南海猎杀海狼核潜艇(下):战术攻潜全解

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南海是中国海中面积最大、最深的半封闭型太平洋边缘海域,最大海深5132米,平均海深1860米。整个南海被大陆和岛屿环抱,深水和浅水区域都有分散的海山、环礁和岛屿。要在环境构造复杂的南海稳定探测并跟踪“海狼”这样的大潜深,高航速的静音潜艇是艰巨的任务。中国水下立体攻防体系联合天基的海洋遥感卫星、合成孔径卫星和激光反潜卫星,空基的“神雕”无人机,水面的927型水声监测船,海中的HSU001无人潜航器以及海底光纤水听器阵列等多源信息,编织成一张天、空、海综合战略搜潜网,并融合对美军的军港、水面舰艇、空基猎潜军力的监控信息,就能发现“海狼”核潜艇的蛛丝马迹,定位跟踪精度可达10千米级别。
在战略搜潜网的支持下,分散于南海沿岸和腹地人工岛的空中反潜巡逻机、水面驱逐舰和搭载的反潜直升机、水下设伏的攻击潜艇和无人潜航器进行紧密协同,一张察打一体的立体反潜网正向“海狼”收紧。
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但作为冷战怪兽的“海狼”,具备强大的水下态势感知和攻防能力,绝对不会束手就擒。
“海狼”配备了先进的声纳系统,即AN/BQQ-5D整合式声纳系统和洛克希德的AN/BQQ-10V5声纳处理系统,包括艇艏音鼓直径高达7.3米的BQS-13DNA主/被动球型阵列声纳,其外围环绕着3层低频被动阵列,其下是稍小的碗型主动声纳阵列。位于舰身两侧共6个AN/BQG-5E宽孔被动阵列声纳,巨大的尺寸可以提高听音涵盖面,聚焦于特定方向并避免艇体噪音干扰。“海狼”还装备了双拖曳阵列声纳,传统单线列阵声纳存在左右舷模糊问题,被动声纳探测误差达到5~6千米,所以“海狼”采用双拖曳阵列声纳保证被动探测的精度,包括装置于艇体右上方的TB-16D战术被动式粗拖曳阵列声纳,以及整合于舰体另一侧耐压壳内的TB-29A远程搜索细拖曳阵列声纳,号称不开启艇艏主动声纳就能达到火控引导定位精度。
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此外,艇艏还有一具AB/BQS-24高频近距离主动声纳,高频声纳传播距离很近,并不会暴露自己的行踪,可以对航路前方小范围空间进行主动声呐探测,从而避免水下碰撞并可主动侦测水雷。
我们知道,“康涅狄格”号备受瞩目的声纳罩并非耐压壳,为了保证良好的宽频声学穿透性,潜艇声纳罩均采用高性能复合材料制造,”海狼“级采用了硬化玻璃钢环氧树脂预浸材料。同时为了避免对声纳脉冲信号造成扭曲,直径10米、重19吨的声纳罩内部没有任何加强筋,为了保证内外压力平衡,其内部是充满海水的。
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毫无疑问,“海狼”级的声纳系统极其先进,具有警戒、搜索、跟踪定位、目标识别和水下通信等多种功能,被动侦测距离高达90多公里,可以在本艇机动中使用被动声纳精确测量目标舷角等,精准解算远距离目标的运动要素,并自动生成火控诸元,亦能发现低空飞行的反潜直升机和来袭鱼雷的噪声信号。
“海狼”级还有巨大的载弹量以提高火力密度和持续作战能力,可同时攻击多个水下目标,对陆和反舰攻击反而是次要任务。为此“海狼”级设有容积巨大的双层鱼雷舱,大型武器携带量被设定为空前的50枚,包括鱼雷舱中42枚,发射管内8枚,比“洛杉矶”级改进型多出1/3,以延长在前沿阵位的作战部署时间。
