從寂靜中聽聲
——聲吶探測與聲隱身

畢 琳 / 文

潛艇可分為攜帶常規(guī)武器的戰(zhàn)術(shù)型潛艇和執(zhí)行二次核打擊任務(wù)的戰(zhàn)略潛艇，二者的威懾力主要來源于它們的隱蔽性。世界上所有海軍大國每天在用各種聲吶不停地搜索敵方潛艇的同時，也在發(fā)展自身潛艇的隱身技術(shù)。具有良好隱身能力的潛艇就像一個在黑暗中潛伏的刺客，時刻準(zhǔn)備給出致命一擊。現(xiàn)代聲吶技術(shù)和現(xiàn)代潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展就如同獵人與獵物的角逐，在一較高下的同時又彼此促進(jìn)，共同成長。

道高一尺——現(xiàn)代聲吶探測技術(shù)

現(xiàn)代聲吶在戰(zhàn)爭中用于探測包括潛艇和水雷在內(nèi)的水下威脅?，F(xiàn)代聲吶基于水聲條件和探測目標(biāo)的不同分為多種類型，其中技術(shù)已經(jīng)十分成熟的聲吶包括拖拽聲吶、吊放聲吶、多基地聲吶、岸基聲吶等。

在二戰(zhàn)結(jié)束后的冷戰(zhàn)時期，美蘇兩國開展軍備競賽，蘇聯(lián)開始對潛艇進(jìn)行大幅度降噪。隨著降噪的進(jìn)行，大批安靜型潛艇可以實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)被動聲吶的探測下成功隱身。由于水下威脅的增加，美軍開始研發(fā)拖拽式主動聲吶項(xiàng)目。拖拽聲吶是將換能器基陣拖拽在運(yùn)載平臺尾后水下探測目標(biāo)的聲吶，裝配于大、中型反潛水面艦艇和攻擊艦艇，其根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為拖拽式拖體聲吶和拖拽式線列陣聲吶。在過去的很長一段時間里，我國海軍都不具有遠(yuǎn)程反潛探測能力，直到21 世紀(jì)初，首款國產(chǎn)低頻拖拽式線列陣聲吶加入人民海軍的戰(zhàn)斗序列，才填補(bǔ)了這一方面的空白。拖拽式線列陣聲吶的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了反潛領(lǐng)域的重大突破，與之前的基陣相比，線列陣具有頻率低，探測距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是對付現(xiàn)代安靜型潛艇的主要探測手段。

與拖拽聲吶不同，吊放聲吶起源于二戰(zhàn)后期，是第一個被投入使用的軍事裝備。在20 世紀(jì)50 年代初期，它已經(jīng)成為反潛直升機(jī)的主要探測手段。吊放聲吶是用吊放電纜將聲吶探頭垂入水中探測的聲吶，與其他聲吶相比，吊放聲吶最大的特點(diǎn)就是重量輕、體積小，可以由直升機(jī)攜帶來探測水下艦艇。由于反潛直升機(jī)的速度遠(yuǎn)大于各類艦艇，在航空反潛作戰(zhàn)中，反潛直升機(jī)一直處于絕對的優(yōu)勢地位。近些年來隨著潛艇技術(shù)的發(fā)展，核動力潛艇的問世，快速精準(zhǔn)的水下探測變得尤為重要，吊放聲吶也有了更多的發(fā)展方向，其中比較熱門的有低頻遠(yuǎn)距離探測、擴(kuò)展陣結(jié)構(gòu)設(shè)計、多基地聯(lián)合探測等。

我國作為海洋大國，在現(xiàn)代國防中，海上警戒是十分重要的，其任務(wù)之一是探測有無外國潛艇入侵我國領(lǐng)海。隨著潛艇隱身技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的單基地聲吶由于主動聲吶的收發(fā)合置、被動聲吶探測距離有限等問題，很容易被敵方探測到并進(jìn)行規(guī)避，于是雙基地聲吶及多基地聲吶便應(yīng)運(yùn)而生。與單基地聲吶有明顯的不同，多基地聲吶采用收發(fā)分置，兼具有主動聲吶與被動聲吶的特點(diǎn)，更適合大范圍的水下探測與監(jiān)視預(yù)警。我國的多基地聲吶技術(shù)在世界上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，目前正向更深層次的研發(fā)領(lǐng)域進(jìn)軍。

魔高一丈——現(xiàn)代潛艇隱身技術(shù)

人類歷史上爆發(fā)過兩次世界大戰(zhàn)，兩次大戰(zhàn)相比，二戰(zhàn)在一戰(zhàn)的基礎(chǔ)上多了大規(guī)模的空戰(zhàn)和海戰(zhàn)，二戰(zhàn)中最慘烈的戰(zhàn)役“諾曼底登陸”就是由海上發(fā)起的。在二戰(zhàn)中，潛艇是擊沉艦艇最多的作戰(zhàn)武器，對于各國海軍來說，潛艇是最重要的海上利器之一?，F(xiàn)代各種反潛技術(shù)的發(fā)展給潛艇的水下作戰(zhàn)帶來了極大的威脅，同時也促進(jìn)了潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展。

