低頻主動聲納

低頻主動聲納

29 人贊了文章

低頻主動聲納探測到給定距離上典型潛艇目標 (由長 300 英尺/91.44 米，直徑 30 英尺/9.144 米的圓柱體代表) 需要的最低發射強度 (模擬值)。橫坐標為工作頻率 (赫茲)，縱坐標為聲源強度 (分貝)，曲線上方的數字為探測半徑 (海里)。左方的藍色區為高背景雜訊頻段 (低頻聲波傳輸損耗低，累積背景雜訊水平相應較高，見下圖)，頻率越低雜訊水平越高，迫使聲納系統提升發射功率加以補償，否則無法維持實現目標截獲所需信噪比。右方的粉色部分為聲能吸收區，海水對較高頻率聲能的強烈吸收同樣迫使聲納大幅度增強發射功率以維持目標回波強度。高頻聲納因此只適合探測近距離目標，最現代化的反潛魚雷實質上也是不折不扣的近視眼。美軍正在研製/測試的大型低頻主動聲納距稱發射強度為 235 分貝，距聲源 2 千米處的信號強度仍高達 160 分貝，原則上能探測到數百海里外的軍用潛艇。

由於高頻聲波隨傳播距離增加而迅速衰減，海洋背景雜訊譜中的高頻部分甚為微弱，低頻部分則相當強烈 (橫坐標為頻率，單位赫茲，縱坐標為雜訊水平，單位分貝)。圖中兩條棕色粗線界定了主要雜訊的上限和下限，棕色虛線為交通繁忙海域的船舶雜訊，灰色區為淺海海域船舶雜訊的典型水平，其右側的橫線區為深海海域船舶雜訊的典型水平，黑色實線及數字顯示風級與風致雜訊的對應關係，黑色長虛線為強降水導致的背景雜訊，黑色短虛線為外推值 (非實測)。100-100000 赫茲頻段由海洋表層激勵雜訊主導，船舶交通是 10-1000 赫茲背景雜訊的主要來源。生物活動，降水，海冰，海洋油氣開發，漁業活動等均可間隙性地在局部海域導致明顯高於典型水平的寬頻背景雜訊。

目標的回波強度很大程度上取決於其指向。綜合考慮背景雜訊和傳輸損耗因素後，200 赫茲是低頻主動聲納較為理想的工作波長，此時接收陣列的長度需接近 400 米方能實現 1 度的測角解析度。

長 300 英尺/91.44 米，直徑 30 英尺/9.144 米的圓柱體受到 200 赫茲聲納波束照射時的回波強度，計算中似乎忽略了圓柱體兩端的反射信號。

大型遠程低頻主動聲納的發射源功率巨大並垂直懸掛於平台下方，不適合由常規水面戰艦部署。

攜帶龐大聲納監視系統的水聲監聽艦在反潛體系中的作用相當於空戰領域的預警機。沒有大型固定陣列/水聲監聽艦的有效引導，反潛水面戰艦，反潛飛機，獵潛潛艇等的作戰效能均將大打折扣。但不論水聲監聽艦的聲納系統如何先進強悍，仍無法反抗基本物理法則，在聲學環境異常惡劣的淺水海域正常工作。

056A 反潛輕護菊花照，新世代主被動複合型拖曳線列陣聲納清晰可見，左側黑黃相間者是被動拖曳線列陣，水聽器模塊在橫截面上呈正三角形排列，解決了左右舷模糊問題。右側是容納主動發射單元的拖曳體。目前已觀察到的該型聲納搭載艦包括 20 艘 056A，後 14 艘 054A，14 艘 052D 系列，4 艘新大驅，共 52 艘。尚未下水的艦隻未統計在內。

與美軍工作於 100-500 赫茲，僅主動端就重達 155 噸 (閹割版 64 噸)，探測半徑達數百海里的大型低頻主動聲納相比，我軍新銳戰艦裝備的戰術級系統全重只有數十噸，工作頻率更高，信號衰減幅度較大，發射源信號強度較低，波束聚焦能力較弱，探測半徑也就遠小於美軍水聲監聽艦所部署的低頻主動聲納，但對抗安靜型潛艇時的效能仍遠在被動拖曳線列陣聲納之上。英軍海試數據顯示高端戰術級低頻主動聲納的覆蓋範圍可達兩個水聲匯聚區即 70 海里左右，可有效壓制攜帶潛射版捕鯨叉，飛魚，YJ-8 等反艦導彈與重型反艦魚雷的攻擊型潛艇。

更早建造的驅逐艦與護衛艦至少搭載了 26 套純被動型拖曳線列陣聲納。

相比之下，美軍共在後 20 艘提康德羅加級導彈巡洋艦與前 28 艘伯克級導彈驅逐艦上部署 48 套純被動型拖曳線列陣聲納。日本共有金剛，愛宕，村雨，高波，秋月，初雪，朝霧 7 級 35 艘驅護艦安裝了類似設備，不愧是美軍的反潛跟班。與歐美海軍選擇性閹割的模式不同，中日兩國的驅護艦普遍按照最高標準配置反潛探測設備。

美軍的研發重點是戰略級大型低頻主動聲納，戰術級系統仍處於海上測試階段。

英國 2087/法國 UMS 4249 CAPTAS 4 複合型拖曳聲納安裝在 8 艘現代化改進後的 23 型公爵級，6 艘法版反潛型 FREMM，4 艘義大利版反潛型 FREMM，2 艘外銷的反潛型 FREMM 護衛艦上。歐洲三大海軍強國的複合型拖曳聲納裝備總數為 18 套。2087 聲納既是英軍 23 型護衛艦現代化改進的重要內容，也是未來 26 型護衛艦的制式裝備。

有意思的是荷蘭也不聲不響地為升級改造後的 2 艘卡雷爾多爾曼級護衛艦裝上了 Ultra Electronics 提供的複合型拖曳聲納。

印度國防部於 2014 年底與德國 Atlas Elektronik 簽署價值 4000 萬歐元的合同，購買 6 套ACTAS ACtive Towed Array Sonar 主被動複合型低頻拖曳線列陣聲納。

F123 勃蘭登堡級 F217 拜仁號護衛艦是德國海軍唯一配備該型聲納的水面戰艦。

ACTAS 主動模式下的核心工作頻率為 2 千赫，比主動模式頻率範圍 900-2100 赫茲的 2087/CAPTAS 略高，據 Atlas Elektronik 方面宣稱可較為有效地追蹤 60 千米外，即第一水聲匯聚區處的典型軍用潛艇。

印度訂購的首批 6 套 ACTAS 用以裝備 3 艘彎刀級導彈護衛艦。以及 3 艘德里級導彈驅逐艦。位於班加羅爾的國企 Bharat Electronics Limited BEL 將負責生產印度本土化版本的 ACTAS。

推薦閱讀：