美國(guó)海軍MK48重型魚雷現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展

郭志強(qiáng), 蘇文國(guó), 唐 貴

美國(guó)海軍MK48重型魚雷現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展

郭志強(qiáng)1, 蘇文國(guó)2, 唐 貴2

(1. 中國(guó)人民解放軍 92192部隊(duì), 浙江 寧波, 315100; 2. 中國(guó)人民解放軍92858部隊(duì), 浙江 寧波, 315800)

MK48系列重型魚雷是美國(guó)海軍長(zhǎng)期重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)水中兵器, 近年來有了許多新的研發(fā)進(jìn)展。文中總結(jié)概括了美國(guó)海軍MK48系列魚雷的發(fā)展過程與現(xiàn)狀, 介紹了其最新研發(fā)進(jìn)展; 分析了MK48重型魚雷的技術(shù)發(fā)展路線, 重點(diǎn)介紹了隱身魚雷強(qiáng)化項(xiàng)目、魚雷先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)和通用寬帶先進(jìn)聲吶系統(tǒng)等幾項(xiàng)關(guān)鍵發(fā)展計(jì)劃的研究成果及應(yīng)用; 最后對(duì)MK48魚雷未來發(fā)展路線的主要特征進(jìn)行了分析, 并指出聯(lián)合作戰(zhàn)或?qū)⑹荕K48魚雷的一種新應(yīng)用場(chǎng)景。

美國(guó)海軍; MK48重型魚雷; 技術(shù)發(fā)展

0 引言

MK48重型魚雷是當(dāng)前美國(guó)海軍核潛艇的標(biāo)配武器, 該系列魚雷憑借其完善的研發(fā)體系、強(qiáng)大的作戰(zhàn)性能、超高的效費(fèi)比等優(yōu)點(diǎn), 一度被稱為最成功的美式武器。幾十年來, 美國(guó)海軍對(duì)MK48系列魚雷采取了“研制-試驗(yàn)-研制”的螺旋式升級(jí)發(fā)展策略, 注重實(shí)用性的同時(shí)不斷采用魚雷技術(shù)領(lǐng)域的高精尖手段, 使其長(zhǎng)期占據(jù)著重型魚雷技術(shù)領(lǐng)域的高地, 成為同時(shí)期最令人矚目的水中兵器之一。

2019年, 美國(guó)國(guó)防部授予洛馬公司累計(jì)超過7 700萬美元的合同, 用于對(duì)MK48-7魚雷的修理維護(hù)以及制導(dǎo)和控制(guidance & control, G&C)系統(tǒng)、通用寬帶先進(jìn)聲吶系統(tǒng)(common broadband advanced sonar system, CBASS)等部件的技術(shù)更新[1-3]。在美國(guó)2020和2021財(cái)年的國(guó)防預(yù)算中, 分別有約8 600萬美元和1.1億美元用于MK48魚雷的研發(fā)、測(cè)試和評(píng)估等項(xiàng)目[4-5]。雖然美國(guó)國(guó)防部宣稱2020年之前不再研發(fā)新一代重型魚雷, 但長(zhǎng)期受益于MK48魚雷的眾多優(yōu)點(diǎn), 至今仍未有研發(fā)新式重型魚雷的計(jì)劃見諸報(bào)端。預(yù)計(jì)在未來一段時(shí)間內(nèi), 美軍暫不會(huì)開發(fā)全新的重型魚雷技術(shù), 而是繼續(xù)對(duì)MK48重型魚雷進(jìn)行技術(shù)革新, 進(jìn)一步挖掘其技術(shù)潛力, 因此該系列魚雷的最新研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)依然值得關(guān)注。

1 MK48系列魚雷雷型沿革

在20世紀(jì)60年代初的古巴導(dǎo)彈危機(jī)中, 為了應(yīng)對(duì)前蘇聯(lián)潛艇的水下威脅, 美國(guó)海軍開始研發(fā)MK48重型魚雷, 用于取代落后的MK37和MK14魚雷。經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展, MK48系列魚雷至今經(jīng)歷了MK48-0、1、2、3、4、5、ADCAP(advanced capability)、6、7、8共10個(gè)型號(hào)(MK48-8型目前在研), 其中還有MK48-4M、MK48-6AT和MK48-7AT三款衍生型號(hào)。