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“海狼”级潜艇还装备有先进的电子海图系统、惯性导航系统、地磁场定位系统、重力场定位系统和海底地形/图像匹配系统等,以进行水下安全隐蔽航行。惯性导航根据陀螺的输出建立导航坐标系、根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置,自动进行积分运算从而得到潜艇航行的航向、速度、偏航角和位置等信息,然后依靠预先绘制的海底地形图,就可以进行声纳静默的高度隐蔽的战术巡航。
但如果潜艇使用的海图不准,或者因为地壳运动等原因出现海底地形变化,潜艇就会遇到大麻烦。比如2005年1月8日,美海军“旧金山”号潜艇正在水下160米处以时速30海里进行巡航。当时其位于关岛东南方向360海里处,正在驶向澳大利布里斯班,并未开启主动避障声纳。这艘潜艇在途经加罗林群岛的水下山脉时,潜艇突然颤动并发出震耳欲聋的噪声。巨大的惯性把艇内所有的官兵狠狠地抛向前方,顷刻间潜艇成为“屠宰场”,艇上所有98名官兵全部受伤,其中机械师二等兵约瑟夫·艾伦·阿什利伤势严重导致死亡。“旧金山”号潜艇官兵使用的地图是由美国国防测绘局于1989年提供的,而后来遥感照片显示撞击地区内的一座水下海山已升高至距离水面30米的范围内,显然海图没有进行更新。由于冷战结束,发生撞击事件的这片区域不是进行测绘的首要地区,为支持全球反恐战争,中东地区则成为美国海军测绘的首要区域。
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冷战时期,美苏两国的潜艇就经常在水下相互跟踪盯梢。我们知道,潜艇自身的螺旋桨噪音会造成声纳在感测听辨方位上的扭曲,艇艏的主声纳无法感测到正后方的声音,潜艇可以在不被对方察觉的情况下偷偷驶入敌潜艇的挡音区内,从而可以尾随观察其动向。而苏联潜艇对于美军潜艇的经常性抵近监视极为反感,会突然进行向后180度的机动动作来改变声纳的听辨角度,查看自身是否被其他潜艇跟踪,如果美军潜艇来不及减速或规避,就可能发生迎头撞击。
比如1992年2月11日,北方舰队“塞拉”级核潜艇K-276“科斯特罗马”号,在科拉半岛军港入口处发现美军“洛杉矶”级核潜艇“巴吞鲁日”号在身后跟踪,随即决定给美国人一次难忘的教训,使出“疯狂的伊万”动作,迎头撞向“巴吞鲁日”号。尽管“巴吞鲁日”号及时做出了闪避动作,但其艇身还是被K-276的指挥台围壳直接撞中,耐压艇壳上有两处小裂缝,“巴吞鲁日”号失去修复价值不得不退役,成为第一艘退役的“洛杉矶”级核潜艇。
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所以在复杂地形海域,或者进行高机动性对抗时,“海狼”级潜艇会打开高频近距离主动声纳系统,将潜艇自身的位置、航向、航速、潜艇周边海洋环境、不明潜艇、水雷、冰山和海底障碍物等信息,通过电子海图系统,以综合态势图的形式呈现出来。潜艇指挥员据此操纵潜艇规避危险,并进行各种战术动作以进行攻防转换。
发现“海狼”后,在一体化联合反潜战术部署下,解放军护卫舰、驱逐舰等水面舰艇会首先封锁可能的南海潜艇进出通道,驱离可能增援的敌舰艇和潜艇,让”海狼“变成”孤狼“,关门打“狼”。
“海上多面手”055型驱逐舰装备了高1.75米、直径4.5米、拥有约1000个阵元的巨型换能器基阵的舰艏声呐,具备多波束全向探测能力。该声呐的主动探测距离可达70千米,被动探测距离超过100千米,可以引导反潜鱼雷和反潜导弹实施攻击作战,可将其视为声纳中的“火控雷达”。055还装备了SJG-311型低频主/被动变深拖曳线阵列声呐,其线列阵超过200米,拖缆长达2000米,探测距离则达150千米。SJG-311同时拥有主被动和被动两种工作模式,其主动声纳信号仅覆盖很窄的波段,不影响在其它波段的被动探测,这就解决了在探测低于海洋背景噪音的超静音潜艇时缺乏合作信号的问题,无论是关闭发动机的常规潜艇还是采用泵喷射推进的核潜艇都无法隐蔽接近。而且SJG-311声呐的普及程度非常之高,连056A轻型护卫舰都有装备,使我国水面舰艇反潜能力整体上了一个台阶。习惯领先的美国人一度没有同类产品,奋起直追才使得AN/SQR-20综合多功能线列阵声呐系统服役。
