高端装备制造：水下对抗装备行业研究.docx

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1、高端装备制造：水下对抗装备行业研究一、水下对抗装备新域新质作战力量建设重点之一党的二十大报告提出，增加新域新质作战力量比重。新域新质作战力量作为区别于传统作战力量的新型力量，展现出作用领域新、制胜机理新、支撑技术新、装备模态新和编组样态新等特质，具有发展方向快速突变、作用效果极具颠覆的特殊潜力。新域：主要指空天、深海、网络空间、电磁频谱、认知域等非常态作战领域。是传统军事领域的拓展和跨越，以谋求非对称的跨域作战优势，与传统领域作战形成互补和支撑。新质：通过高新科技特别是信息技术对战斗力生成发展赋值呈现的倍增效应，而使战斗力内涵与作用机理发生重大变化，因战斗力构成要素改变所产生的新生战斗力。新质

2、作战力量：指以信息化技术和现代化装备为支撑，以高度自主和网络化为特征，具有快速机动、精确打击、信息化保障和协同作战能力的作战力量。深海是新域作战的新领域之一。根据解放军报发布的新域新质作战力量新在哪里，在先进技术推动下，新域新质作战力量已经突破陆、海、空、天等传统空间，活动范围更加立体多元。深海、太空、地下、极地等都已成为新域新质作战力量角逐比拼的新领地。根据解放军报发布的呼之欲出的深海空间作战，深海具有独特的战场空间攻防作战优势，是军事力量对抗最具潜力的战略空间之一。随着深海科技发展和在军事领域的广泛应用，深海作战隐蔽性强、溯源难、节奏快等特征愈发突显。根据水下对抗能力及装备形式，可将水下对

3、抗装备分为：机动装备、固定装备以及基础设施。图2:水下攻防体系构成情况一一 水下Ml武Bl*l筑Ix 无人聚普机动饕一J：有人装着- f水中Ial水下清MM厂,1.无人 SIg- 木育无人 一 词：*ll无人l!I 反烧水上tM 一 反 J 一 及潴Iftl-4./ll一那一-一反疑|融孙核常常l*机动装备：主要包括以潜艇为主的有人装备、以无人潜航器为主的水下无人装备以及鱼水雷为主的水中兵器。固定装备：以水下无人预置系统为主，可分为水下预置武器系统和水下预置基础设施。基础设施：主要包括水下监听网络系统、水下声学通信网络、水下导航网络等基础设施。二、水下攻防体系深海作战力量建设应有之义建立水下攻

4、防体系是海军信息化+新域新质作战力量建设应有之义。水下攻防对抗体系是指跨域作战单元按照统一部署，综合运用探测、指控、打击、保障等作战要素，形成执行水下攻防作战任务的有机整体。既是动态、开放的复杂网络系统，又是水下战场探测感知、信息传递、指挥控制、决策交战、综合评估等全过程相关的作战资源有序集合。美、俄等世界主要海上力量国家高度重视并积极开展水下攻防体系研究和建设。以美国为例：美军水下作战体系主要由水下预警监视系统、指挥通信系统、攻防作战系统、综合保障系统等构成。水下预警监视系统：包括水声监视、太空监控、电磁监控、空中监控等手段；指挥通信系统：包括水下主要采用的水声通信，未来可能会采用的蓝绿激光

5、通信；攻防作战系统：包括水下力量和空中、水面、岸基反潜力量；综合保障系统：包括海洋地理环境、海洋水文气象、海洋工程建设、搜索救援、导航定位、基础数据建设保障等。美国的水下攻防对抗体系基于新型远程传感平台（如海洋监视船）和新一代水下通信系统，强化水下攻防对抗网络，新增水下立体攻防对抗装备，并逐渐向无人化、智能化方向发展。深海作战力量以无人装备为主体，以深海感知链和通信网为纽带。根据解放军报发表的重视深海空间的作战价值，深海作战力量以深海为主要部署和运用空间，以无人装备为主体，以深海感知链和通信网为纽带，能够灵活地实施海上攻防作战，使对手防不胜防，陷入看不见打不着来不及应对的被动境地。我们认为，作

