兩艘潛艇之間的戰(zhàn)斗有些類似蒙上雙眼的兩個男人在黑暗的屋子里進行決斗,雙方都手握子彈上膛的手槍,只能憑腳踏地毯的聲音、衣服的摩擦聲或相互極其靠近時的呼吸聲。
今年2月,英法核潛艇在大西洋中上演“三岔口摸黑夜斗”的新聞,很快在全球引起了軒然大波。兩艘潛艇的總共爆炸威力可達廣島原子彈的1248倍!讓人著實捏了一把汗。可這么寬的大洋,兩國潛艇為何就會相撞哩?用英國海軍的專業(yè)人士說,幾率“也就是幾百萬分之一”,但事實卻是,兩艇在相撞瞬間甚至還沒弄清對方是“什么物體”,現(xiàn)代潛艇的隱身性能從中略見一斑。
潛艇隱身技術(shù)出現(xiàn)于二戰(zhàn)期間。當時潛艇經(jīng)常要浮出水面為蓄電池充電,而這時期雷達成為其“克星”。于是以德國為首的擁有潛艇的國家紛紛尋找減小潛艇被發(fā)現(xiàn)幾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。
安靜,再安靜
聲波是在海洋中唯一能夠遠距離傳播的能量輻射形式,即使一顆裝藥量只有4磅的炸彈在水中爆炸,距爆炸中心100海里外仍能接收到其聲信號。據(jù)測算,噪聲每降低20分貝,可使己方被動聲吶探測距離增加一倍,敵方被動聲吶探測距離降低50%。反潛偵察中,對潛航的潛艇,探測聲場變化是最主要的方式。因此,潛艇為了達到隱身,首要就是追求安靜。
世界各國為了降低潛艇的噪聲水平,不惜投入巨資、人力和物力致力于潛艇降噪的研究。如蘇聯(lián)及俄羅斯核潛艇的降噪聲成本占一艘潛艇總成本的比例有明顯增加,在20世紀60年代約為5%,70年代為7%,80年代為10%,而如今高達20%以上。世界軍事強國潛艇的噪聲級均已達到安靜型,甚至有的已經(jīng)低于通常條件下的海洋自身的噪聲。
目前,世界各國主要采取如下幾種降噪措施:首先是改進機械和艇身設(shè)計。比如取消減速齒輪采用其他方式代替,因為潛艇減速齒輪箱噪聲級可達125~145分貝,也可以將齒輪密封在隔音箱內(nèi)達到目的。還可以通過一種稱為減振筏座的技術(shù)減低噪音。英國核潛艇率先采用減振筏形機座,將汽輪機、齒輪箱、發(fā)電機等都安裝在一個大型機械底座上,降噪可達50~60分貝。美國于60年代,蘇聯(lián)于70年代先后采用并發(fā)展了此技術(shù),使整艇降噪效果出現(xiàn)了一個飛躍。
第二種方法是降低螺旋槳噪聲。螺旋槳噪聲是潛艇高速航行時輻射噪聲的主要成分,伴有潛艇獨特的聲紋,是探測識別潛艇的最突出線索。以往潛艇偵察兵的聽聲訓練,主要也是通過不同潛艇螺旋槳的聲紋特征來判斷所偵聽潛艇的類型。以當前的聲吶技術(shù),已能具體識別出哪一型潛艇的哪一艘。通常通過改進螺旋槳結(jié)構(gòu),使葉片載荷均勻,尾部伴流分布均勻,以降低噪聲。葉片選用新型合金材料,如英國的鎳銻合金、日本的鐵鉻鋁合金等,使減振效果提高了近20倍。
第三種方法是氣幕降噪技術(shù)。就是由艇上供氣,在螺旋槳工作區(qū)壓進一定壓力的氣體,抵消螺旋槳轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的空泡,減少氣泡在螺旋槳葉面上破裂的可能性,降低了噪音。
