Для подводной лодки обнаружение ее противником означает, как минимум, срыв выполнения боевой задачи, а, скорее всего, гибель. Поэтому не скорость хода, не глубина погружения, даже не мощь вооружения, а именно уровень шума являются главной характеристикой ПЛ. Чем он ниже – тем лучше.
Построивший в 1721 году первую российскую подлодку плотник Ефим Никонов, назвал ее очень точно – «потаённое судно», сразу «схватив» суть дела. А американцы до сих пор называют деятельность подводного флота «silent service» – «тихая служба».
Очень давно канули в лету первые (начала ХХ века) концепции применения подлодок – либо в качестве кораблей береговой обороны, либо в составе эскадр боевых кораблей. Во втором случае предполагалось, что после генерального сражения флотов (надводных, разумеется) ПЛ будут добивать из-под воды поврежденные корабли противника, выходящие из боя. Уже во время Первой мировой стало ясно, что лодки, именно в силу своей скрытности, наиболее эффективны при действиях «в тылу» противника, в его водах. Там, где, по Высоцкому, «к чему гадать, любой корабль – враг». А в таких условиях залогом успеха становилась способность ПЛ не дать себя обнаружить до завершения атаки (за исключением случаев атаки на одиночные торговые суда).
До начала 40-х ПЛ были, по сути, не столько «подводными», сколько «ныряющими». Им нужен был воздух – для дыхания экипажей и для работы дизелей. С помощью дизелей не только обеспечивался надводный ход, но и заряжались аккумуляторы для подводного хода. И воздуха, и емкости аккумуляторов хватало ненадолго, поэтому лодки не могли длительное время находиться под водой. Однако, и надводные корабли не имели, поначалу, никаких специальных средств обнаружения ПЛ. Поэтому лодки чаще всего атаковали из надводного положения, а потом погружались, чтобы оторваться от противника. А уж атаки из подводного положения вообще были очень эффективными. Во время Первой мировой немецкие ПЛ неожиданно добились колоссальных успехов, чуть было не поставив Британию на колени с помощью подводной блокады.
Поэтому англичане стали уделять большое внимание вопросам противолодочной борьбы. Еще в конце Первой мировой они создали АСДИК (от названия Allied Submarine Detection Investigation Committee, организации, занимавшейся вопросами обнаружения ПЛ), т.е. активный гидролокатор – прибор, обнаруживавший подводные предметы и определявший расстояние до них с помощью звуковых импульсов. Никакие излучения более высокой частоты в воде не распространялись, поэтому и использовались звуковые волны. Одновременно начала развиваться и пассивная гидроакустика, с помощью которой надводные корабли и ПЛ могли обнаруживать друг друга «на слух», сами ничего не излучая. Излучение ведь является «заявкой о себе». Т.е. корабль, использующий активный гидролокатор, тем самым, обнаруживает себя. Соответственно, ПЛ старались не использовать активную локацию, обходясь пассивной. А вот для надводных кораблей появление АСДИКа резко повысило их противолодочные возможности. И до сего дня активная и пассивная гидролокация остается основным средством обнаружения подлодок.
В начале Второй мировой немецкие ПЛ устроили англичанам, а потом и американцам очередной кошмар. Но к 1943 году англосаксы полностью переломили ситуацию в свою пользу. Этого они достигли благодаря массированному применению кораблей, оснащенных средствами пассивной и активной гидроакустики, а, главное, самолетов наземного и палубного базирования. Дополнительную роль сыграло появление радиолокатора, устанавливаемого как на кораблях, так и на самолетах. В итоге немецкие ПЛ были загнаны под воду. Находиться на поверхности они могли всё меньше времени из-за постоянного риска быть обнаруженными с моря или воздуха (визуально или с помощью РЛС). А под водой, по-прежнему, они не могли находиться долго, да и здесь их тоже теперь достаточно эффективно обнаруживали акустическим способом. Кроме того, подводная скорость в то время была гораздо ниже надводной, поскольку корпус лодки был не очень обтекаемым (ему придавали форму надводного корабля, ведь лодка больше была над водой, чем под ней), да еще и пушки на палубе очень сильно «тормозили». Кроме того, на больших скоростях аккумуляторы расходовались почти мгновенно. Поэтому надводным кораблям было очень просто догнать и «затравить» обнаруженную ПЛ. Последняя либо погибала под градом глубинных бомб, либо всплывала под расстрел орудий. Очень редко ей удавалось уйти. И, в любом случае, обнаружение лодки до ее выхода в атаку означало срыв выполнения ею боевой задачи.
