Состояние и перспективы развития систем гидроакустического наблюдения ВМС США ч1 (ч2)

Капитан 1 ранга С. Пичугин

Стратегической программой научных исследований и разработок передовых технологий в интересах ВМС США, рассчитанной на период с 2000 по 2035 год, предусматривается в качестве одной из основных достижение цели своевременного и надежного обеспечения сил флота всеобъемлющей информацией об обстановке на море в ходе ведения боевых операций. Эта задача решается с помощью современных систем и технических средств непрерывного и дискретного наблюдения во всех географических сферах, включая воздушную, надводную и подводную.

В качестве ключевых и наиболее эффективных средств решения задач освещения подводной обстановки рассматриваются гидроакустические системы. Одновременно с совершенствованием существующих гидроакустических комплексов (ГАК) и станций (ГАС) проводятся НИОКР по созданию новых корабельных и стационарных систем гидроакустического наблюдения, нацеленных на надежное освещение подводной обстановки как в глубоководных океанских акваториях, так и в мелководных прибрежных зонах.

Среди задач, решаемых с помощью стационарных и мобильных гидроакустических систем, наибольшее значение традиционно придается обеспечению противолодочной обороны (ПЛО) кораблей и оперативных формирований флота в море. Предполагается, что в настоящее время эта задача должна решаться не только в открытом океане против многоцелевых (ПЛА) и ракетных (ПЛАРБ) атомных подводных лодок, но и в более сложных гидрологических условиях прибрежных вод континентального шельфа. В пределах таких зон могут действовать современные дизель-электрические лодки (ДЭПЛ) среднего и малого водоизмещения, имеющие более низкие уровни первичного и вторичного акустических полей и потому менее заметные.

В настоящее время для решения этих задач в США в рамках реализации программ развития противолодочных сил и средств значительное внимание уделяется формированию интегрированной системы освещения подводной обстановки IUSS (Integrated Undersea Surveillance System), объединяющей стационарные и мобильные комплексы дальнего гидроакустического наблюдения, боевого управления и связи в зонах действий передовых группировок ВМС. Система IUSS предполагает совместное использование обобщенной информации о подводной обстановке различными, в том числе удаленными или находящимися в подводном положении, абонентами, входящими в состав единой сети обмена данными.

Вследствие сетевого объединения дискретных элементов систем дальнего гидроакустического наблюдения SOSUS (SOund Surveillance System), FDS (Fixed Distribution System), ADS (Advanced Deployable System) и буксируемых- корабельных SURTASS (SURveillance Towed Array Sonar System) система IUSS способна обеспечить не только первичное обнаружение целей, но также обработку и передачу данных с их параметрами для последующего наведения самолетов базовой патрульной авиации (БПА), подводных лодок, противолодочных кораблей или вертолетов. На маневренные противолодочные силы возлагается решение задач вторичного поиска (собственными гидроакустическими средствами с использованием данных стационарных систем) и обнаружения целей, слежения за ними, а при необходимости, в ходе военных действий - их уничтожения.

Стационарная система дальнего гидроакустического наблюдения SOSUS была развернута на Атлантическом и Тихом океанах еще в начале 70-х годов прошлого столетия, в самый разгар «холодной» войны. Основное ее предназначение- обнаружение, определение местоположения и элементов движения атомных ракетных подводных лодок вероятного противника с помощью кабельной сети подводных гидрофонов, проложенной по дну океанов. Кроме решения этой основной задачи система обеспечивает вскрытие подводной обстановки в океанских районах и на противолодочных рубежах, обнаружение многоцелевых атомных и дизельных подводных лодок, слежение за ними на маршрутах развертывания и в районах боевого патрулирования, выработку исходных данных для целеуказания и наведения на них маневренных противолодочных сил и средств флота.

Данные от подводных гидрофонов непрерывно поступают для обработки на береговые противолодочные центры, расположенные на Западном и Восточном побережьях США, анализируются для доклада командованию и затем распределяются через информационно-разведывательные центры оперативных флотов в передовых зонах.

