隱身潛艇發(fā)展新視野

海洋占了地球面積的70％以上，這為潛艇作戰(zhàn)、生存提供了極為有利的自然環(huán)境。二戰(zhàn)中，潛艇擊沉的艦船數(shù)量居各種作戰(zhàn)艦艇之首。

目前，潛艇的“天敵”只有聲吶。科學(xué)家一旦幫助潛艇擺脫了這一弱點(diǎn)，航空母艦不僅變得像小炮艇一樣無(wú)法對(duì)潛艇構(gòu)成威脅，還將像缺乏防御的貨輪一樣，在潛艇面前岌岌可危!

潛艇無(wú)論用于威懾海面目標(biāo)，還是作為打擊力量，都發(fā)揮了巨大的軍事作用。因此，世界各主要海軍國(guó)家都把研發(fā)潛艇技術(shù)放在十分重要的位置。

吸聲涂層降低噪音

潛艇隱身技術(shù)最早出現(xiàn)于二戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)潛艇要經(jīng)常浮出水面通氣，而這時(shí)出現(xiàn)的雷達(dá)成為其克星。作為武器家族的一把利劍，潛艇需要盡可能地做到“悄無(wú)聲息”。于是，以德國(guó)為首的擁有潛艇的國(guó)家紛紛尋找減小潛艇被發(fā)現(xiàn)的概率及提高隱蔽性的方法，從此拉開了潛艇隱身技術(shù)發(fā)展的序幕：

聲波是在海洋中唯一能夠遠(yuǎn)距離傳播的能量輻射形式，即使一顆裝藥量不到2千克的炸彈在海洋中爆炸，距爆炸中心180千米外仍能接收到爆炸產(chǎn)生的聲波信號(hào)。所以反潛偵查中，對(duì)潛航的潛艇，探測(cè)聲場(chǎng)變化是最主要的方式。顯然，降低噪聲是潛艇隱身最重要的環(huán)節(jié)。據(jù)測(cè)算，噪聲每降低20分貝，可使己方被動(dòng)聲吶探測(cè)距離增加1倍，敵方被動(dòng)吶探測(cè)距離降低50％，并能縮小敵方水中兵器的作戰(zhàn)半徑，降低其命中精度，同時(shí)可使本艇的聲模擬干擾裝置作戰(zhàn)效果提高15倍左右。

潛艇加裝吸聲涂層后，最高可使敵方聲吶的探測(cè)能力降低75％，同時(shí)，由于吸收了部分本艇自身的噪聲，使本艇聲吶基陣區(qū)相對(duì)安靜，提高了本艇聲吶探測(cè)能力。

吸聲層的材料大多是在橡膠基體中加入某些金屬微粒，聲波入射中使金屬粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，從而消耗聲波能量。吸聲層有涂料、蒙皮、瓦塊等類型，厚度50～150毫米不等。美國(guó)海軍發(fā)明了一種超級(jí)隱形層，其具有魚鱗特性，既可吸收敵方主動(dòng)聲吶波，消除某些頻率的聲吶脈沖，又能對(duì)本艇發(fā)出的噪音起隔聲作用。

早在二戰(zhàn)期間，德國(guó)就進(jìn)行過(guò)4毫米厚的合成橡膠吸聲層試驗(yàn)。俄羅斯作為戰(zhàn)果首先獲得并發(fā)展了這一技術(shù)，目前，俄羅斯在這一領(lǐng)域仍然保持技術(shù)領(lǐng)先地位，其大量潛艇都裝置了消聲瓦。

俄潛艇的吸聲層可使美國(guó)的MK46魚雷主動(dòng)聲吶探測(cè)距離縮短50％，對(duì)減少主動(dòng)吶探測(cè)距離有很好的效果。

埋聲隱形將成現(xiàn)實(shí)