1.1 原始型號(hào)

MK48系列魚雷的最早期型號(hào)MK48-0在設(shè)計(jì)時(shí)采用了渦輪推進(jìn)系統(tǒng)和主動(dòng)聲自導(dǎo)系統(tǒng)。研發(fā)初期, 美國(guó)海軍提出的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)較為苛刻, 某些指標(biāo)甚至數(shù)倍于MK37魚雷(如表1所示), 導(dǎo)致MK48-0的研發(fā)面臨諸多困難, 進(jìn)展緩慢。之后美國(guó)海軍授權(quán)古爾德公司加入開發(fā)隊(duì)伍, 研制采用改進(jìn)型聲自導(dǎo)系統(tǒng)和活塞發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的MK48-1型魚雷, 而此時(shí)西屋電氣公司決定重振旗鼓, 終止MK48-0的研發(fā)轉(zhuǎn)而研制MK48-2型魚雷。在最終的實(shí)射評(píng)比中, 古爾德公司研發(fā)的MK48-1表現(xiàn)優(yōu)異, 該公司也因此獲得授權(quán)生產(chǎn)MK48-1魚雷。該魚雷于1972年開始服役[6], 是第1型正式服役的MK48魚雷。隨后, 古爾德公司又對(duì)MK48-1的線導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn), 將信號(hào)由單向傳輸改為雙向傳輸, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了遙控和遙測(cè)功能, 提高了魚雷操控的精確性和命中率, 制導(dǎo)系統(tǒng)也開始采用大規(guī)模集成電路, 魚雷型號(hào)升級(jí)為MK48-3。1979年, 在魚雷研發(fā)領(lǐng)域已獨(dú)占鰲頭的古爾德公司又被授權(quán)改進(jìn)MK48-3魚雷。實(shí)際上, 美國(guó)海軍此時(shí)本欲直接研發(fā)ADCAP型魚雷, 但是由于該計(jì)劃耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng), 以及前蘇聯(lián)新型A級(jí)核潛艇近在眼前的威脅, 只得從實(shí)際出發(fā)對(duì)現(xiàn)有魚雷進(jìn)行近程升級(jí)(near term update), 將原本只用在少數(shù)測(cè)試?yán)咨系囊恍?shí)驗(yàn)室改進(jìn)(laboratory modification)加以制式化和套件化, 以提升魚雷作戰(zhàn)性能。升級(jí)后的型號(hào)依序命名為MK48-4, 該雷于1982年形成初始作戰(zhàn)能力(ini- tial operational capability, IOC)并裝備潛艇部隊(duì)。至2007年, MK48-4型魚雷因訓(xùn)練使用或升級(jí)更新而耗盡全部庫(kù)存, 結(jié)束服役。

表1 MK48與MK37魚雷初始研發(fā)指標(biāo)對(duì)比

1.2 先進(jìn)能力型號(hào)

在對(duì)MK48-4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)的同時(shí), 古爾德公司雙線并進(jìn), 對(duì)魚雷的殼體強(qiáng)度和目標(biāo)探測(cè)能力進(jìn)行了增強(qiáng), 研制出了MK48-5魚雷。隨后美國(guó)海軍開始實(shí)施ADCAP型魚雷計(jì)劃, 休斯火箭公司(后并入雷聲公司)獲得授權(quán)為該雷設(shè)計(jì)全新的數(shù)字化聲自導(dǎo)系統(tǒng), 古爾德公司繼續(xù)負(fù)責(zé)改進(jìn)雷體和推進(jìn)系統(tǒng), 歷經(jīng)10年最終成功研制出MK48-ADCAP型魚雷。該型魚雷于1988年服役, 至1995年停產(chǎn), 此后美國(guó)海軍再未訂購(gòu)新的MK48魚雷, 后續(xù)各個(gè)型號(hào)的升級(jí)改造都是基于之前庫(kù)存的MK48系列魚雷進(jìn)行的。至2011年, MK48-ADCAP型魚雷因訓(xùn)練使用或升級(jí)更新而耗盡全部庫(kù)存, 結(jié)束服役(注: 后為擴(kuò)大庫(kù)存, 該型號(hào)于2016年部分性重啟生產(chǎn))。

