那立民，張建軍，龐廣智

（1.中國人民解放軍91439部隊，遼寧 大連 116041；（2.中國船舶重工集團(tuán)有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003）

0 引言

武器裝備的保障性是指裝備的設(shè)計特性和計劃的保障資源滿足平時戰(zhàn)備完好性和戰(zhàn)時利用率要求的能力。開展好武器裝備的保障性試驗與評價工作，促進(jìn)其綜合保障能力的提高，對武器裝備交付部隊后盡快形成戰(zhàn)斗力具有十分重要的意義，而裝備保障性試驗條件建設(shè)將成為水中兵器保障性試驗與評價能力提升的關(guān)鍵所在。

1 水中兵器保障性試驗條件組成及作用

水中兵器保障性試驗條件，一般分為水中兵器試驗場建設(shè)和水中兵器試驗系統(tǒng)建設(shè)2個方面。水中兵器試驗場主要包括水中兵器靶場、爆炸當(dāng)量測試、物理場測量、戰(zhàn)斗能力評估等部門組成；水中兵器試驗系統(tǒng)主要包括物理場測量系統(tǒng)、水雷裝備性能測試系統(tǒng)、反水雷裝備性能測試系統(tǒng)等。通過對國外水中兵器試驗場與試驗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀的總結(jié)，對我國水中兵器保障性試驗與評價能力建設(shè)有所借鑒，從而進(jìn)一步提高水中兵器的戰(zhàn)備完好性，適應(yīng)新的作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)樣式對產(chǎn)品保障的要求。

2 國外水中兵器試驗場發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 美國

海軍海上系統(tǒng)司令部（NAVSEA）是美國海軍5個“系統(tǒng)司令部”中最大的一個組織。NAVSEA主要有4個船廠、2個作戰(zhàn)中心（水面和水下）和1個研究實驗室。NAVSEA的主要任務(wù)是設(shè)計、建造、支援美國海軍艦隊和戰(zhàn)斗系統(tǒng)[1]。

雖然各分部具有相應(yīng)的核心領(lǐng)域，卻不失系統(tǒng)性，共同覆蓋了包括水面艦艇和水下兵器戰(zhàn)斗能力評估的各個環(huán)節(jié)，如表1所示。

圖1 美國海軍海上系統(tǒng)司令部組成圖Fig.1 Composition diagram of US NAVSEA

表1 美國海軍海上系統(tǒng)司令部主要分部職責(zé)表Table 1 Responsibilities list for major divisions of US NAVSEA

2.2 德國

2.2.1 WTD71技術(shù)中心

WTD71技術(shù)中心屬德國的 BWB組織，主要為德國海軍科研試驗服務(wù)。WTD71總部劃分在2個地方，WTD71北方分部是負(fù)責(zé)海軍試驗操作（8艘試驗船和 WTD的港口）、工廠、訓(xùn)練場、物資倉庫、水雷技術(shù)、反水雷作戰(zhàn)、海軍特種軍火和炸藥測試鑒定部門；WTD71南方分部是管理、行政、計劃和控制、成本會計、艦船工程、艦船信號、魚雷技術(shù)（包括魚雷靶場）、指令與控制系統(tǒng)、聲吶技術(shù)、水下追蹤、信息技術(shù)、設(shè)計等工作的地點。主要測試設(shè)施見表2所示[2]。

表2 WTD71技術(shù)中心主要測試設(shè)施Table 2 Main test facilities of WTD71 technology center

2.2.2 Rheinmetall試驗中心

Rheinmetall試驗中心是德國最大的私營測試機(jī)構(gòu)。主要領(lǐng)域為測試咨詢、技術(shù)服務(wù)、測驗結(jié)果分析等。擁有室內(nèi)靶場、溫度測試設(shè)備、測試設(shè)備標(biāo)定、震動和材料測試、危險材料包裝等試驗手段。值得一提的是該試驗中心可進(jìn)行超空泡武器推進(jìn)系統(tǒng)、穩(wěn)定性、控制和自導(dǎo)等項目的試驗，可以精確測量航行體的彈道和速度，并用高速攝像機(jī)觀察深度對超空泡的影響效應(yīng)。

