Рождение цифровой акустики
Взгляд в историю — это взгляд в будущее.
В. Дудко. Командир подводной лодки К-492
В. Дудко. Командир подводной лодки К-492
Прошло больше сорока лет. В годы холодной войны, в конце 70-х и начале 80-х, всякий раз при встречах наших подводных лодок с американскими советские подводные лодки проигрывали этот поединок, значительно уступая американским в дальности гидроакустического обнаружения. При этом большей частью от промышленности нам навязывалось мнение, что мы достигли паритета с лодками США и НАТО. Отдельно от общего мнения существовало и другое, противоположное, которое старались спрятать подальше. Практически РПКСН и другие многоцелевые лодки первого и второго поколения могли одновременно оказаться в позиции залпа с иностранной пла только при весьма удачном стечении обстоятельств. С началом войны наши лодки могли быть уничтожены, даже не вступив в подводную дуэль. Нашим подводникам ещё не были хорошо известны акустические возможности подводных лодок первого, второго поколений и модификаций переходного третьего поколения. И тем более мы не изучали и не знали американцев. Максимум, что нам предлагала промышленность для поиска лодок даже на пла 671 РТМ проекта — это тракт шумопеленгования и ухо акустика. В то время как иностранцы уже имели и цифровую обработку сигнала, и низкочастотный диапазон. Эти сведения для своих же лодок сделали суперсекретными. В итоге мы не занимались и шумностью. Американцы громко говорили об акустических портретах лодок, мы же только узнавали об этом. Больше того, даже за попытку узнать больше офицеров пугали особым отделом. Но война привела бы к гибели большинства наших лодок, если бы ничего не изменилось. Вот почему скрытный рейд «К-492» к Бангору в 1982 году ошарашил американцев.
Общественность не знала об этом, думаю, не знает и сейчас. Доказательством тому являются, помимо всех остальных, личные независимые разработки и наблюдения командира лодки, которые на практике перешли в комплекс мер, реализуемых корабельными специалистами подводной лодки К-492, которые, по своему убеждению не подчинившиеся директивным указаниям органов власти и принятой научно-технической доктрине развития гидроакустических средств обнаружения и компенсации конструктивных недостатков корабля, продолжали работать по утверждённому на корабле плану развития средств обработки гидроакустических сигналов и внедрения новой тактики. Даже в необорудованных условиях, при противодействии определённых должностных лиц советские офицеры-подводники К-492 сумели в 1980-1983 годах самостоятельно разработать необходимую методику применения импортной цифровой аппаратуры, а используя её, повысить скрытность лодки и внедрить новую тактику поиска, слежения и ведения боя, в итоге достигая не только паритета с американскими лодками, но и тактического превосходства.
Для выявления собственного гидроакустического поля и его дискретных составляющих (это имело решающее значение для скрытности лодки) были учтены результаты, полученные при применении спектрального анализа шумов лодки, в итоге экипажу удалось достичь нескольких убедительных побед при встрече с американскими лодками. Подтверждением тому были результаты, полученные в море и изложенные в документах, а также в отчётах американского командования ТОФ за 1982 год, которые до сих пор отсутствуют в открытой печати. Поэтому сегодня в голову приходит мысль, что отсутствие систем обработки сигналов, особенно в НЧ диапазоне, на советских подводных лодках могло быть умыслом (государственной изменой). Нельзя поверить, что держава, имеющая такой потенциал, вооружение и ракетное оружие, не справилась бы с разработкой аппаратуры цифровой обработки сигналов, тем более что импортные приборы с успехом применялись на советском корабле.
В Доктрине подводной противолодочной войны, принятой в 1981 году, гидроакустика в США была названа элементом стратегического ядерного сдерживания. Преимущество американских лодок по гидроакустическим средствам обнаружения над советскими лодками с баллистическими ракетами обернулось бы тем, что с началом военного противостояния все ракетные лодки СССР были бы одновременно уничтожены. И на это отводилось всего 4 минуты. Первые же результаты, полученные при работе в тактической группе с РПКСН, убедили нас в правоте вышесказанного. Противник назвал гидроакустику у себя элементом ядерного сдерживания и элементом ядерного преимущества над Советами. Но мы упорно не замечали того, что нас и советскую гидроакустику толкают в тупиковое направление. Руководители флота по подсказке промышленности занимались гидроакустикой, а надо было заниматься обработкой сигналов морских целей и в первую очередь цифровой обработкой гидроакустического сигнала, т.е., гидроакустика как раздел физики тут была ни при чём.
