水下精确制导武器对抗技术发展现状与趋势

李杰,毛启明,崔国平

(昆明船舶设备研究试验中心，云南 昆明 650051)

0 引言

鱼雷是一种能在水中自行推进，自主控制航行，自动搜索、跟踪和识别目标，通过水中爆炸毁伤目标的水下精确制导武器，有“水下导弹”之称，自其诞生以来，一直是海军的主战武器之一。

根据口径大小，鱼雷可分为重型鱼雷和轻型鱼雷。重型鱼雷也称为大型鱼雷，口径为533 mm，长度一般不超过7 m，如美国的MK48、德国的DM2A4等，大多由潜艇携带，其反潜制导方式一般为线导+主被动声自导方式。重型鱼雷发射后，在较远距离(一般十几km)，利用潜艇发射平台线导系统导引接近目标潜艇(自导作用距离范围附近)后，切换到主被动声自导方式，利用目标噪声及反射回波特征等信息进行搜索、跟踪，进入跟踪末端后(自导中近程)进行精确制导，对目标的点、线、面等精细特征进行识别，自导末程时非触发引信检测目标电磁特性，满足起爆条件后引爆装药毁伤目标。

轻型鱼雷也称小型鱼雷，口径为324 mm，长度不超过3.2 m，如美国的MK54、意大利的A244/S mod3等，可通过水面舰管装、直升机和固定翼飞机空投、火箭助飞等方式使用，主要用于反潜，其制导方式一般为主被动声自导方式。轻型鱼雷通过空投、火箭助飞等方式投放到目标潜艇附近(一般1 km左右)后，进入主被动声自导方式，利用目标噪声及反射回波特征等信息进行搜索、跟踪，进入跟踪末端后(自导中近程)进行精确制导，对目标的点、线、面等精细特征进行识别，乃至要害部位识别，末程对要害部位执行垂直命中攻击，触发引信引爆装药毁伤目标。

近年来，随着科技的进步，其大机动(高航速、远航程)、低噪声、强毁伤和高智能(垂直命中、要害部位打击)等发展趋势，使其对舰艇威胁越来越大。基于这个原因，世界各国都积极开展水下精确制导武器对抗技术的研究。

1 水下精确制导武器对抗技术体系

水下精确制导武器对抗技术，采用水声、化学、电磁、光电等技术，通过干扰、诱骗、主动进攻、引爆等手段，使得进攻鱼雷的战技性能下降、丢失目标、误跟踪乃至被毁伤，以掩护己方舰艇机动，增大其生存概率。按其对鱼雷是否直接毁伤，可分为软杀伤对抗技术和硬杀伤对抗技术，其中软杀伤对抗技术又可根据工作机理不同，分为干扰技术和诱骗技术[1-5]。其主要技术体系组成如图1所示。

水下精确制导武器对抗技术，根据使用平台类型不同，可分为潜用对抗技术(如气幕屏蔽技术、自航式声诱饵诱骗技术等)和舰用对抗技术(如悬浮式拦截弹技术、拦截网技术、拖曳式诱饵诱骗技术等)[6-10]。潜艇和水面舰艇都是通过潜载和舰载声呐，实现对鱼雷的探测，并采取水声对抗措施的。一般声呐可分为主动式声呐和被动式声呐，其中主动式声呐通过主动发射探测信号并根据回波信号实现鱼雷目标探测，而被动式声呐则通过接收鱼雷航行产生的机械振动和噪声实现鱼雷目标探测的。由于安装空间有限，潜载声呐相对舰载声呐较弱，鱼雷报警距离较近(一般5～6 km)，加之受限于发射平台，潜用对抗武器投送效率不高、距离不远。本文主要研究潜用水下精确制导武器对抗技术(以下简称潜用对抗技术)，对其技术现状及发展趋势进行介绍。

2 常规潜用对抗技术现状

目前攻击潜艇的鱼雷多采用声自导工作方式，因此常规潜用对抗技术以水声对抗手段，对声自导鱼雷进行屏蔽、压制诱骗。按其对鱼雷的作用机理，可分为干扰技术(气幕屏蔽干扰、宽带噪声/扫频压制干扰)和诱骗技术(诱饵诱骗)[11-15]。

