2010年第1期声学与电子工程总第97期
国外航空声呐发展概述
徐钧
(海装上海局,上海,200083)
摘要介绍了国际航空反潜兵力和现代航空声呐的发展概况,对于航空声呐关键技术的发展趋向进行 了分析,评述,对国内相关技术发展具有一定的参考借鉴价值.
关键词航空声呐;低频;多基地;网络
由于高速和高度机动性,反潜飞机成为对潜艇
最具威慑力的作战平台.反潜飞机的声呐设备一般
不受平台噪声的影响,使用较小的声基阵孔径就能
取得与大型声呐相当的作用距离.而且目前潜艇缺
少与飞机对抗的作战武器,从而使得反潜飞机处于
优势地位.装备反潜飞机的航空声呐设备主要有吊
上飞机,后者主要用于固定翼反潜巡逻机,也可以
用于反潜直升机.固定翼反潜巡逻机的载重和航程
都较大,可以携带较多的声呐浮标进行较大范围的
反潜搜索,具有很强的作战能力,是航空反潜的主
要兵力.
第一次世界大战期间就已开始用飞机反潜.
1916年8月16日奥地利的一架水上飞机击沉了英藻花香猪
国的一艘潜艇.这可以说是航空反潜的第一战例.
李容根
第二次世界大战期间,航空反潜作战规模和技术有
了快速发展,飞机共击沉412艘潜艇,占潜艇损失
总数的37%.战后,随着飞机性能和声呐技术的提
高,航空反潜作战能力的提升速度更快,已成为各
发达国家的最重要和最有效的反潜手段之一.
l国外航空反潜兵力和航空声呐概况
西方发达国家的典型代表是美国,其海军拥有
世界上最大规模的航空反潜兵力和现代化的航空
声呐设备.他们使用的反潜飞机包括固定翼反潜巡
逻机和反潜直升机两类.其中使用规模最大的是岸
基反潜巡逻机.1995年,美国海军现役和预备役海
上巡逻机总共约300架,一线主要是P.3的各种改
型机,经过改进的P一3C173架计划进一步改进延用到2019年.现在,美国海军已着手将波音737喷
柔毛水杨梅气客机改造成新的岸基反潜巡逻机MMA(多用途
2000年湖人vs开拓者海上飞机1,这就是P一8A,P一8A将逐步代替P.3C, 计划装备108架.
除岸基反潜巡逻机外,美国海军还使用航母载
固定翼反潜机S3A/B,它们可在航母上起降,执行
航母编队周围的反潜任务,美国共有180多架.
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S3A/B所载浮标的型号,种类基本与P.3C相同,
但总数为6O枚,它也装有AN/ASO.81(V)I磁
异常探测器.其中S3是S3/A的改进型,主要是
使用了AN/UYS一1"海神"声处理器和新型声呐
浮标接收机,从而提高了反潜能力.
美国海军共使用各种舰载反潜直升机1200多
架.早期使用的有海王,海妖等型号,其中前者机
型较大,同时装有吊放声呐(AN/AQS13F)和声呐浮标,后者较小,只装声呐浮标.八十年代后主要采
用海鹰直升机,称之为轻型机载多用途(LAMPS)
直升机系统.它有三个型号,其中SH.60B只装声
呐浮标,而SH一60F,则既装声呐浮标也装吊放声呐和磁探仪.
2O世纪八十年代后期,美国海军为了能应对低
噪声深潜潜艇的威胁,决定九十年代要为其反潜直升机装备低频航空声呐(ALFS),其计划名称为AdvancedLightweightSonar(ALWS).美国海军计划
将近300架SH.60F等海鹰型直升机改装为SH.60R 标准型舰载机.为此美国和欧洲的相关厂商组成了五个国际竞标团队角逐ALFS任务,最后美国海军
选中了法国的FLASH(FoldingLightAcousticSystem forHelicopters)吊放声呐,并与美国的UYS/2处理机构成系统,称之为AN/AQS22声呐.2001年AQS22 成功通过了大西洋的高海情深水收放试验,并在美国集成为第一套原型系统,完成了地面和飞行试验. 2002年底,签订了四套设备合同,2004年底签订了
十套,2006年又订了六套,并将在此后的1O多年中保持相应的采购数量.因此,它很快将成为美国海
军主要的直升机航空声呐设备J.