MK48-ADCAP型魚雷性能強(qiáng)大, 其隱身性、航速、航程和航深等技術(shù)指標(biāo)均得到大幅提升。1991~1996年, 美國(guó)海軍授權(quán)雷聲公司對(duì)MK48- ADCAP型魚雷的制導(dǎo)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了3次軟件升級(jí)(Spiral 1~3), 期間又授權(quán)諾格電子公司開展了魚雷推進(jìn)系統(tǒng)升級(jí)(torpedo propulsion update, TPU)計(jì)劃, 進(jìn)一步降低了魚雷噪聲、增強(qiáng)了魚雷隱身性, 提高了魚雷的淺水作戰(zhàn)性能, 改進(jìn)后的魚雷型號(hào)稱為MK48-6, 于1997年形成IOC。

MK48-6魚雷的制導(dǎo)系統(tǒng)采用了大量現(xiàn)有商用成品(commercial off-the-shelf , COTS)組件, 但是電路板、匯流排等部件仍采用原先的軍用標(biāo)準(zhǔn), 承包商仍需按軍標(biāo)生產(chǎn)COTS組件, 不利于提高效費(fèi)比, 因此美國(guó)海軍開始推動(dòng)“先進(jìn)通用魚雷開發(fā)載具(advanced common torpedo development vehicle, ACOT-DV)”計(jì)劃, 在MK48-6魚雷上采用與MK54魚雷相同的開放式硬件系統(tǒng)——先進(jìn)通用魚雷制導(dǎo)與控制機(jī)箱(advanced common torpedo guidance and control box, ACOT-GCB), 該組件可將魚雷的整體運(yùn)算能力提高幾十倍, 而且可以以套件的形式對(duì)舊的制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行整套替換, 完成升級(jí)十分方便, 升級(jí)后的雷型被稱為MK48- 6 ACOT[7]。該雷于2006年首次形成IOC, 2011年美國(guó)海軍又對(duì)其進(jìn)行了第4次軟件升級(jí)(Spiral 4), 并于2013年形成IOC[7-8]。

在對(duì)MK48-6升級(jí)的同時(shí), 美國(guó)海軍于1998年授權(quán)諾格電子公司進(jìn)行CBASS的工程研發(fā), 但未取得突破性成果。2003年, 美、澳兩國(guó)簽署一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)10年的軍備合作項(xiàng)目(arms cooperation projects, ACP), 雙方?jīng)Q定由美國(guó)諾格電子公司、美國(guó)海軍水下作戰(zhàn)中心(naval undersea warfare center, NUWC)和澳大利亞國(guó)防科技組織(defense science & technology organization, DSTO)聯(lián)合研制MK48-7CBASS魚雷。該項(xiàng)目計(jì)劃繼續(xù)研發(fā)具有數(shù)字化合成波束、多波束掃描等性能的CBASS, 以大幅提升魚雷應(yīng)對(duì)惡劣聲學(xué)環(huán)境(如在水深小于180 m的淺水海區(qū)或目標(biāo)采取聲學(xué)對(duì)抗等情況)的能力[9]。MK48-7CBASS魚雷最初采用Spiral 1版本的軟件, 并于2006年首次形成IOC, 然后采用Spiral 4版本的軟件, 升級(jí)之后于2013年形成IOC(注: 現(xiàn)在MK48魚雷的軟件升級(jí)計(jì)劃被統(tǒng)稱為先進(jìn)處理器建設(shè)(advanced processor build, APB)。早期的軟件版本代號(hào)為Spiral, 比如前述的Spiral 1~4, 第5次軟件升級(jí)版本則被稱為APB-5[7-8])。

1.3 在研型號(hào)

對(duì)于目前在役的最新型號(hào)MK48-7CBASS, 美國(guó)海軍分別于2012年和2016年開展了第5(APB-5)和第6階段(APB-6)的APB軟件升級(jí)計(jì)劃[8], 其中APB-5計(jì)劃主要針對(duì)G&C系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級(jí), 并采用了新型聲吶接收機(jī), 已在2017~ 2018年進(jìn)行了開發(fā)和作戰(zhàn)評(píng)估(developmental & operational testing), 在2020年形成IOC。

