電影里潛艇和魚雷追逐場面在現實中會發生嗎?
謝謝邀請。下面由稀星天外來回答這個問題。
大多數現代潛射魚雷都是兩用的,既可以攻擊水面艦只或潛艇。但是這兩個目標具有不同的特征,擊沉它們的方法也不盡相同。稀星天外今天就介紹一下兩種潛射魚雷的功能以及它們的實際工作原理,這與大家在電影中看到的可能完全不同。
基于動力系統類型,現代潛射魚雷有兩種變體:熱(化學)能和電能。熱能魚雷使用的燃料,例如奧托燃料II,發動機來驅動魚雷的推進系統。這些特殊燃料可以在不使用外部氧氣的情況下燃燒,推動燃氣渦輪發動機或星型活塞發動機的轉動,進一步驅動兩個旋轉方向相反的螺旋槳,從而將魚雷推至超過60節(約111公里/小時)的速度。如果在燃料燃燒過程中注入像高氯酸羥銨(HydroxylAmmonium Perchlorate,HAP)這樣的添加劑,甚至可以實現更高的速度。HAP的使用讓熱能魚雷比電動魚雷在目前具有速度優勢。
圖一 美國海軍的“馬克48(Mark48)”重型魚雷是一種使用奧托II性燃料的熱能魚雷,已經發展了七代。最新型Mod 7在2008年服役。
熱能魚雷可以在更高的速度下實現比電動魚雷更長的射程。液體燃料能夠存儲更多的能量,并且可以在現代燃氣渦輪發動機中更有效地燃燒,從而使這些致命武器具有在敵方探測或攻擊范圍之外攻擊任何目標的能力和速度。
在某些現代魚雷中,已經用燃氣渦輪發動機取代了老式的外部燃燒星型活塞發動機。燃氣渦輪發動機較高的轉速加上對魚雷外殼和廢氣排放系統的靜音改進,使現代熱能魚雷可以像發射它們的潛艇一樣安靜。如果現代魚雷使用被動聲納進行導引,目標可能直到被擊中都不會知道它受到了攻擊。
電動魚雷更為常見,因為它們易于制造和維護,使用時的安全性也更高。同時,它們具有一些熱能魚雷沒有的能力。例如,因為不需要在啟動過程中克服機械滯后和慣性,使用高轉矩永磁電機的現代電動魚雷可以在不到一秒的時間內達到最大速度。這使它們還沒有離開魚雷發射管就可以達到50節(約93公里/小時)的速度。
電動魚雷的另一大優點是它們可以采用模塊化設計,例如德國的DM2A4“海鱈(Sea Hake)”Mod 4魚雷。它采用串聯電池,每條魚雷可以選擇安裝2、3或4個電池。更多的電池可以使魚雷具有更大的射程。較少的電池則可以使它更輕、更靈活,但要犧牲射程。不管什么配置都可以使它保持50節的速度,并且像現代熱能魚雷一樣安靜。
圖二 德國“海鱈”Mod4魚雷是一種電動魚雷,根據不同的任務,它可以配置2、3或4個電池(見本圖左上角)
今天,潛射魚雷使用高能鋅-氧電池或某些其他類型的能量電池。與標準電池相比,它們提供的電力要持久得多。但高能電池的性能可以說是各國保守最為嚴密的數據。
在諸如《紅潮風暴(英文名Crimson Tide)》和《冰海陷落(英文名Hunter Killer)》之類以現代潛艇為題材的電影中,魚雷追逐潛艇的場景往往是最具戲劇性的效果。現實情況是,在現代潛艇攻擊中,魚雷大范圍機動和目標潛艇瘋狂逃避擺脫,是最不可能發生的情況。如前所述,在21世紀的水下戰斗中,目標很可能還沒有發現魚雷就被摧毀了?,F代潛射魚雷的設計中內置了靜音的被動模式,除非使用主動聲納模式,否則可能要等到引爆前才能探測到。
圖三 《紅潮風暴》電影海報
圖四 好萊塢電影《冰海陷落》的劇照
在現代海軍演習中經常發生的是兩艘潛艇彼此之間相距數百米,同時發現對方,一起攻擊最后同歸于盡。另一種交戰方式是當一艘潛艇搶先發現對方,通常在另一方的探測距離之外,首先發射魚雷,一擊必中,全身而退。因此,像潛戰電影中那種讓人腎上腺素分泌加速的長時間水下纏斗是不現實的。實際的水下戰斗悄然無息地發生,幾乎沒有反應時間來抵御即將來臨的攻擊。
此外,許多現代魚雷都有一條指揮線或光纖電纜,可以從魚雷后面卷起,并與潛艇的火控系統建立數據鏈接。在發射魚雷之前,它必須知道三件事:
魚雷發射后的航向和深度是什么?
在什么距離上它可以開始搜索目標?
保險解除的邊界在哪里?