2.3 英國

英國水下測試評估中心（BUTEC）現(xiàn)在由QinetiQ公司代表皇家海軍和國防部運作，這是2001年防衛(wèi)評估研究代理商（DERA）民營化的結(jié)果。

該測試評估中心在鄰近蘇格蘭海灣（Scottishlochs）建立了聲學(xué)試驗場，那里的底質(zhì)柔軟、反射率底、抗風(fēng)能力強(qiáng)、遠(yuǎn)離航道，避開了海洋中的行船噪聲。最為突出的是有很低的環(huán)境背景噪聲；其先進(jìn)的聲學(xué)分析系統(tǒng)能實時地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，迅速地得到測量結(jié)果。該測試評估中心可進(jìn)行常規(guī)潛艇靜態(tài)或動態(tài)全航速試驗、通過特性試驗和對錨泊狀態(tài)潛艇進(jìn)行特定的機(jī)械系統(tǒng)聲學(xué)評估，也可以進(jìn)行魚類和聲吶試驗等[3]。

3 國外水中兵器試驗系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 BMP202數(shù)據(jù)收集平臺及UDAS便攜式水下靶場

適合不平底部、容易處理的 BMP202傳感器是一個多模態(tài)水下數(shù)據(jù)收集平臺。設(shè)備能以各種不同方法配置，拆卸簡單，由Saab水下系統(tǒng)AB公司開發(fā)。長850 mm，寬700 mm，高700 mm，重量50 kg（在空氣中），操作水深5～200 m?？蓡吸c固定或運動甚至極高速地對區(qū)域監(jiān)視，實時分析聲、磁、或電場信號。BMP202系統(tǒng)也適合在以網(wǎng)絡(luò)為中心的水下戰(zhàn)中提供有效的傳感器數(shù)據(jù)，目標(biāo)軌道等信息。瑞典UDAS便攜式水下靶場用于記錄水下艦船各種信號。它包含水下裝置和獨立的 BMP202傳感器，可同時測量來往船只的聲、磁、壓力和電場信號。信號經(jīng)光纖傳輸?shù)疥懟竞驮u估系統(tǒng)。2001年交付瑞典軍方，正在運行中[4]。

圖2 BMP202數(shù)據(jù)收集平臺Fig.2 BMP202 data collection platform

3.2 MIR2000便攜式測量系統(tǒng)

法國的 MIR2000是用于任何類型艦船的感應(yīng)多種物理場的便攜式測量系統(tǒng)。它能以固定測量模式或便攜模式使用。作戰(zhàn)前，指揮官要評估反水雷艦船的物理場信號以決定作戰(zhàn)活動安全極限。MIR2000可安裝在反水雷艦船或更小船上，是方便布放、可工作4 h的自治系統(tǒng)。系統(tǒng)同時測量交直流磁場、交直流電場、聲感應(yīng)場、水壓或水深、地震感應(yīng)場、磁場梯度?？梢院陀?xùn)練水雷一起使用。操作深度不大于50 m，多芯同軸電纜長100 m，內(nèi)載設(shè)備重100 kg[5]。

圖3 MIR2000便攜式測量系統(tǒng)Fig.3 MIR2000 portable measurement system

3.3 水下跟蹤定位系統(tǒng)

3.3.1 PUAPS高精度水下跟蹤定位系統(tǒng)

意大利的PUAPS高精度水下跟蹤定位系統(tǒng)是一個水下基線聲定位系統(tǒng)，常應(yīng)用于高精度定位要求的海洋科學(xué)，適用于遠(yuǎn)洋科考。

系統(tǒng)有長基線和短基線 2種配置方式：長基線系統(tǒng)覆蓋范圍不小于2 500 m2，定位精度（有聲速補(bǔ)償）優(yōu)于0.5%；短基線配置系統(tǒng)覆蓋范圍不小于2 000 m2，定位精度（有光線彎曲補(bǔ)償）優(yōu)于0.5%，追蹤定位目標(biāo)數(shù)量高達(dá)6個。系統(tǒng)工作的最大深度可達(dá) 400 m，測量信號的頻段為10 Hz～40 kHz。

該系統(tǒng)通過2種不同方法，進(jìn)行潛艇或水面艦艇的聲追蹤定位：即以沉底式的測量陣或漂浮式的測量陣接收被測艦艇的水下噪聲信號，并通過無線浮標(biāo)進(jìn)行信號的傳輸；或者采用測量船輔助進(jìn)行測量，直接通過電纜傳輸信號。

