И вновь о проблемах в области разработки гидроакустических средств обнаружения для подводных лодок
После Второй мировой войны Соединенные Штаты навязали России холодную войну с элементами открытого противостояния. Конфронтация двух великих держав является необходимым условием развития цивилизации. Россия неоднократно вступала в локальные войны в различных регионах. В этих локальных конфликтах отрабатывалась тактика ведения войны, проверялись новейшие средства вооружения, выявлялись сильные и слабые стороны противника, военной промышленности давалась ориентировка на разработку и модернизацию военной техники.
Основную ставку для обеспечения подавляющего превосходства на море командование ВМС США сегодня все еще делает на авианосцы. В настоящее время Америка имеет 11 атомных многоцелевых авианосцев.
В Советском Союзе ставка делалась на подводный флот. К 1991 году в отечественном ВМФ насчитывалось около 300 подводных лодок. В результате развала Советского Союза большая часть подводного флота была утилизирована.
В настоящее время ВМФ РФ имеет около 70 подводных лодок, примерно треть из которых – дизельные. Напротив, командование ВМС США ориентируется исключительно на использование атомных подлодок (АПЛ).
Основным качеством подводных лодок является скрытность, то есть возможность незамеченным подойти к вероятному противнику с целью нанести ему поражение боевыми средствами.
Следует отметить, что ВМС США весьма основательно готовятся к подводной войне. С 1974 года проводятся мероприятия по снижению шумности подводных лодок. Достигнутая величина собственных шумов близка к 60 децибелам относительно 1 микропаскаля. Эта величина близка к уровню шумов моря. Правда, открытые источники не оговаривают, в какой полосе частот приводятся данные о шумах подлодок.
Аналогичные работы по снижению шумности подводных лодок проводятся и в России. Признанным лидером среди подводных лодок являются дизель-электрические подлодки семейства "Варшавянка". За низкий уровень шумов "Варшавянка" даже получила прозвание "черная дыра". По мнению некоторых экспертов, эту субмарину невозможно обнаружить даже самой совершенной гидроакустической аппаратурой Правда, здесь возникает вопрос, о том насколько совершенна гидроакустическая аппаратура.
К "черным дырам", действующим в океане, причислено еще шесть типов подводных лодок, среди них и американская АПЛ типа "Сивулф".
Другим аспектом противостояния подводных лодок является обеспечение дальности обнаружения вероятного противника гидроакустическими системами пассивной локации (ГАС). Разработки в этой области настойчиво и целенаправленно проводит Научно-исследовательская лаборатория ВМС США. Данная лаборатория существует с 1944 года. Она имеет собственный флот, большой штат квалифицированных сотрудников, самое современное электронное оборудование, полигоны для испытаний и отработки технических решений в области приема и обработки гидроакустической информации. Подразделения лаборатории имеются в 40 странах мира. Круг интересов специалистов лаборатории весьма широк и многообразен. Материалы разработок отражаются на сайте этой организации.
В 1979 году в одном из западных научных журналов появилась статья об экспериментах по приему гидроакустической информации на основе волоконно-оптического интерферометра. Экспериментальные данные показывали высокую эффективность преобразования акустической информации в широком диапазоне частот при высоком динамическом диапазоне. Эта статья и послужила для Научно-исследовательской лаборатории ВМС США основой для целенаправленного освоения оптического преобразования акустической информации. Материалы разработок размещались на сайте лаборатории и вызвали значительный интерес разработчиков в области научных и практических исследований в различных странах. По материалам разработок проводилось широкое обсуждение на симпозиумах и конференциях. На конференции в 1986 году в Японии было заслушано 400 докладов по тематике оптического преобразования. По итогам конференции были отобраны лучшие работы, и авторы были приглашены для участия в дальнейших разработках.
Следует отметить, что разработки Америкой волоконно-оптических гидрофонов были замечены командованием ВМФ СССР. Разработки аналогичных гидрофонов были поручены головной организации в области гидроакустического вооружения. В 1991 году в результате отсутствия приемлемых технических решений и развала СССР эти разработки были прекращены.
Разработки волоконно-оптических гидрофонов оказались весьма наукоемкими и трудоемкими. Для выполнения технических требований необходимо было выявить и устранить конструктивные недостатки элементов, влияющих на стабильную работу волоконно-оптического интерферометра, и ограничить воздействие внешних факторов, находящихся за пределами принятого для рассмотрения диапазона частот. При этом следует учесть, что порог чувствительности волоконно-оптического преобразователя в реальных условиях применения находится в области 1 нанометра. Обеспечение столь высокого требования при длине волокна около 40 м является весьма трудной задачей.
Ход разработок американских специалистов по данной теме можно было отследить до 2020 года. Очевидно, что к этому времени техническое решение волоконно-оптического гидрофона было найдено и разработчик принял необходимые меры к засекречиванию информации. Только к 2014 году стали появляться весьма скупые сведения об установке волоконно-оптических гидрофонов на атомных подлодах типа "Вирджиния".
Частотный диапазон ГАС смещен в область приема низкочастотных спектральных составляющих и находится в пределах 10–480 Гц. Дальность обнаружения при этом находится в пределах 100–200 км. Специалистам ВМС США удалось в результате существенного снижения шумности подводных лодок сместить спектр собственных шумов в область низких частот и одновременно обеспечить эффективный прием инфразвуковых сигналов.
Здесь следует принять во внимание, что для разработок был использован частный случай оптического разностного преобразования, который позволяет обеспечить компенсацию изменений статического давления и температуры, а также эффективное преобразование информативных инфразвуковых сигналов.
Российские разработчики гидроакустической аппаратуры предпочитают использовать архаичный способ амплитудного преобразования сигналов, который имеет следующие основные недостатки: зависимость от изменений статического давления и температуры; низкая эффективность преобразования инфразвуковых сигналов.
В результате снижения шумности подводных лодок и использования способа амплитудного преобразования сигналов дальность обнаружения отечественных ГАС существенно упала. При таком соотношении качества средств гидроакустического вооружения ВМС США и ВМФ РФ подводная война будет проиграна. Так что о достойном противостоянии с вероятным противником на подводной арене сегодня не может быть и речи.
Борис Воронков
Борис Анатольевич Воронков – инженер.