Наш первый опыт применения ГАК «Скат» дал отрицательный результат. На первых выводах в море после постройки лодки акустики слышали всё, что в море гудело, а что гудело, никто не знал. Дистанции обнаружения целей были в несколько раз больше прежних. Но определить (классифицировать) цель, оценить дистанцию и др. параметры цели для применения оружия было нельзя. Возникала проблема. В самой обработке сигнала не было явных криминальных деяний, криминал был сознательно размазан на множество незначительных событий в пространстве и во времени, но если собрать множество, казалось бы, незначительных событий, которые мы, выявляя, устраняли, начиная от ликвидации когерентных пар механизмов, способов обработки сигналов, режимов работы ГЭУ, элементов тактики противника, влияние своего гидроакустического поля на скрытность лодки, дальности взаимных обнаружений, выбор районов боевой службы и ряда других, то становится ясно, что из этих нюансов, интегрированных в целое, было сформировано то преимущество американских лодок, которым они пользовались. Нужно было, наделив наши лодки противоядием, нивелировать разрушительные последствия сложившейся подрывной политики. Преступников нет, а криминал по подрыву национальной безопасности есть. И, видимо, не только в гидроакустике. А везде в стратегически важных для безопасности страны направлениях науки и техники. Нужны были меры по противодействию этому.
Потребовалось создание специальной программы отработки КБР (корабельных боевых расчётов) и специальной подготовки командиров и гидроакустиков лодок дивизии, отдельное направление изучения условий обнаружения иностранных лодок с помощью аппаратуры спектрального анализа. Нужно было донести до руководства флота и страны важность нового направления развития в акустике — цифровой мобильной системы обработки сигнала, чтобы приучить всех к данным, полученным с помощью новых методик. Однако в итоге об этом вообще запретили говорить, ссылаясь всё на ту же пресловутую секретность и положения давно устаревших тактических руководств. Больше того, обнаружение иностранных лодок иногда встречалось с недоверием, задавался вопрос: почему командиры других лодок не обнаруживали, а если обнаруживали, то не следили?
Первым существенным препятствием подтверждения контакта были технические возможности записывающей аппаратуры. Штатный магнитофон «Маяк-205» никак не мог сравниться с четырёхдорожечным магнитофоном «B&K». И второе: не всякий раз удавалось передать контакт авиации ПЛО, которая подтверждала наличие лодки на буях или иными средствами обнаружения. Часто доклады других командиров не подтверждали дистанции взаимного обнаружения лодок, когда на учениях лодки «синих» и «красных» сходились на дистанцию обнаружения и не могли обнаружить друг друга. И это было очевидно, потому что их никто этому не научил.
Подтверждением преимуществ цифровой обработки сигналов могла быть только практика. Впервые спланированная и выполненная совместная боевая служба пла 671 РТМ проекта в тактической группе с РПКСН подтвердили худшие предположения. Прежде такие службы не планировались и дальше одноразовой проверки отсутствия слежения не шли. Считалось, что многоцелевые лодки компрометируют РПКСН и снижают скрытность группы, да и точность счисления пла 1-2 поколения была хуже, чем у РПКСН. Поэтому выход К-492 в составе ТГ изменил сложившееся мнение, а работа в паре с РПКСН позволила выделить демаскирующие признаки при движении РПКСН под одним бортом. Считалось, что это экономично и скрытно, но на самом деле всё было наоборот. С момента обнаружения крейсера было выявлено:
— ярко выраженная работа одной линии вала и чёткое проявление вально-лопастных составляющих, в том числе при нарушении ламинарного потока, создаваемых перекладкой вертикального руля для удержания курса и перераспределении нагрузок на один борт, включая ГТЗА и турбогенераторы;
— разделение элементов движения цели – курс, скорость, начало и конец циркуляции, дистанция и ряд других особенностей, формирующих цельную картину слежения и поддержания контакта с разных курсовых углов на значительных дистанциях;
— конфигурация гидроакустического поля (ГАП), т.е. акустический портрет лодки.