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与此同时,多架空潜200火速赶往预定区域,密切配合,区分高度、划分区域构建反潜网络,以快速筛查并精确定位”海狼“。空潜200航程可以达到7000公里,续航时间12个小时,单次巡逻飞行海域可达三十万平方公里,可以远至第二岛链执行攻势反潜任务。空潜200的战斗力体现在四大搜潜神器上:超大型对海搜索雷达、光电探测、磁异探测和声呐浮标。
空潜200机头下方整流罩中安装了一个可360度环视海面的超大型对海搜索雷达,可以快速发现潜艇探出水面的通气管、潜望镜和通信浮标等设备。其机身腹部光电探头集成红外探测系统、激光测距仪、白光CCD高位远距摄像头等多种模组,可辅助搜索雷达对海面目标进行探测。
空潜200的磁异探测以塞曼效应为基础,氦或铯蒸汽的吸收室在特定波长的光和去取向射频场作用下,对外磁场产生磁共振吸收效应,利用共振环路使压控振荡器跟踪在外磁场的拉莫尔频率上。而潜艇会使外磁场发生变化,压控振荡器频率产生相应变化并转换为模拟电压,经带通滤波器处理后传给控制台显示,从而检测到敌方潜艇。不过,”海狼“潜艇每次行动前,都会进行仔细的消磁作业,会极大影响磁异探测效果。
空潜200可携带100枚声呐浮标,可部署成大范围的主动声纳的天罗地网。SQ-5型声呐浮标的水听器通过线缆与漂浮于水面的无线电发射机连接,部署深度可达数百米。下沉时自动探测水温等海洋参数,计算温跃层的分布情况,从而可以智能选择最合适的深度进行侦听。声呐浮标通常成对投放,分别定深于温跃层上方与下方,以确保敌方潜艇无法利用温跃层规避探测,声纳浮标阵还可以实现多站/多基地组网协同探测,大幅度提高探测精度。
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空潜200相对于美军的P-8A波塞冬反潜巡逻机在航速、航程上均没有优势,但是依托南海填岛的前进基地,却大幅度增大了飞机作战半径,提高了反潜作战的反应速度。
从2013年启动的大规模填礁造岛是中国二十几年来在南海唯一的一次压倒性战略出击。基于“天鲸”号自航绞吸式挖泥船等60多艘各类船只,开展吹填造岛作业的200多天里,接连吹填了西沙群岛的永兴岛,以及南沙七岛的美济岛、渚碧岛、永暑岛、华阳岛、南薰岛、东门岛和赤瓜岛,再配合中国独有的造岛所需的固沙和固边技术,造就了南海八艘永不沉没的航空母舰。以这些岛礁为中心,只需向外扩散250海里,便能将南海的主要海域置于严密监控之下。
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在水下,多艘039B常规潜艇依托岛礁进行设伏是最佳的战术。039B型AIP常规动力潜艇是解放军大量装备甚至出口的潜艇,改进型对指挥塔围壳进行了修形,包括更加流线型的围壳顶部,围壳与艇身结合部分也进行了填角处理,以改善潜艇水动力性能。静音蒙皮极为细腻光滑,进一步降低噪声。潜航排水量約3600吨,最大潜深300米,最大航程12000海里,自持力远超60天。039的斯特林发动机作为一种外部供热的封闭式循环动力机械,能与常规能源或核能等任意热源相结合,结构形式灵活多变,热效率可高达80%。039潜艇在减震减噪方面采用了大量新技术,比如肘形高压平衡式减振挠性接管,还有工作压力25个大气压、最大承载能力50吨的舰用强载气囊隔振装置等。我国还早在2010年就独立提出开展第五代隔振技术:磁悬浮主被动混合隔振技术,能实现潜艇狭小空间内动力机械宽频和频谱振动的同步控制,理论上可用相消干涉的方式消除潜艇声纹特征。
