水声对抗及发展简史.docx

《水声对抗及发展简史.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水声对抗及发展简史.docx（18页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、水声对抗及发展简史目录1.水声技术在海战中的出现12 .海战中的水声对抗23 .水声对抗的其他设备44 .潜艇水下对抗的战术方式55,早期水下对抗的特征分析56 .水下对抗中的水声学67 .水下对抗中的换能78 .海洋传播声道的客观条件89 .水下对抗中的声纳研究99.1.几种水声瞬态信号介绍119.2.潜艇水声对抗及其战术特点139. 2.1.潜艇水声对抗的地位和作用1310. 2.2.潜艇水声对抗的战术特点1410 .气幕弹及其适宜的应用时机1511 .噪声干扰器及其适宜的应用时机1612 .声诱饵及其适宜的应用时机1713 .水声对抗器材1814 .水声通信技术的发展1815 .参量阵技

2、术在水声工程领域的主要应用2116 .总结及展望231 .水声技术在海战中的出现1776年7月4日，美国人戴维特.布什内尔利用自己制造的“海龟号”对企图侵占纽约的英国水面舰艇成功地进行了袭击，从而揭开了水下战斗的序幕。这是潜艇，它可以在需要的时候沉入水面以下。目前，下沉最深的潜艇可以潜入水下600米，由于它的隐秘性，令对手防不胜防,第一次世界大战，潜艇得到了广泛地应用，并取得了辉煌的战绩。据统计，大战期间，各国潜艇共击沉192艘战斗舰艇，运输船约6000艘。特别是德国在1917年2月发动的无限制潜艇战中，德国海军投入了大约100多艘潜艇，仅英国就损失了169艘商船，而造船厂补充的船只远远跟不上

3、被德国潜艇击沉的船只的数量，这一点几乎使英国被迫求和。第二次世界大战，潜艇在技术性能和海战战术等方面均有了很大的改进和发展。战争初期，德国潜艇不仅袭击军舰，而且还疯狂地攻击商船。仅1939年9月，德国潜艇共击沉同盟国和中立国的船只41艘，154万吨。到年底，德国潜艇击沉的船只已达114艘，总吨位达42万吨以上。对盟国的海上运输生命线构成了极大的威胁。为了使航行在生命线上的舰艇和商船不受德国潜艇的攻击，从一战开始，英国人就绞尽脑汁，研制发现潜艇的设备，并在1917年研制出可以接收1500米处潜艇反射信号的新仪器。这可以说是现代主动式声纳的雏形。用于探测的声纳一般分为二类：一类叫做主动声纳，也叫做

4、回声声纳。它由发射器发射具有特定波形的声信号，声音在水体中进行传播，遇到目标产生反射回波，接收器接收回波信号并进行处理，就可以得到这个目标的信息；另一类叫做被动声纳，也称做噪声声纳。它本身不发射声波，只是接收水中目标所辐射的噪声信号，并通过处理来得到这个目标的信息。1930年代，为了对付潜艇的攻击，盟国海军已经大量地装备了声纳。在第二次世界大战中，随着战争的进行，各海军强国在声纳方面的研究投入了大量的人力物力，使声纳的质量有了明显的提高，并最终成为盟国海军攻击德国潜艇的一张王牌。1943年5月第一个周末，德军派出36艘潜艇，企图截杀盟国东行的HX237快速护航运输队和SC129慢速护航运输队。

5、英军则派出“赫斯佩鲁斯”号驱逐舰等舰艇进行护航，舰队司令是唐纳德,麦金太尔海军上校。5月11日，”赫斯佩鲁斯”号驱逐舰的声纳首先发现了目标一一德军潜艇U223号，并向U223号投放了深水炸弹。巨大的爆炸声中，德军潜艇U223号受到重创，潜艇激烈地震荡起来。为了摆脱声纳的搜索，德军潜艇U223号迅速下潜，并低速行驶，以求降低潜艇螺旋桨转动发出的微弱声响。然而，一切都太晚了，英军驱逐舰已经用声纳将德军潜艇U223号牢牢“盯”住，并进行了第二轮攻击。在两天的反潜战斗中，唐纳德.麦金太尔的“赫斯佩鲁斯”号驱逐舰借助声纳的帮助，准确出击，取得了辉煌的战绩。而德军潜艇却迫于损失惨重的压力，只好垂头丧气地撤

6、出了战斗。声纳的出现，对潜艇构成极大的威胁，成为潜艇最大的克星之一。为了提高潜艇的生存能力，二战中各国都想方设法制约对方声纳的探测，这就产生了（水声）对抗。2 .海战中的水声对抗水声对抗就类似于空间的电子战，实际上是海洋空间中的一种声学战，主要利用水声学原理，在海洋环境中用水声对抗装备以及隐身、降噪等手段，来欺骗、干扰、破坏和削弱敌方声纳的探测、跟踪以及水中声制导兵器的攻击。水声对抗的装备主要有：水声侦察设备、声诱饵、潜艇模拟器、声干扰器以及气幕弹。随着潜艇、鱼雷、水雷等水下武器装备的发展，电子战的领域从空中扩展到水下，由于声纳是利用舰船自身发出的声波或者反射的声波来探测和识别目标的，因此，降