Немцы попытались найти выход с помощью шнорхеля – поднимаемой из рубки трубы, с помощью которой в лодку поступал воздух при ее нахождении на перископной глубине. Это обеспечивало дыхание экипажа и работу дизелей без всплытия. Но данное решение было паллиативным, перелома в ситуацию оно не могло внести. В первую очередь потому, что грохот работающих дизелей был слышен очень далеко, оглушая, при этом, акустиков на самой лодке. Немцы проиграли битву за тишину, а вместе с ней – и Битву за Атлантику.
В первые послевоенные годы инженерам удалось решить важнейшую для подводников проблему регенерации воздуха. Благодаря химическим веществам, поглощающим углекислый газ и выделяющим кислород, за воздухом для дыхания людей ПЛ могла больше не всплывать. Правда, для дизелей этого всё равно не хватало. Но тут появились атомные двигатели, которые сделали лодки по-настоящему подводными. Теперь они могли не всплывать в течение всего похода. Да и на дизельных ПЛ стали устанавливать всё более емкие аккумуляторы, позволяющие всплывать под шнорхель не более чем на 2 часа в сутки, а всё остальное время идти под водой на электромоторах. Поскольку лодки начали «жить» под водой, их корпусам стали придавать максимально обтекаемую веретёнообразную форму, с палуб исчезли пушки. Это значительно повысило подводную скорость и понизило шумность.
С другой стороны, появилось ракетное и ядерное оружие, которое теперь могло использоваться как лодками против кораблей и целей на берегу, так и противолодочными силами против ПЛ. Наконец, появились управляемые торпеды, которые резко повысили эффективность ПЛ в борьбе против ПЛ. До этого, когда торпеды были неуправляемыми (прямоидущими), дуэли между лодками под водой заведомо заканчивались безрезультатно, поскольку в трехмерном пространстве поразить вражескую ПЛ неуправляемой торпедой было невозможно. Теперь же именно лодка стала лучшим противолодочным средством.
При этом рост дальности применения вооружения требовал, чтобы лодка могла обнаруживать противника на максимально возможной дальности. Это означало, что обойтись только пассивной гидроакустикой она не может, ей нужны мощные активные гидролокаторы. Которые, как было сказано выше, являются демаскирующим лодку средством.
Именно теперь борьба за тишину пошла всерьез. Вопрос, кто кого первым обнаружит и применит оружие, стал принципиальным, как никогда.
Подводная лодка шумит разными способами. Шумит корпус лодки при движении «сквозь воду». Шумят вращающиеся винты. В частности, очень неприятным эффектом является кавитация – образование воздушных пузырьков при вращении винтов ПЛ. Лопаясь, они создают очень сильный шум. Шумят различные системы и механизмы внутри лодки. У атомных лодок дополнительно шумит контур охлаждения ядерного реактора (он охлаждается с помощью циркуляции забортной воды через специальную систему труб). Кроме того, лодка просто отражает импульс активного гидролокатора, поскольку представляет собой очень крупный предмет.
Придание корпусам лодок максимально обтекаемой формы является очевидным способом для снижения уровня шума и, «заодно», увеличения скорости. Однако, этот способ имеет свои объективные пределы, до нуля с его помощью шум довести нельзя. Поэтому очень большое внимание инженеры стали уделять покрытиям корпусов ПЛ. Оно должно было, во-первых, максимально уменьшить трение воды о корпус (т.е., опять же, снизить уровень шума и повысить скорость движения), во-вторых, поглощать звуки механизмов, идущих изнутри лодки, в-третьих, поглощать, а не отражать излучение гидролокаторов противника. Для этого могут использоваться, например, композиты, стеклопластик, резина. Кроме того, в последние два десятилетия стали применяться средства активного подавления шума, генерирующие акустические сигналы, «обратные» тем, что излучают механизмы лодки.
