海洋声纳技术 -海洋声呐用什么声波

反潜曾经长期是中国海军的短板，在拥有了航母之后，这个短板造成的影响比防空更甚，急待解决。但近几十年来，同战斗机的火控雷达一样，我军舰艇的声纳也经历了从远远落后到世界领先的大逆转，由早期仿制改进落后的苏式声纳系统到自行研制舰壳声纳和拖曳线阵列声纳，直至发展出领先全球的主被动拖曳线阵列声纳，结果就是我军主力舰艇的反潜能力也同战斗机的超视距空战一样，由当初的弱项变成了现在的强项，抚今追昔，不禁令人感慨万千。

我国的早期声纳系统

/ w/ l- V6 Y% N# Z1 Q" s

我国最早的声纳系统同雷达一样也来自苏联，051型驱逐舰、053型护卫舰、037猎潜艇等主力舰艇最初采用的声纳都是苏联“塔米尔”-11或其发展型，“塔米尔”-11是一种小型中频艇壳声呐，探测距离只有3公里。经过仿制和后续的一系列改进，性能有所提高，最终的改型甚至还应用了计算机处理技术，但“塔米尔”-11毕竟是第一代声纳，存在发射功率小，探测距离近、搜索速度慢，体积重量大的缺点，这不是通过改进就能克服的。

1 h! l3 \$ U, X

$ A: n0 I% i/ q1 }& E; c

装备“塔米尔-11”声纳的037型猎潜艇

因此，在仿制改进“塔米尔”-11的基础上，我国又研制了自己的第一代舰壳声呐系统，编号H/SJD-1，它是一种低频率大孔径声呐，基阵直径超过2米，高度超过1米，重量达4吨，探测距离超过6公里。在解决与驱逐舰的匹配问题后，装备H/SJD-1的051型驱逐舰成为我国首款使用球鼻艏的水面舰艇。此后，以H/SJD-1为基础又开发了H/SJD-5型中频搜索/攻击舰壳声呐，装备053型护卫舰。H/SJD-1和H/SJD-5这两种声纳虽然性能一般，却为我国发展更先进的舰艇声呐奠定了基础。

引进西方先进声纳系统

20世纪80年代以后，革命性的第三代舰艇声纳开始出现，其主要特征就是通过计算机技术的大规模应用实现了数字化和自动化，不仅能用数字电路实现波束补偿，滤除海底地形的杂波干扰，还能做到对多个目标的快速扫描、分类和识别。但无论是H/SJD-1，还是H/SJD-5，包括它们的后续改型在内，自动化和数字化程度都较低，特别是缺乏在复杂背景下对超静音潜艇的探测能力。

! B- A1 L, l; v# T4 f

这一时期，还出现了拖曳式变深声纳和线列阵声纳，前者规避了自身噪音和海面杂波对声纳的干扰，通过调节深度还可消除声速跃层影响，后者则打破了舰艇尺寸对声纳的限制，使基阵孔径大大增加，可在低频乃甚低频工作，使得声纳的探测距离空前增加，但当时我国在这两种声纳的技术储备方面基本上处于空白状态。

" d; P' Q; C$ E3 R2 L

! Z1 A) w1 g) B

拖曳变深和线阵列技术使声纳性能空前提高

2 \# q( p5 S d* K% L9 O1 S

为了紧跟世界声纳技术的前沿，借着与西方国家关系改善的契机，我国不失时机作出了向欧洲求购先进声纳的决策。80年代我国从法国引进了SS-12舰载拖曳主被动变深声呐系统，其拖缆长度为200米，甲板重量达4吨，拖曳速度为16节，最大探测距离达16公里，在被动探测模式下可以自动跟踪2个目标。该系统采用连续波调频和特殊的相干处理技术，避免了全向搜索时平显上的信号畸变，能够可靠的对目标进行快速区分。但SS-12只能搭载于小型水面反潜舰艇，这就限制了它的应用。因此我国又向法国购买了DUBV-43型可变深拖曳式声纳，这是当时法国海军主要的声呐系统，长达300米，探测距离有30到50公里，DUBV-43也得以安装到主力舰“哈尔滨”号上，我国还以DUBV-43为原型仿制出了ESS-1型声纳。