В настоящее время выделяются значительные средства на проведение работ по модернизации системы SOSUS. Основными направлениями ее совершенствования являются повышение возможностей береговых центров по обработке и анализу гидроакустических сигналов, а также замена устаревших технических элементов подводных гидролокаторов.

В Атлантическом океане система SOSUS контролирует площадь до 15 млн км2 и включает около 10 береговых постов с антенными системами. На Тихом океане располагается восемь береговых постов с антеннами. Большинство из них функционируют в дежурном режиме без постоянного мониторинга подводной обстановки с готовностью к применению и возможностью получения данных в любое время.

Позиционно-маневренная система дальнего гидроакустического наблюдения SURTASS предназначена для освещения подводной и надводной обстановки на океанских и морских театрах военных действий. Основой этой системы являются корабли гидроакустической разведки, оборудованные активно-пассивными гидроакустическими комплексами с гибкими протяженными буксируемыми антеннами.

Эта система обладает достаточно высокой надежностью и эффективностью и дополняет систему SOSUS. По заявлению американских специалистов, экспериментальные дальности обнаружения ПЛА ВМФ РФ гидроакустическими станциями AN/UQQ-2, установленными на судах гидроакустической разведки, достигают 150 миль (278 км).

Развитие позиционно-маневренной системы SURTASS в настоящее время идет по четырем основным направлениям:
- совершенствование судов гидроакустической разведки;
- улучшение технических характеристик буксируемых пассивных антенных решеток;
- модернизация системы обработки сигналов и связи;
- внедрение активных низкочастотных акустических средств.

Устанавливаемое на океанографических судах (кораблях гидроакустической разведки) типа «Викториес» оборудование разработано с использованием коммерческих технологий и программного обеспечения, позволяющего улучшить возможности по обнаружению, уверенному распознаванию и определению координат надводных и подводных целей, в том числе в мелководных прибрежных зонах со сложными гидрологическими условиями. На современном этапе основные усилия сосредоточены на внедрении двухлинейной (ТВ-29В), а также низкочастотной активно-пассивной (LFA) буксируемых антенных систем.

Активным элементом низкочастотной антенны LFA (диапазон рабочих частот 100-500 Гц) является буксируемый носитель с 18 излучателями ненаправленного действия с начальным уровнем звукового давления до 200 дБ. Благодаря реализуемым принципам излучения и технологиям формирования характеристик направленности акустическое поле всей решетки не превышает по величине звукового давления поля любого из отдельных ее элементов. Лепесток направленности антенны в горизонтальной плоскости составляет 360°, а в вертикальной - до 7° в зависимости от частоты.

Дистанция обнаружения подводных целей в активном режиме достигает 70 км в зависимости от глубины места и гидрологических условий. Длительность одного активного излучения составляет 6-100 с, а период между излучениями -6-15 мин.

В качестве приемного элемента используется штатная двухлинейная буксируемая акустооптическая решетка ТВ-29В, а также в перспективе будут применяться ТВ-33 и ТВ-34, поступление которых на замену антенных решеток ТВ-16 и -29А ожидается в 2011-2012 годах. Как отмечают разработчики, существенным преимуществом новой активно-пассивной системы является возможность работы в мультистатическом режиме совместно с вертолетными ОГАС HELRAS-1/2 и новыми буксируемыми антенными решетками гидроакустических комплексов (ГАК) подводных лодок и надводных кораблей ВМС НАТО и Австралии.

Согласно результатам опытной эксплуатации полномасштабных образцов антенны LFA системы SURTASS на судах гидроакустической разведки (СГАР) «Кори Чест» и «Импекбл» (T-AGOS-23) и разработанным на их основе рекомендациям оптимальное функционирование такой системы может осуществляться при буксировке со скоростью 3-15 уз. Максимальная эффективность применения системы достигается при глубинах моря от 200 м до 2 км. При этом по соображениям безопасности допустимая глубина моря под центральным участком буксируемой системы (длина несущего кабеля-троса 335 м) не менее 122 м.
Позиционная система прибрежного гидроакустического наблюдения FDS разработана для обнаружения подводных целей (малошумных ДЭПЛ, подводных аппаратов) в мелководных районах моря. Она состоит из подводного элемента UWS (Underwater Segment) и берегового центра обработки и анализа информации SSIPS (Shore Signal Information Processing Segment). Основу подводного элемента составляют закрепленные на дне протяженные линии гидрофонов. Разработка системы велась с использованием современных достижений в области гидроакустики, микропроцессорной и электронно-вычислительной техники, а также перспективных наработок в волоконно- и акустооптической областях.

