除聲吶外,潛艇還有哪些其它探測手段?

小米稀飯59

(弗吉尼亞級密蘇里號攻擊型核潛艇,兩個類似的探頭都是光電桅杆)

現代潛艇的聲納分為很多種,按照工作方式來說,可以分為主動聲納和被動聲納。主動聲納通常是潛艇艇體前部下方的艙室內,圓柱形和球形基陣比較多,採用主動發射的工作方式,可以覆蓋前方大概360度的範圍,而且這類主動聲納也是多功能的,還具有水下防碰撞、水下通信等工作模式,以俄羅斯海軍的971型阿庫拉級攻擊型核潛艇裝備的MTK540“鰩-3”型聲納系統來說,它既包括了艇首的圓柱形基陣(主動聲納),還包括了尾部紡錘形艙室內的被動線列陣聲納,主被動工作方式分別可以達到35公里和65公里,由此可見,在密集的海水中,主動聲納的作用距離是很有限的,而且很容易暴露自己,一般情況下都不會打開主動聲納搜索目標。

(弗吉尼亞級的聲納系統,左下角小圖,可見主動聲納是一個球形基陣)

因此除了主動聲納之外,被動聲納對現代化潛艇來說是極其重要的。現代化的常規潛艇和核潛艇,通常在舷側安裝有被動聲納基陣,獲得來自艇體兩側的聲信號,在尾部佈置被動線列陣聲納,一條可收放的線纜上佈滿了水聽器,作用距離可達100公里以上,中國的國產新型核潛艇,如039A型,也是有舷側陣的,094這樣的核潛艇,在垂直尾舵上方增加了線列陣聲納的收放口。

(094是已知第一種裝拖曳線列陣聲納的國產潛艇,尾舵上方的管狀物體瞭解一下:)

出了聲納之外,潛艇還有其他的探測手段。最讓人熟悉的莫過於潛望鏡,不過現代化潛艇已經開始普及光電桅杆,取代了傳統的潛望鏡,它不需要穿透艇體,可以讓潛艇指揮艙的佈置更加靈活,甚至向美軍的弗吉尼亞級,取消了潛望鏡目鏡組合,改用顯示屏顯示,而且前不久傳出可以用XBOX手柄來操控,光電桅杆上集成了可見光、紅外熱像等多個通道,可以晝夜情況下在接近敵艦上進行目視偵察。

(弗吉尼亞級的光電桅杆顯示屏,原來的潛望鏡目鏡已經不見了)

潛艇上也有雷達的。特別是各國的岸基反潛機和反潛直升機是潛艇頭號天敵,尤其在水上航行階段,潛艇指揮塔圍殼上的對空雷達就可以起到作用,為了在水上航行狀態下蒐集敵艦和敵機的雷達信號,通常還有雷達偵察機,可以被動探測敵方雷達信號,及時下潛。

(039宋級潛艇的桅杆組合,從左往右:潛望鏡、通氣管、對空雷達、潛望鏡,倆潛望鏡一個是對空一個是對海,指揮塔圍殼前進方向的凸起是雷達偵察機)

可以說,現代化潛艇的態勢感知手段是非常豐富的,聲納、雷達和光電以及電子戰系統高度集成,所以潛艇作戰系統,只有美俄中英法德日等少數國家能夠完全製造。


跟烏龍漲姿勢

圖注:磁探儀探潛技術是當今最有效的探潛反潛手段之一,圖為P-3反潛機尾部長長伸出的磁異探針

有。第一,雷達探潛技術。雷達被應用於探測潛艇,其實沒有比聲吶晚多少,早在第二次世界大戰期間,雷達便和聲吶、探照燈一起並稱為反潛戰的三大王牌技術,擊敗德國潛艇狼群戰術做出了突出貢獻。當時的早期雷達波長較長,以米波雷達為主。此頻譜特性決定了它能夠發現水面航行狀態的潛艇(通過探測潛艇金屬艇體後的反射的回波信號)和通氣管狀態下的潛艇(接近水面)。現代雷達由於波長較短,因此進入水中後能量大幅衰減,在水中傳播距離極短,遠不能和聲吶相比。因此通過岸基或機載雷達發現和探測隱藏在較深的水下的潛艇是不現實的。現代的機載反潛雷達,依靠的依舊是與二戰時期類似的發現方式。如搭載機載反潛雷達的固定翼反潛飛機,雖然雷達波無法探測水下目標,但潛艇也不能永遠蟄伏在水下。除了少數核動力潛艇,使用柴油機作為動力的常規潛艇,在水下航行時無法啟動柴油機,只能依靠電池動力驅動螺旋槳推進器,時間久了,電池電力就會耗盡,此時潛艇就必須浮出水面,啟動柴油機,帶動發電機為電池充電。潛艇在通信和觀察時,也會把相應設備伸出水面,這時同樣可以用雷達探測,這樣潛艇就難逃反潛機的“法眼”。P-8反潛機的AN/APY-10先進反潛雷達,利用的就是這一原理。