APB-6升級(jí)計(jì)劃則結(jié)合了所謂的第1代技術(shù)插入(technical insertion 1, TI-1)硬件升級(jí)技術(shù)(注: 21世紀(jì)以來, 美國(guó)海軍各項(xiàng)主要武器系統(tǒng)開始實(shí)現(xiàn)開放式架構(gòu)(open architecture, OA), 在MK48魚雷的硬件改進(jìn)方面也形成了一套完善機(jī)制, 在升級(jí)之初便考慮到接口和界面等的通用性, 新的硬件研發(fā)出來以后通過簡(jiǎn)單的安裝調(diào)試便可完成升級(jí), 故稱之為技術(shù)插入), 升級(jí)之后的魚雷將被命名為MK48-8 TI-1, 此次升級(jí)屬于開放式架構(gòu)的第1階段(OA-1), 預(yù)計(jì)于2027年形成IOC[7](也有報(bào)道是2024年)。TI-1硬件升級(jí)的主要內(nèi)容是研發(fā)可增強(qiáng)打擊水面艦艇能力的新型傳感器陣列/鼻端組件、新型聲發(fā)射機(jī)和接收機(jī), 以及新型引信等?？梢钥闯? 此次升級(jí)的主要方向是提高魚雷的反水面作戰(zhàn)(anti-surface warfare, ASuW)性能。

在武器使用方面, 對(duì)目前在役的MK48-6和MK48-7魚雷, 美國(guó)海軍結(jié)合兩型魚雷的深水/淺水性能采取了高低搭配的組合方式。但根據(jù)計(jì)劃, 美國(guó)海軍將逐步把全部MK48-6魚雷升級(jí)到MK48-7。另外, 美國(guó)還有3款MK48的衍生型號(hào)專門用于對(duì)外軍售(foreign military sale,FMS), 即MK48-4M(muffled, 降噪型)魚雷和MK48- 6AT、7AT魚雷, 這些外貿(mào)型號(hào)只包含美國(guó)允許出口的功能, 相關(guān)性能有所降級(jí), 主要出口至加拿大、荷蘭、巴西和土耳其等國(guó)家和地區(qū)。

2 MK48系列魚雷技術(shù)發(fā)展

一直以來, 美國(guó)海軍為MK48系列魚雷制定了目標(biāo)明確且循序漸進(jìn)的發(fā)展計(jì)劃, 形成了一套高效且實(shí)用的升級(jí)機(jī)制, 并隨著幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展不斷強(qiáng)化MK48魚雷的作戰(zhàn)性能。

2.1 隱身魚雷強(qiáng)化項(xiàng)目

為了降低魚雷噪聲, 增強(qiáng)隱身性, 美國(guó)海軍在20世紀(jì)90年代初期開始針對(duì)MK48-6魚雷開展TPU計(jì)劃。雖然美國(guó)政府審計(jì)署(government accountability office, GAO)不認(rèn)為該計(jì)劃能有效解決魚雷推進(jìn)系統(tǒng)存在的問題[10], 但美國(guó)海軍仍堅(jiān)持推進(jìn), 不過僅將其作為一項(xiàng)短期規(guī)劃。

為了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展, 研發(fā)更具突破性的降噪技術(shù), 美國(guó)海軍研究辦公室(office of naval research, ONR)在20世紀(jì)90年代末啟動(dòng)了隱身魚雷強(qiáng)化項(xiàng)目(stealth torpedo enhancement program, STEP), 其主要目的是大幅降低推進(jìn)系統(tǒng)噪聲, 在縮短被敵方被動(dòng)聲吶發(fā)現(xiàn)距離的同時(shí), 降低對(duì)魚雷自身聲吶的干擾。STEP計(jì)劃包括4個(gè)方面: 1) 改進(jìn)減振、隔絕措施, 降低魚雷機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲; 2) 發(fā)展更安靜的新型推進(jìn)器以及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣機(jī)構(gòu); 3) 發(fā)展隱蔽性更高的聲吶定向技術(shù), 包括不發(fā)出任何信號(hào)的被動(dòng)探測(cè)技術(shù)和低截獲概率(low probability of intercept, LPI)的主動(dòng)探測(cè)技術(shù); 4) 對(duì)魚雷載具進(jìn)行優(yōu)化, 包括使用效率更高的戰(zhàn)斗部、采用能降低負(fù)浮力的魚雷外型設(shè)計(jì)等, 以優(yōu)化魚雷流體結(jié)構(gòu)、降低推進(jìn)系統(tǒng)噪聲。