В настоящее время в рамках программы «Акустическое наблюдение» развернуты антенные поля системы FDS (большой протяженности) в Западной части Атлантического океана в районе п-ова Флорида.

Разработан также вариант этой системы FDS-D (Deployable), предназначенный для быстрого развертывания в передовых прибрежных районах в целях обнаружения малошумных ДЭПЛ. На исследования, разработку и производство экспериментальных образцов системы FDS с начала 1988 года затрачено более 1,1 млрд долларов.

Значительные усилия американских разработчиков сосредоточены на создании быстро развертываемой объединенной системы освещения подводной обстановки в прибрежной морской зоне. Предполагается интегрировать информационно-управляющие системы, активные и пассивные средства противолодочного наблюдения в единую иерархическую структуру с использованием оптоволоконных и спутниковых линий связи, а также поэтапно наращивать вычислительные и гидроакустические ресурсы. В связи с этим приоритетной задачей является создание выставляемой системы гидроакустического наблюдения ADS и обеспечение возможности ее развертывания с многофункционального корабля прибрежной зоны проекта LCS (Littoral Combat Ship).

Продолжается внедрение перспективной оперативно развертываемой системы освещения подводной обстановки ADS, которая разрабатывается для многократного использования с НК и ПЛА. Она предназначена для обнаружения в прибрежных акваториях малошумных, в том числе сверхмалых подводных лодок и аппаратов противника, а также для вскрытия скрытных минных постановок. ADS будет иметь меньшие по сравнению с существующими образцами массогаба-ритные характеристики, а ее модульная архитектура позволит изменять конфигурацию в зависимости от поставленных задач и условий применения. В состав этой системы предусматривается включить три основных элемента: комплект средств подводного наблюдения, аппаратуру обработки поступающих данных, а также сменные специализированные автономные подводные модули разного типа и назначения.

Комплект средств подводного наблюдения представляет собой антенную решетку общей длиной до 20 км, состоящую из отдельных секций. В каждую секцию входят гидрофоны (диапазон частот 20-1 000 Гц), приемники регистрации волнения моря и градиента давления воды, а также оптические датчики регистрации уровня освещенности в толще воды, соединенные между собой оптоволоконными линиями связи и имеющие автономное электропитание от аккумуляторных батарей.

Основные акустические и неакустические корабельные средства освещения подводной обстановки в составе ГАК AN/SQQ-89A(V)15

В ходе флотских учений и испытаний на гидроакустическом полигоне в районе Ки-Уэст (Атлантическое побережье, штат Флорида) неоднократно подтверждена эффективность применения обширных полей выставляемых акустических средств разного типа, в том числе опытного образца системы ADS, контролируемых БЛА, а также подводными аппаратами гидроакустической и минной разведки.

Кроме того, в рамках работ по развитию противолодочных средств прибрежной морской зоны в 2008 году в заливе Монтерей (Санта-Круз, штат Калифорния) успешно проведена серия демонстрационных испытаний, в ходе которых подтверждена высокая эффективность выставляемых самолетами БПА и с надводных кораблей полей автономных дрейфующих магнитоакустических векторных буев DADS длительного действия. В рамках этого направления исследований планируется отработать технологии создания беспроводных сетей контроля и управления полями автономных дрейфующих вертикальных антенных решеток ADLA (Autonomous Drifting Line Array), создаваемых на основе щелевых излучателей диаметром около 10 см и работающих на средней частоте около 1 кГц.