Что касается винтов, то для снижения шумности стали уменьшать количество их оборотов, увеличивать количество лопастей и придавать им специальную «саблевидную» форму, а также помещать винты в специальные кольцевые насадки. А механизмы внутри лодки стали устанавливать на фундаменты, не связанные с корпусом, и использовать различного рода амортизаторы.
Со своей стороны, средства обнаружения подлодок тоже развивались. Повышалась мощность и чувствительность гидроакустических станций, кроме того, стала всё более широко применяться компьютерная обработка их сигналов, позволяющая «выловить» шумы лодки на фоне шумов моря.
При этом в гидроакустике стали всё больше учитывать свойства воды. Изменение температуры воды, давления, солености, а также близость дна и характер грунта на дне очень существенно влияют на распространение звуковых волн. Особенно это касается мелководных районов, где звук может многократно отражаться от дна.
Кроме того, для обнаружения ПЛ используются и неакустические методы. Например, лодку можно искать по создаваемому ей магнитному полю. И даже по гравитационному. Правда, эти методы требуют использования очень сложной и точной аппаратуры.
На начальном этапе холодной войны США безоговорочно выигрывали у СССР битву за тишину. Американцы, во-первых, обладали огромным опытом как подводной, так и противолодочной войн (у СССР первый был очень незначительным, а второй – практически нулевым), во-вторых – огромным же технологическим превосходством над Советским Союзом.
Советское руководство, догадываясь, что по надводным кораблям даже одни США, тем более – всё НАТО нам не догнать никогда, сосредоточилось на строительстве подводного флота, повторяя, таким образом, немецкую стратегию обеих мировых войн. Собственно, поначалу и сами лодки были копиями немецких (советские ПЛ пр. 613 «содраны» с наиболее совершенных ПЛ Кригсмарине ХХI-й серии). Построили их очень много, но американцы строили еще больше противолодочных кораблей, самолетов, а потом и вертолетов с мощными ГАС. Они достаточно легко обнаруживали наши лодки. Во время Карибского кризиса 4 новейшие по тем временам дизельные ПЛ пр. 641 Северного флота были направлены к берегам Кубы. Однако ВМС США, развернув масштабную противолодочную операцию, «затравили» и заставили всплыть 3 из них. В случае войны это было бы равносильно гибели.
С атомными ПЛ у нас выходило нисколько не лучше. Первые образцы этой сложнейшей техники имели массу недоработок. Советский ВПК навязывал Вооруженным силам и, в частности, флоту не то, что им было нужно, а то, что он был способен сделать. Недоделки промышленности устраняли потом сами моряки. Очень часто – ценой своего здоровья и даже жизни.
Говорить про скрытность первых советских АПЛ было просто бессмысленно. Американцы дали им унизительное прозвище «ревущие коровы». Погоня советских инженеров за другими характеристиками лодок (скоростью, глубиной погружения, мощностью вооружения) ситуацию не спасала. Самолет, вертолет или торпеда всё равно оказывались быстрей. А лодка, будучи обнаруженной, превращалась в «дичь», не успев стать «охотником».
В декабре 1969 года советская АПЛ пр. 661 установила мировой рекорд скорости под водой – 42 узла! Через год она свой же рекорд превысила – 44,7 уз. (почти 83 км/ч). Правда, это сопровождалось таким «побочным явлением», как шум, напоминавший, по свидетельству участников тех испытаний, гул самолета. Внутри лодки он превышал 100 децибел! И снаружи, соответственно, лодка была слышна очень хорошо и очень далеко. Несмотря на все усилия, добиться снижения уровня шума не удалось. В итоге уникальная рекордная лодка так и осталась в единственном экземпляре.