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039C型则采用了标志性的蘑菇型围壳,能够降低涡流影响和航行阻力,并且可以分散敌方主被动声呐回波,增强水下的稳定性、机动性和隐身性。同时,039C型也是中国第一型完整采用光电桅杆的潜艇,也是常规动力潜艇首次搭载拖曳声呐系统,还配置了磷酸铁锂动力电池,进一步提高推进效率。
039常规潜艇具备优秀的静音水平和态势感知能力,能在特殊海域、特定战术态势下取得相对优势。
比如2013年,属于东海舰队的039B潜艇336艇,曾在一次行动中接近外军大型水面舰编队并实施模拟攻击,并宣称最后未被察觉。再比如2015年10月24日,美国华盛顿自由灯塔报导,里根号航母遭到一艘中国常规潜艇模拟攻击,美军表示此事件违反中美双方在2014年10月制订的《海上意外相遇规则》。
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当然,跟经常会扮演”独行侠“的高性能”海狼“核潜艇相比,039B在先进的攻击核潜艇面前更多扮演的仍是"猎物"的角色。只不过,这一次高级的”猎人“是以”猎物“的姿态出现。
要把我军多维立体反潜的态势感知优势转换为水下猎潜优势,还要依靠战区级水声通信系统承载的水下数据链。
潜艇的水下通信是老大难问题,直到冷战中期,改进后的非常低频长波VLF可以比较稳定的深入水下20米,潜艇才正式摆脱了露头通信的危险。但因为频率有限,发3个字母组成的信号约需15分钟,所以除了简单文字内容外,任何图片和语音交流都无法完成。后来更好的极低频长波ELF可以被发射到水下百米位置。不过这些长波发射基地占地几十公里,技术极为复杂,造价极为高昂,而且也会受地球地形的限制,美国即便建有9座长波发射站用来覆盖全球,但为了稳妥还保留着15架E6电子通讯飞机,以便与核潜艇联系下达关键指令。卫星通信虽然效率很高,但需要潜艇将天线露出海面才能进行通信,对潜艇隐蔽性带来极为不利影响。
显然水声通信是目前水面舰船和水下载体之间实现远程双向信息传输最为有效的手段,1000Hz的声波在水中传播100千米的衰减量仅为7分贝。不过,水声通信信道是非常复杂多变的时延-多普勒频移双扩散信道,带宽窄、传播速度慢、噪声严重,声波在信道中传输时发生各种失真,到接收端的时候声波信号已经面目全非了。中国采用相干通信技术的中程高速数字化水声通信技术,实现了在8~10千米距离内以最高10kbits/s的速率传输数据、语音和图像,发展了空间分集-多普勒频移补偿-最佳自适应判决反馈均衡器技术、Turbo-TCM编解码技术、基于小波变换的抗误码图像传输技术等。2012年6月24日,“蛟龙”号在7000米深的海底通过水声通信系统与在太空的“天宫一号”航天员实现了海天对话,这在国际上也是一次创举。
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在南海主场优势和水声通信的加持下,039B潜艇、HSU001无人潜航器都能获得空潜200声纳浮标和水面舰艇的主动声纳的探测数据,其态势感知能力远比“海狼”的被动声纳强悍,多艘039不断缓慢机动形成对“海狼”的水下合围之势。
潜艇每次水下对抗都是极为危险的,看似广阔无垠、深不见底的大洋,潜艇的可航空间却只有海洋表面非常浅的一段水层。“海狼”的极限潜深达610米,不过仅限危急情况下在此深度作短时间停留,不具备任何作战能力。除了潜艇航行安全深度的限制外,海底地形、水体运动和水下运动物体等都对潜艇航行安全有较大的影响。勇闯“水下迷宫”的潜艇,可以说是“危险处处存在、意外步步惊心”。海底地形非常复杂多变,随之海流、潮汐的变化就越大、水下航行环境就越恶劣。比如潜艇在海底峡谷中航行时,峡谷中海流的流速如过大,则容易将潜艇压向岸壁或礁石。除了各种复杂的洋流,看似平静的密跃层更为致命。由于不同区域海水盐分、温度等不同,海水的密度就会在垂直方向上产生密度跃层,如果跃层上部海水密度大于下部海水时,就会形成负梯度密度跃变层,海水浮力由上至下急剧减小,潜艇将会急剧掉向海底,如果不能及时迅速控制住掉深,潜艇下降到极限深度便会艇毁人亡。
