水下战新纪元（英文）
新兴时代海底战布莱恩·克拉克 1海底战的新兴时代介绍美国的防御战略很大程度上取决于美国在海底战中的优势。面对越来越多的国家部署的越来越多的反介入/区域拒止 (A2/AD) 威胁，安静的潜艇是美国军方收集情报和投射力量的最可行手段之一。因此，海底战是美国当前和未来作战计划的重要元素，即使不是必不可少的元素。美国的竞争对手尤其担心潜艇为美国的力量投射行动提供的通道，这有助于抵消敌人的数量或地理优势。1从广义上讲，海底战是在水下领域内外的军事行动中使用潜艇和其他海底系统。这些任务可能是进攻性的，也可能是防御性的，包括监视、特种部队的部署，以及摧毁或压制敌方军队和海底基础设施。美国在海底战方面的优势是数十年研发 (R&D)、先进的国防工业基础、作战经验和高保真训练的产物。然而，这种优势远未得到保证。美国潜艇是世界上最安静的潜艇，但不依赖潜艇发出的噪音的新探测技术正在出现，这可能会使传统有人驾驶潜艇的操作在未来变得更加危险。美国的竞争对手很可能在追求这些技术的同时也在扩大自己的海底力量。为了在本世纪保持其海底优势，美国海军必须通过重新考虑有人驾驶潜艇的作用和利用新兴技术来部署新的“海底系统系列”，从而加速海底战的创新。1 Owen R. Cote, Jr.，评估美国和中国之间的海底平衡，战略研究项目工作论文（波士顿：麻省理工学院，2011 年 2 月）； David Axe，“中国认为它可以在战斗中击败美国”，真正的清晰防御，2014 年 9 月 24 日，可在 http://www.realcleardefense.com/articles/2014/09/24/china_thinks_it_can_defeat_america_in_battle_107461.html 获取 2CSBA |海底战争的新时代明年，作为一项新研究计划的一部分，战略和预算评估中心 (CSBA) 将探索海底战技术和作战的趋势。这项工作的目标是确定利用海底领域的新方法，以保持美国的军事优势，同时保持拒绝对手使用海底的能力。这份初步报告描述了海底竞赛在上个世纪的演变、可能导致海底战争新时代的颠覆性趋势，以及构成海底竞赛下一章的有效方法的要素。海底竞赛的演变要了解海底战争在未来可能会发生怎样的变化，回顾一下它在过去一个世纪中的演变过程是很有用的。虽然采矿和扫雷的存在时间几乎与船舶一样长，但海底战在第一次世界大战 (WWI) 中首次成为进攻和防御军事行动的重要领域。在那场冲突中，有几个国家开始大规模使用潜艇攻击民用船只，偶尔还会攻击敌方军舰。这创造了对反潜战 (ASW) 的需求，并开始了潜艇和反潜战部队之间的“隐藏者”竞争。在战后的一个世纪里，这场竞争经历了几个不同的阶段，每个阶段都以主要的 ASW 检测方法为特征。在第一次世界大战和第二次世界大战 (WWII) 中，潜艇和反潜战部队之间的寻宝者竞争主要在水面以上，通过电磁 (EM) 频谱中的无线电和雷达传输进行。潜艇速度相对较慢，仅限于对目标进行短程目视探测。2他们需要通过来自岸上或其他潜艇的无线电通信“提示”或指向车队。这些通信可能会被反潜战部队拦截，后者使用高频测向 (HFDF) 设备解密潜艇命令和报告或地理定位传输潜艇。此外，两次战争中的潜艇都容易受到视觉和（在二战中）雷达探测的影响，因为它们更像是潜水船而不是真正的潜艇。他们只能在水下工作 1-2 天，大部分时间都待在水面，以便使用柴油发动机进行更快的推进、恢复大气并为电池充电。二战的捉迷藏比赛导致了一个动作和反动作的循环；随着反潜战部队开发出探测潜艇的新方法，潜艇试图通过采用新方法来躲避探测进行反击。例如，一旦潜艇部队意识到雷达被成功用于对付他们，他们就会部署雷达警告接收器（RWR）。反潜战部队通过部署更有效且现有 RWR 无法探测到的高频雷达做出反应。一旦潜艇部队意识到他们被新的雷达频率跟踪，他们就开发了一种新的 RWR 来进行补偿。同样，当一方确定其2 一艘浮出水面的二战潜艇的“眼高”约为 20 英尺或更小。