В. Дудко, командир подводной лодки К-492. Фото из архива автора
Все это укладывалось в рамки полученных прежде результатов слежения за американскими лодками в Авачинском заливе. Первый контакт с ИПЛ по приказанию с КП был передан и подтверждён авиацией флота, когда ИПЛ была снята с хвоста РПКСН. С приходом в базу на лодку были вызваны офицеры акустического полигона, которые провели анализ шумов на приборном комплекте B&K. После чего специалисты полигона, флота и науки провели детальный разбор и анализ обнаружения, слежения и обработки спектра на аппаратуре B&K экипажем, а затем оставили копию записи, а остальное опечатали и все отправили в Москву в спец. архив института. И так было всякий раз после обнаружения.
Теперь было уже очевидно, что записи на стандартном магнитофоне ВМФ самого плохого качества «Маяк-205», которым снабжались все лодки, кроме бульканья и кваканья, ничего не давали. Но от нас требовали всё подтверждать только штатными средствами. Конечно, там была абракадабра, и требовалась другая аппаратура.
Плавание в составе ТГ позволили выявить новые классификационные признаки и по-новому взглянуть на место цифровой обработки сигналов в практике командиров.
Сближение с РПКСН после первичного обнаружения продолжалось более 6 часов. Первичная классификация осуществлялась через приставку, и результаты не вызывали сомнений в правильности её работы. На дистанции 100-120 кабельтовых отметка приобрела отчётливые формы, и акустик услышал цель. Теперь пла вышла в позицию в секторе на КУ и начала сопровождение. Продолжалось движение ещё пять часов, маневрирование позволило снять ГАП РПКСН. Когда было снято гидроакустическое поле (ГАП) РПКСН, лодка вернулась в позицию совместного движения по маршруту. Обратный отсчёт от точки визуального обнаружения РПКСН на экране ГАК и объективной классификации, где акустик услышал шум цели, до точки обнаружения цели с помощью спектроанализатора позволил определить дистанцию обнаружения РПКСН. Она оказалась равной 32 милям, т.е. дистанция первого обнаружения РПКСН была более 300 кабельтовых.
Это был первый осмысленный и подтверждённый всеми способами цифровой контакт, который позволил практически оценить возможности цифровой обработки сигнала. Пока это был только первый случай обнаружения, который позволил убедиться в достоверности классификации и лечь в основу последующей системной работы. Этот «эксперимент» давал большие надежды и заложил основы для дальнейшей систематизации данных и разработки методики. Конечно, уже само это явление требовало известной популяризации среди командиров других лодок и кораблей и должно было насторожить командование, впервые получившее подобные дистанции обнаружения РПКСН в защищённом районе при классификации лодки с достоверностью 100% на дистанции более 30 миль. В это трудно было поверить потому, что прежде РПКСН дальше 30-50 кабельтовых никто из наших ПЛ не обнаруживал.
Но это была правда и прорыв, первый широкий шаг вперёд и оплеуха всем противникам спектрального анализа. Опыт плавания в тактической группе позволил избавиться от ошибок командиров лодок при поиске и слежении за иностранной лодкой и применить новую тактику слежения, принятую экипажем К-492 после нескольких обнаружений американцев в Авачинском заливе. Избавившись от устаревших догм, в дальнейшем лодки 671 РТМ пр. следили с применением спектра и на 27 узлах и 33 узлах. В результате отработки новых методик один за другим стали выясняться характерные демаскирующие признаки поля подводного крейсера:
— основные дискретные составляющие шумов РПКСН (ГАП) и максимумы этих составляющих по направлениям относительно оси корабля;
— ярко выраженная вально-лопастная диаграмма при работе одной лини вала и чёткое проявление вально-лопастных составляющих из-за нарушения ламинарности потока на винте лодки, а так же изменение нагрузки создаваемой перекладкой вертикального руля для удержания курса при работе ГЭУ одним бортом; выявление дискретной составляющей, возникающей при работе одного борта, именуемой американцами «рыболовный крючок»;
— разделение элементов движения цели – курс, скорость, начало и конец циркуляции и контроль циркуляции, который позволял определить угол поворота цели на любой дистанции при наличии контакта, дистанция и ряд других особенностей, формирующих цельную картину слежения и поддержания контакта с разных курсовых углов и дистанций;
— обнаружение в одной из зон дальнего ГАП РПКСН следящей американской пла. После чего она была вытеснена за пределы Охотского моря, а экипажем многоцелевой лодки были предложены новые способы проверки отсутствия слежения;
— разработанные новые способы проверки отсутствия слежения за РПКСН, радикально повышали вероятность обнаружения следящих за РПКСН лодок, отработали методику спектрального анализа шумов цели, определение скорости цели с точностью до 0,5 узла, начало и конец циркуляции, и угол поворота с точностью до одного-двух градусов на дистанции в 200-300 кабельтовых. Контроль дистанции слежения и непрерывное определение элементов движения цели позволяли удерживать надёжную позицию для применения противолодочного ракетного оружия на предельных дистанциях, что прежде было практически невозможно.