第二,合成孔徑雷達(SAR)是一種高分辨率成像雷達,可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像。合成孔徑雷達也可以用來探測潛艇。例如美國“長曲棍球”系列SAR衛星,是當今世界上最先進的軍用雷達偵察衛星,可以探測潛艇的航跡及水下機動產生的內波。海洋內波的產生必須具備兩個條件:一是海水密度穩定分層,二是要有擾動能源,兩者缺一不可。在海底深層,當海水因溫度、鹽度的變化,出現密度分層後,經大氣壓力變化、地震影響以及船舶運動等外力擾動,就可能在海水內部引發起內波。當海水密度上下分佈不均勻時,尤其是在海水出現躍層,也就是兩層海水的相對密度值大於O.1%時,在外力擾動下,就會在兩層海水界面上產生內波。依據上述條件,當潛艇以較高速度水下機動時,就可能產生內波,這種內波在平靜的海面上就可能被合成孔徑雷達探測到。

第三,被動雷達定位技術,又叫反雷達雷達,是指自身不主動發射探測信號,利用雷達偵察機接收敵方雷達輻射信號,從而獲得敵方雷達的空間位置和技術參數的技術。偵察雷達系統通常由天線、天線控制設備、接收機和終端設備等四部分組成。由於潛艇在進出港航道上以及在潛望狀態航行時,可能需要使用雷達導航定位或獲取對敵艦艇攻擊信息;同時在潛望狀態航行時,潛艇還有可能要通過指揮圍殼上伸出的天線與基地、指揮中心進行遠距離通信。這都需要潛艇向外主動輻射和發出電子信號,這個信號就可能被敵人的被動雷達偵察儀或電子偵察衛星上的電子偵聽接收機發現,進而按圖索驥追蹤到潛艇的蹤跡,從而暴露潛艇自身。

第四,紅外探測技術探測潛艇航跡。紅外探測儀,是將入射的紅外輻射信號轉變成電信號輸出的儀器。紅外輻射是波長介於可見光與微波之間的電磁波,人眼察覺不到。要察覺這種輻射的存在並測量其強弱,必須把它轉變成可以察覺和測量的其他物理量。紅外探測儀當然也能用來偵測潛艇,當常規潛艇在水中航行的時候,就會在水下一定深度的水層中造成水流擾動,從而造成特定水層水溫異常升高或降低並變化,這就使得潛艇經過的航路上,出現一條水溫變化的航跡,這一航跡肉眼自然無法觀測,但在紅外探測儀的“火眼金睛”下則明察秋毫。美軍利用衛星偵察潛艇的項目早在上世紀90年代就已經取得相當成果。當時的紅外衛星試驗已經可以在太空中偵測到25米深度以下海域中0.006攝氏度的微小溫度變化,這表明衛星和反潛飛機使用高靈敏度紅外探測儀來探測潛艇的航跡水溫變化,完全可行。該技術目前處於推進階段,距離實際投入應用已為時不遠。

第五,針對潛艇自身的磁異常會引起地磁場擾動的特點,可以利用磁探儀探測安靜型潛艇。由於潛艇是磁性金屬製造的,他的存在必定會引起地磁場的異常。磁探儀就是靠探測地磁場的異常來判斷水下是否有潛艇存在。只要磁探儀與地磁場的距離在作用範圍內,無論是靜止還是移動的潛艇都能探測到。此外,由於地球南北磁極的作用,潛艇在良好消磁情況下,在淺水層機動,存在南北航向被磁探儀探測寬度概率大、東西航向被磁探儀探測寬度概率小的現象。磁探儀即磁異探針,是當今實用的最重要反潛裝備之一。現代反潛機使用的磁探儀原理並不複雜,但其結構卻相當精密。為了減小飛機本身對於磁異探針的干擾(飛機的外殼也是磁體),固定翼反潛機通常都把磁探儀佈置在遠離機體的尾部等處,因此也常被形象地稱作“磁異探針”,反潛直升機則通過吊放電纜將磁探儀探頭拖在下方遠離機體的位置。


兵工科技


借用一張網圖。

最左側的是一部小型雷達,探測距離最多幾十海里,用於導航和水面搜索。

中間的是搜索潛望鏡,最右側是攻擊潛望鏡。短的是被動式電磁接收器和無線電側向儀。


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