美国海军AN/SQQ-89反潜作战系统浅析

AN/SQQ-89水面舰艇反潜战（ASW）作战系统是第一个集成化的水面舰艇反潜作战系统。

AN/SQQ-89水面舰艇反潜战（ASW）作战系统是第一个集成化的水面舰艇反潜作战系统。它利用开放式的系统构架，通过不断的改进与再开发，逐渐形成了一套适应现代化战争需求的反潜作战系统。截至当前，最新版本的AN/SQQ-89是为美国海军21世纪新型导弹护卫舰FFG（X）项目提供的AN/SQQ-89（V）16反潜作战系统。AN/SQQ-89同时也是提康德罗加级巡洋舰与阿里伯克级驱逐舰的主力反潜作战系统。AN/SQQ-89（V）15系统已经安装在3艘提康德罗加级巡洋舰与超过40艘的阿利·伯克级驱逐舰上，为美国海军的反潜作战提供了良好的系统支持。

AN/SQQ-89同时也是朱姆沃尔特级驱逐舰上AN/SQQ-90反潜作战系统和濒海战斗舰（LCS）上反潜作战系统任务包的技术基础，并且根据对外军售出口至其他国家。

在70年代初期，尽管反潜作战（ASW）射击管制系统（FCS）从最初的射击管制系统 MK 111一步步升级到了射击管制系统 MK 116。但是由于对手苏联红色海军的潜艇性能强大而且噪音水平极低。迫使美国海军在对抗这些水下对手的时候需要从多个不同领域获取声纹信号。如斯普鲁恩斯级驱逐舰不仅从舰艏安装的AN/SQS-53B型声纳处获取信号，还需要从舰艇后部拖拽的AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳处获取敌方潜艇声纹。除舰艇本身搭载的反潜声纳以外，还需要通过舰载直升机进行声纳浮标的投放，直升机投放的声纳浮标收集到的声纹信号，经过直升机中继，利用LAMPS-Ⅲ系统搭载的数据链返回母舰进行声纹分析。如此一来，不同系统的声纹信号经过不同设备处理后才得到最终的目标数据。而此时虽然已经能够获取到目标相关信息，还需要通过阿斯洛克导弹的射击管制系统MK116像阿斯洛克反潜火箭发射系统进行指令传输，输入相关信息参数后才能得到火力打击。

整个过程不仅繁琐、冗长，而且需要人工大量参与其中进行操作，无法提高整体的反潜作战效率。因此开发一套整合式的反潜作战系统迫在眉睫。

1976年，一种整合式的综合反潜作战被命名为AN/SQQ-89。整套系统不仅整合了阿斯洛克射击管制系统MK 116，还将从LAMPS-Ⅲ系统传来的声纳浮标数据、AN/SQS-53B声纳信号与AN/SRQ-19战术拖拽阵列声纳数据进行完全整合。射击管制系统利用转货处理器接口直接对接声纳信号，减少了人工干预的需求。

1981年，通用电气（GE）位于纽约的电子系统部门（ESD）赢得了AN/SQQ-89的承包合同。并于1984年首次在斯普鲁恩斯级驱逐舰穆斯布鲁格号（USS Moosbrugger DD-980 ）进行舰载测试。在测试获得了成功后，美国海军变着手开发用于佩里级护卫舰无需阿斯洛克反潜火箭设射击管制系统的简化版本AN/SQQ-89(V)2。

AN/SQQ-89通过收集舰上所有的与反潜有关设备的信号，利用主被动声纳对目标进行探测、分类与锁定，再获得目标相关参数后利用射击管制系统MK 116进行设计解算，最后操作阿斯洛克反潜火箭、舰载MK 46轻型鱼雷进行攻击。受限于佩里级护卫舰上的MK 13单臂发射架操作长度限制，阿斯洛克反潜火箭无法搭载发射，因此AN/SQQ-89(V)2上的设计管制系统MK 116被一套名为MK 309反潜射控操作台的装置替代，操作人员利用反潜作战系统处获得的目标距离、方位与航向等目标参数手动输入MK 309反潜射控操作台，配合目标速度解算出鱼雷发射模式，最后通过鱼雷对敌方潜艇进行攻击。