7、低潜艇在水中运行的噪音是早期水声对抗的主要内容。二次大战期间，美国海军根据实际潜艇噪声测量结果，有针对性地采取降噪措施，降低潜艇辐射噪声。而德国发展了一种不反声的潜艇覆盖材料，它是一层穿了孔的像皮，这层橡皮贴在潜艇的外壳上，外面再贴上一层薄的硬橡皮，使海水和空气隔开，起到了很好的降噪作用。二战后，随着科技的发展，隐身降噪技术得到了飞速发展。1968年的一天，英国某军港，一艘新型核潜艇正在下水。岸上的人群和潜艇上的官兵兴高采烈。而前苏联海底声纳网的监控人员却急得满头大汗。前苏联一直依靠强大的声纳网通过监听美国、英国战略导弹核潜艇水下运行的噪音来监视它们的行动。可这次眼看着这艘英国核潜艇下水，却怎

8、么也搜寻不到它的信号。原来英国科学家们使用减震合金来研制这艘核潜艇的螺旋浆，使其水下运行的噪音大为降低，从而大大提高了核潜艇的生存能力。从六十年代起到目前为止，潜艇的噪声降低了有35dB,致使对潜艇的检测距离由数百公里缩到不到几公里，甚至出现前苏联潜艇与美国潜艇相撞的事件。水声对抗的另一种方式就是使用对抗装备，二战后期诞生了潜艇模拟器。潜艇模拟器主要利用模拟潜艇的声、磁一些机动特性来形成一个假目标，欺骗敌声纳和声制导兵器的探测、攻击，从而可以隐蔽我方的作战意图。二战期间，德国潜艇进出基地必须经过比斯开湾，同盟国为了保证其海上交通运输线的安全，阻止德国潜艇进入大西洋，加强了航空兵对比斯开湾的封锁

9、。一时间，比斯开湾成了潜艇与反潜斗争激烈的场所。为了保证潜艇能顺利通过，德国潜艇司令官邓尼兹费尽了心机，想出一个办法，把作战潜艇改装成“诱饵”潜艇，用这艘诱饵潜艇专门吸引同盟国的飞机与之交战，从而到达掩护其他潜艇通过比斯开湾海区的目的。1943年5月22日，“诱饵”潜艇投入使用，并于24日与英军飞机进行了激烈的对空战斗，尽管“诱饵”潜艇受到重创，但是却成功地掩护了其它潜艇的作战意图。一种诱骗式的潜艇，可以说是现代潜艇模拟器的前身。随着科学技术的发展，潜艇模拟器得到了飞速的发展，现在的潜艇模拟器不仅可以模拟声场，还可以模拟磁场，从而可以对敌方的声探测设备和磁检测设备进行欺骗干扰，以达到隐真示假的

10、目的。1982年5月2日，阿根廷最大的水面战舰“贝尔格拉诺将军”号巡洋舰自持有护航舰保驾护航，在马岛以西英国海军宣布的200海里的海上禁区边缘30海里处，观察英国舰队的动静。一切似乎平安无事，但是正当“贝尔格拉诺将军”号缓缓航行时，在马岛西南244海里处英国海军的“征服者”号攻击型核潜艇早已悄悄地跟踪上了它。不久，两枚鱼雷破壳而出，将阿根廷唯一的一艘13600吨的重型巡洋舰“贝尔格拉诺将军”号击沉海底。几乎与此同时，阿根廷的“圣露易斯”号护卫艇也对英国舰船发射了三枚制导鱼雷，但阿根廷发射的三枚鱼雷全部像瞎了眼睛一样，在英国舰船的船尾附近绕起了圈子，并最终自毁身亡，而英国舰艇却安然无恙。同样是鱼

11、雷进攻，而结果却大相径庭，主要原因就是英国舰艇都装备有拖曳式声诱饵，而且几艘大型辅助船也临时加装了这些拖曳式诱饵。正是这些声诱饵的帮助，才使得阿根廷的三次鱼雷攻击无一命中目标。3 .水声对抗的其他设备除了声诱饵之外，水声对抗的设备还有声干扰器、气幕弹等。声干扰器主要通过发射强噪声来干扰敌方声纳和鱼雷的正常工作，降低其探测和跟踪能力，甚至可使声纳或声制导兵器丢失目标，从而提高本舰艇的生存能力。气幕弹也可以叫做气体发生器，它主要是一种化学物质，到了海里以后，跟海水起化学反应，产生大量的气泡，形成具有一定几何层次的气泡幕，这种汽泡幕对声纳和鱼雷的声探测和跟踪具有声屏蔽、声反射能力。从而可以掩护舰艇迅

