除声呐外,潜艇还有哪些其它探测手段?

小米稀饭59

图注:磁探仪探潜技术是当今最有效的探潜反潜手段之一,图为P-3反潜机尾部长长伸出的磁异探针

有。第一,雷达探潜技术。雷达被应用于探测潜艇,其实没有比声呐晚多少,早在第二次世界大战期间,雷达便和声呐、探照灯一起并称为反潜战的三大王牌技术,击败德国潜艇狼群战术做出了突出贡献。当时的早期雷达波长较长,以米波雷达为主。此频谱特性决定了它能够发现水面航行状态的潜艇(通过探测潜艇金属艇体后的反射的回波信号)和通气管状态下的潜艇(接近水面)。现代雷达由于波长较短,因此进入水中后能量大幅衰减,在水中传播距离极短,远不能和声呐相比。因此通过岸基或机载雷达发现和探测隐藏在较深的水下的潜艇是不现实的。现代的机载反潜雷达,依靠的依旧是与二战时期类似的发现方式。如搭载机载反潜雷达的固定翼反潜飞机,虽然雷达波无法探测水下目标,但潜艇也不能永远蛰伏在水下。除了少数核动力潜艇,使用柴油机作为动力的常规潜艇,在水下航行时无法启动柴油机,只能依靠电池动力驱动螺旋桨推进器,时间久了,电池电力就会耗尽,此时潜艇就必须浮出水面,启动柴油机,带动发电机为电池充电。潜艇在通信和观察时,也会把相应设备伸出水面,这时同样可以用雷达探测,这样潜艇就难逃反潜机的“法眼”。P-8反潜机的AN/APY-10先进反潜雷达,利用的就是这一原理。

第二,合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。合成孔径雷达也可以用来探测潜艇。例如美国“长曲棍球”系列SAR卫星,是当今世界上最先进的军用雷达侦察卫星,可以探测潜艇的航迹及水下机动产生的内波。海洋内波的产生必须具备两个条件:一是海水密度稳定分层,二是要有扰动能源,两者缺一不可。在海底深层,当海水因温度、盐度的变化,出现密度分层后,经大气压力变化、地震影响以及船舶运动等外力扰动,就可能在海水内部引发起内波。当海水密度上下分布不均匀时,尤其是在海水出现跃层,也就是两层海水的相对密度值大于O.1%时,在外力扰动下,就会在两层海水界面上产生内波。依据上述条件,当潜艇以较高速度水下机动时,就可能产生内波,这种内波在平静的海面上就可能被合成孔径雷达探测到。

第三,被动雷达定位技术,又叫反雷达雷达,是指自身不主动发射探测信号,利用雷达侦察机接收敌方雷达辐射信号,从而获得敌方雷达的空间位置和技术参数的技术。侦察雷达系统通常由天线、天线控制设备、接收机和终端设备等四部分组成。由于潜艇在进出港航道上以及在潜望状态航行时,可能需要使用雷达导航定位或获取对敌舰艇攻击信息;同时在潜望状态航行时,潜艇还有可能要通过指挥围壳上伸出的天线与基地、指挥中心进行远距离通信。这都需要潜艇向外主动辐射和发出电子信号,这个信号就可能被敌人的被动雷达侦察仪或电子侦察卫星上的电子侦听接收机发现,进而按图索骥追踪到潜艇的踪迹,从而暴露潜艇自身。

第四,红外探测技术探测潜艇航迹。红外探测仪,是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的仪器。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波,人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。红外探测仪当然也能用来侦测潜艇,当常规潜艇在水中航行的时候,就会在水下一定深度的水层中造成水流扰动,从而造成特定水层水温异常升高或降低并变化,这就使得潜艇经过的航路上,出现一条水温变化的航迹,这一航迹肉眼自然无法观测,但在红外探测仪的“火眼金睛”下则明察秋毫。美军利用卫星侦察潜艇的项目早在上世纪90年代就已经取得相当成果。当时的红外卫星试验已经可以在太空中侦测到25米深度以下海域中0.006摄氏度的微小温度变化,这表明卫星和反潜飞机使用高灵敏度红外探测仪来探测潜艇的航迹水温变化,完全可行。该技术目前处于推进阶段,距离实际投入应用已为时不远。

