1.7 潛艇的電子設(shè)備

現(xiàn)代潛艇上的電子設(shè)備種類非常多，包括導(dǎo)航系統(tǒng)、潛望鏡、探測設(shè)備、通信設(shè)備、電子對抗設(shè)備等。

1.7.1 導(dǎo)航系統(tǒng)

潛艇的導(dǎo)航系統(tǒng)及設(shè)備的作用是為潛艇海上航行提供導(dǎo)航信息的設(shè)備，確保潛艇在水下的安全航行、定位和作戰(zhàn)。

早期潛艇的導(dǎo)航系統(tǒng)包括磁羅經(jīng)、陀螺羅經(jīng)、計(jì)程儀、測深儀、六分儀、航跡自繪儀和自動操舵儀等，現(xiàn)代潛艇還有天文導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)導(dǎo)航、近程和遠(yuǎn)程無線電導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等設(shè)備，以構(gòu)成潛艇的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)。前面幾種屬于非自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，使用時(shí)均要求潛艇露出水面，才能接收到所需要的導(dǎo)航信息；慣性導(dǎo)航屬于完全自主式的導(dǎo)航系統(tǒng)，能連續(xù)、準(zhǔn)確地提供潛艇位置及航向、航速等導(dǎo)航信息，其工作不依賴于外界信息，有利于提高潛艇的隱蔽性。

1.7.2 探測設(shè)備

潛艇的探測設(shè)備主要包括潛望鏡、雷達(dá)和聲吶等。

●潛望鏡

潛望鏡被人們稱為潛艇的“眼睛”，主要作用包括：潛艇處于水下潛望深度時(shí)，對海和對空進(jìn)行實(shí)時(shí)搜索和警戒；向潛艇火力系統(tǒng)提供目標(biāo)的方位、距離、速度和舷角等射擊諸元（技術(shù)參數(shù)）；對敵艦進(jìn)行瞄準(zhǔn)，實(shí)施魚雷攻擊等。

傳統(tǒng)潛望鏡是根據(jù)光學(xué)原理制成的觀察器材，由鏡筒和鏡片組成，鏡筒長達(dá)8～15米，鏡筒內(nèi)按不同的角度裝有多組鏡片，用于反射物體的影像。潛艇在水下時(shí)，需要先上浮至潛望鏡深度，然后把潛望鏡的鏡頭伸出水面，觀察員通過艇內(nèi)的潛望鏡目鏡，即可觀察水面上的情況。潛望鏡上裝有方位盤和測距裝置，只要發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，就可以立即測算出目標(biāo)的方位和距離等信息。此外，潛望鏡還裝有照相設(shè)備，可以為目標(biāo)拍照。傳統(tǒng)潛望鏡需要穿透耐壓艇體，所以也稱為穿透式潛望鏡。

潛望鏡發(fā)展至今已有80多年的歷史，第二次世界大戰(zhàn)之后，潛望鏡得到了快速發(fā)展。到20世紀(jì)70年代后期，出現(xiàn)了光電潛望鏡，除了具有常規(guī)目視光學(xué)通道外，還可選裝激光測距機(jī)、紅外熱像儀等多種光電器件和光電傳感器，成像更清晰。80年代末，光電桅桿問世，使?jié)撏в辛四軐?shí)時(shí)搜索目標(biāo)、分辨力更高的“眼睛”。光電桅桿安裝在指揮塔內(nèi)，可以升降，但不穿透耐壓殼體。其內(nèi)部裝有電視攝像機(jī)、熱像儀和像增強(qiáng)器等光電傳感器，通過電纜或光纜向控制室傳輸圖像信息。光電桅桿上涂有雷達(dá)吸波材料，以降低被敵方雷達(dá)探測到的幾率。使用時(shí)，在光電桅桿露出水后，只需快速旋轉(zhuǎn)一周就可縮回，大大縮短搜索時(shí)間，減少暴露幾率。