В США в 1950 году началось, а к началу 60-х завершилось развертывание системы SOSUS (SOund SUrveillance System), состоящей из уложенных на грунт гидрофонов, соединенных кабелями между собой и с наземными станциями обработки сигналов. Эта сеть протянулась от Гренландии до Норвегии и Великобритании (а также вдоль тихоокеанского побережья США). На этих же рубежах действовало множество кораблей и патрульных самолетов, постоянно «слушающих море». Надводные корабли тянули за собой гидроакустические антенны длиной до 2,5 км, погруженные на 100-500 м. Самолеты сбрасывали радиогидроакустические буи, что обеспечивало оперативное прослушивание океана в любой точке. И это, мягко говоря, чрезвычайно затрудняло деятельность советских подводников. Система постоянно расширялась, к 80-м годам охватив 75% акватории северного полушария, а также непрерывно модернизировалась в техническом плане.
С другой стороны, мы чрезвычайно отставали от Запада в области гидроакустики, в первую очередь – из-за плохой элементной базы. Наши ГАС обладали очень небольшой дальностью обнаружения ПЛ противника. Для увеличения этой дальности приходилось значительно увеличивать размеры станции. До такой степени, что ее было невозможно установить даже на эсминец или БПК. Эту проблему отечественный ВМФ решить так и не смог. Хотя обнаружение ПЛ противника (особенно ракетных) входило в число приоритетных задач советского флота, сколько-нибудь заметных успехов в этой области добиться так и не удалось. Лишь нашим подводникам хотя бы иногда на короткий период удавалось «отлавливать» своих американских коллег, эффективность же надводных кораблей и противолодочной авиации ВМФ СССР была очень близка к нулю.
А вот задача «обесшумливания» собственных ПЛ в начале 80-х решаться начала. Главным средством снижения шумности отечественных лодок стали многослойные резиновые покрытия их корпусов. Как было сказано выше, такие покрытия решали троякую задачу – снижение трения о воду, поглощение шума, идущего изнутри ПЛ от ее механизмов, поглощение звуковых волн от ГАС противника. Эти меры позволили снизить шумность ПЛА пр. 671 примерно в 5 раз по сравнению с первыми советскими атомоходами («ревущими коровами»). Правда, они всё равно оставались в 3-4 раза шумнее американских ПЛА типа «Лос-Анджелес».
В начале 80-х случилась очень громкая в тот момент история с нелегальным приобретением СССР японских токарных станков, которые позволяли значительно повысить качество изготовления корпусов и винтов лодок. Кроме того, советские инженеры начали активно применять амортизирующие фундаменты для механизмов внутри лодок. Благодаря этому уровень шума новых АПЛ пр. 971 и 945 снизился очень существенно. Они, по-прежнему, были шумнее «Лос-Анджелесов», но уже довольно незначительно. Дальность обнаружения наших лодок американскими ГАС снизилась с десятков или даже сотен километров до единиц километров.
А потом случилась перестройка. После чего американцы продолжили биться за тишину в одиночестве. Они создали самую малошумную в мире ПЛА «Си Вулф», которая, впрочем, оказалась слишком дорогой. Поэтому ее серия ограничилась 3 единицами. Впрочем, более простые и дешевые «Вирджинии», которые строятся в США сейчас, тоже очень тихие.
Систему SOSUS американцы практически законсервировали (по той же причине – из-за дороговизны). Вместо нее появилась система, вписанная в концепцию «сетецентрической войны». Она состоит из излучателей LELFAS (Long-Endurance Low-Frequency Active Source) и приемников ADS (Advanced Deployable System). Излучатели имеют габариты около 3 м и могут оперативно выставляться с кораблей, подлодок и самолетов в любом месте и в любое время. Приемники представляют собой 20-километровые оптоволоконные кабели, включающие несколько тысяч гидрофонов. С помощью специальных модулей они передают данные «наверх». К ADS могут подключаться ПЛА и с их помощью прослушивать подводную обстановку.
Указанная система позволяет охватить огромные пространства океана сплошной сетью, вырваться из которой весьма затруднительно. Ведь даже самый тихий в мире «Си Вулф» она уверенно обнаруживает на расстоянии 30-35 км. Но и Россия «вернулась в битву», вводя в строй новейшие АПЛ пр. 885 и 885М, а также ПЛ пр. 636 и 677. Активнейшим образом строят подводный флот китайцы, правда, с точки зрения шумности пока им очень далеко и до США, и до России. В любом случае, впрочем, битва продолжается.