这一时期直升机和声纳也被重视。同时,潜艇舰队越来越难被发现。由于50年代中期核潜艇的出现和新型柴电潜艇的建造,都要求完善空中反潜作战方案。

大多数的空中反潜作战行动是针对迅速增长的苏联潜艇舰队的。在这一时期,声纳浮标被开始大量使用。此外,大量的关于大洋中声音动力传送的研究也陆续展开。声纳浮标的设计按水温,背景声音,辨别自然音与人为音的不同等来分类。

1958年春,能够昼夜及在恶劣天气中飞行的HSS-1N直升机加入反潜战。1958年夏,洛克希德公司的民用飞机设计被选中替代海王星。P3V-1首航。1959年3月中旬,HSS-2水陆两用反潜机也做了首次飞行。

1961年4月15日,首架P-3A被制成。此后又有了拥有更大引擎和改良后的声音传感器的P-3B。1969年5月,P-3C ORION登场,陆续进入舰队,老的反潜机被逐渐淘汰。例如,SP-5B马丁公司的VP-40在1967年10月执行完最后一次飞行任务,光荣退役。此外,海军航空系统指挥中心也正式与洛克希德公司在1969年签约开发S-3北欧海盗来替代已经老化的格鲁曼公司的S-2。

在七十年代早期,空中反潜平台发生了许多变化。1970年7月,首次把做了声纳浮标和计算机系统改进的P-3C “猎户”部署在冰岛。P-3C是美国洛克希德公司在民用客机的基础上改进的反潜飞机,绰号为“猎户”。 其核心设备是一台电子计算机。它指挥着飞机上的所有电子设备,包括通信导航系统、数据传输系统、敌我识别系统、电子对抗系统、反潜探测系统等等。“猎户”在执行猎潜任务时高度低,速度较慢,容易遭到敌方舰船的攻击。为了提高海上生存能力,它可以借助声纳浮标在高空监控。机上的声纳员可借助声纳浮标传回来的讯号判别在海中潜艇的方位及型号。“猎户”可以在空中进行长时间的飞行。它的最大活动半径达3835千米。“猎户”有10个武器挂架,可以携载鱼雷、水雷、深水炸弹等多种武器。机翼下还可以挂两枚空对空导弹、“鱼叉”反舰导弹等。这些武器足以对付水下的潜艇。

1971年11月,洛克希德公司完成了首架S-3A。1972年1月,S-3A北欧海盗做了首航。S-3A的速度和射程是它的前任的两倍,搜索范围是前任的三倍。1973年10月开始试用,1974年二月被舰队正式接受。

1974年,P-3 ORION首次发射鱼叉导弹。1974年秋,LAMPS Mk III H-2/SR直升机交付卡曼宇航公司做鉴定。接着,在1975年,首架升级后的P-3C I飞机被交付给VX-1。它包括升级后的奥米伽导航系统和声音处理器,同时,电脑记忆功能也比以前增长了七倍。同一年,最后一架S-2跟踪者在服役22年后退役。

1977年8月29日,首架升级后的P-3C II在海军航空测试中心做技术鉴定。它包括红外线探测系统及鱼叉导弹发射装置。1978年9月初,P-3C升级III先进的信号处理器代替了老化的AN/AQA-7声音处理器。

1970年10月,海军用200万美元把10架HH-2D改装成SH-2D。1971年3月,海军又决定把115架"海妖"改装成SH-2D型。1971年3月16日第一架SH-2D首次试飞,1971年12月7日开始舰上服役。到1979年1月共部署了8个中队,总共145架SH-2D/F直升机。SH-2D的改装工作包括:机头下方安装加拿大马可尼公司的LN-66HP大功率水面搜索雷达;机身右侧支架上的ASQ-81磁异探测器;机身左侧由小燃爆装置发射的15个AN/SSQ-41被动声纳浮标或AN/SSQ-47主动声纳浮标;烟标;两条Mk46寻的鱼雷;AN/APN-182多普勒雷达;AN/APN-171雷达高度表;AN/ARR-52A声纳浮标接收机和AN/AKT-22数据传输线路;ALR-54电子对抗设备;AN/ARN-21或-52塔康,AN/APX-72敌我识别器;AN/ARA-25测向器和双套AN/ARC-159甚高频通信设备。