眼高是传感器（包括人）在海面上方的高度。传感器越高，传感器可以看到的越远，因为它的地平线越远。从数学上讲，传感器可以看到的距离由以下公式确定：范围 (nm) = 1.14 x √眼睛高度 (ft) 3通信代码可能被破坏，将引入新代码以恢复安全协调操作的能力。反过来，这些新代码最终会被破解。这些循环以越来越快的速度重复，直到战争结束，如图 1 所示。图 1：二战 ASW 竞赛中进步的生命周期尽管在两次世界大战中，反潜战部队定期在基于电磁频谱的寻宝者竞争中获得优势，但直到每次冲突后期，他们都无法击沉大量敌方潜艇。然而，在专门的反潜战工作开始后不久，潜艇攻击造成的航运损失就减少了，如图 2 所示。3这表明，ASW 的努力并没有消灭潜艇，而是通过减缓它们部署到巡逻区域的速度、阻止它们进入射击位置以及破坏它们的攻击协调来降低潜艇的有效性。这种反潜方式利用了潜艇的固有缺点，即它们相对较慢，缺乏自卫系统，并且不能快速评估潜艇的有效性。3 本次比赛在 John Stillion 和 Bryan Clark, Winning Battle Network Competitions in the 21 中有详细描述英石Century（华盛顿特区：战略和预算评估中心，2015 年）。 4CSBA |海底战争的新时代来袭武器。因此，即使是不成功的反潜战攻击也常常迫使潜艇躲避并失去主动权，或者使其更容易被反潜战再攻击发现。图 2：大西洋海战中的航运和潜艇损失二战后期，随着呼吸管的引入、改进的 RWR 和“爆发式”通信的引入，捉迷藏者竞赛的第一次重大中断。4这种能力的结合使德国 XXI 型潜艇在浮潜时能够保持在水下并最大限度地减少它们对雷达探测的脆弱性，从而有效地结束了基于电磁波的潜艇与反潜战的竞争。然而，潜艇部队无法在战争结束前以相关数量部署这些进步。4 潜水艇呼吸管，类似于游泳者观察珊瑚礁时使用的呼吸管，使潜水艇能够在潜水艇保持在水下（除了呼吸管的顶部）时从水面上吸入空气。这使潜艇能够运行其柴油发动机，提供比电池更大的推进功率和速度，并交换空气潜水艇呼吸新鲜空气。当雷达用于探测通气管时，RWR 使潜艇能够降低通气管并避免被探测到。 “突发”通信使他们能够减少传输的长度和他们对拦截的敏感性。新的 RWR 永久安装在潜艇桅杆上，可以在潜艇处于潜望镜深度时操作。以前，RWR天线在潜艇浮出水面时临时安装在潜艇的舰桥上。在潜艇下潜之前，它们必须被分解并带入内部。 RWR 的频率范围也受到限制。战争结束时，突尼斯等新型 RWR 覆盖了对潜艇搜索和探测有用的最高频率范围（“X 波段”）。 5图 3 和图 4：德国 XXI 型潜艇和美国鹦鹉螺号二战后，海军进行了多项努力，将声纳用于反潜战。5但事实证明，潜艇在靠电池供电时使用被动声纳太安静了，而且在水面噪音中消失了，或者在浮潜时听起来像柴油动力水面舰艇。当潜艇在较浅的深度工作时，例如浮潜时，主动声纳对潜艇有些有效，但由于声音传入和传出潜艇时会产生传播损失，因此探测范围很短。随着冷战初期核潜艇的引入，这种情况发生了变化。核潜艇不需要浮出水面或浮潜，这使得它们几乎不可能用雷达和主动声纳找到。然而，在与“鹦鹉螺”号等核潜艇的早期演习中，美国海军意识到新潜艇有一个意想不到的弱点——它们的核和蒸汽设备产生持续的噪音。这种声音可以通过海军为寻找柴油潜艇而开发的被动声纳进行远距离探测。随着苏联转向主要使用核潜艇进行本国水域以外的行动，美国海军采用无源声纳作为其主要的反潜战传感器。这开始了潜艇和反潜战部队之间基于被动声纳的新的寻宝者竞争。美国海军利用其在无源声纳方面的“先发者”优势，为其核潜艇启动了有条不紊的声音消音计划，并在美国海岸附近以及两国之间的关键阻塞点建立了无源声音监视系统 (SOSUS) 网络。苏联和公海。这些努力促成了从 1960 年代初到 1970 年代后期的作战概念，其中 SOSUS、巡逻机和潜艇将在整个部署过程中跟踪并准备攻击苏联核潜艇。