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剪水鹱的博客

Above stormy seas we soar.

 
 
 

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兔子的反潜木板有多短(4)-广域监视  

2015-02-01 10:39:20|  分类: 海军 |  标签: |举报 |字号 订阅

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兔子的反潜木板有多短(4)-广域监视 - puffinus - 剪水鹱的博客

满载排水量 2500 吨级的白头鹰海军 T-AGOS-1 “坚定” 级水声监听舰是 AN/UQQ-2 SURTASS (Surveillance Towed Array Sensor System) 大型拖曳声纳水声监听系统的第一代平台,在 1984-1990 年间共交付 18 艘。

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美军现役满载排水量 3400 吨级的 T-AGOS-19 “胜利” 级水声监听舰 4 艘。

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满载排水量超过 5000 吨的 T-AGOS-23 “无瑕” 级 1 艘。上述两型水声监听舰均采用小水线面双体船设计以提高平台稳定性。身材较为魁梧的 “无瑕” 配备了完整版低频主动声纳 (LFA, Low Freqency Active),其主动部分重量达 155 吨 (2087/UMS 4249 全系统重量才 39 吨),工作频率 100-500 赫兹 (2087 主动模式下最低工作频率为 900 赫兹),发射强度 235 分贝。“胜利” 级中的 T-AGOS-19,20,21 上安装了主动部分重量被压缩至 64 吨的紧凑版低频主动声纳 (CLFA)。

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北调 991 水声测量船承担的是与白头鹰 T-AGOS 系列完全不同的职能,吨位也明显小于白头鹰的 3 代 (T-AGOS-1,19,23) 水声监听舰。共军早在上世纪 90 年代末即已研制成功与 T-AGOS-1 上配备的大孔径低频被动拖曳线列阵声纳类似的 H/SJG-208,但时至今日仍未组建起与白头鹰 T-AGOS 系列相对应的声纳监听舰部队。究其原因,显然不是由于军方对反潜战缺乏重视 (兔版 CAPTAS 的列装力度就很说明问题) ,而是:
1. 传统低频被动声纳的探测距离随着潜艇安静性的不断改善而持续下降
2. 白头鹰水声监听舰千(海)里之外捕获熊军潜艇信号所依赖的水文环境在赤兔军典型作战区域并不存在

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 声学信号在介质中传播时,路径向速度较低方向弯曲。海洋声速 "低谷" 水层因此形成了事实上的声学波导通道,以较小角度入射的声信号依靠折射现象与该波导通道耦合 (与光纤的工作原理一致),能以极低损耗长距离传播 (仅限于能量不易被海水吸收的低频信号)。

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声音在海水中传播的速度受到温度,压强,含盐量三方面因素的影响。水温每上升 1 摄氏度,声音的传播速度增加 3 米/秒。压强每提高 1 个大气压 (深度增大 10 米),声音传播速度加快 0.17 米/秒。1/1000 的含盐量增长则对应着 1.3 米/秒的额外声速。高纬度海域表层温度远低于深海水温,声速 "低谷" 区的深度相应较浅,恰与绝大多数军用潜艇的典型活动深度契合。美军 SOSUS (Sound Surveillance System) 声纳监视系统部署于 GIUK 拦截带海底山脉之上的大型水声监听站由是得以利用深海水声通道的波导效应,对游弋于 1000 海里外北冰洋海域的熊军潜艇 (非静音型号 & 高速航行的静音潜艇) 实施有效监视。由 T-AGOS 水声监听舰拖曳的 SURTASS 大孔径线列阵 (水听器阵列全长逾 1.4 海里) 概念上相当于机动版 SOSUS,实现超远程对潜探测同样有赖于高纬度海域独特的水文环境。

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上图中的虚线显示了 (大西洋) 深海水声通道轴线的深度随纬度而变化的情况,横轴为纬度,纵轴为水深,实线为水声等速线。可以看到所谓的 “深海” 水声通道的轴线在极区海域实际上已接近海面,军用潜艇航行时释放的声能中,相当部分可耦合入该声学波导管,低损长途旅行之后为上千海里之外的高灵敏度被动声纳所截获。赤兔军所在中低纬度海域的深海水声通道轴线均深至少达到千米级,活动于上层水体的潜艇所产生的噪声中,仅极为微小的比例能够与深海水声通道实现耦合。水文环境对超远程探潜不利,加上现代化潜艇的安静性稳步提高 (白头鹰核潜艇的噪声辐射水平在半个世纪内下降了大约 60 分贝,即缩减为初代型号的 100 万分之 1),使得 H/SJG-208 从立项研制之日起即已过时,其意义恐怕更多地在于为战术级拖曳线列阵,即共军目前广泛装备的 H/SJG-206 探路,而非建立白头鹰式的大范围综合反潜监听体系。 

冷战末期熊军潜艇的安静性大跃进 (熊军传统上依赖主动声纳实施反潜作战,想当然地推己及人,认为白头鹰集团亦是如此,因而其战术核潜艇向来强调动力而非声学隐形性能,沃克间谍网将 SOSUS 相关情报透露给北极熊后,熊军从 VIII 型潜艇开始大力降噪,1975-1988 年间新建攻击型核潜艇的噪声辐射水平锐减 30 分贝) 使得白头鹰 SOSUS 固定式声纳监听体系的效能大打折扣,实际上已无法可靠地追踪中速航行的熊军战术潜艇。共军显而易见没有必要山寨冷战 SOSUS 这样的过时装备,况且兔子周边海域的水文环境也令依赖深海水声通道进行远距探测的 SOSUS 类型系统缺乏施展空间。赤兔军最近 (据外媒报道) 开始部署的水下声纳监听系统很可能由一系列小型海底水听器组成,每个水听器负责监听其上方特定角度内的 (近似) 圆锥状区域。

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声信号传播方向越接近垂直,受到水体折射作用的影响就越小。静坐于海底的小型水听器以 “仰望” 模式对其上方水体实施监听时因而可无视各类密度跃变层的存在,工作环境极佳,对低速航行的安静型潜艇也有颇高的捕获概率。每个水听器只负责很小一片海域  (其大小由声学传播理想路径的锥角范围和海底深度决定) 的监听任务,单价比冷战时期构成 SOSUS 的大型装置低得多,多站组网构建大范围水声监听系统的成本完全在赤兔军承受范围之内 (但覆盖整个兔子近海水域还是不太现实,多半采用警戒带模式部署)。

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远洋活动的赤兔军舰艇编队显然无法指望固定式水声监听系统的支持,白头鹰流派的重型低频主动声纳不仅研发难度较高,而且容易遭到绿党分子的口诛笔伐 (据说会伤害海洋哺乳动物,但迄今为止没有科学研究能够证实,而且具备深潜能力的大型鲸类本身就以低频 “怒吼” 进行远距通讯),最好还是敬而远之。分布式战术级主被动复合型低频拖曳声纳或许是更为合理的努力方向。
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