12、速规避声纳探测和鱼雷攻击的目的。主动声纳很难被干扰，但开启主动声纳会暴露自身位置，结果就是受到被动声纳制导鱼雷的攻击，不过主动声纳往往是确定潜艇目标的最常用手段，往往是在准备好发射反潜武器后才短时间开启，一旦确认目标完成定位就立即发射武器攻击。对付主动声纳有主动与被动手段，主动手段除了发射声纳制导鱼雷回击之外还可以发射气泡幕，在潜艇表面形成气泡包围，气泡可以产生大量噪音有效隔绝淹没主动声纳信号，使其不能精确定位，但会暴露大致方位，有一种反鱼雷武器干扰雷是在遭到主动声纳制导鱼雷攻击时与诱饵雷一起发射，诱饵雷模仿母艇的声响特征，而干扰雷则在攻击鱼雷前方产生大量气泡成为小气泡墙，一旦攻击鱼雷陷入气泡

13、墙就会产生声纳迷茫丢失目标方向，穿过气泡墙后往往诱饵雷会成为最近的理想目标。被动手段就是利用事前了解的水文资料将潜艇潜到一定深度利用不同深度的水的密度盐度的差异产生的声波折射层使主动声纳信号产生折射和散射，从而干扰对方的接收效果。被动声纳收听的是单点目标发出的声响信号，由于水下单点目标运动速度不会很快，而声响信号往往是连续的，被动声纳可以通过将多次收听的信号叠加形成强信号特征，拖拽声纳更可以用较长的天线阵列收听同一个声波信号，接收性能更强大。4 .潜艇水下对抗的战术方式美国与俄罗斯潜艇碰撞，特别是俄罗斯潜艇的噪音大大减少之后，潜艇水下对抗有其独特的战术方式，战时和冷战时期都很不一样，其中大有文

14、章。详细的这里不多说，就只说压迫战术。敌我潜艇在水下对抗也讲阵位，一般要尽量避免被敌艇占据后方位置，因为这样会使本艇主动还击的机会少而敌艇主动攻击的机会大，螺旋桨在后也会成为敌鱼雷最好的目标导引，本艇后置的鱼雷发射管少且再装填困难，发射机会没有敌艇的前发射管多，因此一旦被敌艇占领后半球阵位就要改变本艇姿态改善战术态势，如果敌艇是双艇巡逻，其中一艇静漂侦听，另一艇频繁追逐甚至高速逼近威胁冲撞就会迫使本艇作出相应机动，这时候本艇的机动声响特征信号就会被静止侦听的潜艇所记录，这种记录经分析过滤后证实目标艇的种类型号甚至艇号之后会被存档分发到所有反潜部队，以后就可以侦察同一潜艇的出没记录，在战时也可以

15、第一时间分辨攻击，例如美军就有前苏联几乎所有弹道导弹核潜艇的声纹资料，这是冷战期间长期高针对性抵近侦察的成果。潜艇高速前进时是没有办法从声纳得知外部环境信号的，因为其声纳信号天线都被自身的信号淹没了，但有高性能计算机的话可以从目标以前的声响速度轨迹预测其以后的轨迹位置。从而实施针对性的重启动侦察或干扰随着科技的不断发展和完善，各国在大力发展“软杀伤”武器的同时，也在抓紧研制反鱼雷鱼雷，反鱼雷深弹，反鱼雷网，电磁加速鱼雷摧弹等“硬杀伤”装备。这一系列新技术装备，主要用於对鱼雷进行拦截摧毁。另外，声信引爆技术、磁异常引爆技术等“软”、“硬”兼施的杀伤手段，各国也在积极研制当中。总之，21世纪的水下

16、攻防技术将实现现代信息探测，水下通信，隐身、规避决策技术，系统对抗和快速反应，多点干扰和诱骗、杀伤等多种方案的优化选择和多种关键技术的突破。可以预见，未来的海底世界，必将成为各国竞相争夺的重要军事领域。占地球表面积极70.8%的蔚蓝色海洋里，将更加变幻莫测和不平静！5 .早期水下对抗的特征分析早期的特征分析主要利用信号的自相关函数或功率谱估计或AR模型等。基本上是基于对噪声的平稳过程和线性过程的假设。而实际的水声目标辐射噪声不仅发声机理十分复杂，而且成分多样，如舰船的辐射噪声中既有机械噪声、螺旋桨噪声还有水动力噪声，既有宽带连续谱分量、较强的窄带线谱分量又有明显的幅度调制成分。水声信道受声速分布、海面波浪、海底底质、海底的凸凹不平、海水介质不均匀、内波及声源运动等的影响表现得十分复杂，是时变空变的信道。在海洋中，存在着海面、