聲吶：飛機墜海搜救行動的“稻草”

□ 孫立華

MH370航班失聯以來，隨著時間流逝，水面搜索尚無所獲，搜救的重點轉向了海底。為此，美國派出拖拽式聲吶和無人潛水器找尋黑匣子，聲吶也因此成為備受關注的關鍵詞

聲吶是利用水中聲波進行探測、定位和通信的電子設備，分為主動式和被動式兩類。

聲吶是利用水中聲波進行探測、定位和通信的電子設備。由于電磁波在水中衰減的速率非常高，無法偵測出訊號來源，以聲波探測水面下的人造物體成為運用最廣泛的手段。潛艇可以通過主動聲吶的聲音回波進行搜索和導航。早在1970年代，美國和前蘇聯海軍就使用核動力潛艇，通過主動聲吶對北極地區水下地形進行了測繪。

聲吶分為主動式和被動式兩種，主動式聲吶會自己發出音響訊號，借由這個訊號接觸物體后反射回來的變化，計算物體的相對方位與距離。被動式聲吶的作用和傳統的水下聽音裝置“水聽器”極為相近，不發出任何訊號，只接收來自于周邊的各種音頻訊號來判斷與識別不同的物體。聲吶技術最早可以追溯到1906年，由英國海軍的李維斯·理察森發明，一戰時開始應用到戰場，主要用來偵測潛藏在水底的潛水艇。當時的聲吶只能被動聽音，屬于被動聲吶或叫“水聽器”。1915年，法國物理學家與俄國電氣工程師合作發明了第一部用于偵測潛艇的主動式聲吶設備。

潛艇聲吶主要用于對水面艦艇、潛艇和其它水中設備進行搜索、識別、跟蹤和水面通信等。聲吶偵察指使用被動式聲吶進行的聲學偵察，主要任務是截收敵方各種主動式水聲設備及原發性聲場的聲信號，并測定其技術參數及方位、距離，以掌握敵艦動態或為進行水聲干擾和艦艇使用武器提供可靠依據。核動力攻擊潛艇裝備的聲吶種類繁多，性能優良，有的裝備各種聲吶達15部左右。

一般潛艇安裝聲吶的主要位置是在最前端，由于現代潛艇非常依賴被動聲吶的探測效果，巨大的收音裝置不僅僅讓潛艇的直徑“水漲船高”，原本安裝在這個位置上的魚雷管只能退到兩旁去。潛艇的聲吶型態還包括安裝在艇身其他位置的被動聲吶聽音裝置，利用不同位置收到的同一訊號，經過電腦處理和運算之后，可以迅速進行粗淺定位，這對艇身較大的潛艇來說比較有利，因為測量的基線較長，準確度亦較高。還有一種聲吶被稱為“拖曳聲吶”。這種聲吶裝置用纜線與潛艇連接，本體遠遠拖在潛艇后面進行探測，因而得名。拖曳聲吶的使用大幅強化了潛艇對全方位與不同深度，尤其是潛艇尾端的偵測能力。

二戰及此前的潛艇聲吶只能對單個目標進行定位和跟蹤，對目標存在與類型的判斷主要靠操作人員的聽覺、視覺和經驗，探測距離很近，不能測定目標深度，而且沒有被動測距的功能。

1942年，在大西洋海域，一場慘烈的海底戰爭正在秘密進行。對峙雙方分別是德國潛艇部隊與美英同盟國海軍。德國技術專家為納粹海軍研制了潛艇“通氣管”裝置，這是一種延長了的柴油機排氣孔，使潛艇速度提高3倍，也不需要浮出水面充電。但裝上“通氣管”裝置后飛機作為反潛武器的效能失去許多，并使幾乎雷達無效；潛艇人員由于“通氣管”產生的氣壓波振耳痛，甚至“通氣管”出現故障時使艇員由于吸入過多煙氣引起二氧化碳中毒。與此同時，美英技術專家不僅發明了更先進的聲吶，還為同盟國飛機發明了空投聲吶浮標，這使飛機不僅成為有效的反潛武器，還取代了過去雷達所要完成的探測任務。此外，美英技術專家們還發明了發射時不產生噪聲的魚雷——“刺猬彈”和“捕鼠彈”，加強了攻擊力。在盟軍登陸西歐的10周里，裝有“通氣管”裝置的德國潛艇和音響魚雷擊沉了12艘商船，而美英飛機則擊沉29艘納粹潛艇，擊傷潛艇多艘。

二戰后聲吶技術的發展，使現代潛艇聲吶具有以下主要特點：采用低工作頻率，加大發射功率，加大換能器基陣尺寸，使用可作垂直波束掃描的換能器基陣，能選擇利用三種傳播途徑，采用先進的信號處理技術，采用集成電路和微型組件，實現全數字化。20世紀70年代初以來，普遍采用數字計算機和微處理器，進行信號處理和全系統的控制和監視，使提取和綜合信息的數量和質量大幅度提高，操縱控制和檢修更為方便。在提高聲吶的戰術技術性能，使聲吶具有多功能、高可靠性與可維修性等方面，都取得長足的進步。

潛艇聲吶的種類與水面艦艇聲吶基本相同，但在聲吶配置、換能器布陣和戰斗使用方式上，有自己的特點?，F代潛艇大多按多站系統設計和配置各型聲吶和水聲測量設備。典型的潛艇聲吶系統由警戒聲吶、攻擊聲吶、探雷聲吶、通信聲吶、識別聲吶、被動測距聲吶、環境噪聲記錄分析儀、聲速測量儀、聲線軌跡儀和有關計算機設備等組成。有的系統還包括一部拖曳線列陣聲吶。系統內各聲吶之間可進行數據傳遞，有的幾部聲吶共用一個換能器基陣或某些信號處理部件，或共同配合完成一項任務。有的多站系統還配置集中顯示和操縱的顯控臺。多站聲吶系統的優點是信息綜合性強，便于集中控制，各站功能互相配合?，F代潛艇聲吶的換能器基陣多采用貼鑲式，布設在艇殼表面，如在艇首外殼布設馬蹄形陣，或沿整個舷側或耐壓殼體上部布設線列陣。貼鑲式基陣不破壞艇體線型，不占據艇內空間位置，能爭取到較大的基陣尺寸，提高基陣性能。20世紀60年代起，大批核動力潛艇已將有利于聲吶工作的艇首空間用來安裝大型換能器基陣，而把艇首魚雷發射管移至基陣后兩側。為保持潛艇的隱蔽性，潛艇聲吶系統在大多數情況下，以被動工作方式對水中目標進行警戒、探測、跟蹤、識別和定位。只是在魚雷射擊前，以主動方式對水中目標定位，為魚雷武器射擊指揮系統提供目標精確坐標數據。潛艇聲吶系統還不斷對所在海區的聲傳播條件和本艇噪聲進行監測和分析，以便選擇最佳的戰術機動和聲吶使用方式。

未來潛艇聲吶的研制將具有更高定位精度的被動測距聲吶，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續發展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲吶，實現超遠程的被動探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲吶，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲吶的工作環境。

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英國國防部4月1日宣布，英國皇家海軍派出的“特拉法爾加”級“不懈”號核潛艇已經抵達南印度洋海域，準備協助搜尋馬航MH370失聯客機。為什么要派出核潛艇參與馬航失聯客機搜尋？

核潛艇一般裝備了完善的聲吶系統，其對搜索黑匣子有很大的幫助。以此次參與搜索的英國“不懈”號核潛艇為例，該潛艇配備了2076型主/被動艇艏聲吶、2007型舷側陣聲吶、2019型探雷避障聲吶和2020型拖曳線列陣聲吶。