1977年9月1日,新的反潜直升机;LAMPS Mk III被海军选中。1978年2月,授权全面研制LAMPS Mk III。1979年,西科斯基公司的SH-60B被正式开发出来。它的出现大大提高了驱逐舰和巡洋舰的反潜战斗力。

1982年,在福克兰群岛战争中,一艘建造于二战时期的阿根廷潜艇成功的避开了装备完善的英国反潜部队。该潜艇还使用了1940年制造的鱼雷发起攻击,但终因武器太老未能成功。

1985年,改良后的S-3B北欧海盗飞行。它包括改良的传感器,鱼叉导弹发射装置。80年代末,SH-60F开始替代老化的SH-3直升机。

冷战结束后

冷战结束后,反潜战仍在继续。然而面临着新的威胁。许多第三世界国家纷纷开始购买最新的柴电潜艇技术。电池技术和内部能量产生系统的迅速发展延长了柴电潜艇在水下的周期。此外,新型设计和材料的使用降低了潜艇的噪音,而且,这些新型潜艇行进于嘈杂的近海地带,使得声纳系统无法再处于主动地位。这些现代的柴电潜艇可被用于布雷,威胁重要航道。当然,还有攻击船只和潜艇。

美国海军已组建了两个由规划人员和舰队作战人员组成的小组,研究反潜战作战和技术层面的挑战。A组负责研究反潜战中的科技问题。该组将与国防工业部门联合开展研究,明确海军的重点需求和反潜战的新兴技术。两者的这种关系将帮助海军反潜战能力的重点转移到加强近岸地区的作战效能上,并将缩短从发现敌潜艇威胁到消除这种威胁所需的时间。B组的使命是将科学和技巧融合,形成反潜战训练和作战理念。该小组将不断测试评估反潜战战术,并对其进行改进,研究更好的训练方法,以改善反潜作战技巧,包括在舰队反潜战司令部指导下在全舰队范围内进行合同训练。

单单使用被动的声学方式来探测这些低噪音潜艇是受局限的,这就迫使空中反潜队在我们进入21世纪时,通过利用更为先进的声纳系统来反击潜艇。处在前线的美国海军P-3C升级版II型和升级版III型,S-3B,SH-60B/F,SH-2G等反潜机将继续面临空中反潜站的新挑战。

以网络为中心战的反潜战

目前,世界各国都在发展适合在近海地区和公海使用的安静且极具杀伤性的潜艇。随着先进武器的出现,海上作战危险增加,反潜战(ASW)的本质已经改变。控制近海环境对确保联合部队上岸是必需的,未来在这一关键地区的ASW要求传感器性能好、先进的作战概念。

用于ASW的网络中心战模型由传感器网格、指挥与控制、射手网格、以及它们之间的信息和链接控制构成。这个构架支持各个层次(从传感器操作手到联合特遣舰队指挥官)的传感器-决策-响应过程。必须处理好有关ASW所固有的作战空间不确定性问题。威胁级作战系统的关键要素是:集成的传感器、通用战术图像、由公用通信、模型、数据服务的基础结构所支持的决策和响应(武器/机动)辅助。NUWC新港分部(Division Newport)正在进行技术研究和工程设计,这将有助于开发必要的分布式系统。

ASW 传感器

1、集成的传感器

进行以网络为中心的ASW,其基础是能产生向网络提供相关信息的作战空间。网络中心范围内的传感器网格依靠其能力覆盖大面积感兴趣的范围。分析表明,在传感器重迭覆盖的地方,可以合并传感器的效能,以提高整个网络传感器网格的性能,或许能够找到低阈探测而不用增加虚警概率。开发这种能力的前提是预先假设传感器网格的性能大大超过目前水平。这种性能可以通过下述获得:提高平台在编传感器的增益;增加在编的和可利用的传感器和接收器数量(主动和被动两种类型);优化传感器的连接性、适应性和最佳协作性。

目前正在研究各种技术,以便提高潜艇在编声传感器的能力。"共形声速传感器"(CAVES)项目正在调研能够承受得起的舰壳安装传感器阵列技术,该技术将促进更大的侧翼阵列的技术实现。光纤技术项目正在解决小型化和承受力问题,因这个问题使多线拖曳阵的发展受到限制。