6、为新域新质作战力量建设重点之一的深海领域，水下攻防体系建设势在必行。其中，以水声装备为主的深海感知链、通信网等反潜作战网络建设，以及以无人装备为主体的水下移动平台及节点的投入将成为后续发展的重点方向。三、水声装备：深海反潜作战网络建设的关键装备在深海反潜网络化作战中，以声纳系统为主体的水声装备是开展侦察探测、通信、导航、定位等任务的关键装备。在水下攻防体系建设中，水下预警系统、声学通信网络以及导航网络等网络建设，均需要在水下进行信息获取和传输。而在水下进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短

7、，损失越大。然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。因此，能够利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理对水下目标进行探测（存在、位置、性质、运动方向等）和通讯的声纳装备成为了水声装备的核心。声纳系统主要包括千端（水上部分）和湿端（水下部分）两个组成部分。湿端：主要由水声换能器或换能器基阵组成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成，其外形通常为球形、柱形、平板形或线列形，有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。另外，湿端还包括连接电缆、水下接线箱和增音机、与声

8、纳基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置，以及声纳导流罩等其他辅助设备。千端：主要由信号源、发射设备、信号处理平台、电源设备、显控单元等构成。干端系统一般有发射、接收、显示和控制等分系统，其中信号处理平台为信息数据处理运算中心。根据工作方式不同，声呐可分为主动声呐和被动声呐。根据不同的使用对象，声呐可分为潜艇声呐、水面舰艇声呐、航空声呐和海岸声口内。预计中国军用声纳市场空间2030年将达到8.2亿美元。在水下预警系统、水下声学通信网络及水下导航定位网络建设中，以声纳设备为主的水声装备具备广阔的应用空间和市场规模。根据QYReSearCh的统计及预测，2022年全球

9、军用声呐市场销售额达到了20亿美元，预计2029年将达到44亿美元，年复合增长率(CAGR)为12.4%(2023-2029)。地区层面来看，亚太是最大的市场，占有大约47%份额，其中中国市场在过去几年变化较快，中国的军用声呐市场在2023年达到了3.6亿美元，预计2030年将达到8.2亿美元，复合增长率为12.2%o之后是北美和欧洲，分别占有22%和1996的市场份额。预计未来亚太地区将保持快速增长态势。图7:20232029年全球军用声呐市场预计1、水下预警系统(1)水下预警系统定义与发展水下预警系统是水下攻防体系的重要组成部分，是水下战场态势感知的核心构成。水下预警探测体系可综合利用侦察

10、、监视、探测和通信等手段，对来自水下的威胁目标和武器进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织对抗行动提供实时预警信息保障。水下预警系统发展起源于美苏水下对抗，美国不断加大建设。20世纪50年代，美国在冷战时期建设了固定式水下监视系统(SOSUS)o20世纪80年代后期，美国开始研制和部署采用光纤传输和局域网技术的分布式固定监视系统，主要包括固定式分布系统(FDS)和先进可部署系统(DS)o并先后发展了舰载拖曳阵监视系统(SURTASS)和多功能拖曳阵列(MFTA),装备在水面舰船上，以弥补固定式探测阵列无法移动的缺陷。上述固定式和拖戋式装备共同构成了综合水下监视系统(IUSS)O20世纪90年代

11、开始，美海军将水下信息感知的重点聚焦到网络化反潜预警方面，广域海网(Seaweb)、“近海水下持续监视网络(PLUSNet)、可部署自动分布式系统(DADS)就是其中的代表。总结美军发展历程，水下预警系统向固定式长期持续监视，移动式灵活机动预警结合的方向发展。固定式：通过在海底部署传感器及传感器搭载平台，利用线缆、接驳盒等将其从电能、数据传输等方面连接起来，并将获取的数据回传到岸基站进行观测、分析和存储等。移动式：通过在移动平台(如潜艇、无人潜航器等)加装拖曳阵、舷侧阵声纳等，对水下目标进行探测和信息获取。其中：潜艇：探测声纳主要包括艇鳍阵声纳、舷侧阵声纳以及拖线阵声纳。艇艄阵声呐安装于艇脑，