Здесь же возникала необходимость пересмотреть акустические и технические характеристики подводной лодки 667 проекта и ее модификаций, о которых говорили ее создатели и подводники. В связи с тем, что проектанты наших АПЛ убедили командование ВМФ, а те правительство СССР, в том, что уровень подводного шума российских РПК СН неотличимы от уровня шума АПЛ США, возникло устоявшееся мнение, которое позволило принять как аксиому высокую скрытность РПКСН и боевую устойчивость. Определённая часть людей, не склонных к анализу и здравомыслию или преследуя, скорее всего, конъюнктурные цели, или умышленно внося заведомо губительные решения в правительство, объединяя российских военных специалистов, учёных и политиков, стали предлагать идеи размещения на атомных ракетных подводных лодках 70-80% ядерного потенциала России. Они утверждали, что в случае внезапного ядерного нападения на Россию скрытность плавания и боевая устойчивость наших ракетных АПЛ позволит сохранить российский ядерный потенциал для ответного удара. Теперь это утверждение вызывало большие сомнения. Что это: некомпетентность или злой умысел, направленный на уничтожение ядерного потенциала России?
Действительно, планируя первую и последующие операции флота, всегда просчитывалась вероятность уничтожения РПКСН в тех или иных районах патрулирования, в условиях угрожаемого периода и начала войны. И эти расчёты, как правило, давали достаточные основания для принятия адекватных мер по сохранению ядерного паритета воюющих сторон. Но! В отличие от стационарных стартовых площадок и даже подвижных комплексов, где исходные данные практически неизменны и выверены с точностью до третьего знака, боевая устойчивость РПКСН включала в себя как минимум два показателя, которые не соответствовали действительности: вероятность обнаружения и слежения за РПКСН американскими лодками и стационарными системами, а это цифра была больше 50%. И второй показатель — степень защищённости района патрулирования РПК СН, которая была значительно ниже, декларируемых показателей, принимаемых в расчётах. Т.е. даже по одному показателю, скрытности РПКСН, уже достичь требуемой боевой устойчивости было нельзя. Но! Об этом даже вслух говорить не разрешалось. Теперь нужно было решать эту дилемму.
Опровергнуть аргументы наших кабинетных «стратегов» было не под силу флотским одиночкам. Апологеты теории высокой скрытности РПКСН, ссылаясь на мнение иностранных специалистов и «паритет» в шумности АПЛ СССР и США, декларировали, что боевая устойчивость ракетных атомных подводных лодок в океане намного выше живучести наземных шахт стратегического оружия, стратегической авиации и передвижных мобильных систем со стратегическими ракетами. Поэтому на американских ракетных атомных подводных лодках размещается более 70% ядерного потенциала страны. Точно так же поступают Великобритания и Франция. Но страны НАТО боевую устойчивость ракетных АПЛ обеспечивали техническими характеристиками АПЛ и развёрнутой глобальной системой наблюдения в космосе, в воздухе, на воде и под водой. У СССР таких возможностей не было. Тем не менее, некоторые учёные высказывают мысли о том, что обнаружение и длительное слежение противником за ракетными атомными подводными лодками СССР в океане требует огромных денежных и материальных средств. По их мнению, ни одна страна мира не может нести таких расходов, а значит, и не может постоянно контролировать районы нахождения наших ракетных АПЛ. Академик Б. Макеев в статье «Морские стратегические ядерные силы и поддержание стратегической стабильности» писал:
«Расчёты показывают, что достижение приемлемой вероятности их (ракетных АПЛ. — Авт.) обнаружения требует громадных расходов поисковых сил. Но даже при обнаружении РПЛСН (ракетных подводных лодок стратегического назначения. — Авт.) вероятность поддержания длительного контакта с ней гидроакустическими и другими поисковыми средствами крайне мала. Исследования, проведённые сторонниками высокой скрытности РПК СН в Центре по изучению проблем разоружения, энергетики и экологии МФТИ, с учётом гидрологии и шумности последних поколений РПЛСН, подтвердили выводы о том, что наряду с низкой вероятностью обнаружения ПЛ (подводной лодки. — Авт.) противник не может осуществлять длительное слежение за обнаруженными ракетоносцами».