2.1 干扰技术现状

干扰技术分为气幕屏蔽干扰技术和宽带噪声/扫频压制干扰技术。

气幕屏蔽干扰技术：通过化学药剂在水下产生大量气泡来形成气幕，在水中产生半径为0.01～0.1 cm范围的气泡，其谐振频率正好在声自导鱼雷工作频段上，利用气幕的反射能力给主动声自导鱼雷制造一个固定的假目标，用多枚气幕弹可以在海水中形成一定厚度、高度和宽度的气幕墙，气幕墙对探测信号起散射和吸收作用。其技术特性是隐蔽性好，尺寸小，质量轻，成本低和战术使用方便。

宽带噪声压制干扰技术：通过发出强噪音来淹没目标回波，使鱼雷与预打击目标失去联系，造成自导系统对目标回波不灵敏。

扫频压制干扰技术：通过发出一定高强度声信号来覆盖某一频段，掩盖目标真实信号，压制或者降低鱼雷和声呐系统的目标探测能力，它具有同宽带噪声压制干扰技术类似的特点。

综上所述，气幕屏蔽干扰技术可以对目标探测起到屏蔽作用，宽带噪声/扫频压制干扰技术可以压制或降低鱼雷的目标探测能力，但都不具备智能对抗能力，对于当前智能鱼雷的对抗效果有限，技术发展缓慢，可作为智能诱骗对抗技术的补充。

2.2 诱骗技术现状

诱骗技术，是通过诱饵载体来实施对抗的，它模拟己方舰艇的辐射噪声特性和声反射特性，用于对抗敌方声自导鱼雷的攻击和声呐的探测，降低鱼雷声呐目标识别能力，使鱼雷误判、误跟，达到欺骗的目的，以掩护己方舰艇逃遁，提高受攻击目标的生存概率。潜用诱饵根据机动方式，通常分为自航式、悬浮式诱饵。

自航式诱饵，具备综合目标模拟和智能对抗能力，是海军未来潜用对抗武器技术重点发展对象。根据其模拟尺度特性，又分为点源、尺度自航式诱饵。

2.2.1 自航式诱饵诱骗机理

自航式诱饵是潜艇鱼雷报警后发射，作为潜艇替身来诱骗鱼雷的。其通过检测鱼雷寻的信号特征，按一定的目标强度、多普勒频移和回波展宽，将模拟回波发射出去，同时辐射潜艇模拟噪声，并利用自身机动，引诱鱼雷远离潜艇，在距离满足条件后，通过电磁诱爆或自爆方式，毁伤鱼雷。其对抗鱼雷机理示意如图2所示。要发挥其诱骗效果，需要满足一定的条件。

(1) 对被动声自导鱼雷的作用

诱饵产生的模拟辐射噪声传播至被动声自导鱼雷处，只要超过鱼雷被动通道接收机门限，则鱼雷将诱饵视为攻击目标进行攻击。在自噪声背景下，鱼雷被动声自导对诱饵的声呐方程为

SLD-TL(R)≥NL-DI+DT，

(1)

式中：SLD为诱饵模拟辐射噪声级，dB；TL(R)为诱饵至鱼雷处的声传播损失，dB，R为两者之间的距离；NL为鱼雷的背景噪声级，dB；DI为鱼雷的指向性指数，dB；DT为鱼雷的检测阈，dB。

若公式(1)成立，则鱼雷发现并追踪诱饵。

(2) 对主动声自导鱼雷的作用

诱饵通过应答鱼雷主动寻的信号来模拟潜艇目标的反射特性。诱饵检测到鱼雷主动寻的信号后，按一定的目标强度、多普勒频移和回波展宽，将模拟回波发射出去。鱼雷在自噪声背景下对诱饵的主动声呐方程为

SL-2TL(R)+TSD≥NL-DI+DT,

(2)

