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日志

 
 

巡海探鲨-我国海军反潜体系的发展  

2011-06-05 09:59:16|  分类: 中国军情 |  标签: |举报 |字号 订阅

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巡海探鲨-我国海军反潜体系的发展 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

 首次公开的我国拖曳线列声呐

       我国海军建立初期,受限于经济技术实力,实行近岸防御的战略,水面舰艇兵力构成以轻小型舰艇为主,反潜舰艇也不例外,猎潜艇就是当时我国海军水面反潜体系的骨干和主体,上世纪50年代我国首次从前苏联引进6604型猎潜艇,并在此研制了037型猎潜艇,至到今天,037型猎潜艇也是我国海军近岸反潜、巡逻的主力,6604和037型猎潜艇的主要设备就是一部前苏制塔米尔-11型小型中频艇壳声呐,探测距离在3公里左右,反潜火箭主要包括仿制前苏联的62式反潜火箭及其改进型,由于声呐和反潜武器性能较低,加上舰艇本身自持能力有限,所以我国海军的猎潜艇只能担负近岸反潜任务,为了弥补舰艇性能不足的缺点,我国海军猎潜艇一般在海岸水声系统和水雷障碍的配合下,建立可靠的反潜巡逻线,完成对重要基地、港口和岸上设施的防卫任务,考虑到目标潜艇的性能不断提高,我国海军也对037系列的声呐系统进行多次升级和提高,上世纪70年代开始换装SJD-3型升降式声呐,所谓升降式声呐就是其换能基阵是升降式的,不工作时升到舰艇壳体内,而工作时通过液压等传动装置降到高壳体几米深的水中,以避开舰艇航行过程中产生的吸声气泡层,可以在一定程度上增加声呐的探测距离另外旋转换能基阵即可以改变探测方向,在早期电子技术有限的情况下,具备较好的灵活性,但是随着声呐发射功率的增大,让换能基阵尺寸越来越大,(目前水面舰艇的换能基阵直径已经接近5米,高度接近2米,重量超过20吨),升降和旋转这样的庞然大物显然是一件非常困难的事情,所以后来舰艇多采用球形艏,用于容纳较大的换能基阵,由于不再采用旋转基阵的办法来改变探测方向,所以发展了多波束或者电子波束控制来实现改变探测方向.

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 037猎潜艇曾经是我国海军主力反潜舰艇


      上世纪80年代,为了进一步提高我国海军猎潜艇的探测性能,我国海军又为猎潜艇加装了引进的法国SS-12型艇载小型拖曳变深声呐,所谓拖曳声呐就是把换能器基阵通过机电拖缆脱离舰体拖于水中,可以通过调节拖缆长度改变拖体与舰艇的距离和下潜深度,它最大的优点就是远离载舰,因此可以降低载舰噪声对于声呐的干扰,也避免舰艇尾流的影响,同时由于基阵入水深度大,允许的单位面积发射声功率增大,所以可以使用大功率发射,加上拖体深度可以调节,可以让基阵下降到最佳工作深度,不受恶劣气候和海面气泡层的影响,又可较好的利用水声传播途径,这样都可以有效的提高声呐的工作距离,不过由于体积和重量较大,结构比较复杂,所以更适合装备在大中型舰艇上面,我国引进的SS-12型声呐是一种面向小型舰艇使用的拖曳变深声呐,系统采用连续波调频工作方式和特殊的相干数据处理和显示方法,避免了全向搜索时平显上的信号畸变,多种工作模式令声纳可发挥最佳性能。数据有效性高,保证了快速可靠地区分目标的能力。最大探测距离16公里,在被动探测模式下可以自动跟踪2个目标,并把目标数据传递给反潜火控系统,系统拖缆长度为200米,甲板重量为4吨,拖曳速度为16节。尽管经过上述改进,037猎潜艇的探测能力和战术技术指标比原型艇有了较大提高,但是由于猎潜艇本身吨位较小,空间和载荷以及发电机功率都比较有限,自持能力也较小,难以支持较大功率的声呐的运用,而随着国外潜艇技术的进步,其噪声强度已经大为降低,同时其声呐探测系统灵敏度更高,可以在更远的距离对我国海军基地进行监控,这样就需要水面舰艇的声呐有较大的作用距离,较高的探测精度,以及快速搜索与目标识别能力,以便能够迅速的发现和攻击较远距离上的水下目标,但是声波在海水中的传播受到较多的因素的影响;包括海面和海底反射,海水不均匀导致和折射、散射、混响,加上声音在海水中的传播速度较慢,所以想实现这些目标只有采用大功率、大尺寸的声呐基阵,显然对于猎潜艇来说无法安装更大的声呐基阵,另外在037型猎潜艇加装SS-12拖曳声呐的测试中,也发现由于艇体小,无法在较深的海区中持续作业,从而无法利用声道等有利的海洋环境探测目标,而其主要活动区域浅海中,由于海水背景噪声增大等原因,造成探测性能并不十分理想,同时由于浅海情况复杂,沉船和礁石密布,对于猎潜艇来说,存在较大的安全隐患,所以最终我国没有为037型猎潜艇大规模的换装拖曳声呐,对于我国海军来说,如果想走向远海显然需要更大的平台来搭载更加先进、完善的反潜系统。
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 加装了SS-12拖曳声呐的037型潜艇

