日媒:警惕中国潜艇静音化

日媒:警惕中国潜艇静音化

日本《军事研究》近日刊登军事专家文谷数重的题为《能够捕获中国潜艇吗?》的文章,文章称,日本海上自卫队的反潜部队现在采用的是探测潜艇发出噪音的被动探测战术。然而,如果中国潜艇推进静音化,该战术或将无法使用。届时,日本海自和美国海军该引进何种新技术和装备,实施反潜作战呢?本文就此解读。

传统反潜战术

传统反潜战术
  • 反潜作战靠的是探测水下声音。因为潜艇下潜至深海中,所以只能利用声呐。

  • 在利用声呐方面,主要使用被动探测。被动探测是一种听取潜艇发出噪音的方法,是区域搜索的主角,在反潜攻击和反潜阻止方面也占有重要地位。 然而,潜艇正在静音化。今后中国潜艇也将推进静音化,即将在安静性方面达到海上自卫队潜艇现有水平,未来还会实现静音化。如果中国潜艇实现静音化,日美的反潜系统将失去威力。首先会让当前通过被动探测进行的区域搜索失去效力。另外,还将影响反潜攻击和反潜阻止手段。最终导致日美水面舰艇、反潜机、陆上支援部队发挥不了作用。图为使用声呐探测潜艇原理示意图。

  • 日美将被迫应对反潜战方面的变化。该变化比较容易看得见的是技术领域。需要有替代被动感知技术的区域搜索技术、攻击技术、阻止技术。

  • 反过来,不太容易发现的变化包括反潜战的态势。将来,远洋上猎捕潜艇将无法奏效,因为通过猎潜群实施的反潜战依赖区域搜索。

  • 因此,反潜战的重点将转向猎潜作战以外的方向。比如攻击敌军军港、利用己方潜艇伏击、在琉球岛链阻碍通过等攻势型反潜战,防御型反潜战也将转变为护卫船队的被动性做法。

被动探测或将过时

被动探测或将过时
  • 潜艇正在高度静音化。这是潜艇方面针对主要使用被动探测的反潜部队不断努力的结果。

  • 潜艇技术与反潜战技术是相互竞争的关系。 在过去的反潜战中,区域搜索使用的是无线电。使用雷达搜索上浮、巡航状态的潜艇,或者使用HF/DF的反探测方式来监听通信,掌握大体位置。 二战以后,无线电搜索已不再适用,反潜部队方面必须要采取对抗措施,于是便诞生了使用被动探测的区域搜索。这是一种远程探测潜艇噪音的方式,美国海军1970年代实际应用。

  • 通过被动搜索,反潜部队再次处于优势地位。被动探测的应用范围不只限于区域搜索,甚至升华为一种战术。位置锁定和跟踪也可以被动地进行,避免潜艇被探测到,然后实施攻击,不让对方逃跑。图为二战时期,美军PBY水上巡逻机攻击德军U型潜艇的油画作品。

  • 到了80年代,日本也享受了被动探测作战的成果。海上自卫队反潜部队引入P-3C反潜机,结果在演习中单方面击败了海上自卫队潜艇。

  • 然而,到了90年代以后,使用被动方式进行区域搜索也变得困难。潜艇为了对抗被动探测推进了静音化。

  • 关于静音化的方法,目前没有具体的介绍。从相关书籍上来看,也只是介绍了传统技法和个别机械单位在静音化方面实现的程度。

  • 这里所说的传统静音化方法是指减震浮筏构造、配管柔性化、抑制螺旋桨噪音等方法。除此之外,据说是抑制了个别器械发出的噪声,实现了静音化。 不过,个别器械静音化应该得益于本舰噪音测定器材,即通过器材的实时监控,确定噪音发生源器械。图为日本海上自卫队P-3C反潜巡逻机释放热焰弹。

  • 80年代之前,潜艇无法准确地测定噪音。直到后来引入了本舰噪声测定器材。这是一种在航海中可实时监控船体各处噪声和振动的测定器。最早的包括英国的VIMOS,后来又出现了VIMOS-PLUS、法国的QSUA-4和SNM。