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比如1963年4月,美国海军最新型的“长尾鲨”号核潜艇在300米水深进行潜水实验时,遭遇海水断崖而坠落到2300米深的海底,129名船员全部丧命,成为世界上第一艘失事的核潜艇。1968年,以色列“达喀尔”号潜艇在地中海失踪,直到1999年才发现消失了30年的潜艇躺在3000米深的海底,此潜艇同样遭遇到水下断崖。而2014年4月,我国基洛级636型常规柴电潜艇372号潜艇在南海遭遇”断崖“,该艇失去浮力急速下沉,主电机舱管道因深海巨大压力而破损、海水喷涌而入……危机时刻,全艇官兵条件反射般的反应速度和指挥员果敢正确的应急处理,在能见度几乎为零的水雾环境中,3分钟内关闭了大大小小近百个阀门和开关,操纵了几十种仪器,将险情成功化解。
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水下对抗时,声纳员无疑是最紧张的。声纳信号会显示在两类显示屏上,一类是宽带显示器,将声呐在某个特定方向上 沿时间轴接收到的声音总能量从上往下叠加,形成“声纹瀑布”,它显示出周围哪些区域的噪音水平更高。另一类窄带显示器,其将宽带显示器上的声波能量拆分为覆盖声呐阵列全频谱的一系列单一频率。声呐员的工作极为枯燥繁重,必须仔细检查每一个频率,像拼拼图一样把各种细微的、断续的、不相关的数据整合在一起以判断接触目标的属性和身份,甚至依靠声纹特征判读目标的发动机类型、液压泵使用情况、螺旋桨叶片数量等等。一旦确认目标具有威胁,系统运用多种被动测距技术、速度计算公式、实时航向改变算法自动解算目标方位和姿态,与此同时全艇的灯光会转暗,指示进入“安静”模式,全体人员停止一切运动。指挥舱内的火控操作团队根据声呐信号建立稳定的跟踪,解算射击诸元,向艇长建议射击航线、阵位以及发射时机。
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在实战中,一旦”海狼“进入我潜艇鱼雷发射的有效阵位和射程范围,将面临毁灭性的立体打击。
在空中,空潜200或反潜直升机可以投放大量的航空自导深水炸弹,在投放到海中时可以在一定深度悬浮数分钟,当深弹上的自导系统发现并锁定潜艇后,则择机下沉攻击目标。
在水面,鱼8反潜导弹是水面舰艇的反潜撒手锏武器,其优点是先由火箭助推,增加速度和避开了水的阻力,比传统鱼雷的射程更远、鱼-8反潜导弹射程可达50公里以上。飞行状态中不会被潜艇声呐探测、潜艇反制时间短,也可以大范围覆盖使用。飞到目标区域上空后,鱼雷与火箭分离,借助降落伞落入水中,而后启动鱼雷发动机,自动搜索、跟踪和攻击潜艇。而鱼11射程更是到了恐怖的300公里,可以使用发射箱倾斜发射,最关键的是能依托岛礁进行岸基发射,对于喜欢偷偷摸摸潜入到我国近海的潜艇来说,无疑是非常致命的。
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在水下,039B艇艏的6具鱼雷发射管可以装填发射我国最新型鱼10鱼雷。其采用HAP三组元推进剂,航速达到了50节,并拥有不低于50公里的动力航程。鱼10上采用“远程光纤+尾流探测”复合制导,光纤制导让鱼10在水下可以有效接收发射平台传递的信息,即时调整轨迹,以达到优化航路、保持隐蔽的目的。接近目标后,鱼雷会开启末端制导方式。普通的主动声纳探测由于作用距离不大,且易被诱骗和干扰而被逐渐淘汰。而鱼10采用综合尾流探测方式进行末端制导。尾流探测是指利用潜艇尾流的声、光、电、磁等物理特征与一般海水不同而发展出的一种制导手段,本质是尾流内的气泡对声光的散射,以及尾流中不同离子运动状态引发的电磁异常,即德拜效应。鱼雷在距离潜艇一千米左右捕获尾流,根据尾流产生的方向攻击潜艇,具有极佳的准确性和隐蔽性。