     上世纪60年代,我国开始设计、建造051型驱逐舰,作为我国海军水面舰队编队的核心和骨干,显然需要给051配备更强的反潜系统以应付来自水下的威胁,051型驱逐舰配备了SJD-1型声呐,这是一种低频率、大功率、大孔径的声呐,基阵直径超过2米,高度超过1米,重量超过4吨,探测距离超过6公里,为了解决声呐基阵在舰上的安装问题,同时不影声呐和舰艇各自本身的性能,所以051型驱逐舰在我国首次在水面舰艇中使用了球鼻艏,将SJD-1的声呐基阵安装在里面,这样做的好处就是可以最大限度的远离发动机和螺旋桨,以降低两者的噪声对声呐性能的影响,同时在舰艇航行中,舰队艏的水动空泡在球鼻艏表面受到的压力较大,存在的时间很少,所以对于声呐的干扰也比较有限,这些都有助于提高声呐的工作性能,SJD-1的装舰为我国大中型水面舰艇配备大型声呐基阵铺平了道路,此后我国不断采用新技术对国产舰艏声呐进行改进包括相控阵发射技术、数字信号处理技术和先进图形技术,在背景噪声抑制、抗干扰与混响以及探测距离等性能都得到了较大的提高,以本世纪我国公开展出的ESS-2型主/被动舰艏声呐为例;该声呐是一种综合舰艏声呐,在被动搜索模式可以提高远程警戒能力,可以边搜索边跟踪目标,在主动模式下可以同时跟踪多个目标,最大探测距离20公里左右。

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 051型驱逐舰配备有我国第一型球形舰艏声呐

   在研制大型舰艏声呐的基础上,我国海军开展了舰载综合反潜火控系统的研制,根据国家当时的经济技术实力,我国海军采用了先局部后整体,先平面后立体的方针,逐步推进的综合反潜体系的建设,有力的促进相关系统的发展,做为构建综合反潜体系的第一步,我国海军首先开展了水面舰艇综合反潜系统的研制,根据有关资料,我国水面舰艇综合反潜系统利用数据总线将舰壳声呐、反潜鱼雷发射架、反潜火箭发射架、火控系统、显控台等有机相连,形成一个完整的作战网络,实现了信息的综合处理和统一显示,同时综合反潜系统还作为本舰自动化指挥控制系统的一部分,形成全舰的综合作战系统,其基本作战过程是,反潜火控系统接收水声系统传递来的目标信息和自动化指挥控制系统提供的目标指示,结合本舰的导航、气象系统提供的相关数据,自动进行火控数据的解算,控制反潜鱼雷和反潜火箭攻击目标,系统可以同时对付两个目标和解算两种武器的射击诸元,是一种比较先进的综合反潜系统,至今仍旧是我国中轻型舰艇的主要配备,通过该系统的研制我国海军初步打通了水声、武器及导航系统的联系,为以后发展更大范围和更深层次的综合反潜系统打下了坚实的基础。