На современном этапе развития системы IUSS выделяются следующие основные направления:
- расширение зоны подводного наблюдения за счет включения в состав добывающих источников буксируемых гидроакустических систем - корабельной TACTAS (TACtical Towed Array Sonar) и подводных лодок STASS (Submarine Towed Array Sensor System); - совершенствование систем сбора, обработки и корреляции гидроакустической информации с данными других видов разведки;
-модернизация существующих и создание новых систем наблюдения. Работы по совершенствованию системы проводятся фирмой OMI и направлены на:
- объединение всех существующих позиционных и маневренных акустических систем в единый комплекс подводного наблюдения;
-стандартизацию акустических антенных решеток;
- интеграцию систем обработки акустических данных.

Для выполнения работ по первому направлению на фирме OMI были созданы рабочие группы USW OCWG (UnderSea Warfare OMI Commonality Working Group) и TAIPT (Towed Array Integrated Processing Team), в которые вошли специалисты в различных областях, связанных с разработкой акустических систем подводного наблюдения. В ходе предварительного анализа было определено, что в настоящее время модернизации подлежат около 150 типов акустических систем, состоящих на вооружении ВМС США.

По итогам работы групп к концу 2011 года ожидается разработка документации по стандартизации систем обработки акустических данных ВМС США. В настоящее время ими выбран единый способ передачи данных, основанный на мировом стандарте ATM/Sonet,a также выработаны рекомендации по максимальному уменьшению затрат на создание и эксплуатацию акустических антенных систем за счет снижения стоимости самих изделий и удешевления процессов боевой подготовки, технического обслуживания и ремонта.

В вопросе объединения систем обработки акустических данных принята концепция специалистов центра космических и военно-морских систем (SPAWAR), которые предложили в качестве основного стандарта системы IUSS использовать технологию ТХ (Track Transmit), реализованную во втором поколении оборудования системы SURTASS. Кроме того, была предложена программа быстрого внедрения этой технологии в систему подводных лодок STASS с использованием оборудования коммерческого производства-ARCI (Acoustic Rapid COTS Insertion).

Параллельно с этим реализуется программа разработки перспективной системы обработки информации - АРВ (Advanced Processing Bilding), призванная объединить новые технологии с программой ARCI.

В настоящее время выполнение задач по объединению компонентов IUSS является приоритетной задачей программ развития средств подводного наблюдения.
Аппаратные средства цифровой обработки гидроакустических сигналов наряду с антенными системами во многом определяют возможности корабельных гидроакустических систем. По оценкам специалистов научно-исследовательского управления ВМС США (ONR - Office of Naval Research), ввиду в основном исчерпанных возможностей совершенствования гидроакустических антенн главный потенциал развития ГАК и ГАС заключается именно в совершенствовании способов и аппаратуры обработки гидроакустической информации. Активное развитие вычислительных средств создало необходимые предпосылки совершенствования аппаратуры обработки сигналов и внедрения нового, более эффективного программного обеспечения. Следует отметить, что на основании обзора института военных исследований (Institute for Defence Analysis) министерством обороны США сделан вывод о необходимости принятия ряда экстренных мер в целях экономии финансовых средств, а именно:
- прекратить практику разработки ЭВМ для военного ведомства «с нуля»;
- принять концепцию COTS (Commercial Off-The-Shelf), допускающую применение в системах военного назначения готовых комплектующих и программного обеспечения коммерческого назначения;
- внедрить в разработку вычислительных систем военного назначения принцип «открытой архитектуры», позволяющий вводить в существующие системы новые структурные элементы, в том числе изготовленные по коммерческим стандартам.

Модификацией концепции COTS применительно к корабельным гидроакустическим системам ВМС США стала программа ARCI (Acoustic Rapid COTS Insertion), имеющая целью быстрое внедрение готовых коммерческих элементов в гидроакустические системы военного назначения. По оценкам зарубежных специалистов, реализация данной программы позволила значительно повысить эффективность средств ПЛО при одновременном снижении их стоимости в 10 раз.

Зарубежное военное обозрение №6 2010 С.61-70

Окончание следует

• Состояние и перспективы развития систем гидроакустического наблюдения ВМС США (2010) ч 2
• Модернизация ГАК AN/SQQ-89 ВМС США (2004)