8 m+ f/ v4 g* V

4 Y4 h; S* ?' r2 Y8 T9 x* q

“哈尔滨”号驱逐舰

( N) o0 U: M+ k5 L

继而我国又从意大利引进了DE-1164型舰壳/变深综合声呐系统，DE-1164源于美国授权意大利生产的AN/SQS-56型声呐，该系统包括舰壳和拖曳变深基阵两个部分。实际上是在舰壳声纳的基础上增加了一个变深声呐的拖曳式基阵和相关拖曳设备。DE-1164的舰壳声纳对于水下目标的探测距离约在15公里，拖曳变深声呐则可以达到50公里左右。这套设备的引进，使水面舰艇的水下探测距离急剧增加了数倍，极大提高了我国海军的反潜能力。但出于西方国家对中国固有的警惕，类似SQR-19这样的大型低频拖曳线阵列声纳系统未能购得，只能自力更生自行研制了。

. B1 e r$ ?, b# ?3 y

自行研发，赶上世界先进水平

# {& \, n: g# ^

在对SS-12和DE-1164的技术进行消化吸收的基础上，我国很快研制成功了H/SJD-9型舰壳声纳，它是一种大功率、全数字化的多功能中频主/被动声纳，采用了全新设计的柱形基阵，该基阵高1.5米、直径2.5米，具备多模式多波束全向探测能力，以主动直线传播的方式，H/SJD-9的探测距离超过10海里，以会聚区模式探测可达20海里，海底反射方式可以达到15到20海里，可对目标快速的进行探测、跟踪、识别和定位，足以引导反潜鱼雷和反潜导弹实施攻击。

% w, r9 X; a- @9 V- _

1 A! S/ b+ K+ J

舰壳声纳对潜艇的探测

3 K9 Z' o3 I g4 o$ n0 e" z

随着我国周边国家开始大批量装备超静音潜艇和射程数十公里的鱼雷，我军主力水面舰艇的水下探测距离急需增加。因此，自行研制类似SQR-19这样的大型低频拖曳线阵列声纳已经无法回避，好在相关的基础研究我国已进行了很长时间。从2008年起，第一种国产低频被动拖曳线阵列声呐SJG-206开始装配054A型护卫舰，该声呐基阵全长300米，探测距离80千米，探测深度1000米，可同时跟踪5个目标。不过由于缺乏研制经验，在探测浅水目标时这种声呐受噪音影响很大，在我国近海存在大量过往船只的情况下尤其如此，但对深水目标的探测能力还是不错的，基本上达到了SQR-19早期型号的水平。SJG-206也融合了我国科研工作者的创新，其水听器模块的横截面是呈正三角形分布的，有效解决了拖曳线列阵声纳长期存在的左右舷模糊问题。

6 X$ |( o3 k9 U% u9 t; i+ X

而且，以055大型驱逐舰的研制为契机，我国在H/SJD-9基础上更进一步，研制出了高1.75米、直径4.5米，拥有约1000个阵元的巨型换能器基阵的舰首声纳，该声呐的主动探测距离可达70公里，被动探测距离超过120公里，055的舰首声纳无论是从发射功率、作用距离，还是探测精度上看都已经与美国海军的AN/SQS-53C/D大型舰首声呐处于同一水平，这标志着我国的声纳技术基本赶上了世界先进水平。

1 R9 I3 A6 x6 i y: ~3 v3 N5 _5 s

055巨大的舰首声纳罩

- ~3 w3 U, z, ]

锐意创新，超越世界先进水平

4 w0 m) Y& a0 I+ _

通过H/SJD-9和SJG-206的研制，我国展现了很强的科研攻关能力，在很短的时间内赶上了世界先进水平，但中国人前进的脚步是不会停止的，我们的科研人员饱含忘我的工作热情，在SJG-206的基础上又研制出了SJG-311型低频主/被动变深拖曳线阵列声呐，其线列阵超过200米，拖缆长达2000米，探测距离则达150千米，SJG-311不仅解决了SJG-206存在的问题，还更上一层楼，做到了对超静音潜艇的可靠探测。