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我国海军水面舰艇已经装备综合指挥控制系统


       舰载综合反潜系统研制成功,提高我国海军的反潜能力,但是其仍旧依靠舰壳声呐,受本舰噪声影响较大,难以实现较大探测距离,因此在对抗国外先进潜艇的时候力不从心,所以需要为舰艇配备拖曳声呐以提高探测距离,考虑到当时国内水声系统的水平比较有限,我国海军决定利用当时良好的国际环境,引进发达国家比较先进的系统来提高自己的反潜能力,同时通过对引进技术的吸收、消化来实现国产系统的升级换代,根据海外资料,我国引进的意大利的DE-1164型舰壳/变深综合声呐系统,包括舰壳声呐和拖曳声呐两个型号,DE-1164来源于DE-1160,后者是美国授权意大利生产的AN/SQS-56型声呐,DE-1164是在DE-1160的基础上增加了一个变深声呐的拖曳式基阵和相关拖曳设备制成,系统主要用于搜索、跟踪水下目标,测定其方位、距离和运动方向等数据,并自动传递给火控系统,系统采用两种工作频率,即可以利用直线传播途径探测目标,又可以利用声会聚区发现目标,其中舰壳声呐对于水下目标的探测距离在15公里左右,而拖曳变深声呐则可以达到50公里左右,有力的提高我国海军对于水下目标的探测能力,两种频率的设备共用一个电子机柜,因此设备紧凑,体积和重量均较小。引进的DE-1164型声呐最初装备在我国上世纪80年代建造的051G型驱逐舰,这是我国海军水面舰艇反潜系统首次综合拖曳声呐,提高了我国海军水面舰艇对于水下目标的探测能力,是我国综合反潜系统的又一个进步,,由于在测试中发现051G采用的蒸汽动力,噪声和振动都均大,声呐工作环境较差,影响其性能,同时由于051G没有直升机库,不能搭载反潜直升机,因此也无法发挥出声呐全部性能,但是其对于水下目标的远程探测能力仍旧给我国海军留下了深刻的印象,为二代舰艇的综合反潜系统的研制提供了有益的参考。