第五,针对潜艇自身的磁异常会引起地磁场扰动的特点,可以利用磁探仪探测安静型潜艇。由于潜艇是磁性金属制造的,他的存在必定会引起地磁场的异常。磁探仪就是靠探测地磁场的异常来判断水下是否有潜艇存在。只要磁探仪与地磁场的距离在作用范围内,无论是静止还是移动的潜艇都能探测到。此外,由于地球南北磁极的作用,潜艇在良好消磁情况下,在浅水层机动,存在南北航向被磁探仪探测宽度概率大、东西航向被磁探仪探测宽度概率小的现象。磁探仪即磁异探针,是当今实用的最重要反潜装备之一。现代反潜机使用的磁探仪原理并不复杂,但其结构却相当精密。为了减小飞机本身对于磁异探针的干扰(飞机的外壳也是磁体),固定翼反潜机通常都把磁探仪布置在远离机体的尾部等处,因此也常被形象地称作“磁异探针”,反潜直升机则通过吊放电缆将磁探仪探头拖在下方远离机体的位置。


兵工科技


借用一张网图。

最左侧的是一部小型雷达,探测距离最多几十海里,用于导航和水面搜索。

中间的是搜索潜望镜,最右侧是攻击潜望镜。短的是被动式电磁接收器和无线电侧向仪。


桥之鱼

(弗吉尼亚级密苏里号攻击型核潜艇,两个类似的探头都是光电桅杆)

现代潜艇的声纳分为很多种,按照工作方式来说,可以分为主动声纳和被动声纳。主动声纳通常是潜艇艇体前部下方的舱室内,圆柱形和球形基阵比较多,采用主动发射的工作方式,可以覆盖前方大概360度的范围,而且这类主动声纳也是多功能的,还具有水下防碰撞、水下通信等工作模式,以俄罗斯海军的971型阿库拉级攻击型核潜艇装备的MTK540“鳐-3”型声纳系统来说,它既包括了艇首的圆柱形基阵(主动声纳),还包括了尾部纺锤形舱室内的被动线列阵声纳,主被动工作方式分别可以达到35公里和65公里,由此可见,在密集的海水中,主动声纳的作用距离是很有限的,而且很容易暴露自己,一般情况下都不会打开主动声纳搜索目标。

(弗吉尼亚级的声纳系统,左下角小图,可见主动声纳是一个球形基阵)

因此除了主动声纳之外,被动声纳对现代化潜艇来说是极其重要的。现代化的常规潜艇和核潜艇,通常在舷侧安装有被动声纳基阵,获得来自艇体两侧的声信号,在尾部布置被动线列阵声纳,一条可收放的线缆上布满了水听器,作用距离可达100公里以上,中国的国产新型核潜艇,如039A型,也是有舷侧阵的,094这样的核潜艇,在垂直尾舵上方增加了线列阵声纳的收放口。

(094是已知第一种装拖曳线列阵声纳的国产潜艇,尾舵上方的管状物体了解一下:)

出了声纳之外,潜艇还有其他的探测手段。最让人熟悉的莫过于潜望镜,不过现代化潜艇已经开始普及光电桅杆,取代了传统的潜望镜,它不需要穿透艇体,可以让潜艇指挥舱的布置更加灵活,甚至向美军的弗吉尼亚级,取消了潜望镜目镜组合,改用显示屏显示,而且前不久传出可以用XBOX手柄来操控,光电桅杆上集成了可见光、红外热像等多个通道,可以昼夜情况下在接近敌舰上进行目视侦察。

(弗吉尼亚级的光电桅杆显示屏,原来的潜望镜目镜已经不见了)

潜艇上也有雷达的。特别是各国的岸基反潜机和反潜直升机是潜艇头号天敌,尤其在水上航行阶段,潜艇指挥塔围壳上的对空雷达就可以起到作用,为了在水上航行状态下搜集敌舰和敌机的雷达信号,通常还有雷达侦察机,可以被动探测敌方雷达信号,及时下潜。

(039宋级潜艇的桅杆组合,从左往右:潜望镜、通气管、对空雷达、潜望镜,俩潜望镜一个是对空一个是对海,指挥塔围壳前进方向的凸起是雷达侦察机)

可以说,现代化潜艇的态势感知手段是非常丰富的,声纳、雷达和光电以及电子战系统高度集成,所以潜艇作战系统,只有美俄中英法德日等少数国家能够完全制造。


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