現(xiàn)代潛艇大多數(shù)都安裝兩部潛望鏡：一部攻擊潛望鏡和一部觀察潛望鏡。前者用于發(fā)現(xiàn)和瞄準(zhǔn)水面目標(biāo)，而后者主要用于觀察海空情況和導(dǎo)航觀測。潛艇在浮出水面前，艇長都必須指揮潛艇在潛望鏡深度處先用潛望鏡對海平面做一次360度的觀察，以求盡早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的敵情。只有在確認(rèn)沒有任何威脅的情況下，潛艇才會浮出水面。

●雷達(dá)

雷達(dá)是利用電磁波來探測目標(biāo)的電子設(shè)備，潛艇搭載的雷達(dá)，通過發(fā)射電磁波對指定區(qū)域進(jìn)行照射，通過接收目標(biāo)反射的回波，將水面上的情況反映到艇內(nèi)的顯示器上，通過顯示器上的顯示，就可以知道水面上是否存在可疑目標(biāo)，并由此獲得目標(biāo)的距離、方位、高度和徑向速度等信息。雷達(dá)具有探測距離遠(yuǎn)、測定坐標(biāo)快和可全天候工作等特點(diǎn)。

雷達(dá)是潛艇上極為重要的一種探測設(shè)備。雷達(dá)天線可升可降，在潛艇處于水面航行狀態(tài)或潛望深度時(shí)均可工作。雷達(dá)能夠保證潛艇在潛望鏡航行狀態(tài)時(shí)對敵方雷達(dá)的偵察告警，保證航行安全，并可以為魚雷和導(dǎo)彈攻擊提供目標(biāo)數(shù)據(jù)，以對目標(biāo)實(shí)施攻擊。不過由于雷達(dá)發(fā)出的電磁波無法穿透較深的海水，所以主要用于搜索水面航行的目標(biāo)。

TIPS：

潛艇的生存能力取決于自身的隱蔽性，一旦被發(fā)現(xiàn)，就很難逃脫。為了安全起見，原則上盡量少發(fā)射或不發(fā)射任何無線電波。目前較為有效的辦法是盡量縮短通訊時(shí)間和提高信息傳輸速率，將其發(fā)射時(shí)間限制在無線電偵察定位系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，使敵方來不及對無線電波信號的存在做出反應(yīng)。

●聲吶

聲吶是利用聲音在水中的傳播來進(jìn)行偵察的設(shè)備，也是潛艇水下活動時(shí)的主要探測工具。為了能有效發(fā)現(xiàn)水面上或水下的目標(biāo)，通常潛艇都裝備以下兩類聲吶。

※ 主動式聲吶：主動式聲吶工作時(shí)，主動發(fā)射聲波，待聲波遇到目標(biāo)就反射回來，接收器接收到回波，就能主動測定目標(biāo)的方位、距離和運(yùn)動要素等信息。

※ 被動式聲吶：被動式聲吶則不會發(fā)射聲波，而是依靠接收目標(biāo)螺旋槳或其他機(jī)械工作發(fā)生的噪聲來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，從而進(jìn)行被動識別、跟蹤、測向和測距等工作。

潛艇上安裝或攜帶的聲吶統(tǒng)稱為潛載聲吶，類型眾多，這部分內(nèi)容可以在本書第5章的聲吶部分中找到相關(guān)的知識，這里不再詳述。

1.7.3 通信設(shè)備

潛艇在執(zhí)行軍事任務(wù)時(shí)，必須要與外界有安全、可靠的通信方式。目前，潛艇的通信設(shè)備主要包括中頻接收機(jī)、高頻接收機(jī)、超高頻接收機(jī)、低頻或甚低頻接收機(jī)、衛(wèi)星通信設(shè)備和水聲通信設(shè)備等。根據(jù)通信目標(biāo)的不同，采用的通訊方式和相關(guān)設(shè)備也不一樣。