式中：SL为鱼雷主动寻的信号声源级，dB；TSD为诱饵模拟回波的目标强度，dB；

若公式(2)成立，则鱼雷主动自导系统发现并追踪诱饵。

(3) 诱饵的诱骗范围

诱饵作为潜艇的替身，为了引诱攻击鱼雷并掩盖潜艇的声信号，其产生的模拟声信号至少要满足2个条件：一是其模拟声信号的能力大于潜艇声信号能量；二是其模拟声信号应先于潜艇声信号到达鱼雷处。因此，为满足这2个条件，就分别存在能量诱骗区和时间诱骗区。

1) 能量诱骗区

当鱼雷自导扇面内同时存在潜艇和诱饵且鱼雷具有选择大信号能量的目标攻击特性时，从能量上说，诱饵对鱼雷的诱骗存在一个有效范围，称能量诱骗区。在能量诱骗区内，诱饵在鱼雷自导系统产生的诱骗信号能量大于被掩护潜艇声信号产生的能力，诱饵能起到掩盖真实目标信号的作用；在能量诱骗区外，诱饵只能掩盖真实目标信号，不能起到诱骗效果。满足下列2个公式条件的区域称为能量诱骗区。

对主动鱼雷：

SL-2TL(R2)+TSD≥SL-2TL(R1)+TS；

(3)

对被动鱼雷：

SLD-TL(R2)≥SLN-TL(R1)，

(4)

式中：SL为鱼雷主动声源级，dB；TL()为传播损失，dB，R2为鱼雷与诱饵之间的距离，R1为鱼雷与目标间的距离；TSD，TS分别为诱饵模拟回波的目标强度和潜艇的目标强度，dB；SLD为诱饵的模拟辐射噪声源级，dB；SLN为潜艇的辐射噪声源级，dB。

2) 时间诱骗区

对于主被动声自导鱼雷而言，诱饵对其的诱骗还存在一个时间诱骗区。在时间诱骗区内，诱饵产生的模拟回波比被掩盖潜艇的反射回波先期传播至鱼雷处，而在时间诱骗区外，鱼雷先接收到的是潜艇反射回波，而不是诱饵的模拟回波。由于鱼雷、诱饵、被掩护潜艇三者的空间位置是不断变化的，故时间诱骗区范围也是不断改变的。为分析方便，这里只介绍三者在一个平面上的情况，必须满足：

tM≥tD+tτ，

(5)

即

tM-tD≥tτ,

(6)

式中：tM为鱼雷收到的潜艇回波时间；tD+tτ为鱼雷收到的诱饵回波时间；tτ为诱饵响应延迟时间。

满足公式(6)，则诱饵模拟回波先于潜艇反射波返回鱼雷处，鱼雷处于时间诱骗区内。

2.2.2 自航式诱饵诱骗技术现状

自航式诱饵诱骗技术，由于其战术使用灵活，有效作用半径大，干扰诱骗效果好等特点，在潜用对抗武器中重要程度越来越凸显，不论在远距离实施主动诱骗，或近距离贴身保护等情况下，都可以很好地胜任其干扰诱骗功能，是海军公认的潜艇“护身符”。经过20多年的发展，自航式诱饵各方面技术都有了常足的进步，现已形成较为完善的技术体系，其技术现状呈现以下特点：

(1) 噪声与回波模拟的频带越来越宽(主要朝低频发展)；

(2) 从单亮点回波模拟发展到线尺度模拟；

(3) 从早期的白噪声模拟发展到回放真实艇的噪声样本；

(4) 正在研究硬杀伤诱饵技术，使其具备诱爆、引爆鱼雷功能，逐步形成软硬结合的技术体系；

(5) 从对鱼雷/声呐等武器的战术诱骗，发展到对敌方兵力的战役诱骗；

(6) 适应鱼雷非声检测手段，增加磁特征模拟功能，光电、红外等特征模拟也在加紧研制；

(7) 大小口径的诱饵，可以满足不同武器平台需要。

综上所述，自航式诱饵目前已初步形成“远近结合、软硬杀伤、声磁兼备”的技术格局，将来通过拓展其作战平台，还将实现“水下水面”通用。

2.3 对抗技术试验验证情况

自航式诱饵诱骗技术按照上述发展模式，必将在未来战场中发挥重要作用，而作为潜用对抗技术的重要组成，可以结合干扰技术，形成组合对抗技术模式，再配合潜艇机动规避，以期最大发挥其作战效用，大幅提高潜艇生存概率。其作战使用效果，可以通过组合对抗试验形式加以验证，图3为开展的典型组合对抗技术试验验证方案示意图。