早期的AN/SQQ-89系统由一套利用AN/UYK-7计算机作为计算核心的射击管制系统MK 116，三台AN/UYS-1(V)先进信号处理器（ASP）作为信号处理单元，分别处理来自AN/SQS-53B舰艏声纳、AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳、以及由LAMPS-Ⅲ系统传输内AN/SQQ-28直升机声纳浮标信号处理系统传来的声纹数据；和一台AN/UYQ-25A(V)2声纳操作环境评估系统（SIMAS）构成。而位于后端的操作台则由AN/UYQ-21先进视频操控台组成，设计管制系统MK 116采用1-2台显控台，而用于声纳操作的显控台则有4台。整套反潜作战系统按当时美国海军的软硬件科技水平均已达到十分先进的程度，不仅利用上了当时较为先进的军规UYK-7计算机，还利用军用标准的CMS-2语言进行软件编写。

系统内的三台AN/UYS-1(V)先进信号处理器能同时追踪99个水下目标，并对目标进行持续3小时的轨迹跟踪。而作为舰艇与直升机结合的LAMPS-Ⅲ系统，则利用系统内的AN/SQQ-28声纳浮标信号系统与SH-60B反潜直升机进行配合作业。反潜直升机由于机内空间与电力限制，仅仅能够搭载声纳浮标以及声纳浮标信号接收机（AN/ARR-75），无法再搭载更大的声纳浮标信号处理器。因此直升机通过投放声纳浮标对海上目标进行探测，除本机的AN/UYS-1声纳浮标信号处理系统的5个通道外，需要透过机载的AN/ARQ-44数据链系统将一部分（8个定向信号分析记录（DIFAR）或4个先进声纳副本通信数据链(ASCL)）收集到的声纳浮标信号回传至舰载的AN/SRQ-4数据链系统交由舰载AN/UYS-1声纳浮标信号处理系统的进行处理。AN/UYQ-25A(V)2声纳操作环境评估系统（SIMAS）通过对当前水域的水文资料与声纳收集到的信号进行对比评估，进而分析出最适合当前水域的声纳操作模式。

AN/SQQ-89反潜作战系统主要的对潜探测手段既是安装于球鼻艏内的圆柱形的AN/SQS-53声纳。AN/SQS-53是由上一代的AN/SQS-26CX声纳改进而来，通过改进型的数字化接口，声纳系统能够直接通过数字化的接口接入射击管制系统MK 116中。从而实现系统的自动化运作。提康德罗加级巡洋舰前9艘均装备有模拟控制和模拟显示的早期A版本，而到了提康德罗加级巡洋舰第10艘圣哈辛托号（CG-56）上，经过数字化改进的声纳作为AN/SQS-89系统的一部分被集成到巡洋舰上，此全新的数字化改进型也被称为AN/SQS-53B型声纳。53B声纳用模拟式接受波束信号，而原有的53A声纳则为机械式的阵列，而波束的生成方式则由原固定式改为由计算机控制的波束成形方式。该声纳拥有主动与被动模式，不仅能够被动的监听水下目标发出的噪音，还能利用环形的声纳阵面进行测向；此外，还可以通过主动模式，对疑似目标进行主动探测定位与测距，完成对目标的分析与测定。由于采用了全新的AN/UYK-44(V)计算机作为后端控制计算机，53B声纳还能通过主动、被动模式相结合的方式对多个目标进行边探测边跟踪，解决了以往53A声纳只能单纯跟着一个目标的弊端，被动探测的能力也有所提高。

在舰艇后部，AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳是另外一样重要的对潜探测手段，战术拖拽阵列声纳是由一系列的听水器组成的声纳阵列，通过一条长长的拖拽缆绳释放到舰艇后约1英里处。不仅能排除自身舰艇的噪音干扰，还能通过潜入水中的声纳阵列，利用长基线原理，对水下目标实施精确的测向与测距。

以上探测设备的基准噪音与运作模式均由AN/UYQ-25 进行环境评估作业。SIMAS利用一次性的水温计浮标对当前水域环境进行探测，以确定当前水域的水温与深度的关系，帮助声纳探测确定水下传播传播条件与系数。当SIMAS确定好水下水温曲线后，即可帮助全部89个通道的声纳系统进行作业模式的确定。

除了以上的主要设备以外，AN/SQQ-89系统还包括一套由雷神公司开发的舰上训练器AN/SQQ-89(V)T，它主要用于反潜作战的信号生成以及相应的处理。

AN/SQQ-89(V)1此版本用于斯普鲁恩斯级驱逐舰，而AN/SQQ-89(V)2主要用于佩里级护卫舰，AN/SQQ-89(V)3则用于提康德罗加级巡洋舰，AN/SQQ-89(V)4用于阿利·伯克级驱逐舰。

