巡视水下国土的“海眼”——中国海洋水声系统获得新突破

国外最新拖曳阵声纳技术发展综述

首发自：远望智库 战略前沿技术

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上世纪六十年代，潜艇的辐射噪声在 1000 赫兹频率的谱级约 135分贝量级，而随着潜艇推进技术和隐身降噪技术的不断发展，水下潜艇的辐射噪声不断降低。在过去的50年里，其辐射噪声大约降低了近45分贝。另一方面，消声瓦的使用，使潜艇的目标强度在数千赫以上频率大大降低。而且随着目前近岸水域的反潜斗争日趋激烈，浅海的复杂水声环境和更大的环境噪声都对水声装备的性能提出了更大的考验。这一切都使得拖曳阵声纳技术受到格外重视。

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拖曳阵声纳(towed sonar)是将换能器基阵拖曳在运载平台尾后水中探侧目标的声纳。与传统的船壳声呐相比，一方面拖曳阵声纳突破了船体对声呐基阵尺寸的限制, 可大幅度降低工作频率, 其发出的低频声波（不高于 2千赫）可以获得更远的探测距离; 而且目前潜艇敷设的消声瓦在该频段吸声效果并不理想。另一方面，拖曳阵远离拖曳平台, 背景干扰小,由于下放深度可调，能根据海况和敌情选择最有利的工作深度, 更好地利用海洋传播条件,从而充分发挥声呐的性能，提高对于敌方高性能潜艇的发现率。

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美国是世界上最早研制和使用拖曳声呐的国家, 1950年, 美国海军在“马洛伊”号驱逐舰的艉部安装了拖体收放装置, 专门用来研究拖曳阵声呐。此后美国先后研制了 AN/SQA-10、AN/SQS-35、AN/SQA-13 、N/SQR-14、AN/SQR-18 、 AN/SQR-19等多型拖曳阵声呐，并大量装备大中型水面舰艇。现役美国核潜艇装备有 BQR-15，TB-16，TB-23，TB-29A，TB-34 五型拖曳阵声呐。在2008 年,洛克希德·马丁公司开始为美国海军研制新的多功能拖曳阵声呐 AN/SQR-20, 其拖曳阵代号为 TB-37，目前已经成为美国 SQQ-89A(V)15 和 SQQ-90 反潜作战系统中的主要探测传感器。2014 年 9 月, 美军在“自由号”濒海战斗舰上对CAPTAS-4 与 TB-37 的集成进行了性能检验, 并进行了深海条件下对美国核潜艇的主被动探测性能测试。

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因“无瑕号事件”知名的美国“无暇”级双体音响测量船，以及日本的“响”级双体音响测量船，均装备美军UQQ-2拖曳阵声呐系统。该拖曳阵声呐系统由美国海军在上世纪 70 年代开始研发，1984 年列装，拖缆长约1800米，拖曳线列基阵长2600多米，采用双线接收阵Twin Line 的形式，可以探知水下150米至450米深度潜艇的方位和类型。后期美军进一步增加了低频主动发射声源, 研制了SURTASS LFA声呐,其主动发射频率在150 赫兹左右, 主动发射源级可达 235分贝，用以对付被动声呐无法探知的”极静”潜艇。。

由俄罗斯海洋物理仪器中央研究所、水声仪器研究所和船舶机械制造中央研究所共同研制的“维尼耶特卡ЭМ”系列拖曳阵声呐是俄罗斯该类装备的代表。“维尼耶特卡ЭМ” 采用了俄罗斯高效率数字计算机技术，拖曳线列阵内装有测量基阵指向的多功能传感器, 能提高定向、测距的精度,此外还安装了海水深度、温度自动记录仪，对潜探测距离可达 15~20 千米, 并可对鱼雷实现预警。

目前, 在各国研制的低频主动拖曳声呐中,法国泰勒斯(Thales)公司生产的综合主被动拖曳声呐(CAPTAS)装备的国家最广, 舰艇数量最多。泰勒斯公司从上世纪 90 年代中期开始陆续开发了 CAPTAS 系列声呐,产品包括 CAPTAS-4、CAPTAS-2 和 CAPTAS-1等。CAPTAS 的主动声源具有较高的源级, 中心工作频率约 1.5 千赫, 通过双耦合共振模式可实现1.5 倍频程的宽频带。接收阵采用三元阵进行探测,具有左右舷分辨能力, 基阵阵元数可达 128 元, 基阵直径85 毫米, 接收频段为 0.9~2.1 千赫，已装备法国、美国、意大利、摩洛哥、埃及、智利、英国、挪威、沙特等国家。

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另外值得一提的是，在近日公布的2019年“中国青年五四奖章”名单公布中，也披露了中国海洋水声系统的发展最新成果。据 道，该系统名为“海眼”，由中国船舶重工集团有限公司第七一五研究所研制，能够有效探测水下情况，堪称维护海洋安全的重器。根据目前的资料判断，“海眼”同样应该采用了拖曳阵声纳技术，这也预示了中国在该领域已经不落后于人。