STEP計(jì)劃的技術(shù)研究共分為2個(gè)階段, 其中第1階段又可分為2個(gè)部分: 1) 分析魚雷各類噪聲來源、噪聲產(chǎn)生機(jī)制并定量分析, 進(jìn)而改進(jìn)魚雷噪聲的仿真數(shù)學(xué)模型, 以便準(zhǔn)確預(yù)測(cè)各項(xiàng)設(shè)計(jì)改進(jìn)措施所帶來的降噪效果; 2) 引進(jìn)各項(xiàng)技術(shù)來抑制噪聲, 包括在魚雷推進(jìn)系統(tǒng)底座使用主、被動(dòng)措施來降低傳遞到魚雷殼體的噪聲與振動(dòng), 并改善魚雷殼體聲學(xué)設(shè)計(jì)。STEP第2階段則是一項(xiàng)長(zhǎng)期目標(biāo), 開始于2008財(cái)年, 最終目的是發(fā)展更先進(jìn)的隱身魚雷。

在降低推進(jìn)系統(tǒng)噪聲方面, STEP計(jì)劃采取的具體措施包括: 采用隔音材料隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)與雷體的硬連接, 排氣管裝設(shè)消音器, 采用屈撓性液壓軟管, 隔絕驅(qū)動(dòng)軸承, 采用新型泵噴推進(jìn)器降低空蝕, 并以主、被動(dòng)措施抵消推進(jìn)系統(tǒng)傳遞到雷體的振動(dòng)等[11]。魚雷流體改進(jìn)設(shè)計(jì)方面, 其主要方向是為MK48魚雷加設(shè)彈出式額外升力翼面[12], 降低魚雷抵消負(fù)浮力的最低航速需求, 進(jìn)而使魚雷能夠以更低的速率進(jìn)行搜索, 同時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出, 降低機(jī)械噪聲和流體噪聲對(duì)自身聲吶系統(tǒng)的干擾。

目前, 美國(guó)海軍只在21世紀(jì)初期為MK48-6魚雷引進(jìn)了STEP計(jì)劃的部分成果, 由于預(yù)算限制導(dǎo)致在流體設(shè)計(jì)方面的成果被暫時(shí)擱置, 但相關(guān)研究仍在持續(xù)進(jìn)行, 相應(yīng)的魚雷降噪技術(shù)成果預(yù)計(jì)會(huì)在MK48-8魚雷的第2次技術(shù)插入(TI-2)硬件升級(jí)中開展驗(yàn)證與評(píng)估。

2.2 魚雷先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)計(jì)劃

MK48系列魚雷熱動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)使用了與MK46魚雷相同的OTTO-Ⅱ型高效燃料, 并采用了斜盤式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。OTTO-Ⅱ型燃料安全性高且貯存期長(zhǎng), 但是該型燃料功率密度低、需克服海水背壓排出廢氣, 而增加燃料消耗、縮短航程等問題卻降低了魚雷在大深度下的作戰(zhàn)性能, 并會(huì)引起額外噪聲降低魚雷隱身性。

為進(jìn)一步改進(jìn)魚雷動(dòng)力系統(tǒng), ONR于2017年啟動(dòng)魚雷先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)(torpedo advanced propulsion system, TAPS)升級(jí)計(jì)劃[12]。該計(jì)劃屬于“海軍未來能力(future naval capability, FNC)”項(xiàng)目的一部分, 其短期目的是解決前述推進(jìn)系統(tǒng)問題, 長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)則是希望大大增加MK48魚雷的航程, 增加魚雷作戰(zhàn)場(chǎng)景, 如通過第三方瞄準(zhǔn)(如P-8反潛巡邏機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)數(shù)據(jù)), 進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn), 實(shí)現(xiàn)魚雷的超遠(yuǎn)距離攻擊等。