多基地主动声呐是一项新出现的技术,它在浅海作战环境,特别是在一个功能很强的信息网络环境中用以克服投射声呐的缺陷有相当可观的前景。

开发利用多基地声呐将要求有效使用网络以便建立一个威胁级作战系统。该网络将用来练习对资源的战术控制,共享原地声呐性能评估,并生成通用作战图像。这个观点正在被引入NUWC新港分部为"远程雷声多基地ASW功能增强计划"和"拖曳的接收器/多功能拖曳阵(TARS/MFTA)系统"而开发的作战概念中。把这些能够通达C4I网络的多基地主动系统联合起来,将使美国海军能够更加成功地完成他们的ASW支援使命,即"区域封锁、海上通信线、海上运输线、障碍搜索"等。

上述的传感器改进工作在工程设计时不能不考虑系统的最重要部分--操作人员。使用更大增益阵的一个原因是有太强海上交通杂波。支持"项目负责人(水下战)试制系统"和"技术负责人(PEO(USW)ASTO)先期处理构造规划"的新港分部正在研究算法和显示器以便减轻声呐操作人员因超额信息而引起的过重负担。这些算法和显示器将通过"声频商用流行技术快速嵌入(ARCI)计划"转变成舰队的系统。

在声呐方面,其发展趋势是减少战区内可利用设施而增加平台多任务。这种趋势特别强调作战空间传感器配套优化运行的必要性。在支持"海军研究局(ONR)"的"环境适应性声呐技术"工作方面,新港分部正在用声频和非声频环境及覆盖作战空间的共享信息两个侧面来研究适应声呐/系统配置的方法和部署方案。这些改进的方法解决了战术和环境变化这两方面的问题,并可应用于水面、潜艇和空中的相同传感器。

2、通用战术图像

"共享通用战术图像"(CTP)和"通用战术决策和执行辅助"(TDA/TEA)将提供全部的ASW要素并使之达到对战术态势、选项、指挥意图的共同理解。这项工作是用最新的海军模型和数据库来完成的,对共享的现场接触和环境数据进行操作,使战术态势得以理解和利用。CTP和TDA/TEA能够改进ASW舰队的指挥速度,使作战能在敌方的决策和实施周期内进行。

CTP将向ASW决策者提供全面而精确的战术情景的虚拟显示。这包括为有效支持决策和实施过程的"观察和定位"功能而提供的接触、情报、环境和性能信息。这种可度量作战空间的CTP允许每一参战者把从在编传感器获得的观察与从网络中心资源获得的观察相比较。每一ASW平台都向本地ASW指挥官提供ASW传感器、接触/跟踪、现场环境、战术态势数据和传感器座标信息,以发展和维护CTP。CTP用来自多平台的部分观察简化自动接触管理和目标运动分析,并为了更好地判断武器定位和改善不确定性目标观察而提供了多种解决方案。1999年春,新港分部提供了USS CORONADO固定桌面构件,这是一个协调网络化协作工具的应用概念,用在"舰队作战实验(FBE)回送"和"ASW局限性课题实验"中。

3 、NetSat和NetTorp新概念武器

NetSat是一种DARPA创新,它把声呐浮标传感器系统同核对器、火力控制、探测/分类/定位(DCL)算法(机载平台定位不在武器处)连接起来,以实现综合的目标定位和鱼雷制导。轻型鱼雷的指令制导通过无线电连接到浮标,通过光纤电缆连接到武器,更紧密地将传感器网格和指挥控制网格与射手网格联系起来,使武器响应更有效。

新港分部日趋成熟的NetTorp概念提出用水下的海底传感器网络,即类似于那些用于"综合水下监控系统"或"可布放先进分布式系统"的网络,将其应用扩展到鱼雷和建制传感器,以获得改善的平台火控解、更好的中程目标DCL和更有效的末端寻的。

以网络为中心的ASW武器的附加应用研究包括鱼雷声频通迅,鱼雷多基地和协同"狼群"交战,鱼雷隐形增强和非声频传感器技术。

NUWC新港分部还提出了一种远程无人驾驶水下航行器(UUV)网络中心应用概念,它把SSN战斗部能力带进了一个新的技术水平,即Manta。Manta概念包括半自主、可重用有建制传感器武器和对抗措施的UUV、能够通过声频电磁或光纤带宽同作战区间内的传感器网格进行通信,因而扩大了SSN的传感器-响应能力。

来源:美国科学家联合会

编译:知远

文章来源: 中国网 责任编辑: 李东
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