潛艇是一種靠海水隱蔽的水下艦艇。在聲吶性能不斷提高的今天，潛艇自身保護(hù)的關(guān)鍵不是隱形而是隱聲，讓聲吶徹底失效。那些在核威懾領(lǐng)域扮演著重要角色的潛艇，它們的行蹤已經(jīng)夠詭秘的了，難道還能變得完全隱形嗎?這等于宣告潛艇已經(jīng)躋身終極武器之列!的確，一旦喪失聲吶，航空母艦和快速護(hù)衛(wèi)艦將變得又聾又瞎，無(wú)法對(duì)艦艇構(gòu)成威脅，不僅不能追蹤潛艇，就連自己也將“泥菩薩過(guò)河”了。

目前，數(shù)個(gè)研究小組正在著力研制一種能夠躲過(guò)物理聲波探測(cè)的“聲學(xué)斗篷”，它將使任何包裹其中的物體(如潛艇)在聲吶探測(cè)中變得完全透明。就像。把哈利·波特的隱形披風(fēng)移到了聲學(xué)領(lǐng)域，聲波會(huì)繞過(guò)潛艇繼續(xù)前行，潛艇仿佛不存在似的。

消聲技術(shù)的革命已經(jīng)超出了單純的軍備競(jìng)賽甚或聲學(xué)研究的范疇。眾所周知，根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論，時(shí)空在巨大的質(zhì)量周圍會(huì)發(fā)生扭曲，如在黑洞附近。在這種情況下，始終尋求最短路徑的光波就會(huì)沿著新的曲線傳播，于是發(fā)生偏斜。那么，能否發(fā)明一種材料，類似黑洞，但又不致重達(dá)幾十億噸，使光的路徑發(fā)生扭曲，從而使其覆蓋的物體得以消失不見呢?

研究人員認(rèn)為沒問(wèn)題，在滿足一些具體條件的前提下，消聲斗篷在理論上是可行的。

美國(guó)大學(xué)和法國(guó)雷恩大學(xué)以及英國(guó)劍橋大學(xué)的研究人員針對(duì)機(jī)械波(聲波、地震波、水波)展開了研究。然而第一輪研究結(jié)果并不盡如人意。研究發(fā)現(xiàn)，基于電磁波的研究無(wú)法直接套用于所有機(jī)械波。說(shuō)白了，要設(shè)計(jì)出一件能夠同時(shí)有效規(guī)避水波、聲波和地震波的材料，是不可能的。不過(guò)，研究者們已經(jīng)隱約預(yù)感到一種將各種波區(qū)別對(duì)待的解決方案。

美國(guó)伊利諾斯大學(xué)香檳分校的研究小組，率先闖入了這扇半開半掩的科學(xué)之門。聲納屬于機(jī)械波，因此消聲斗篷的成敗將取決于材料的兩項(xiàng)機(jī)械特性：其密度和壓縮度。當(dāng)材料的密度越高、壓縮度越低，聲波在該材料內(nèi)部的傳播速度也就越快。聲波之所以在水里比在空氣里傳播得更好，就是因?yàn)榍罢呙芏容^大和壓縮度較低。

香檳分校的研究小組通過(guò)計(jì)算獲知，消聲斗篷若要正常運(yùn)作，以上兩個(gè)物理量必須各方異性才行，即根據(jù)觀察方向而有所變化，這在原則上是可以辦到的。但還有一項(xiàng)條件似乎難以滿足：斗篷內(nèi)壁的密度必須趨近無(wú)限大。遺憾的是，這些性質(zhì)是任何天然材料都不具備的。

難道就無(wú)計(jì)可施了?縱然無(wú)限密度難以企及，但研究小組卻認(rèn)為，盡量逼近這些所需的物理性質(zhì)還是有可能的。

他們的解決方案是超級(jí)材料，即一種經(jīng)過(guò)精心研制、構(gòu)造異常復(fù)雜、整體聲學(xué)必質(zhì)可探的人造材料。這種材料將由密度極高的球形金屬和塑料微粒層層相疊構(gòu)成。但相鄰微粒之間，密度和壓縮度各不相同，以使材料能在不同尺度上擁有相異的特性。

在微觀層面上，使聲波在斗篷內(nèi)部得到很好的傳播。聲波將作用于斗篷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使微粒產(chǎn)生共振。而聲波本身與微粒反饋的共振波相疊，從而在宏觀層面“滑過(guò)”材料表面。

目前解決方案是，要使微粒產(chǎn)生共振，它們的直徑和排列間距至少要低于希望躲避的機(jī)械波波長(zhǎng)的1/5。要在聲吶的法眼之下藏匿一個(gè)物體，斗篷的“網(wǎng)眼”大小需要達(dá)到厘米或毫米級(jí)，在目前情況下。這還是比較容易完成的。不過(guò)，一個(gè)好消息是。達(dá)到消聲目的還有另外一種解決方案!