●無線電通信

當(dāng)潛艇需要與岸上目標(biāo)聯(lián)絡(luò)時(shí)，通常是以無線電通信方式進(jìn)行的，例如VLF頻段和ELF頻段。但由于超短波（超高頻）、短波（高頻）在水中衰減太快，難以穿透海水，要想完成通信，潛艇必須浮出水面或?qū)撏У慕邮仗炀€伸出水面，但是這樣就容易暴露目標(biāo)。

為了解決這一問題，人們采用浮標(biāo)天線或浮力天線，即把天線通過一根長長的繩索施放到水面，這樣潛艇在水下也可發(fā)射信號。然而，這樣仍然存在潛艇自我暴露的問題，因?yàn)闈撏г谶h(yuǎn)距離用短波通信，其信號本身就不保密，可能被敵方截獲并破譯，從而測出潛艇的活動區(qū)域和大體位置，而且露出水面的浮標(biāo)天線也有被敵方雷達(dá)探測到的可能。

目前，潛艇在水下如果不施放通信浮標(biāo)，就難以主動與岸上聯(lián)絡(luò)，而只能被動地單向接收岸上的無線電超長波（低頻）或極長波（甚低頻）信號，超長波的波長為1萬～10萬米，它能從空中深入水下，經(jīng)過水中的衰減，仍然可達(dá)到水下30米左右的深度，使水下的潛艇能接收到岸上發(fā)來的電波。極長波的波長大于10萬米，幾乎可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對潛通信，穿透水層的深度達(dá)200米以上。這是目前岸上與潛艇通信的主要方式。

由于超長波和極長波發(fā)射設(shè)施非常龐大，占地達(dá)數(shù)平方千米，無法安裝在潛艇上，所以只能建在陸地。對潛艇來說，超長波通信和極長波通信只是單向廣播式的通信，如果潛艇要接收岸上指揮機(jī)構(gòu)的指令，必須按規(guī)定的時(shí)間和頻率接收。潛艇在水下接收這種長波信號的深度是由岸上長波發(fā)射臺的發(fā)射功率大小決定的。由于極長波在單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量少，通訊速度很慢，一般只用于發(fā)送一些預(yù)先規(guī)定好的簡單指令，例如向彈道導(dǎo)彈核潛艇發(fā)送發(fā)射核彈的命令等。此外，由于岸上目標(biāo)太大，易遭到攻擊破壞。

●機(jī)載中繼通信

岸上的通信設(shè)施體積龐大，特別是天線系統(tǒng)，隱蔽性差，極易被敵人發(fā)現(xiàn)和攻擊。為了保證與潛艇的聯(lián)絡(luò)，還可以使用一種具有較高生存能力的機(jī)載中繼系統(tǒng)，如美國的“塔卡木（TACAMO）”通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)全套設(shè)備裝在EC-130Q（早期型號）或E-6A/B運(yùn)輸機(jī)的無線電設(shè)備艙內(nèi)，包括VLF、LF、HF和SHF等頻段的通信設(shè)備。

TIPS：

VLF通信設(shè)備包括發(fā)信機(jī)和拖曳天線，天線端部帶一具穩(wěn)定傘。需要發(fā)射信號時(shí)，飛機(jī)沿小半徑圓圈連續(xù)飛行，使天線的垂直方向有效長度達(dá)到實(shí)際長度的70%。當(dāng)陸基固定VLF通訊發(fā)射臺被摧毀時(shí)，則需要在任何時(shí)候都能有一架或多架飛機(jī)處于巡航狀態(tài)并時(shí)刻準(zhǔn)備轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)往戰(zhàn)略核潛艇的報(bào)文。

采用能在空中大范圍活動的飛機(jī)作為中轉(zhuǎn)站，能確保戰(zhàn)時(shí)在本土通信系統(tǒng)遭到大規(guī)模毀滅的情況下能可靠地指揮潛艇作戰(zhàn)，和平時(shí)期也承擔(dān)部分對潛通信任務(wù)。另外，中繼機(jī)可飛到不同的空域，敵人難以猜度己方潛艇的機(jī)動態(tài)勢，增大了潛艇部隊(duì)的生存率。