AN/AQS22吊放声呐,其接收阵由12个扩展
臂,24根水听器杆组成,用液压驱动扩展,扩展后
共形成24个波束;发射阵由8个堆叠的压电陶瓷环组成,探头总重80.绞车重72kg,吊放电缆长
7771TI(2550英尺),直径6.6mm,重65kg,最大
工作深度700m,最大回收速度可达10m/s.该声呐
工作于3.5~5.5kHz频段,共有五个频率.发射波形
包括CW,LFM,HFM及其组合,对脉冲加窗和控
徐钧:国外航空声呐发展概述
制功率可以优化探测性能.采用低频大带宽
(1000Hz)的FM方式能较好地保证在浅海强混响
条件下检测低速目标,提供精确的距离分辨能力.
同时接收阵对直升机噪声的垂直抑制能力强.除此
以外该声呐还使用AT&T公司的UYS一2增强型模块化信号处理机EMSP(EnhancedModularSignal Processor).该处理机除了处理吊放声呐信号外还具
有8~16枚声呐浮标的处理能力.可以完成对潜艇
探测,跟踪,定位,识别,声信号侦察,水下通信
和环境数据采集.最大作用距离可达25km以上.
直升机也可装备声呐浮标系统.以SH一60B海
鹰直升机为例,机上有两套AN/ARR.75声呐浮标
接收机,可同时接收8枚浮标地信号;
CP一1340/AQS—l8声信号处理器;IP一1320/AQS1—18 方位距离指示器;R0—5ll/AOS一18记录仪;SSQ一36
温度深度浮标;SSQ一41B被动全向浮标;SSQ一53A
被动定向浮标;SSQ一47主动全向浮标;SSQ一62指
令控制式主动定向浮标等五种浮标,浮标投放装置
每次可装25枚浮标,由高压气动方式推出.有
ARA一50超高频定向仪;R一1651/ARA顶空位置指示器及其控制器;AN/ASN一123A战术导航装置,接
1553B数据总线;AN/ASQ一31(v)磁探仪.近来
又换装AN/uYS一1(v)2"海神"声处理器和MU.670
磁带记录装置.
美国舰载反潜直升机还装备声呐浮标数据链,
将某些声呐浮标的声信息传送到母舰上用大型计
算机来处理,机上一般只处理主动声呐浮标信息,
同时通过数据链由舰上指挥员决定布设浮标阵的
驳船形式,采用何种搜潜设备,攻潜与否等等.
除了美国海军装备的上述两种吊放声呐外,美
国L3公司开发的Helras声呐也是一种很有代表性
的低频吊放声呐.其接收阵由液压驱动的8个(另一
方案为16个)臂组成,扩展后的直径为2.6m,
发射阵由8个发射单元组成(包括一个水下通信发射单元),它可由水下分机的中部下降形成5.2m长的8
元的垂直阵.水平全向发射,垂直角在一l5.~l5..据说在良好水文条件下最大作用距离可达75 krn.在湿端使用弯曲园盘换能器,这种轻型扩展式发射阵可提供大的声源级.垂直线阵在垂直方向辐射较窄的波束以减小界面反射干扰,进行远距离传播.高指向性的接收阵对远距离回波提供高灵敏检测.通过选择发射波形进行混响抑制,同时采用多卜勒滤波,乒一乒分析,空.时脉冲长度分析来满足浅海工作需求.
美国海军在低频吊放声呐计划中虽然没有采
用HELRAS声呐,但该型声呐已出口到欧洲等一些其它国家.它是目前工作频率最低的吊放声呐,据说远程探测能力很强.但它的重量和尺寸较大,探头重152kg,总重达326kg.
其它发达国家海军也都装备有固定翼反潜巡
逻机和反潜直升机,如,法国海军计划装备大西洋型反潜巡逻机42架,舰载直升机主要使用超级美洲豹,海豚等;英国海军装备猎迷型反潜巡逻机35 架,舰载直升机主要使用海王,海山猫等;俄罗斯
海军装备了伊尔38反潜巡逻机,舰载直升机主要使用卡27系列.
2技术发展分析
针对深潜,低噪声,隐身性潜艇发展带来的挑
战,国外航空声呐技术发生了重要变化,其中低频