隱聲潛艇銳不可擋

隨著研究深入，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)香檳分校的研究小組發(fā)現(xiàn)，在他們的模型中，為斗篷賦予聲學(xué)特性的不是超級(jí)材料中的共振微粒，而是其結(jié)構(gòu)周期性。但最后結(jié)果是一樣的：聲波將從斗篷周圍繞行。

他們研制的物件是一個(gè)直徑約數(shù)厘米的金屬餅狀物，浸沒在實(shí)驗(yàn)室的特殊流體中(該流體與水相比，密度較高而黏稿度較低)。該物體能夠躲過(guò)高頻聲波探測(cè)。當(dāng)然，這些條件離真正的海洋環(huán)境及聲納所使用的波長(zhǎng)還有不小差距，但起步中的研究已經(jīng)引起美國(guó)軍事總裝備部的興趣。

自然，實(shí)驗(yàn)室中的完美表現(xiàn)還有待轉(zhuǎn)化為實(shí)際的裝備，這一步還遠(yuǎn)未成功。不論是以超級(jí)材料還是以普通金屬制成的消聲斗篷，它們只在某種特定且勻質(zhì)的流體中有效。可海洋完全是另一番天地，而且面對(duì)聲吶跨度極廣的頻率發(fā)射范圍，避開一小部分聲波根本無(wú)濟(jì)于事。

目前，研究人員也對(duì)其理論預(yù)言的實(shí)際操作性持謹(jǐn)慎態(tài)度。那么，消聲斗篷究竟將在何時(shí)誕生呢?5年、10年，甚至30年后，現(xiàn)在還不好說(shuō)。不過(guò)，全球已經(jīng)有很多人投入到超級(jí)材料的研究中，無(wú)疑為該領(lǐng)域研究的迅速發(fā)展帶來(lái)了希望。

話說(shuō)回來(lái)，即便只是局部的隱蔽性，也能賦予潛水艇顯著的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)。要讓龐大的潛艇暗渡陳倉(cāng)，目前還不太可能，但掩蓋一部分小型裝備卻是可行的。

潛艇隱身能力目前已成為潛艇設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮的技術(shù)指標(biāo)之一。面向21世紀(jì)的新型潛艇，如美國(guó)的“海狼”級(jí)和“百人隊(duì)長(zhǎng)”級(jí)核潛艇，俄羅斯的“北德文斯克”級(jí)核潛艇等，均采用了大量新的隱身技術(shù)，不僅噪聲級(jí)達(dá)到了90分貝左右，即與海洋背景噪聲大致相同，是真正的“安靜”型潛艇，而且在其他隱身性能方面，也都是十分優(yōu)異的。潛艇本就無(wú)法用雷達(dá)探測(cè)到，消音技術(shù)使其更是來(lái)去無(wú)蹤。目前，它僅剩的敵人只有聲吶。一旦擺脫了這個(gè)弱點(diǎn)，潛艇將變得銳不可擋!

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，潛艇隱身技術(shù)在降噪，加吸聲涂層和反雷達(dá)波涂層，采用新型推進(jìn)裝置，優(yōu)化潛艇結(jié)構(gòu)和增大潛深，隱蔽通訊和降低電磁及紅外輻射等方面已取得了十分顯著的效果。

可以預(yù)見，隨著潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展，游戈于大洋深處的潛艇將會(huì)更隱蔽、更“安靜”、更具攻擊力，真正成為隱藏在大洋深處的利劍。