目前, TAPS計(jì)劃有兩大研究方向: 一是以現(xiàn)有的OTTO-II燃料斜盤活塞發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行深度改進(jìn), 對(duì)相關(guān)機(jī)械組件(燃油泵、液壓泵、冷卻泵和發(fā)動(dòng)機(jī)等)進(jìn)行全面升級(jí)更換, 以提高能量利用效率、增加航程與航行時(shí)間; 二是研發(fā)其他魚雷推進(jìn)系統(tǒng), 例如MK-50先進(jìn)輕型魚雷采用的化學(xué)儲(chǔ)能推進(jìn)系統(tǒng)(stored chemical energy propulsion system, SCEPS)、電池推進(jìn)系統(tǒng)(如鋁-氧化銀電池推進(jìn)系統(tǒng)以及SCEPS與電池的組合推進(jìn)系統(tǒng))等都是閉式循環(huán)工作方式, 安靜性高且無需向外排氣, 只需通過海水冷卻, 可使魚雷動(dòng)力性能免受航深影響。

基于以上2個(gè)方向, ONR在2017年發(fā)布跨機(jī)構(gòu)公告, 提出研發(fā)新型OTTO燃料熱動(dòng)力和鋁-氧化銀電動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的需求[12]。針對(duì)第1個(gè)方向, ONR在2018年6月授予洛克達(dá)因航太公司一份為期2年價(jià)值260萬美元的合同, 用于研制新型OTTO-II燃料高效發(fā)動(dòng)機(jī)的微縮樣機(jī), 探索如何對(duì)現(xiàn)有OTTO-II熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行深度改良。若進(jìn)展順利, 洛克達(dá)因航太公司將會(huì)得到第2份合同, 屆時(shí)其將進(jìn)行全尺寸新型發(fā)動(dòng)機(jī)的全面測(cè)試與驗(yàn)證。針對(duì)第2個(gè)方向, 2018年3月, ONR授予萊昂納多DRS系統(tǒng)公司703萬美元的研發(fā)合同, 研制緊湊型鋁-氧化銀增程推進(jìn)器, 探索如何提高M(jìn)K48魚雷的推進(jìn)效率, 并增加魚雷有效射程。除此之外, 美國(guó)海軍還提出了另一個(gè)努力方向, 即基于將來的TI-1/TI-2硬件升級(jí)成果研發(fā)新的電池推進(jìn)系統(tǒng), 不過目前尚未啟動(dòng)基金支持[13]。

2.3 CBASS計(jì)劃

冷戰(zhàn)期間, 美軍核潛艇的主要對(duì)手是在大洋深處的前蘇聯(lián)核潛艇; 冷戰(zhàn)結(jié)束后, 美軍核潛艇突然失去深海獵殺的對(duì)象, 轉(zhuǎn)而把更多核潛艇部署在敵對(duì)國(guó)家的近岸淺水海區(qū)。在近岸淺海區(qū), 聲學(xué)信號(hào)經(jīng)過海底地形或近岸的多次反射后, 可能會(huì)與復(fù)雜的背景回波混淆產(chǎn)生混響效應(yīng), 使聲吶系統(tǒng)難以有效識(shí)別目標(biāo)。

MK48魚雷早期型號(hào)采用的是窄帶聲吶系統(tǒng), 其工作帶寬遠(yuǎn)低于中心頻率。相較于窄帶聲吶, 寬帶聲吶系統(tǒng)的工作帶寬非常寬, 幾乎與中心頻率相當(dāng), 可使聲吶從回波中獲得更廣泛的頻譜信號(hào), 通過更先進(jìn)的信號(hào)處理能力獲取更多目標(biāo)信息。魚雷寬帶聲吶系統(tǒng)可以從混響效應(yīng)中有效區(qū)分背景噪聲和真正目標(biāo), 從而正確測(cè)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及目標(biāo)特征。配合寬帶聲吶采用更復(fù)雜的展頻技術(shù), 還可有效增強(qiáng)魚雷的抗干擾能力。