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 051G驱逐舰是我国第一艘配备了拖曳变深声呐的驱逐舰

      上世纪80年代,随着国家经济实力的增强,我国海军提出了近海防御的战略,由此提出了第二代水面舰艇的建设,其核心就是建造052型驱逐舰,作为我国海军近海作战编队的骨干,052型驱逐舰需要有完善的反潜系统来保持自己和编队的安全,考虑到DE-1164声呐系统在测试中表现出的优异性能,052型驱逐舰继续采用了该系统,为了支持DE-1164系统较强的探测能力,052型驱逐舰的配备了从法国引进的SA565反潜直升机,该机是在法国SA365直升机的基础上改装的轻型反潜直升机,配备了HS-12吊放声呐、音响处理系统、声呐浮标、水面搜索雷达等系统,可以挂载2枚轻型反潜鱼雷,作战半径50公里,所有探测系统通过数据总线有机联连,形成一个完整的反潜系统,并且通过数据链与载舰相连,这样就形成了一个立体化的综合反潜系统,因此,052型驱逐舰的综合反潜系统是我国海军第一个实现舰机一体化的综合反潜系统,它解决了我国海军以往依赖舰壳声呐反潜,探测距离有限,容易受到对方反击的缺点,反潜直升机可以尽早的探测潜艇,迅速外推防御线,提高载舰的生存能力,水面舰艇则可以发挥续航能力长的优势,为舰载直升机提供起降基地,以便长时间在战区滞留,对付潜艇的威胁,两者相互配合可以有效扩展我国海军水面舰队编队的反潜作战半径,其作战过程如下;舰载拖曳声呐发现目标,舰艇引导反潜直升机飞向目标区,直升机通过数据链将接收到的目标方位、距离、航向及速度等信息输入数据处理系统,得出本机对潜艇攻击基本数据,到达目标后,用吊放声呐及其他搜潜系统对水下目标进行精确定位,然后投放攻潜武器对目标进行攻击,这样做的优点就是在引导直升机过程事,水面舰艇可以保持在潜艇的鱼雷射程以外,以避免受到潜艇的攻击,如果反潜直升机未能击中目标,那么反潜直升机可以保持与潜艇的接触,将其信息传递给水面舰艇,后者以一定的提前角进入目标区,当进入舰载反潜武器射程后,开启舰壳声呐搜索目标,探测到目标后迅速发起攻击,机舰一体化的综合反潜系统的装备标志着我国海军的反潜能力向前迈出了一大步,它可以在较大范围内的海区、长时间的实行连续攻击,让舰艇可以有效的对付装备了远程鱼雷、潜射反舰导弹的现代潜艇,尤其对高速的核潜艇进行追击成为可能,不过由于该系统的设备来自不同的国家,属于不同的体制,如舰艇水声系统来自意大利,属于美制系统,而反潜直升机来自法国,属于法制系统,两者在数据格式等标准方面存在一定的差异,因此在数据交换和共享等方面存在着一定的障碍,为此我国对于这套系统进行了国产化,在DE-1164的基础上发展了国产SJD-7综合声呐系统,利用国产直-9直升机研制成了直-9E型反潜直升机,其中直-9E反潜直升机的反潜系统以数据数据处理系统-IPS为核心,利用数据总线将将综合处理系统、搜潜系统、雷达系统、自动飞行控制系统、导航系统、大气数据系统、无线电高度表等交连,可使直升机完成巡逻攻潜和应召攻潜,并且可以执行单机和双机协同攻潜作战任务。系统还可以通过HN-900数据链与载舰进行数据交换和共享,形成了国产第一套立体综合反潜系统。需要指出的是我国这套反潜系统不但装备我国海军,还随着F-22P型护卫舰出口巴基斯坦,这标志着我国反潜系统的战术技术指标已经得到了国外用户的认可。

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 052型驱逐舰是我国第一型具备立体反潜能力的水面舰艇,注意舰艉的拖曳声呐

     随着前苏联的解体,冷战的结束,我国的国际环境有了根本的变化,国防及海军战略也随之有了重大的调整,对于我国海军来说,其最主要的作战任务就是维持国家的统一和领土完整,捍卫国家安全和海洋权益,这些都需要我国海军继续向远海迈进,但是在我国维持国家统一之战中,面临着强敌的干涉,因此对于我国海军来说,可能会受到来自当今最先进核潜艇的挑战,这些核潜艇配备有当今最先进的综合声呐系统,探测距离远,武器威力大、精度高、抗干扰能力强,现有的综合反潜系统无法面对这样的威胁,因此对于我国海军来说继续提高综合反潜系统的能力,特别是对先进核潜艇的远程探测能力成了当务之急,在这种情况下,我国开展了第三代水面舰艇的研制工作,并且为这些舰艇配套研制了新一代综合反潜系统,根据国外资料,我国新一代综合反潜系统的最大特点就是增加了编号为H/SJG-206的拖曳线列声呐,H/SJG-206型拖曳线列声呐主要用于水下警戒、搜索、探测与跟踪水下目标,并将目标数据传递给反潜火控系统,并且该声呐对于水面舰艇也有一定的探测能力,整个系统包括线列阵、拖曳收放系统、深度监视控制系统、信号处理系统和显示控制系统、数据记录系统等组成,其中线列阵系统用于接收目标噪声和回波,由于多个水听器按一定间距布放,并且采用了减震降噪系统和水下姿态控制系统,由于线列阵较长,可以大幅度降低工作频率,利用潜艇的低频线谱获得远距离探测能力,再加上拖缆较长,可以利用海洋声道、会聚区等有利水声环境条件,因此能进一步提高声呐的探测能力,有消息指该声呐的探测距离在100公里以上,因此在新一代综合反潜系统中,H/SJG-206承担了大范围内的远距离初探测,引导反潜直升机及其他反潜武器提供早期警戒和目标指示。是目前探测距离目标的最理想的基础阵形式,拖曳线列声呐的研制成功是我国反潜系统一个重大的突破,为我国海军迈向远海提供坚实的物质基础。