●通信浮標(biāo)

潛艇與外界（岸上、水面艦船或飛機(jī)）進(jìn)行通信時(shí)，可由潛艇發(fā)射通信浮標(biāo)。如果需要發(fā)送的信息對實(shí)時(shí)性要求不高時(shí)，可使用一種裝有盒式錄音機(jī)和無線電發(fā)射機(jī)的浮標(biāo)從水下潛艇發(fā)送出去。在其上浮到水面后，經(jīng)過15～60分鐘的設(shè)定延時(shí)，再將預(yù)先擬好的報(bào)文發(fā)送出去，間隔一段時(shí)間可重復(fù)發(fā)送。設(shè)定延時(shí)主要是為了保護(hù)潛艇不被發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)外界需要與潛艇進(jìn)行通信時(shí)，可利用水面艦船或飛機(jī)向潛艇投放通信浮標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。例如，為了向水下潛艇發(fā)送電報(bào)，可將預(yù)先擬好的報(bào)文輸入到通信浮標(biāo)中，然后將其裝在標(biāo)準(zhǔn)聲吶浮標(biāo)內(nèi)并由水面艦船或飛機(jī)投放到水中。浮標(biāo)入水時(shí)，在水面附近完成第一次發(fā)送電報(bào)工作。下降到預(yù)定深度會第二次發(fā)送電報(bào)。在同一深度停留數(shù)分鐘后，再發(fā)送一次電報(bào)并沉沒。從浮標(biāo)入水到沉沒，全部過程持續(xù)約一刻鐘左右。

●衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是利用太空中的衛(wèi)星作為中繼，實(shí)現(xiàn)指揮中心和潛艇間的數(shù)據(jù)交換，具有傳輸速度快、通信距離遠(yuǎn)、保密性強(qiáng)和全天候工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，是潛艇通信的一種主要手段。現(xiàn)在大多數(shù)潛艇都在升降桅桿上裝有衛(wèi)星通信天線，這種天線能在潛艇貼近水面或在潛望鏡深度航行時(shí)使用，在一定程度上增加了敵方的偵察探測難度。

●藍(lán)綠激光對潛通信

由于無線電通信方式難以實(shí)現(xiàn)深海通信，人們開始尋找新的對潛通信方式。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)綠激光對潛通信逐漸走入人們的視線。這種通信方式是利用在海水低損耗窗口波長上的藍(lán)綠激光，通過衛(wèi)星或飛機(jī)與深水中潛航的潛艇進(jìn)行通信，也包括水面艦船與潛艇之間的通信。

藍(lán)綠激光的工作波段是海洋中光傳播的窗口，穿透海水能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)與水下400米乃至更深的對潛通信。通信時(shí)，潛艇在巡航深度用自身殼體上的接收器即可接收報(bào)文，不影響潛艇的機(jī)動性，也不會暴露目標(biāo)。此外，藍(lán)綠激光的工作頻率高，數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)，不受電磁以及核輻射的影響；波束寬度窄，能量集中，方向性好；保密性好，抗干擾性和抗破壞能力強(qiáng)；潛載激光通信設(shè)備輕便，便于部署。這些特性可使?jié)撏г谒卵埠綍r(shí)安全地完成通信任務(wù)。

目前，藍(lán)綠激光對潛通信系統(tǒng)主要包括陸基、天基和空基三種：

※ 陸基系統(tǒng)：由陸上基站發(fā)出強(qiáng)脈沖激光束，經(jīng)衛(wèi)星上的反射鏡，將激光束反射至所需照射的海域，實(shí)現(xiàn)與水下潛艇的通信。這種方式可通過衛(wèi)星擴(kuò)束成寬光束，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的通信，也可控制成窄光束，以掃描方式通信。這種方式靈活，通信距離遠(yuǎn)，通信速率高，安全性好，可用于全球范圍內(nèi)的對潛通信，但較難實(shí)現(xiàn)。