此时,“海狼”只能依靠AN/SLQ-25反鱼雷诱饵做最后的挣扎。
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当然,和平时期的水下对抗通常采用主动声纳模拟攻击,潜艇开启主动声纳接下来伴随的就是发射鱼雷攻击,因此主动声纳敲击艇壳的声音可谓是声纳兵的噩梦。回望1994年10月27日,中美黄海对峙爆发。美国“小鹰”号航母战斗群在黄海发现200海里外我军返航的091型核潜艇。在美军电磁声呐干扰下,403号潜艇孤立无援被围堵了72个小时之久,“小鹰”号航母战斗群派出三艘驱逐舰,以及舰载S-3B“海盗式”反潜机,全方面无死角的包抄反潜,前后开启主动声纳反复模拟攻击7次之多。直到29日下午中国海军才派出首批两架歼7,受限于航程歼7不久即返航。最后还是中国空军出动两架苏27和两架歼8战斗机,和美军2架F-14“雄猫”对峙,以不惜一战的架势才将美航母逼退。知耻而后勇,将近30年后,解放军可以对美军潜艇巅峰之作的”海狼“进行肆意的声纳攻击。此刻,”海狼“应该上浮表明身份并放弃抵抗,但其仍然仗着对南海地形的熟悉和高速机动能力,拒不上浮还试图摆脱围猎。
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解放军决定给”海狼“一次难忘的教训,遂指挥HSU001对”海狼“进行撞击。能够在数千米深度活动的潜航器对于潜艇的威胁,无异于空战中隐身战斗机对普通战机的威胁。考虑到深海环境的特殊性并不适合进行实时遥控,HSU001潜航器接受指令后在自主化AI决策系统支持下,可以进行多个潜航器自组网,可以实现由下而上的搜潜模式,可以安全的开启主动声纳对上方海域进行监测,规避海底声散射的影响。“海狼”的艇艏声呐罩是最佳撞击位置,其采用硬化玻璃钢环氧树脂预浸材料,而非金属耐压壳,HSU001与“海狼”迎头相撞,足以摧毁声呐罩。
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按照美国海军官方说法,10月2日下午“康涅狄格”号在南海水下撞击了海图未标注的水下山脉,11名艇员受轻伤,反应堆和艇内空间没有受到影响。这与1970年6月苏联“回声2”级潜艇撞击美国“隆头鱼”潜艇后,美军统一口径为“撞上冰山”的剧本何其相似。“康涅狄格”号在距离西沙永兴岛约79公里处上浮,以水面航行状态返航,10月8日抵达关岛,在2号栈桥靠泊在“兰德”号潜艇支援舰旁进行损伤评估。11月4日,第7舰队司令托马斯中将下令解除“康涅狄格”号艇长阿尔吉拉尼中校、副艇长和军士长的职位,原因是“对指挥能力失去信心”。经过24天的水面航行横渡太平洋后,“康涅狄格”号返回母港布雷默顿。“康涅狄格”号打破了一个世界记录:核潜艇连续水面航行1.5万公里。
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美国本土距离南海8300多英里,但其却在南海周围建立多个部署进攻性武器装备的军事基地,甚至冒用其他国家的民航飞机地址码在南海活动上百次。美国打着“航行自由”的旗号在南海兴风作浪,严重威胁地区安全,玩火”必将引火烧身。
中美南海博弈的本质是对西太平洋和南海地区的海权之争,是战略性的、结构性的,同时又是不可调和的矛盾。中国的海权体系应当拥有完成祖国统一的自主权、完整的领海岛礁主权、拥有管辖海域的控制权、拥有战略通道航行的自由权、拥有海洋资源开发和利用的自主权、拥有国家对海外利益的保障权。海上力量决定国家力量,谁能有效控制海洋,谁就能成为世界强国。建设一支能适应未来战争样式变化的海空军事力量,是我国在南海立于不败之地的不二选择,更是建立全球威慑力与行动力的必经之路。
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