圖五 很多現代魚雷都是所謂的“線導”魚雷借助線纜,在火控操作員控制下,魚雷可以改變其攻擊參數甚至放棄攻擊。使用潛艇的聲納數據代替魚雷自身的聲納數據,可以更改目標,重新設置攻擊深度和安全距離,并可以忽略敵方使用的誘餌和干擾等對抗措施。如果數據鏈路丟失,則魚雷將遵循其接到的最后指令,并在必要時執行預先設置的反反魚雷對抗對策。
發射后,魚雷將向潛艇下方進行一個短暫的俯沖,以避免讓潛艇本身碰到指令導線,從而纏繞在潛艇的指揮圍殼和螺旋槳上。電纜或光纜由安裝在魚雷發射管或魚雷雷體中的繞線分配器隨著魚雷在水中的行進而釋放。在某些情況下,會同時從發射管和魚雷雷體釋放導線,以減少導線因過度拉伸而斷裂的機會。
潛艇的火控系統向魚雷提供了一個數字邊界,又稱為“殺傷盒”。這些邊界旨在防止魚雷攻擊母艦或指定區域之外的任何其他目標。你可以把這些邊界想象成水中的一個三維立方體,其大小由潛艇的武器官在射擊前設定。
魚雷將以預定的路線和深度航行到目標區域。在航行過程中,除非另有指示,否則魚雷將測量環境背景噪聲并達到其搜索深度。同時,它還要為自身的高頻有源聲納計算合適的發射功率,以確保沒有混響和失真,也不會被背景回聲所掩蓋。在搜索模式下,魚雷將減速和提高聲納發射的功率水平,以最大化探測能力。這在復雜、淺水、嘈雜和冰冷的環境中尤其重要。
武器到達設定的殺傷區域后,它會激活自己的傳感器并開始尋找目標。如果潛艇和魚雷之間的數據鏈接還沒有中斷,火控操作員可以隨時更改“殺傷盒”的大小尺寸。他們還可以根據需要手動操縱或關閉魚雷。如果魚雷離開了“殺傷盒”,它的彈頭會上上保險,發動機自動關閉并沉入海底。魚雷不能像在電影《獵殺“紅色十月”(英文名Hunt for Red October》中那樣被“引爆”。
圖七 電影《獵殺“紅色十月”》劇照,該片段應該是美國洛杉磯級攻擊核潛艇采用緊急上浮擺脫魚雷襲擊。這在現實生活中永遠不會發生。
如果發射魚雷的潛艇在魚雷攻擊期間進入殺戮箱且魚雷沒有被關閉,它會被魚雷識別為有效目標。應對和防止這種情況的關鍵是在魚雷攻擊期間保持完全的態勢感知。特別是當潛艇自己需要躲避敵方反擊時,態勢感知的缺乏很容易導致其誤入自己魚雷的“殺傷盒”。
魚雷具有三種基本的目標檢測方法:被動聲納,主動聲納和尾流追蹤:
被動聲納僅偵聽由預期敵人產生的特定目標噪聲,或者設定為鎖定檢測到的最大聲源上。盡管啟動被動導引要求聲響的強度超過一定的閾值,但是被動模式是最能實現攻擊突然性的導引模式,因為除非很近,否則根本無法發現采用這種導引方式的魚雷。舊式的被動導引魚雷會采用蛇形機動來增加魚雷的搜索區域,但這會犧牲速度和射程?,F代魚雷可以通過數字化聲納波形在更寬廣的搜索扇區內進行搜索。這樣不僅可以避免魚雷因為反復轉向而損失速度和射程,還可以提高搜索的效率。
圖八 魚雷被動引導的簡單工作原理主動聲納只是簡單地以高頻發射聲納能量脈沖。發射功率大小由魚雷發射后它所測量到的背景噪聲來確定。它將以最有效的方式搜索整個“殺傷盒”。在主動攻擊期間,目標潛艇很可能會使用聲納掩蔽器和干擾器加以對抗。魚雷所采取的對策是通過絕密的濾波技術來消除這些干擾源。
如今,“尾流導引”技術在雙用途魚雷上越來越普遍。直徑533毫米和650毫米的魚雷都可以具有尾流導引能力。但是像俄羅斯的65-76A這樣的650毫米魚雷是專門設計采用“尾流導引”技術的大型遠程魚雷,旨在搜尋船尾的尾流并加以跟蹤。這種650毫米魚雷的燃料足以以50節的速度行駛超過100公里,持續一個多小時。這使得躲避這種魚雷成為一件非常耗時的事情,從而使發射該魚雷的攻擊潛艇有時間逃脫反潛兵力的圍剿,然后重新發生攻擊。有多種方法可以有效地對付“尾流導引”的魚雷,但是這種武器的齊射是一種有效的殺傷手段。
圖九 俄羅斯的53-65K型魚雷是蘇聯開發的一種直徑533毫米“尾流”制導魚雷末端導引是魚雷攻擊的最后階段。魚雷一旦探測到有效目標,它就會通過線纜把目標的位置、速度、深度和航向傳回潛艇的火控系統。該數據將與火控解決方案進行比較。除非另有指示,否則魚雷將進入末端導引狀態。末端導引采取主動聲納探測,在受到前一個聲納脈沖的回波后,立即朝著回波源頭發射下一個脈沖。
由于魚雷和目標的距離迅速拉近,目標可以聽到音調越來越高、間隔越來越短的“乒乒”聲,類似于世界末日倒計時。此時,目標已經知道自己正遭到攻擊,但為時已晚。魚雷距離實在太近且移動實在太快,任何反制措施都無力回天了。
現代魚雷通常使用復合引信。它這結合了利用聲信號和磁信號測量距離的近炸引信和由物理撞擊引爆的觸發引信。盡管對于魚雷來說,最好是在船體的一米范圍內近距離引爆,但觸發引爆也能對哪怕是最大的軍艦造成毀滅性影響。
圖十 實戰演習中的BAE系統“矛魚”魚雷攻擊水面艦只場景
現代的潛射魚雷是功能強大且致命的武器。21世紀的技術和工程使冷戰時期形成的科學和經驗得到了進一步的改善。BAE系統的“矛魚(Spearfish)”,阿特拉斯電子的“海鱘”Mod 4,法國海軍集團公司的F21和俄羅斯的UGST-M等魚雷都代表了該技術領域的最新發展。
高速、殺傷力、遠射程和低探測性的強大結合使現代魚雷擁有了比其他海軍武器更大的優勢。
圖十二 某國魚雷的尾部細節,可以看到兩個想向旋轉的螺旋槳和位于中軸的導引線纜