12、是潜艇声呐系统中的主战声纳，通常兼具发射和接收两种功能；舷侧阵声呐基阵通常沿艇体纵向排列，位于艇左右两侧；拖线阵声纳位于潜艇尾部，通常潜艇采用两条拖线阵声呐。无人潜航器(UUV):探测声纳主要包括侧扫声呐、合成孔径声呐、前视成像声呐、多波束测深声呐、舷侧及拖曳被动探测声呐等。UUV由于受载荷空间与能源的限制，需要根据特定任务选择相应功能声呐装载。（2）我国相关项目情况1）固定式：海底观测网我国开展海底观测网建设，面向多用户、多领域开放。2017年3月，国家发改委正式批复海底科学观测网国家重大科技基础设施项目建议书。该项目由同济大学牵头进行统筹协调，同济大学和中国科学院声学研究所共建。主要建设内

13、容包括三大部分：东海海底观测子网、南海海底观测子网、监测与数据中心及配套工程。建设周期为5年，总投资逾21亿元，建成后将长期运行，按照开放合作、资源共享的原则，面向多用户、多领域开放，开展科学研究和国内外交流。应用范围主要包括：国家安全、水下通信保障、海洋资源开发、海洋防灾减灾、海洋科学研究、海洋生态环境保护等。海底观测产业链主要包括岸基站、接驳盒（分主、次接驳盒两种）、垂直观测仪器平台（包括垂直锚系、剖面仪）、各式传感器（水听器）、水下机器人、移动观测平台（包括水下滑翔器、自主水下航行器及相应坞站等）以及将各个部分连接在一起的海底线缆。岸基站：负责海底观测系统的供电、电能管理、数据汇集处理、

14、状态显示和存储分发。岸基站配备直流电源、电能监控系统等，部署在岸基站服务器上的软件系统具备分析处理观测数据、存储和数据发布功能。光电复合缆（电缆）：光电复合缆（电缆）负责水下电能传输和数据通信，是有缆海底观测系统和整个海底观测网的血管和神经。通常情况下，深远海海底观测网海缆必须采用光电复合缆来实现数据通信和电能传输。接驳盒：海底观测系统水下部分的核心，具备中继和电能分配功能，按照电能变换层级可以将接驳盒划分为主接驳盒和次接驳盒。1）主接驳盒：将岸基站供电电源的高压直流电转换为次接驳盒的输入电压，通过主接驳盒电水密连接器和水密电缆与次接驳盒连接，实现电能和数据的传输。2）次接驳盒：主要功能是中继

15、和分配，通过次接驳盒将主接驳盒输送过来的电能转换为适用于科学传感器的电压。水下遥控机器人（RoV）:插拔水密连接器实现主、次接驳盒的连接。传感器及传感器搭载平台：包括各式水听器，对水下物体进行探测，将声波信息转化为电波信息，继而进行分析和判断。图13:海底观测网典型结构价值量拆分：传感器与传感器搭载平台是整个网络的核心，总价值占比45%左右。海底线缆是电力、信号传输的载体，总价值占比约18%o在能量供给方面，作为海底变电、信息中继枢纽的接驳盒是价值主心骨，约占全网价值的22%。ROV用以在深海无人环境下进行仪器、线缆等安装，总价值占比约15%o后续每年运行维护方面，主要包括对线缆、海底接驳盒、传感器网络进行检查、维修和更换，占全网整体设备价值的20%左右O2）移动式：海眼系统等根据中国船舶重工集团有限公司发布的文章，首次披露了我国海洋水声系统的发展最新成果。该文称，2019年4月19日，装载海眼”水声系统的海上巨轮具备极强的水下动态监视能力，这套大国重器可将水下动态一一尽收眼底，并填补了多项国内空白。中船重工七一五研究所负责的海眼项目组向祖国交出一张含金量极高的成绩单：突破相关关键技术约60项，攻克世界级难题6项，相关技术推广应用至其他领域10项。水听器作为声呐中的重要器件，价值占比较高，约占总成本的15-20%o为了换能器是完成声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转