由于佩里级的反潜作战能力较为简化，子系统也较标准版反潜作战系统有所减少，因此无需搭载大型的AN/UYK-7大型计算机，而仅需搭载AN/UYK-20中型计算机。并且显控台也较标准版的5台减少为2台。

以上(V)1-(V)4 4个型号的反正作战系统都是属于一代AN/SQQ-89反潜作战系统。日后随着AN/SQQ-89的不断投入服役，系统的技术改进也被提上了议事日程。

第一个改进型版本是提康德罗加级巡洋舰上使用AN/SQQ-89(V)6系统，利用新一代的AN/UYK-43计算机替换原有的老旧AN/UYK-7计算机，因此射击管制系统MK 116也顺利的升级到了MK 116 Mod7反潜射击管制系统。舰艏处的AN/SQS-53C(V)1也利用商用货架组件（COTS）对原有的AN/SQS-53B进行了升级，由原有的模拟信号升级到了数字信号，而战术拖拽阵列声纳也从原有的AN/SQR-19升级至AN/SQR-19B(V)1。整套系统得到了在经过三个阶段的测试后，于1994年得到适合担任作战任务的许可。

到了2010年，AN/SQQ-89(V)6系统不在适应新时代的需求，升级迫在眉睫，通过整合鱼雷识别与警报(TRAFS)功能、以商用货架产品规格加持的二代声纳操作环境评估系统（SIMAS Ⅱ）、战术辅助决策系统（TDSS）等，并且通过更新舰艏的AN/SQS-53D(V)2声纳得到一套全新的AN/SQQ-89(V)12系统。

于阿利·伯克级上的AN/SQQ-89(V)4版本则由于率先服役的阿利·伯克级Flight I与Flight Ⅱ（DDG51-DDG78）并没有直升机机库与直升机，因此与直升机反潜相关的LAMPS-Ⅲ系统与AN/SQQ-89相关的部分也被删除。部分新造的阿利·伯克级则获得了搭载新款AN/UYK-43计算机的AN/SQQ-89(V)6版本。

而到了阿利·伯克级Flight ⅡA上，由于直升机机库的回归，反潜直升机相关的LAMPS-Ⅲ系统得以回归，因此前6艘阿利·伯克级Flight ⅡA（DDG79-84）则搭载的是AN/SQQ-89(V)10版本。此版本的SQQ-89拥有全新的UYS-2增强型模组信号处理器（EMSP）替换原有的UYS-1先进信号处理器，基于商规技术的UYQ-65先进影像处理显示系统（AIDS）操控台以及AN/USQ-132战术决策辅助系统（TDSS）。当时基于直升机反潜作业能力的思考，此批6艘驱逐舰放弃安装AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳，也去掉了一组数据处理系统。

佩里级上搭载的AN/SQQ-89(V)2也一样跟随二代系统的升级而略微更新，例如原有的AN/UYK-20中型计算机更新到了AN/UYK-44中型计算机，显控台也更新到了二代反潜作战系统相同规格的AN/UYK-70多功能显控台。

在AN/SQQ-89(V)10服役后，当时的计算机与武器系统则开始流行采用开放式设计的分布式系统构架，因此在DDG85-90这几艘阿利·伯克级上，也采用了分布式构架系统的AN/SQQ-89(V)14反潜作战系统，整个系统分为10个独立的部分，并且大量采用商用货架产品来构建整个系统，不仅包含TAC3工作站，由于采用商用货架产品类型的计算机后，系统整体的信号处理能力得到了较大的提示，利用现有的舰艇传感器，实现复杂的鱼雷探测、识别、分类和定位算法得以实现，因此在(V)14系统，通过分布式的计算设备，对目标特征进行多维度的并行处理，发现目标特征进而实现来袭鱼雷的识别与警报，因此反潜作战系统得到了一套全新的鱼雷识别与警戒系统（TRAFS）。

为了配合阿利·伯克级Flight ⅡA上全新的宙斯盾作战系统基线7（Baseline 7）的升级，从DDG91开始，AN/SQQ-89 (V) 15也一并采用全部的商业货架产品替代老旧的军规计算机系统，后端的显控台也得到了商规加持的AN/UYQ-70升级。