※ 天基系統(tǒng)：將大功率激光器置于衛(wèi)星上，由地面對衛(wèi)星設(shè)備實(shí)施控制和聯(lián)絡(luò)，借助衛(wèi)星直接用激光對潛通信，或者借助衛(wèi)星間的星際通信，讓處于最佳位置的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)與指定海域的潛艇通信。這種方式具有很高的效率和隱蔽性，可以說是激光對潛通信的最佳方式，但實(shí)現(xiàn)難度也很大。

※ 空基系統(tǒng)：將大功率激光器置于飛機(jī)上，飛機(jī)以一定高度和速度飛越預(yù)定海域時(shí)，激光束以矩形等形狀的波束掃過目標(biāo)海域，從而形成一條條照射帶。在飛機(jī)一次飛過潛艇上空的時(shí)間內(nèi)，即可完成對水下潛艇的廣播式通信。這種方式較為容易實(shí)現(xiàn)，在滿足指定條件的情況下，可快速升級到天基系統(tǒng)中。

●水中通信

為了達(dá)到隱蔽的目的，潛艇大部分時(shí)間是在深水區(qū)域活動。在水下航行過程中，當(dāng)潛艇需要與水面或水下目標(biāo)進(jìn)行通信時(shí)，需要使用水聲通信設(shè)備——水下通信聲吶。它能向水中發(fā)射長短不一的聲波信號，組成電報(bào)的密碼，或?qū)⒄Z言和聲波相互轉(zhuǎn)換來進(jìn)行通話。其主要任務(wù)是保證潛艇的集群活動或配合其他兵力通訊聯(lián)絡(luò)需要。

航行過程中，如果潛艇的敵我識別聲吶發(fā)現(xiàn)了水面或水下目標(biāo)，會通過對口令的方式來判斷敵我，這種聲吶發(fā)出一個特殊的信號（口令）詢問對方，對方若是己方潛艇，就回答一個信號，若不是就收不到信號，即使收到也不能正確回話。

TIPS：

不過，激光通信也存在很大的缺陷，即需要借助高空的衛(wèi)星或通信中繼飛機(jī)才能實(shí)現(xiàn)對潛通信。當(dāng)衛(wèi)星或其他中轉(zhuǎn)機(jī)制受損時(shí)，潛艇的通信系統(tǒng)將徹底癱瘓。此外，由于這種通信方式使用經(jīng)大氣傳播的光波，在大氣中會發(fā)生光散射，從而造成信號的衰減。目前，這種方式還無法完全取代無線電通信。

TIPS：

由于水聲通信設(shè)備是以類似廣播的形式發(fā)布信號的，很容易被敵方截獲，所以在實(shí)際使用中是受嚴(yán)格控制的，什么時(shí)候能用，什么時(shí)候不能用，都有嚴(yán)格的規(guī)定。

1.7.4 電子對抗設(shè)備

電子對抗也稱為電子支援（ESM），通過裝備的測向系統(tǒng)、電子偵察系統(tǒng)和電子對抗雷達(dá)偵察接收機(jī)，以及拖曳式誘餌系統(tǒng)等電子設(shè)備，搜索、截獲、定位、識別與分析敵方電子設(shè)備輻射的電磁波，并為實(shí)施電子對抗、電子反對抗、威脅告警、回避、目標(biāo)截獲和搜尋等行動提供所需的信息。

此外，潛艇還裝備了很多水聲對抗設(shè)備，包括偵察聲吶和水聲干擾器材等。偵察聲吶用于偵察目標(biāo)主動聲吶發(fā)出的聲波信息及其技術(shù)參數(shù)。水聲干擾器材主要有水聲干擾器、水聲誘餌（潛艇模擬器）和氣幕彈，用于壓制、迷惑、誘開敵方聲吶的跟蹤或聲自導(dǎo)魚雷的攻擊。