  • 这些测定器材是90年代以后才被提及。这一时间与开始谈论潜艇静音化几乎是同一时间。

  • 据推测,潜艇静音化是通过测定器材实现的。通过实时监控,可以判明微小噪音发生区域。而且只要重复开关可疑器械,就有可能锁定噪音发出源。接下来,只要改良对象器械,进行静音化操作,或者根据需要停止对象器械,就可以抑制噪音。 图为法国的QSUA-4潜艇噪音测定系统,可用于测量自身的噪音水平。

  • 中国总有一天也将实现潜艇的静音化。

  • 以前,中国潜艇比较落后,静音性比较低。中国过去的核潜艇被称为“噪音潜艇”。中国以前的潜艇,潜航时间很短,算不上高性能。

  • 不过,中国的潜艇技术发展迅速。其中一个契机是基洛级柴电潜艇。这是中国上世纪90年代后半期从俄罗斯购买的潜艇,因为出色的静音性,在苏联研制出来时,曾有人称其性能超过日本海上自卫队潜艇,西方军事分析家甚至为其起了“大洋黑洞”的绰号。图为中国海军的基洛级潜艇。

  • 中国之后新造的潜艇毫无疑问都使用了基洛级潜艇的技术成果。

  • 实际上,2000年代后半期出现的元级潜艇,被视为与原来截然不同的新型潜艇。该潜艇使用了大量外国产器材。具体来看,声呐和系统来自法国,发动机来自德国,螺旋桨也是引用俄罗斯或瑞典技术。

  • 不过,即使是元级潜艇,也未必能够突破日美反潜部队的区域搜索。因为日美海军在反潜战力方面是世界上最高水平。图为中国海军元级常规潜艇。

  • 仅从装备来看,两国就处于世界上最高水平。不仅拥有价格高昂的固定翼反潜巡逻机,舰载反潜直升机也具备机载声呐浮标解析能力。反潜舰是已经彻底实现静音化的高级舰艇。日美装备水平超过欧洲海军。

  • 另外,中国潜艇的性能能否与发达国家处于同一水平也值得怀疑。中国现在仍然希望购买俄罗斯最新潜艇。这也说明中国对现有潜艇技术还不满意。

  • 不过,中国终有一天会赶上日美。静音化本身并非特别困难的技术。可能中国也已经获得本舰噪声测算器材。可能还需要一点时间,但总有一天中国潜艇会实现静音化,基本达到静音状态,令日美难以探测到。图为日本P-1反潜巡逻机。

主动搜索喜忧参半

主动搜索喜忧参半
  • 中国潜艇的静音化对日美海军将产生什么影响呢?

  • 比较好理解的影响是,令现有的反潜系统丧失作探测能力。前面已经说过,今后的区域搜索将很难通用。另外,反潜攻击和反潜阻止手段的能力也将减弱。因此,日美需要重新制作反潜系统。

  • 首先需要改变的反潜战术是区域探测。为了对抗高度静音化的潜艇,需要新的搜索方法。当然,其手法也必须是非被动探测原理。

  • 从能力上来说,在周围60公里范围甚至更大的范围内,能够大致探测有无敌方潜艇。

  • 关于区域搜索技术,日美已经着手开发。具体地包括美国的大功率主动声呐探测、通过投入大量无人机进行区域探测。日本试图重新引入的无线电搜索法也非常有潜力。图为美国海军使用ACTUV无人水面猎潜艇反潜探测想象图,该艇可在海上独立航行90天。

  • 低频率主动搜索是最有潜力的区域搜索手段。这是利用距离衰减较少的低频率数,通过大功率发出,以实现远程探测的手法。由于确保了大功率,所以比较容易实用化。

  • 该方法已于上世纪90年代末起开始试用。装备在海上测量船上的拖曳式低频主动监视声呐系统(SURTASS-LFA)正在运用当中。据说该系统曾在150公里外探测到南海上的中国潜艇。

  • SURTASS-LFA使用的是100至500赫兹低频率,同时实现了低频率数和大声压,实际声压为235db,比作为低频主动拖曳声呐出售的CAPTASS的220db还高。

  • 这种低频主动探测目前只限于水面舰艇使用。不过,也可用于巡逻机。2000年左右之前,还有过使用大音量发音弹的想法。但其对鲸鱼的影响却是一大课题。因此,SURTASS-LFA只是用于试验。图为美军使用低频主动声呐探测浅水区的敌方潜艇示意图。