该方案作战想定鱼雷报警距离足够远(一般5～6 km)，潜艇实施干扰(压制、屏蔽)+诱骗组合对抗技术方式。各类型对抗技术作用如下：

(1) 压制干扰技术(宽带噪声干扰器)通过增加强背景噪声，降低鱼雷检测端信噪比，中断其对目标(潜艇)的有效跟踪，导致其丢失目标；

(2) 屏蔽型干扰技术(气幕弹)，使目标(潜艇)的声信号特性进一步减弱，掩护潜艇进行机动规避和实施诱骗；

(3) 诱骗技术(点源、尺度自航式声诱饵)，在鱼雷穿过屏蔽型对抗武器后，作为“假”目标，首先被鱼雷发现，通过机动方式诱骗鱼雷远离潜艇，掩护潜艇尽快逃出鱼雷自导搜索区。

此组合方式可以形象地比喻为“闪光弹+烟雾弹+替身”战术，当进攻方(鱼雷)发现远处有目标(潜艇)，准备进攻时，对方投出闪光弹(噪声干扰器)，使进攻方(鱼雷)处于短时失明状态，待恢复后，又进入烟雾弹(气幕弹)区域，视线有些模糊，穿过烟雾弹(气幕弹)区域，发现替身(声诱饵)正在逃跑，追击一段后才发现是假的，可此时真目标(潜艇)已逃出视线以外了。

在实施该试验方案还应注意以下要点：

(1) 对抗复杂度管控:采用基于作战想定的试验方法，选择参试对抗装备/器材和靶标；

(2) 对抗时间管控:明确参试设备的开关顺序和工作时间，与实战状态保持一致；

(3) 对抗态势管控:设计水声对抗器材的布放位置、自航式声诱饵与活动靶的航行弹道，逼真模拟作战态势；

(4) 全程感知对抗试验中的各类信息，综合评估对抗效果。

按照该试验验证方案，通过开展实航试验，对组合对抗技术方案进行检验，潜艇生存概率提升显著。

3 对抗技术发展趋势

为适应未来鱼雷远航程、高机动、精细识别、非声手段等发展方向，作为最为有效的自航式诱饵诱骗技术也必然要随之提升，形成如下发展趋势：

(1) 从应急防御向主动牵制、潜伏设防、智能集群等方向发展，以主动牵制消耗敌有生反潜兵力，以潜伏设防提高防御范围，以智能集群形成信息互享实现智能组合对抗。

(2) 目标智能模拟逼真度全面提高。由线、面声学特征模拟，发展到体声学特征模拟；进一步发展其他非声模拟逼真度，如潜艇尾流模拟、热效应特征模拟等，以应对快速发展的鱼雷精细识别技术。

(3) 机动特性进一步提升。不论是从模拟目标运动特征的逼真度(目前潜艇最大航速35 kn，1 kn=0.514 m/s)来说，还是从战术使用角度(通过高机动，尽快进入最佳诱骗区域，同时通过高机动诱骗高航速鱼雷尽可能远离潜艇)，都将促进自航式诱饵的机动特性提升。

(4) 水下水面平台通用。自航式诱饵作为潜艇最为有效的防御武器，通过技术改造，使其适应水面舰船的武器平台，可完善其防御体系。

(5) 进一步丰富硬杀伤技术手段，形成中远端诱骗、近端诱爆、末端毁伤的对抗模式。

4 结束语

为应对鱼雷水下精确制导技术的巨大威胁，水下精确制导武器对抗技术发展迅速。本文在简要介绍鱼雷的技术特性及其对抗技术体系的基础上，重点分析潜用对抗技术的现状，经典型组合对抗技术试验验证，其技术成熟、可靠。最后，对对抗技术未来发展趋势进行了展望。Counter-CountermeasureofTorpedoBasedonDifferentEvaluationGrade[J].TorpedoTechnology，2016，24(3):227-234.