SJG-311同时拥有主被动和被动两种工作模式，其主动声纳信号仅覆盖很窄的波段，不影响在其它波段的被动探测，这就解决了在探测低于海洋背景噪音的超静音潜艇时缺乏合作信号的问题。也就是说有了SJG-311，无论是关闭发动机的常规潜艇还是采用泵喷射推进的核潜艇都无法隐蔽接近。更重要的是，SJG-311声纳的普及程度非常之高，连056A轻护都有装备，使我国海军反潜能力整体上了一个台阶。而在世界范围内类似SJG-311的声纳都尚未进入实用阶段，美国虽然也开发了AN/SQR-20型低频主被动复合型拖曳声纳，但在SJG-311珠玉在前的情况下，该声呐在技术上片面追求先进性，至今仍未实用化。

* r; I- O6 r! P4 C) X) j

21世纪后，中国经济实力显著提升，凭借着强大的经济实力和科研能力，中国在声呐相关领域增加了巨大的资金投入，研制、生产、工艺等技术水平也有了巨大的提高，很多死死卡在声呐系统发展的瓶颈技术在这一时期被逐个突破，中国海军利用了不到10年时间就实现了从第二代声呐系统到第三代声呐系统的跨越。其中，以SJD-7A舰壳声呐、SJG-206型拖曳式线列阵声呐为代表的新一代声呐被广泛的装备在了052B/C、051C、054/A等驱护舰上，尤其是SJD-7/A舰壳声呐功能与美国AN/SQS-53型声呐、英国2050型声呐技术参数基本相当，是一种大功率、远距离、全数字化的多功能中频主/被动声呐，采用了全新设计的柱形基阵，具备多波束全向探测能力，可以对目标进行探测、跟踪、分析、识别、定位等，其主动直传播方式的探测距离超过10海里，会聚区方式可达20海里，海底反射方式可以达到15到20海里，可以引到反潜鱼雷和反潜导弹实施攻击作战，可将其视为声呐中的“火控雷达”。

　　SJG-206型拖曳式线列阵声呐则主要负责远距离的搜潜任务，该型拖曳式声呐是中国海军装备的第一种高性能远距离对潜探测设备，同时也让中国成为世界上5个具备独立研制拖曳式声呐的国家之一。SJg-206拖曳式线列阵声呐的相关技术与美国AN/SQR-19类似，由拖缆和线列阵组成，其中线列阵的长度不少于250米，拖缆长度不少于150米。据传，该型线列阵由10个声学组件组成，其中6个低频，3个中频，1个高频，每个组件长15米，装有54个水听器，采用低频和甚低频工作，拖曳速度12到22节，被动探测距离超过60海里，工作深度300米，可以满足远程搜潜和远程反潜鱼雷及远程反潜导弹的作战需要。

! N* h7 W0 G0 ^# R

　　目前，中国海军的舰艇声呐技术研发仍在继续，虽然中国在声呐系统的相关技术取得了巨大的进步，搜潜能力有了巨大提高，尤其是前段时间055级驱逐舰下下水，我们可以看到其巨大的舰首鼻形球，说明其装备了更大的新型舰壳声呐。但是中国海军在反潜作战方面的压力不比冷战时期的美国海军小，现有的舰艇声呐系统无论在近海还是在远洋，水面舰艇部队仅靠自身的声呐系统高效的探测、定位常规潜艇及核潜艇仍有一定的困难。因此，还需要立体化的搜潜，反潜，也就是反潜直升机的帮助。

. K* m/ n( v3 S, z; X* ]) Z a0 O. K

潜艇在水下作战时，最重要的一点，就是对海情的掌握。作战区的水文情况，决定了这一次作战的走向。传统的单线阵声呐（美英日法俄六成的声呐皆为单线阵声呐），在海底搜索时，能够捕捉到目标的一维信息（方位）。不过，由于海洋环境的影响，这些声呐捕捉到的目标，在具体的方位定位上，较大概率会有误差。而这个误差距离，最少是5~6公里起步。这是什么概念呢？举个例子，直航式鱼雷作为使用量最大的鱼雷，因为这个误差，直接错过目标。