  • 从现状看,低频主动搜索短期内不会有大幅改进。日美中三国关系目前比较稳定,中国潜艇的静音化尚未成为问题。

  • 其他还有通过投入大量无人机进行搜索的想法。这是一种通过UAV(无人机)、USV(无人水面艇)和UUV(无人潜航器),形成面式搜索潜艇的方法。

  • 不过具体细节尚未确定。可利用的传感器包括主动声呐、旁侧声呐、MAD、海水温度变化、电子光学、柴油嗅感知等。通过将各自的观测结果在传感器之间甚至无人机之间进行比较,探测类似潜艇的东西,进而判断是否是潜艇。

  • 但是,现阶段,低频率主动搜索领先一步。从成本上来说,如果能够实现反潜舰的TAC-TASS的置换,低频率主动搜索将更加有优势。图为美海军使用MQ-4C“人鱼海神”无人机进行广域反潜探测示意图。

  • 从这点来说,投入大量无人机进行潜艇的区域搜索不是太现实。只能是作为低频主动探测失败时的备选,或是为了其他用途实用化时,其部分功能可以探测潜艇。 日本也在努力研究新的潜艇搜索方法,其中比较有希望的是无线电搜索。

  • 这是一种雷达探测半潜航状态潜艇的尝试。即使是可常时潜航的攻击型核潜艇和AIP潜艇,在攻击水面目标时,也习惯于使用潜望镜进行确认。如果是传统型潜艇,原则上是电池航行,但为了充电,却必须要隔一段时间提升一下通气管。这个时候,就可以使用雷达进行探测。

  • 现阶段,舰载用X波段雷达和巡逻机用“逆合成孔径雷达”(ISAR)已处于实用阶段。如果是航空反潜用,只要可以扩大搜索距离,或者扩大无人机等搜索面,就有可能成为区域搜索手段。

  • 但是,日本非常重视的双基地声呐和多基地声呐进展并不顺利。因为,那只是传统被动声音探测的延伸。图为美海军最新的P-8A“海神”反潜巡逻机,搭载有“逆合成孔径雷达”(ISAR)系统。

  • 双/多基地声呐是通过网络将多个声呐和声呐浮标组合起来的方法。其目的是,比较水面舰艇、舰载机、巡逻机的多种观测结果,探测到接近自然噪音程度的潜艇噪音和主动声呐的回声。

  • 不过,使用双/多基地声呐,无法对抗静音化的潜艇。如果是运行被动声呐,只要潜艇进一步静音化,噪音达到环境噪音以下,就将失去效果。同样,通过主动对策,使回声变小,使其接近环境噪音的话,双/多基地声呐也会失去效果。

  • 针对未来中国的潜艇,只要不大幅增强主动探测输出功率,就没有效果。如果为了隐藏水面舰艇位置,而使用吊放声呐主动振动,是无法对抗静音化潜艇的。 图为美海军UNET水下监测系统,可将海底声呐传感器、水下无人潜航器、水面通信节点以及导航卫星组成一个网络,通过手机通信网络传递反潜目标数据。

反潜武器面临挑战

反潜武器面临挑战
  • 潜艇静音化的影响也会波及反潜攻击武器。作为主要攻击武器的轻型鱼雷也使用被动探测,静音化将削弱其威力。

  • 今天,反潜战的攻击手段仅限于轻型鱼雷。除此以外的反潜攻击手段也只有用于反潜作战的潜艇用重型鱼雷以及被当成古董的水雷和反潜深水炸弹。而且,轻型鱼雷也可以搭载水下声呐。

  • 当然,轻型鱼雷主要使用的是主动声制导,只要判断对方位置,在距离上没有问题,从一开始就只使用主动制导。

  • 不过,轻型鱼雷也使用被动制导。在设定时,也有被动模式和主被动模式并用互换的选项。因此,在中国潜艇静音化的将来,轻型鱼雷将难以击中潜艇。日美在反潜攻击武器方面,急需对轻型鱼雷进行改良,或重新装备轻型鱼雷以前的武器。 图为美海军SH-60“海鹰”反潜直升机投掷Mk-46轻型鱼雷。