Этот вывод, мягко говоря, был некорректным. И эту «неточность» подтверждали примерами из опыта ВМС США, ссылаясь на недоступность наших данных. А эти данные были недоступны только нам, а американцы ими широко пользовались.
США и их союзники создали глобальные системы подводного наблюдения. Эти системы по лодкам первого и второго поколения и даже переходных проектов были весьма эффективны, не говоря уже об эффективности следящих американских лодок.
Плавание в ТГ с РПКСН и опыт К-500, за которой американец легко следил всю БС, а потом спровоцировал атаку русской лодки, подтверждали возникшие опасения. И действительно, стратег при всём равенстве условий пребывания в море выглядел перед многоцелевой лодкой 671 РТМ проекта беспомощно и беззащитно. Очевидно, что командиры ракетных атомных подводных лодок в силу технических возможностей РПКСН не могли объективно оценивать результаты своей скрытности во время походов.
В свою очередь, чтобы снизить шумность и убрать ДС своего корабля, а также опираясь на конструктивные особенности ПЛА 671 РТМ пр., экипажу удавалось переключением определённых механизмов сформировать «гладкое» акустическое поле, убрав основные демаскирующие дискреты, что реально лишало противника многих преимуществ при встрече в море. Отзывы об этом есть в отчёте командира авианосца «Энтерпрайз» по итогам учения «Флитекс 83» на этапе слежении 671 РТМ проекта за АМГ, когда лодка провела разведку «боем».
Оценивая по ходу учения деятельность пла ВМФ СССР проекта 671 РТМ, они пришли к выводу, что эта пла является малошумной и представляет собой вызов системе «SOSUS». Прогнозируемая дальность обнаружения пла этого проекта антенной «TASS» должна быть не менее 20 миль, а фактически 3-5 миль. Антенны «TAK TASS» были малоэффективны даже при наличии на борту кораблей специалистов по акустической разведке из центра разведывательного обеспечения ВМС. Такой же результат и по системе «LEMPS».
Чтобы противодействовать первоначальному обнаружению РПКСН при выходе из базы, была предложена и опробована прибрежная развёрнутая манёвренная система подводного наблюдения, которая уже не позволяла ВМС США обнаруживать и длительно скрытно наблюдать за нашими стратегами и лодками. Но, к сожалению, очевидная малочисленность этих поисковых групп не обеспечивала должной защиты маршрутов и районов патрулирования, поэтому за ракетными подводными лодками они по-прежнему следили, начиная с выхода из базы, в прилегающих к нашему побережью морях и в территориальных водах и далее в океанской зоне.
Нужно и сегодня в России говорить о боевом потенциале подводного флота ВМФ, акцентирую внимание на мультиструктуре флота в интересах РПКСН как основной сдерживающей силе, принимать адекватные меры. И сегодня требуются авторитетные и знающие морские офицеры-подводники, способные отстоять эту позицию в руководстве страны. Этот вопрос должны обсуждать Совет безопасности, Государственная дума, Совет Федерации, об этом нужно говорить в правительстве РФ, в Генеральном штабе Вооружённых сил РФ, об этом докладывать президенту РФ. Необходимо исключить всякую возможность, при которой наши современные боевые надводные корабли и подводные лодки в море могут оказаться небоеспособны из-за слабой акустики, других систем обработки сигналов и управления оружием. Об этом нужно волноваться всегда. Очевидно, что этим должны заниматься и ветераны ВМФ, включая Клуб адмиралов, Морскую коллегию общественных организаций и другие уважаемые организации, имеющие опыт и знания, способные внести конструктив в развитие ВМФ.
Информация