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 052B是我国第一型配备有拖曳线列声呐的舰艇,注意舰艇中部的线列声呐施放口

    不过拖曳线列阵声呐定位模糊、误差大,特别是左右舷,率模糊,这主要是因为线列阵只能在水平拖曳,只能在水平面内形成指向性,在垂直平面内是无指向性,因此当水平面进行波束形成时,就存在左右模糊问题,所以在各国反潜系统中,拖曳线列声呐一般用于远程探测,还需要反潜直升机对目标进行精确定位发起攻击,不过H/SJG-206型拖曳声呐的远程探测性能却对我国海军现有的反潜直升机提出了更高的要求,反潜直升机的作战半径要从50公里提高到100公里,而我国海军当时的主力反潜直升机是直-9E,其最大起飞重量只有4200公斤左右,这就限制了其有效载荷,从而限制了其战术技术指标,包括搜潜与攻击潜能力、作战半径及滞空时间等,根据世界飞机手册,国产直-9A的空重为2050公斤,反潜系统重大约1000公斤,2枚轻型反潜鱼雷500公斤左右,这样直-9E的载油就在800公斤以下,低于直-9A的1000公斤,因此其航程低于直-9A的860公里,另外直-9E还有一个比较大的弱点就是发动机功率小,功率载荷大,因此悬停及机动性能较低,直-9E采用的国产涡轴-8发动机的改进型,功率600KW左右,功率载荷低于3.5KG/KW,而比较而言山猫反潜直升机最大起飞重量为5100公斤,其配备的宝石涡轴发动机单台功率高达1000KW。功率载荷接近2.5KG/KW,比直-9E反潜直升要好的多。发动机功率小直接限制了直-9E的最大起飞重量,这意味着直-9E一次出击无法配备较多的的反潜系统,即无法同时配备吊放声呐、声呐浮标及磁异探测器,而想探测高性能核潜艇有时需要综合利用多种手段来能获得较为良好的探测概率,而悬停及机动性能差也直接影响直升机的探测能力,反潜直升机到达海区后,按预定搜索航线飞行,在悬停点下降到离海面25米处迎风悬停,然后入下吊放声呐,根据当时的水深和水声条件,下降到合适的深度然后开机搜索目标,一般采用先被动后主动的探测方式,如果发现目标,还要进一步进行探测,如果没有探测到目标,飞机收起声呐,爬升到150米高度,飞到下一个悬停点继续探测目标,由于现代潜艇安静性能好,有时需要反潜直升机长时间悬停,而如果功率载荷较小,其悬停时间就会受到限制,同时飞机到达下一个悬停点的时间也会较长,这些都会对反潜直升机的探测性能造成不利影响,因此对于我国海军来说,需要一种更大、性能更好的反潜直升机满足我国海军新型综合反潜系统的需要。