現(xiàn)代聲吶探測與分辨潛艇主要靠潛艇的噪音，潛艇的噪音主要來自三個方面：機(jī)械設(shè)備振動引起的機(jī)械噪音，水流流過潛艇引起的流噪音及螺旋槳工作時產(chǎn)生的螺旋槳噪音。潛艇想要隱身就無法忽視噪音這一大難題，現(xiàn)代潛艇隱身技術(shù)主要靠降噪來實(shí)現(xiàn)。目前減振降噪技術(shù)可分為被動式和主動式兩種，主動式從源頭上消除噪音，被動式通過阻斷噪音的傳播路徑，讓機(jī)械振動的噪音無法傳出去。被動控制技術(shù)由于不需要外界能源，裝置結(jié)構(gòu)較簡單，易于實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)與可靠性好，并且在許多場合下減振效果令人滿意，目前已被廣泛應(yīng)用在艦船各系統(tǒng)中。振動噪聲的被動控制技術(shù)包括隔振、動力吸振、阻尼消振及采用消聲瓦、隔聲罩等技術(shù)。

消聲瓦與減振浮筏主要用于改善潛艇結(jié)構(gòu)，阻斷噪音的傳播。最早的消聲瓦起源于二戰(zhàn)后期，德軍為了改變海上的劣勢，在潛艇外部加裝一種橡膠合成材料用以降噪，這就是世界上第一種用于實(shí)艇的消聲瓦。消聲瓦技術(shù)是一種有效抑制噪聲振動、降低本艇聲目標(biāo)強(qiáng)度的潛艇隱身技術(shù)，其主要原理是利用分子變形具有明顯的彈性滯后現(xiàn)象，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗進(jìn)而降低聲反射強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)減小敵方主動聲吶探測距離的功能。目前世界上我國與美俄兩國的消聲瓦技術(shù)比較領(lǐng)先，隨著吸聲材料的不斷發(fā)展，消聲瓦技術(shù)不斷提高，潛艇的隱身技術(shù)與作戰(zhàn)能力也不斷加強(qiáng)。其中具有代表性的浮筏隔振技術(shù)最早是美國的發(fā)明，最開始只是將機(jī)械與艦體間插滿吸聲材料，后發(fā)展為將潛艇內(nèi)部的機(jī)械設(shè)備安裝在裝有減振器的基座上，減振器吸收了機(jī)械振動，有效減小了噪音。

主動降噪技術(shù)是目前較先進(jìn)的降噪手段，分為很多類型。法、德、英等歐洲國家的海軍力量較強(qiáng)，在這方面尤為突出。他們的降噪技術(shù)有著總體與聲學(xué)融合設(shè)計的特點(diǎn)，從噪聲源頭上減小了噪聲，并將軍用與民用相結(jié)合，效果十分可觀。而我國主動控制技術(shù)還處于機(jī)理及原理樣機(jī)的研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還有較大距離。基于主動減振降噪技術(shù)在艦船領(lǐng)域的良好的發(fā)展前景，我國正積極開展該項(xiàng)技術(shù)的研究，力求用最短的時間趕超發(fā)達(dá)國家的潛艇隱身技術(shù)。

現(xiàn)代設(shè)計潛艇的首要指標(biāo)就是潛艇的隱身能力，隨著潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展，潛艇將會變得越來越安靜，成為真正的海中“殺手”。

對抗中的發(fā)展

潛艇作為海中利劍在水下活動，有海水作掩護(hù)，光與電磁波都很難穿透，因此常規(guī)探測手段很難捕捉它的蹤影。但萬物相生相克，潛艇也有它的弱點(diǎn)，潛艇自身會發(fā)出巨大的噪音，即使相隔很遠(yuǎn)的距離也能被聲吶所捕捉。兩項(xiàng)技術(shù)就像矛和盾，潛艇技術(shù)的發(fā)展必然促使反潛技術(shù)的進(jìn)步，反過來潛艇技術(shù)也將得到進(jìn)一步發(fā)展。

潛艇最早可追隨到15-16 世紀(jì)，由達(dá).芬奇提出構(gòu)想，16 世紀(jì)末第一艘真實(shí)意義上的潛艇出現(xiàn)。第一艘軍用潛艇出現(xiàn)于美國獨(dú)立戰(zhàn)爭，到19 世紀(jì)末，潛艇由人力手動變?yōu)闄C(jī)械動力。對現(xiàn)代潛艇貢獻(xiàn)最大的當(dāng)屬美國設(shè)計師約翰·霍蘭，他幾乎提出了現(xiàn)代潛艇所需要滿足的所有要求。從第一次世界大戰(zhàn)開始，潛艇被廣泛用于軍事戰(zhàn)爭，到第二次世界大戰(zhàn)，潛艇的性能有了良好的提高。冷戰(zhàn)期間，美蘇軍備競爭更是加快了潛艇的研發(fā)，蘇聯(lián)對潛艇的大規(guī)模降噪十分成功，而美國研發(fā)出了第一艘核動力潛艇。

聲吶的歷史則短得多，在20 世紀(jì)初期，聲吶由英國海軍發(fā)明，最初用于探測冰山，直到第一次世界大戰(zhàn)中潛艇出現(xiàn)，聲吶才投入軍用。聲吶技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展同樣是在冷戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)潛艇降噪的成功引起了美國的重視，美國率先開啟現(xiàn)代聲吶探測技術(shù)。

兩項(xiàng)技術(shù)在競爭中相互促進(jìn)不斷發(fā)展，開啟了海洋時代的新篇章。