3.3.2 SMARTTRAK便攜式水下跟蹤定位系統(tǒng)

英國的SMARTTRAK便攜式水下追蹤定位系統(tǒng)結(jié)合了良好的聲吶、聲學(xué)技術(shù)和特性追蹤技術(shù)，具有小型化、便攜式等特點，易搭載于小排水量艦船上。系統(tǒng)包含4個浮標(biāo)接收器和1個追蹤顯示站，可提供定位精度在±5 m以內(nèi)、25 km2追蹤區(qū)域追蹤5個分開的發(fā)聲物的能力。

3.4 MUWS傳感器系列

英國的MUWS傳感器系列用于測量各種不同的感應(yīng)物理場，特別是在過往艦船擾動下的海洋環(huán)境，傳感器通常是TRANSMAGPLUS測量系統(tǒng)的一部份。

MUWS3和 MUWS9是磁異常探測器，然而MUWS10和后繼開發(fā)系列是精度更高的物理場傳感器。MUWS3和MUWS9磁力計都是3軸模擬數(shù)據(jù)輸出；而MUWS10系列是多物理場傳感器，在水中可測量靜電磁性、交互磁性、靜電和交電的電位、壓力場和聲場。

MUWS10系列傳感器通常封裝在水密殼體中，通過光電復(fù)合纜提供電力和數(shù)據(jù)通訊，傳給海岸上的控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[6]。

圖4 MUWS10磁力計Fig.4 MUWS10 magnetometer

3.5 HERDLA試驗靶場

HERDLA試驗靶場位于挪威接近Bergen峽灣的寬闊海域，是供挪威皇家海軍用于非接觸掃雷模擬訓(xùn)練的重要工具?，F(xiàn)已建成包括艦船、武器系統(tǒng)、ROV和潛水員在內(nèi)的系統(tǒng)評估、維護(hù)、控制、和研究的機(jī)制。靶場在距海岸外800 m處有4個海底傳感器群，深度為25～90 m。傳感器收集磁場、電場、地震波、聲場和水壓場（壓力和速度）數(shù)據(jù)。傳感器群由電纜通信和電力供應(yīng)。地面站實施傳感器控制、數(shù)據(jù)采集和顯示。追蹤系統(tǒng)包括激光望遠(yuǎn)鏡、GPS和雷達(dá)[7]。

圖5 TRANSMAGPLUS測量系統(tǒng)Fig.5 TRANSMAGPLUS measurement system

3.6 水雷戰(zhàn)試驗靶場

1997年，意大利和其他北約成員國在意大利La Spezia海軍基地附近建立了水雷戰(zhàn)試驗靶場，用于評估水雷作戰(zhàn)效能、對抗各種不同類型水雷的反水雷作戰(zhàn)效能、以及反水雷艦船和民用水上交通的危險度。

岸上基地由1個主站和2個遙控站組成，在海上靶場放置了各種不同設(shè)備。訓(xùn)練雷上有聲信標(biāo)，一般以水面浮標(biāo)為中繼點，再通過無線電與輔助船上的水雷定位系統(tǒng)連接，從而可獲得所有訓(xùn)練雷的精確位置。艦船定位系統(tǒng)可追蹤所有水面艦船（（目標(biāo)），岸基主站和目標(biāo)船上安裝的雷達(dá)收發(fā)機(jī)可保證高準(zhǔn)確性。為此通過收集水面艦船和訓(xùn)練雷的動態(tài)數(shù)據(jù)，便可完成水雷對抗試驗[8]。

3.7 反水雷評估測量系統(tǒng)（MERS）

英國反水雷評估測量系統(tǒng)MERS起雙重作用，是提供水下物理場測量和反水雷評估靶場的便攜式系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成多物理場數(shù)據(jù)測量、建模、分析和評估；同時也可作為模擬雷，用于對抗反水雷訓(xùn)練和評估。系統(tǒng)可測量靜態(tài)或交變的磁場、聲場、地震波、水壓場、靜態(tài)或交變的電場，然后通過后處理軟件重建艦船的三維物理場，從而可預(yù)測艦船物理場與深度、距離的定量關(guān)系[9]。