这种反潜战概念依赖于美国潜艇的暂时静音优势，在 1970 年代中期苏联领导人了解到他们的潜艇的声学弱点后，这种优势开始减弱5 “被动”声纳包括监听潜艇发出的噪音； “主动”声纳通过反射潜艇的声音来定位它们（也称为回声定位）。 6CSBA |海底战争的新时代来自约翰沃克领导的间谍组织，随后获得了潜艇静默技术。6由此产生的消音计划产生了苏联潜艇，例如接近当代美国船只声级的 Akula 级和 Sierra 级。7因此，美国反潜战部队将无法持续跟踪苏联潜艇，在冲突开始时摧毁它们的作战概念不再可行。作为回应，美国海军在 1980 年代采用了一种新方法，该方法应用了第一次世界大战和第二次世界大战的经验教训。与其计划击沉苏联潜艇，美国反潜战的努力将侧重于降低其作战效能。8美国核动力攻击潜艇 (SSN) 部署到俄罗斯附近水域（也称为“堡垒”），以寻找苏联弹道导弹潜艇 (SSBN)。这种作战模式迫使苏联人将他们最好的 SSN 留在堡垒中以保护他们的 SSBN，而不是将它们部署到大西洋和太平洋以攻击美国海军。执行这项行动需要美国海军数十艘前线 SSN 中的一小部分，但由于苏联拥有不到 10 艘可比的潜艇，因此它们给苏联带来的成本高得不成比例。图 5：大西洋 SOSUS 覆盖范围6Owen R. Cote, Jr.，“第三次战役：美国海军与苏联潜艇的无声冷战斗争中的创新”，美国海军战争学院纽波特论文，16，2003。7John R. Benedict，“美国海军反潜战的解体和振兴”，《海军战争学院评论》，第 58 期，第 2 期。 2，2005 年春季，第 93-120 页。8 科特，“第三次战役”； John B. Hattendorf 和 Peter M. Swartz，“美国1980 年代的海军战略”，美国海军战争学院纽波特论文，2008 年 33 日，第 1 页。 33. 7图 6：AKULA 级潜艇然而，这种新方法也将是暂时的。当苏联人最终部署更多自己的安静 SSN 时，他们将能够在堡垒中保护他们的 SSBN 并压倒保卫美国舰队的反潜战部队。对于美国海军来说，这意味着反潜战部队将再次不得不适应；在这种情况下，从被动声纳转向寻找潜艇的新方法。美国海军考虑的一个有希望的选择是低频有源声纳，它在 1980 年代后期首次进行了测试。9但就像在第二次世界大战中一样，当冷战结束时，反潜战部队“被钟声救了”，而苏联还没有部署更多安静的潜艇。尽管柏林墙倒塌，海底平台继续改进和扩散，增加了反潜战部队的挑战。核潜艇，例如美国海军的弗吉尼亚级，变得更安静，而新的非核潜艇通过不依赖空气推进 (AIP) 发动机和更好的电池增加了它们的续航力。这两种类型现在都可以使用能够击败许多常见舰载防空系统的远程超音速反舰巡航导弹（ASCM）。无人水下航行器 (UUV) 和遥控航行器 (ROV) 也已普遍用于近海和深海基础设施的勘测和维护。今天，传感器、处理、电力和通信技术即将取得突破，可能会彻底改变海底平台的能力。9Gordon D. Tyler, Jr.，“低频有源声学作为关键反潜战技术的出现”，约翰霍普金斯 APL 技术文摘，13，第1，1992 年，第 145-159 页。 8CSBA |海底战争的新时代海底游戏改变者技术进步，其中许多是由计算机处理能力（或“大数据”）的快速增长驱动的，可能会通过以下方式刺激海底战的新一轮巨大变化：• 发现和攻击海底平台的新 ASW 能力；• 海底平台的改进将增强其耐力和隐身性；和• 新的海底武器、传感器和通信系统。ASW 能力。自冷战以来，潜艇——尤其是安静的美国潜艇——被认为在很大程度上不受反介入威胁的影响。然而，随着每一个连续的降噪分贝变得更加昂贵，以及依赖于潜艇发出的声音以外的现象的新检测技术的成熟，潜艇单独通过安静隐藏的能力将下降。虽然大多数这些替代技术背后的物理原理已经为人所知数十年，但直到最近它们才被利用，因为计算机处理器太慢而无法运行详细模型以查看安静的潜艇引起的环
