中国发展核潜艇任重道远，093B声呐刚曝光便已落后10多年

近日，解放军海军训练局推出一部名为《人民海军 向你召唤》的招生宣传片，片中引人注目的是海军潜艇学院片段出现一艘潜艇模型，从指挥塔后方的小型龟背与尾翼顶端的拖曳阵列声纳施放口，可以确认是4月份海上阅兵中首度曝光的093B型攻击型核潜艇。

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模型上除了之前就从水在线看到的两条侧视阵列声纳外，也首次展现了水线下还要一条更长的侧视阵列声纳。这些细节让外界看到了我国潜艇技术的进步，但也有过分夸大相关技术。那么究竟侧视阵列声纳对潜艇有何重要性？093B的侧视阵列声纳处于啥水平呢？今天，北国防务特约撰稿人Flak就来说说这事。

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△093B核潜艇的3次现身都可看到水在线前后纵列的侧视阵列声纳(白色方框)，图片分别来自(上)2018年的《人民海军 向你召唤》招生宣传片、(中)2018年海上大阅兵与(下)2016年在人民海军报刊登的正面照片

早期潜艇的主要声纳是安装在艇首，因为艇首的“视野”最好，而且离动力舱室与螺旋桨的噪音最远。然而，美国在上世纪50年代发展的“被动水下火控系统”（PUFFS）则将3-6具声纳接收器延轴线纵列，主要原因有二：

水下声学研究发现船舰的极低频噪音在100米左右的“浅海通道”或1000米左右的“深海通道”可传递上百、甚至上千公里远，后者可以用放置在海床上的SOSUS固定声纳进行探测，前者则可由潜艇的被动声纳进行探测；但被动声纳的缺点是只能测量方向，不能测定距离，传统作法是利用敌我相对运动产生的方向变化来进行“目标移动分析”（TMA），但缺点是需要持续倾听对方一段时间才能完成距离计算。如果能拉大声纳接收器的间隔，就能用波前圆弧测距法方式直接计算出概略的距离。

美国发展PUFFS的目的是要进行Mk-45鱼雷的火控，由于该鱼雷没有制导装置，直接以电力游到8-13千米外引爆1.1万吨的核弹头，而PUFFS在13千米外可达到5%的测距误差，以足够设定Mk-45的引爆时间。不过，随着潜艇设计的“泪滴化”，安装在艇壳上方的PUFFS接收器无法继续维持一直线，于是测距声纳改装在潜艇两侧。例如法国的DUUX-5型声纳就被欧洲多种潜艇所选用，其除了被动测距外，也兼具“拦截声纳”功能，可定位敌军潜艇或战舰发射的主动声纳。

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△美国的PUFFS声纳安装在早期多种常规与核潜艇上，上图为美国海军的SS576号常规潜艇；荷兰“海象”级将4具DUUX-5型声纳装在水线两侧（下），台湾的“剑龙”级也是相同配置

由于声音频率越低，被海水吸收得越慢，因此低于1kHz的极低频声音经过浅海通道、海面反射或海底反射都有较低的损失，使被动声纳成为潜艇距离最长的探测器。然而，频率越低则波长越大，接收器也需要更长的“孔径”才能维持足够的测向精度。将极低频声纳作成拖曳阵列型式，使其长度不受艇身限制自然是最好的方法。

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但拖曳阵列声纳施放的环境与时机有其限制，因此沿艇侧安装的侧视阵列声纳仍有“随时可用”的优点。德国在212型潜艇安装的CSU-90火控系统就包含了侧视阵列声纳，它与拖曳阵列声纳都连接到“低频分析与记录”(LOFAR)用的窄频分析器，后来也用于新造的209型潜艇，或是“旧瓶装新酒”的改良方案。

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△德国售予以色列的海豚级(上)装有FAS-3侧视声纳，这是CSU-90水下火控系统的一部份；中国的039B潜艇(中)也在艇身下方装有类似的长条型侧视声纳；印度获法国授权生产的“鲉鱼”级潜艇则装有TSM2233声纳套件，其侧视声纳以PVDF压电聚合物取代传统的陶瓷，有更高的灵敏度，较大的宽度则具有垂直调整波束能力，可避免噪音干扰或用来对准海水汇集声音的方向

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综合以上所述，测距声纳（通常兼具拦截功能）与侧视声纳的差别在于前者是多个小型声纳以相当长的间隔分别安装，后者则是连成一体的长条状或长方形。潜艇可以只装其中一种，或者两种都装，取决于看制造商的技术实力、艇身大小与客户愿意采购的金额。不过，测距声纳由于每具接收器的面积较小，有的潜艇设计者会将它隐藏在艇身的曲面中而不容易看出来。

而093B型水线下的长条物可以确定是侧视阵列声纳（与039B“元”级相似），水线上方的两段较短的长条物则可能是测距声纳（用线列侧阵测距算的上093B的一大创举），其长度比其他国家的测距声纳长，可能是为了探测较低频的声音，也就有更远的测距范围。

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△澳大利亚“柯林斯”级采用的Scylla声纳套件是法国根据TSM2233为澳开发的特别版，其测距/拦截两用声纳(绿框)也是采用PVDF材质，可以直接暴露在外而不需藏在艇壳内。艇侧另有一具拦截声纳(紫框)

事实上，测距声纳加大是趋势，但如果加到跟侧视声纳一样大，那就干脆将两者合而为一。英国“特拉法加”级与美国的“洛杉矶”级攻击型核潜艇开始采用称为“广孔径阵列”(WAA)的大面积共形声纳，除了将接收孔径与面积放到最大外，藉由前后多片声纳的交叉比对就可测量目标距离，这使其可以同时追踪多个目标，并对多枚远程鱼雷进行火控解算。

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△英国的“机敏”级(上)与美国“弗吉尼亚”级(下)的侧面都有多片大面积声纳阵列，成为其维持“声学优势”的武器之一

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英美长年以大量金钱投入声纳发展的原因是维持所谓的“声学优势”：将声纳(尤其是被动声纳)的探测距离拉到最大，己方的噪音则降到最低，也就是“我听得到你，但你听不到我”。

举个例子，据称冷战时期的美国潜艇曾在苏联外海观察反潜舰与潜艇进行演习，水面舰周旋许久还是找不到潜艇，最后潜艇不得已只好发出信号协助战舰发现自己，整个过程都被美国潜艇听得一清二楚，苏联战舰与潜艇却都没有发现美国潜艇在外围观察。而拥有面积最大的侧视/测距声纳就是英美潜艇的优势之一。

△亮相海上大阅兵的093B型核潜艇

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英美的大面积共形声纳早在1994年便下单要求安装，后因技术难度大和冷战后经费削减，最终到2003年才装备英国“特拉法尔加”级核潜艇。

很显然，就093B核潜艇现在的技术状态来看，我们与英美至少还有10多年的差距（当然或许我们在相关领域或许也已经取得积极进展），仅有管状测距与侧视声纳093B仍然无法在水下与英、美争锋。西方和苏联数百艘核潜艇冷战时期在水下互殴几十年，“斗争经验”是非常丰富的。而我们的核潜艇目前还处于起步阶段，虽然快速成长，但万万不可因为一些小成就便骄傲自满。

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