因此, 為了彌補(bǔ)淺海性能短板, 美國(guó)海軍在20世紀(jì)90年代中期開始發(fā)展CBASS。該系統(tǒng)主要是將MK48-6魚雷的聲吶系統(tǒng)替換為一套由超寬帶復(fù)合脈沖聲吶陣列、寬帶聲吶模擬接收器、前置放大器以及電纜組件等構(gòu)成的套件, 同時(shí)后端處理系統(tǒng)采用ACOT-GCB, 并重新寫入信號(hào)處理能力更強(qiáng)的新軟件。升級(jí)CBASS套件后, 全數(shù)字化控制的波束發(fā)射機(jī)和接收機(jī)有了更寬的帶寬, 在淺海惡劣的聲學(xué)環(huán)境下, 魚雷依然可以有效破除敵方信號(hào)干擾, 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤。CBASS具有數(shù)字化波束形成、多波束掃描與應(yīng)用多種波形等能力, 可選擇不同波形來應(yīng)對(duì)不同的作戰(zhàn)環(huán)境或目標(biāo), 具有海底和海面多次反射追蹤、多目標(biāo)識(shí)別以及防海底碰撞等功能。同時(shí), 魚雷自導(dǎo)系統(tǒng)軟件具備了對(duì)抗敵方反制措施(如釋放聲誘餌)的能力, 對(duì)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)能力也得到增強(qiáng)。此外, 配置了CBASS套件的MK48-7魚雷具有強(qiáng)大的淺水攻擊性能, 可在發(fā)射前選擇主動(dòng)聲吶頻率與作戰(zhàn)模式, 若事先分配每條魚雷的聲吶頻段后還可進(jìn)行多雷同時(shí)攻擊。

1998年, 美國(guó)海軍與諾格電子公司簽署為期5年的CBASS工程制造發(fā)展(engineering manufacturing development, EMD)合約, 展開魚雷通用寬帶聲吶系統(tǒng)的研發(fā)工作。依照CBASS最初的規(guī)劃, 預(yù)定在2003年完成工程發(fā)展階段, 2004年投入量產(chǎn)與部署。但在2001年, 美國(guó)海軍重新審定CBASS開發(fā)計(jì)劃, 由諾格集團(tuán)負(fù)責(zé)CBASS硬件研制, NUWC負(fù)責(zé)軟件系統(tǒng)整合與技術(shù)監(jiān)督, 部署時(shí)間也延后至2005財(cái)年。

由于諾格電子公司前期在CBASS研發(fā)方面突破并不大, 直到2003年美、澳兩國(guó)決定聯(lián)合開發(fā)MK48-7CBASS魚雷以后, 項(xiàng)目才取得較大進(jìn)展。在2005年, 澳大利亞海軍首次在澳洲海域進(jìn)行MK48-7CBASS魚雷的開發(fā)和作戰(zhàn)評(píng)估, 澳大利亞也成為了唯一可以使用和美國(guó)同款MK48魚雷的國(guó)家。2006年, 美國(guó)成功進(jìn)行了實(shí)雷射擊測(cè)試, 取得了預(yù)期效果。CBASS升級(jí)計(jì)劃最初由雷聲公司作為主承包商, 從2011年開始則由洛馬公司承擔(dān)MK48-6和MK48-6ACOT魚雷的CBASS套件升級(jí)更換工作, 計(jì)劃分別在2022年和2025年全部更換完成。

3 MK48系列魚雷的未來之路

從上述分析來看, 美國(guó)海軍仍在持續(xù)對(duì)MK48魚雷進(jìn)行改造升級(jí), 所謂的APB和TI等軟硬件升級(jí)手段正在不斷開展, 該系列魚雷仍然有不小的技術(shù)發(fā)展空間?？v觀其發(fā)展路線, MK48系列魚雷的未來之路大致有如下特征。

1) 短期規(guī)劃, 穩(wěn)扎穩(wěn)打。數(shù)十年來, 美國(guó)海軍對(duì)MK48系列魚雷堅(jiān)持走螺旋式升級(jí)發(fā)展路線, 每次改進(jìn)都是從實(shí)際需求出發(fā), 從隱身降噪技術(shù)的逐步提高到淺水性能的逐漸增強(qiáng)等, 每一次升級(jí)都留有一定的時(shí)間裕度和領(lǐng)先空間, 保證了短期內(nèi)該魚雷能夠始終走在領(lǐng)域前列。而且在技術(shù)研發(fā)上既嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn), 也不天馬行空, 比如美國(guó)海軍在該系列魚雷的研發(fā)初期提出的許多指標(biāo)看似遙不可及, 但這在后來都被證實(shí)了是正確的, 正是這種倒逼使得承包商不遺余力去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo), 從而成就了一代性能卓越的水中兵器。再如, 雖然MK48當(dāng)前采用的熱動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)性能已十分先進(jìn), 但美國(guó)海軍仍合理開展雙線并進(jìn)的研發(fā)模式, 對(duì)電動(dòng)力系統(tǒng)也投入了大量研究, 以便在合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)更換更加先進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)?？梢? 從這種穩(wěn)中求進(jìn)的發(fā)展方式中獲益匪淺的美國(guó)海軍今后應(yīng)當(dāng)會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持這種策略。