圖6 準(zhǔn)備布放的MERS系統(tǒng)Fig.6 MERS system prepared to be deployed

4 分析

4.1 國外水中兵器試驗場特點

從國外水中兵器試驗場建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，有如下特點：

1）公立與私立并存。一些發(fā)達(dá)國家水中兵器試驗場建設(shè)研究機(jī)構(gòu)以及一些著名大學(xué)的實驗室，基本上都是研究型實驗室，但沒有明確國家級或省部級的等級劃分，出現(xiàn)了公立與私立2種體制試驗場并存的現(xiàn)象。在經(jīng)濟(jì)杠桿的調(diào)節(jié)作用下，這些試驗場的建設(shè)、管理和投資體制早已適應(yīng)了市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，并通過不斷地合理化競爭實現(xiàn)了水中兵器保障性試驗條件建設(shè)的優(yōu)化升級，有利于水中兵器保障性試驗水平的進(jìn)一步提升。

2）獨立化經(jīng)營，逐步脫離母體。國外某些水中兵器試驗場，隨著技術(shù)的進(jìn)步與規(guī)模的壯大，最后獨立于原母公司而獨立化經(jīng)營，成為某一專業(yè)發(fā)展的前行者，如從QinetiQ公司獨立出來的英國防衛(wèi)科學(xué)技術(shù)實驗室。這種逐步脫離母體而獨立化經(jīng)營模式，是水中兵器保障性試驗專業(yè)向高水平發(fā)展的必然趨勢，有利于進(jìn)一步提高水中兵器保障性試驗的評價能力，從而保證水中兵器交付部隊后快速形成戰(zhàn)斗力。

3）優(yōu)越的試驗條件。國外水中兵器試驗場具有較好的試驗環(huán)境和世界尖端儀器設(shè)備。這既是試驗場從事前沿研究、高新技術(shù)開發(fā)必不可少的重要條件，同時也是試驗場爭取科研經(jīng)費、招攬人才的重要保證。而試驗場較高的開放程度，促進(jìn)了試驗場的學(xué)術(shù)交流，活躍了試驗場的研究氛圍。同時，研究技術(shù)新、難度大、探索性強(qiáng)等科研項目又進(jìn)一步促進(jìn)了高水平研究人員的聚集，從而為試驗場的長遠(yuǎn)發(fā)展形成了良性循環(huán)。

4.2 國外水中兵器試驗系統(tǒng)特點

從國外水中兵器試驗系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀來看，有如下特點：

1）向小型化、便攜式方向發(fā)展。比如無纜水下信號測量和反水雷評估靶場的便攜式系統(tǒng)，允許多種感應(yīng)信號測量、艦船和掃雷具建模，體現(xiàn)了水中兵器試驗系統(tǒng)的模塊化和靈活性，有利于試驗系統(tǒng)向通用化、系列化方向發(fā)展。

2）側(cè)重復(fù)用性。靶場傳感器單元也是通用的訓(xùn)練水雷，用于對抗模擬水雷威脅的反水雷訓(xùn)練和評估。可重復(fù)使用的移動目標(biāo)裝置體現(xiàn)了較好性能和柔性，如主動水聲、可變能級水平、重復(fù)可變真實混響、對多重輸入聲吶信號的回應(yīng)等。水中兵器試驗系統(tǒng)側(cè)重復(fù)用性的優(yōu)勢在于系統(tǒng)通用性強(qiáng)、可重復(fù)利用或短期內(nèi)便可重建，從而可大幅度提高水中兵器試驗系統(tǒng)的效費比。

5 結(jié)束語

通過對國外水中兵器試驗場與試驗系統(tǒng)特點的分析，不難發(fā)現(xiàn)我國水中兵器試驗場建設(shè)存在一定的差距。然而我們應(yīng)立足本國國情，積極吸收國外先進(jìn)的實驗室管理經(jīng)驗，摸索出一套系統(tǒng)的、適合我國水中兵器試驗場的管理制度，提高試驗場的環(huán)境條件和設(shè)備先進(jìn)性。同時，從國外水下探測試驗設(shè)備發(fā)展趨勢來看，在全面建設(shè)我國水中兵器試驗場過程中，應(yīng)積極主動地推進(jìn)試驗場設(shè)備向小型化、便攜式、可復(fù)用的方向發(fā)展。