, T c' ]; y2 c+ @

直航式鱼雷到现在，仍是各国潜艇的主要装备。先进的制导鱼雷虽然在精度上大大提高，但是造价也随之提升。

. |9 n5 O; q% U( C$ Z& ]: _

4 O' n6 ~ R; B9 d! _* ^3 K

为了减小海洋环境对声呐的影响，各国都在尝试研发新的声呐系统和占位战术。笔者在此需要说一下，潜艇在水下作战，对各艘潜艇所处位置，是有相当苛刻标准的。这主要是因为，声呐在左右舷搜索时，误差和模糊太大，多艘潜艇组合搜索，可以提高效率。当然，这只是一种被动的作战手段，主动的作战手段，还是得从根本的声呐上着手解决。

) l7 x+ U4 e$ Q3 x4 z5 b: J& ~

中国在声呐领域的探索，是非常艰苦的。70年代，091型核潜艇刚海试，就因为本艇噪音和海洋的双重干扰，在对抗中始终找不到对方的潜艇所在。耻辱没有挫败老一代军工的斗志，相反的，在耻辱中逆流而上，是那一代人普遍的思想。90年代，开始发展第二代核潜艇，为了不让新核潜艇再遭到上一代核潜艇的尴尬局面，国务院（能排上这个等级的项目，都是国之重器）亲自立项，牵头705所和中国科学院声研究所，研发与新一代核潜艇相匹配的多线阵声呐系统。

在这里，不得不提一下一个老军工，他是中国科学院声研究所院士，国内最早一批的声呐专家。在项目研究当中，他和官拜少将军衔的何琳少将联手（潜艇声隐身专家，中国军工界的瑰宝之一，可以和杨伟，马伟明齐名），重点解决潜艇本身机械噪音对声呐的影响。同时，在新声呐上，使用多线阵技术，解决目标模糊的难题。

+ w( d: t- [2 b( h

$ f" | z, J: t6 I0 z' K4 y7 K

李启虎，享誉中外的中国声呐专家。最初，美国某知名军火公司愿以年薪50万美金的价聘请他跳槽去美国（在那个时代，B-2轰炸机“隐身之父”的格瓦迪亚都拿不到50万美金的年薪）。但是李启虎断然拒绝，一心扎进中国第二代核潜艇项目。皇天不负有心人，他做到了。他的杰作H/SQC-207声呐不但解决多线阵技术的难题（美国至今仍未攻破该技术），还将传统声呐的一维信息提至三维。这是什么概念呢？目标的距离，方位和速度都能被探知！而且，最厉害的，拜多线阵的精度优良所赐，H/SQC-207声呐具备直接引导制导鱼雷打击目标的能力。这一点，也是世界首例！

我国海军的05A型护卫舰一艘又一艘的入役，但是建造的脚步却依然在继续。据消息称，将会采用全电推进系统，并且吨位也将大幅度提升，从之前的4200吨提升到5600吨，将是我国第一艘采用全电推进系统的最新型号护卫舰。我国的全电推进技术，采用了马伟明院士中压直流供电技术，比美英等国传统的交流供电技术更具优势，可以大幅度减少能源消耗，并提高输出功率。

7 _ Y# P+ ?% t/ v- A

' \: ?& \7 z, C/ I' H, P- }

不仅是这艘05A型护卫舰，还有中国的第2艘927型海洋水声监视船在今年3月已经进入下水栖装阶段，这意味着中国版的“无暇号”很快就会加入中国海军阵营。这艘军辅船长90米，宽度约30米。并且927也采用了全电推进技术，搭载了一种堪称战略级别的先进拖拽阵列声呐水声探测平台，就算是美国最新一代的哥伦比亚级战略核潜艇，也逃不过中国927的极低频声呐探测。

这让试图用潜艇刺探中国军情的美国而言有着不小的威慑，也让美军感到十分畏惧。我国马伟明院士表明，中国的全电推进系统目前处于全世界领先的位置，中国采用的中压直流全电推进技术，一步到位。“谁控制了海洋，谁就控制了世界，”时时刻刻在诉说着海洋的重要性，我国更是用实际行动证明了我国如今的领先地位。

3 w+ _0 v9 K) q$ L * l0 Z! D! @$ Y& l d& g& ?* s; d( o4 O 9 l% M9 L& D' r$ X! d5 a, o7 _. @ 2 _! b p1 K! F7 a