2) 長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展, 大膽構(gòu)想。二戰(zhàn)以來美國(guó)海軍一直支配著全球海上霸權(quán), 為了維持這一局面不斷更新武器裝備, 不斷構(gòu)想新的作戰(zhàn)理念并加以驗(yàn)證, 甚至已圍繞重型魚雷如何參與新型作戰(zhàn)樣式開展了可行性研究, 比如前文提到的FNC項(xiàng)目已將MK48魚雷納入未來水下協(xié)同作戰(zhàn)計(jì)劃之中。美國(guó)海軍水下武器項(xiàng)目辦公室PMS 404近期又提出了一個(gè)更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的軟硬件升級(jí)計(jì)劃——APB-7/TI-2, 該計(jì)劃作為“未來任務(wù)賦予者(futu- re mission enabler)”項(xiàng)目的一部分, 將于2021財(cái)年展開論證[13], 其中提出了許多全新的作戰(zhàn)任務(wù), 包括實(shí)施超遠(yuǎn)距離反水面作戰(zhàn)、搭載多重機(jī)動(dòng)水雷、實(shí)施海域封鎖、遠(yuǎn)距離攻擊敵方艦艇的母港等, 這些設(shè)想無不體現(xiàn)著美國(guó)海軍將要構(gòu)建的超前作戰(zhàn)場(chǎng)景。

4 結(jié)束語

自MK48系列魚雷首個(gè)型號(hào)服役以來, 美國(guó)海軍為其在不同階段設(shè)計(jì)了不同的發(fā)展規(guī)劃, 經(jīng)過數(shù)十年的螺旋式升級(jí)發(fā)展始終處于重型魚雷領(lǐng)域的先進(jìn)行列, 憑借其出色的性能而一直被美國(guó)海軍重點(diǎn)發(fā)展, 并受到多國(guó)海軍的青睞。文中介紹了MK48魚雷的發(fā)展路線及關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展, 并對(duì)其未來的發(fā)展方向作了分析。未來一段時(shí)間內(nèi), 該雷仍將是美國(guó)海軍核潛艇的主戰(zhàn)武器。通過所謂的APB和TI等軟硬件更新計(jì)劃, MK48魚雷可以迅速吸納魚雷領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)手段為其所用, 其綜合性能和應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)有更大的提高和拓展。甚至可以預(yù)期, 在新型動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破后, 美國(guó)海軍或?qū)?huì)以MK48熱動(dòng)力魚雷為基礎(chǔ)拉開新一代超遠(yuǎn)程重型魚雷面世的序幕。

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Current Situation and Technological Development of U.S. Navy’s MK48 Heavyweight Torpedo

GUO Zhi-qiang1, SU Wen-guo2, TANG Gui2

(1. 92192thUnit, The People’s Liberation Army of China, Ningbo 315100, China; 2. 92858thUnit, The People’s Liberation Army of China, Ningbo 315800, China)

The MK48 series heavyweight torpedo is a type of undersea weapon and it has gained considerable popularity from the U.S Navy. Furthermore, it has undergone considerable development in recent years. This paper reviews the development process and current situation of MK48 heavyweight torpedo and discusses the current progress of its research and development. Furthermore, the development routes of MK48 torpedo are analyzed, and the research results and application of three key developmental projects, namely: stealth torpedo enhancement program (STEP), torpedo advanced propulsion system(TAPS), and common broadband advanced sonar system(CBASS) are emphatically introduced. Finally, the main characteristic of its future development routes is preliminarily analyzed, and it is concluded that joint operations may be a novel application of MK48 torpedo.

U.S. Navy; MK48 heavyweight torpedo; technological development

TJ63; E925.2

R

2096-3920(2021)02-0129-06

10.11993/j.issn.2096-3920.2021.02.001

郭志強(qiáng), 蘇文國(guó), 唐貴. 美國(guó)海軍MK48重型魚雷現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展[J]. 水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào), 2021, 29(2): 129-134.

2020-03-08;

2020-04-26.

郭志強(qiáng)(1986-), 男, 博士, 工程師, 主要研究方向?yàn)轸~、水雷技術(shù)以及作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃等.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)