与此同时升级的不仅有系统核心计算机，舰艏声纳AN/SQS-53D、射击管制系统MK 116 Mod7、反潜直升机声纳浮标信号处理系统AN/SQQ-28 Block2、MK50/54先进轻型鱼雷、AN/SLQ-25B水精反鱼雷系统均得到了升级。除此之外，此次升级最重大的意义在于引入新一代的AN/SQR-20多用途线性拖拽阵列声纳（MFTA），拓展了舰艏声纳与拖拽阵列声纳在主动模式下的配合功能。

整套AN/SQQ-89(V)15反潜作战系统由于采用了商规的异步传输网络，因此整个系统被分为8个独立的子功能，并且为后续的功能扩展提供了预留空间。各处理器之间通过IP地址相互通信，能不断的通过添加、删除不同的硬件与软件不断的为系统添加或扩充功能。8个子系统被分为战前声纳处理、接触射击管制、战术支援三个大类，各系统之间相互独立但是又紧密配合。

新世纪后生成的阿利·伯克级驱逐舰Flight ⅡA从DDG118开始，更新了LAMPS-3 BlockⅡ直升机反潜系统。全新的轻型机载多功能系统BlockⅡ不在使用原有的C波段的鹰链（Hawklink），通过新的基于X波段通用数据链路（CDL）数据链，舰载直升机与舰艇之间的数据链有效传输速率从3.1Mbps提升至274Mbps，原有的4通道的声纳信号传输能力得到近90倍，虽然实际并不能传输360通道的声纳信号，但是也比以往有限的声纳浮标信道得到了充分的释放。

与大多数安装在舰艇上的固定声纳不同，拖拽声纳能够安装在各种不同的船只上。与原有的AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳不同，AN/SQR-20多功能拖拽声纳不仅具备原有的被动探测模式，还集成了主动发声模块，通过主动发声与被动探测相结合，能够实现拖拽阵列声纳单独探测的任务。原有的AN/SQR-19战术拖拽阵列声纳需要通过位于舰艏的AN/SQS-53声纳进行任务配合，AN/SQS-53声纳主动发声，AN/SQR-19进行被动探测。虽然这一模式下也具备良好的探测性能，但由于所处深度不一，难免会有声纹误差。而AN/SQR-20多功能拖拽声纳由于具备了主动发声模块，在舰艇拖拽的过程中，声纳整体远离了舰艇本身的震动与噪音，能够避免舰艇本身给探测系统带来额外的干扰。

AN/SQR-20还被整合到DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰的AN/SQQ-90反潜作战系统内，与AN/SQQ-89反潜作战系统类似，拥有完整的反潜作战能力。

当前(V)15版本的反潜作战系统能够跟上当前时代的作战需求，因此新一代护卫舰FFG(X)上会继续使用这一套成熟而强大反潜作战系统。由于舰艇设计上的变更，FFG(X)取消了球鼻艏这一设计，因此SQS-53声纳失去了安装位置，也由于现今对于海洋变温层研究的升入，可变深声纳（VDS）备受推崇。

在FFG(X)上携带了一套AN/SQS-62 双模式阵列传输任务系统（DART MS），改系统集成了AN/SQR-20 多功能拖拽阵列声纳和轻量化宽频可变深声纳（LBVDS），可变深声纳利用牵引绳被释放到海中，并且根据海水温度计探测到的当前水域温度曲线，合理的设定作业深度。通过避开变温层对主动探测声波的影响，直接深入海中对目标进行探测，从而实现探测能力的最大化。

轻量化宽频可变深声纳的基础研发由洛马集团的海军系统分部作为主承包商，L3公司作为主要设备提供商。其专门为探测低速航行的静音潜艇而设计开发，能够接收1-7kHz的中频、高频信号，并且产生1-6kHz的主动信号。由于采用了高能量密度的换能器，虽然身材不大，但是在浅水水域也能取得良好的探测效能。轻量化宽频可变深声纳与多功能拖拽阵列声纳配合使用，轻量化宽频可变深声纳主动发出声波信号，并通过多功能拖拽阵列声纳进行接收处理。并且由于两个设备通过统一缆绳系统同时释放投入海中，在释放、运行和回收方面较单纯的拖拽阵列声纳没有太大区别，因此能良好的布置到各种舰艇上。