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 直-9E反潜直升机能力相对不足

   考虑到新世纪我国直升机工业实力仍旧有限,一时难以满足海军对于新型反潜直升机的要求,因此我国海军再次采聚聚引进的方针,我国此次引进的俄罗斯的卡-28反潜,卡-28是俄罗斯海军卡-27反潜直升机的出口型,最大起飞重量10700公斤,带外挂可以超过12吨,有效载荷可以达到4吨,发动机为2台TV3-117VK,发动机功率为1640KW,功率载荷3.26KG/KW        ,卡-27是俄前苏联第一种采用联合航空电子系统的反潜直升机,它采用了电子计算机为基础的“章鱼”综合信息处理系统,能对吊放声呐、声呐浮标、磁异探测器、雷达等探测设备提供的信息进行处理和显示,快速提供战术任务所需要的数据,并且该系统还可以通过数据链与载舰相连接,形成立体的反潜系统,根据有关资料,卡-27的搜潜系统包括;VGS-3吊放声呐、其探测距离可达7公里,APM-73V磁异探测器,探测距离为0.5公里,机舱内还有36个声呐浮标包括RGB-N/-NM等型号,由直升机A-100音响接收系统进行处理,机头下面还有搜索雷达,可以探测到180公里左右的水面舰艇和30公里外的潜艇潜望镜,卡-27在机腹有一个弹舱,可以装备APR-2反潜鱼雷和PLAB-250-100深水炸弹,武器载荷可以达到800公斤以上,卡-27一次出击采用吊放声呐搜索超过1600平方公里的海区,使用声呐浮标可以超过2000平方公里,卡-27的最大航程(1500米高度 220公里/小时)可以接近1000公里,作战半径(反潜 速度75公里/小时 500米高主)可以达到200公里,从这些数据可以看到卡-27的作战效能要远高于直-9E反潜直升机,特别是较大的作战半径和滞空时间可以充分支持H/SJG-206拖曳线列声呐的远程探测能力,较为齐全的搜潜系统也让其可以对抗现代安静性潜艇,在打通了卡-27和国产水面舰艇的数据交换以后,我国海军的综合反潜系统得到又一次飞跃,特别是可以对抗配备了潜射“鱼叉”反舰导弹的现代核潜艇,对于拖曳线列声呐来说,直航时其舰艏存在一定的探测死角,所以需要舰艇采用曲折航线机动来进行弥补,但由于线列阵比较柔软,所以不能频繁进行机动,一般拖曳线列阵的舰艇采用低速搜索、高速机动的办法,就是在一个方向低速搜索,然后高速转向到另外一个方向进行低速成搜索,搜索到目标后,如果处于本舰武器的射程范围之内,就引导舰壳声呐对目标进行精确探测,然后发射反潜武器进行攻击,如果处于本舰反潜武器射程以外,就引导舰载反潜直升机进行攻击。

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 卡-27提高我国海军的反潜能力

     尽管拖曳线列声呐的引入,我国海军新型综合反潜系统达到了世界先进水平,但是该系统仍旧存在一些缺点需要改进;其中包括在浅海探测性能下降的问题,在浅海由于声学环境复杂,不能利用声道和会聚区等扩展探测距离,所以H/SJG-206在浅海的探测性能可能会有较大的下降,而新世纪我国周边海军已经陆续装备了包括212型、基洛级及亲潮、苍龙级这样的先进常规潜艇,这些潜艇的特点就是安静性非常好,其噪声强度甚至低于海洋背景噪声,因此用被动声呐探测比较困难,所以国外已经出现了主/被动拖曳线列阵,如英国的ATAS,它声呐系在拖曳被动线列声呐的基础上加装低频发射阵组成,典型的主动探测距离可以达到25公里,ATAS突出的特点就是发射用低频主动声呐,接收用拖曳线列来获得远距离探测和定位的良好效果,在对付安静性潜艇时具备较好的性能,所以笔者认为我国H/SJG-206型声呐也应该向ATAS方向发展,增加一个低频发射阵,以具备对付浅海中的新型常规潜艇的能力,同时采用多元水听器组或者多线阵等新技术来提高被动拖曳线列阵本身的性能。卡-27反潜直升机虽然性能较好,但是这样的主战武器装备依赖进口,显然不利于我国海军作战能力的自主,因此应该尽快研制出我国新一代反潜直升机来取代卡-27,从目前的资料来看,我国已经与法国联合研制涡轴-16涡轴发动机,双方合作采取共同投入、成果共享、各建生产线的方式,避免了受制于人,涡轴-16是一型1300-1400KW的发动机,因此可以在此发动机的基础上研制一型类似于S-70和卡-27的反潜直升机来满足我国海军的需要。

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 我国海军需要更先进的声呐,以适应新世纪水下威胁的挑战。图为ATAS声呐

   另外从整体上来讲,尽管我国海军已经实现了机舰一体化的综合反潜体系,但是其深度和广度仍旧比较有限,各作战单元的信息交换速度较低,联接局限在水面舰艇编队以内,因此我国海军未来反潜体系的建设应该向着更加综合化的方向发展,即通过高速数据链不但形成编队内部的快速联接网络,还与外部信息系统如卫星、海底声呐、反潜飞机及潜艇有机相联,形成一体化的反潜网络,网络各成员之间可以共享一张战场态图,从而可以紧密的协同作战,达到最佳的作战效果。

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