  • 通过强化被动探测来改良轻型鱼雷是不现实的。因为在这方面已无提升的余地。因此,改良的方向只能是主动探测。方法包括增大主动振动的输出功率、实现半主动化、引入中间制导等方式。

  • 另外,日美也在研究重新准备旧式武器。这些武器包括水雷、反潜深水炸弹、“刺猬弹”等,这些无制导武器可以通过大威力和密集发射来破坏潜艇。图为俄制RBU-6000多管反潜火箭深弹发射器齐射火箭深弹。

  • 最后谈一下其对反潜拒止武器的影响。中国潜艇的静音化,将使得日美拥有的反潜专用高级水雷过时。因此需要考虑替代对策。

  • 日美从冷战时期起就拥有专门用于拒止潜艇的水雷,包括鱼雷内部安装的上浮式水雷和自动跟踪式水雷。目的是布设在海峡和敌军港前面,阻止敌方潜艇通过。

  • 这些水雷也依赖被动探测。上浮式水雷和跟踪式水雷的一大特征是大水深布设和区域等待。这必然要用到远程船舶的声音,因为要长期工作,所以会使用被动探测。

  • 当然,如果中国潜艇实现静音化,这些水雷就行不通了。图为美军Mk-60跟踪式水雷攻击示意图,可以通过多种平台布设,部署到海底后可自动跟踪敌军潜艇实施攻击。

  • 有推测称,美国Mk-60 CAPTOR 自动跟踪式水雷的退役,是因为无法应对最新的静音潜艇。跟踪水雷应该是针对低噪音核潜艇而生。CAPTOR于1974年登场,非常古老,内部还装有简单的轻型鱼雷,所以无法应对静音潜艇。当然,从技术上看,还是可以应对目前的潜艇静音化的。不过,美国之所以让其退役,应该还是因为其没有过去那么有效。

  • 日本的上浮式水雷也有可能无法感知今天静音化的潜艇。尤其在水雷布设在较大深度,与潜艇垂直距离较大时,可能无法被动感知。

  • 如果将来中国潜艇静音化,上浮式水雷将完全不再通用。尤其是布设上浮式水雷的海峡,中国潜艇也可以静音航行。因此,现役的反潜用高级水雷将全部失去作用。图为上浮式水雷攻击潜艇示意图。

  • 不过,问题也没有那么严重。在琉球群岛附近和在港湾防御中使用水雷进行反潜时,靠沉底水雷和锚雷就可以应对。老式的天线水雷也没有问题。尤其是可能成为主战场的东海水深较浅,所以没有问题。

  • 以上说的是反潜战所需要的技术变化。因为中国潜艇的静音化,日美需要在区域搜索、反潜攻击和反潜阻止手段方面进行应对。

  • 中国潜艇的静音化还将影响到日美反潜战的结构。因为使用被动技术的区域搜索将失效,传统依靠猎潜群进行反潜作战将失去威力。结果,反潜战的重点将转向进攻型反潜战,防守型反潜战也将转向被动的船队护卫。

  • 此前,日美反潜作战主要着眼于在远洋上击毁潜艇。针对在太平洋上活动的敌方潜艇,利用猎潜群进行搜索、攻击和击毁。图为美日两军的P-3C巡逻机从美日联合反潜舰队上空飞越。

  • 不过,这是以区域搜索有效为前提。敌方潜艇在远洋上比较分散。如果没有捕捉大概位置的手段,猎潜就不成立。

  • 因为潜艇静音化,被动式区域搜索正变得不可能。也就是说,猎潜已经走向末路。

  • 这种情况下,日美将转向其他手段的反潜战。那就是积极反潜战和消极船队护卫。如果是这些手法,就不一定非要进行区域搜索。图为中国海军潜艇编队航行。

文章认为,面对中国新型静音潜艇,美日海军的传统反潜战手段都将失去作用,必须进行全面变革。特别强调要引入无人平台扩展反潜舰艇的探测范围,此外还需配备水下多基声呐阵列和新型探测手段用于水下监视。最后又提到,目前这一威胁并不紧迫,美日两国仍有时间升级反制手段。

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