各國潛艇降噪最主要和常用的方法是在艇體外表加裝吸聲、吸波涂層以及消聲瓦。在潛艇殼體上敷設(shè)吸聲材料可以吸收噪聲和敵主動聲吶探測信號,類似于隱身飛機的吸波涂料的原理。據(jù)測算,潛艇加裝吸聲涂層后可使敵方聲吶的探測能力降低50%~75%。潛艇敷設(shè)消聲瓦,可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)末期。當時德國海軍節(jié)節(jié)敗退,為了挽回敗局,減少U型潛艇的損失數(shù)量,德國海軍開始在部分潛艇的外殼上加裝了一層名為“阿里貝里奇”(Alberich)的合成橡膠防聲材料。材料厚約30毫米,內(nèi)部有直徑2~5毫米的圓柱型空洞,使進入消聲瓦內(nèi)的聲波波形發(fā)生改變,聲能轉(zhuǎn)化成熱能被消耗掉,從而使返回的聲波能量大大降低,達到減少敵聲吶探測距離的目的。
目前俄羅斯在這一領(lǐng)域保持技術(shù)領(lǐng)先地位,其潛艇大都裝有消聲瓦。據(jù)報道,俄潛艇的吸聲層可使美MK46魚雷主動聲吶探測距離縮短50%。俄羅斯955級“北風之神”,由于艇體表面敷設(shè)了厚度為150毫米的新型消聲瓦,并采用了高阻尼材料制造螺旋槳、氣幕降噪、鈦合金鋼制造艇身以及加裝反音響聲源系統(tǒng)等獨特技術(shù),隱身能力更為強悍,據(jù)說敵方無論在水中還是太空都很難發(fā)現(xiàn)它。美海軍還發(fā)展了一種超級隱形層,其具有魚鱗特性,既可吸收敵主動聲吶波,消除某些頻率聲吶脈沖,也能對本艇發(fā)出的噪音進行隔聲。
千方百計施誘騙
現(xiàn)代潛艇隱身能力的提高還得益于各種隱身技術(shù)的綜合運用,如磁隱身、雷達隱身以及對敵方主動聲吶施行干擾、誘騙等。
實踐證明,磁隱身對于潛艇來說是生死攸關(guān)的。潛艇的磁場是暴露自己的重要特征。現(xiàn)代反潛飛機和反潛直升機普遍裝有磁探儀,如美國的P-3C反潛巡邏機、英國的“獵迷”H型反潛巡邏機上,其磁探儀可在空中一定高度上發(fā)現(xiàn)水下活動的潛艇,并能對其精確定位。當前,磁隱身的主要措施是對潛艇進行消磁,以及采用低磁性材料來建造潛艇。對潛艇進行消磁主要通過線圈消磁法來實現(xiàn),這種方法是在潛艇周圍纏繞線圈,并通以電流來改變潛艇的永久磁場,不僅可以補償潛艇磁性磁場的永久部分,而且還可以補償隨航向和緯度而變化的部分磁場。蘇聯(lián)20世紀80年代后期建造的基洛級潛艇,在指揮臺圍殼、尾部殼體等部位廣泛地采用了新的低磁綱;在聲吶導流罩部位采用了鐵合金,從而有效地降低了該級艇的磁性。
氣幕彈是一種利用化學制劑與海水作用發(fā)生化學反應(yīng),在水中形成氣泡的水聲干擾器材,有“水中煙幕”之稱,主要用于水下戰(zhàn)場掩護潛艇作戰(zhàn),干擾敵方的魚雷攻擊并降低敵方主動聲吶探測能力。氣幕對聲波具有強烈的吸收、散射和反射作用,造成的聲衰減可使敵方聲吶發(fā)現(xiàn)目標的最大作用距離縮減1/2~1/5。氣幕也可利用其散射和反射特征模擬潛艇目標,誘騙敵方主動聲吶的探測和跟蹤。氣幕彈產(chǎn)生于二戰(zhàn)期間,德國潛艇在世界上首先發(fā)明使用氣幕彈技術(shù),用以抗擊盟軍反潛兵力的攻擊。當時,德國的氣幕彈采用鈣和鋅,入水后,鈣、鋅與海水發(fā)生化學反應(yīng)后,生成大量氫氣泡,形成氣幕能維持25分鐘。蘇聯(lián)的氣幕彈在二戰(zhàn)后期也曾熱極一時。在俄文中,氣幕彈翻譯為“模擬彈”,由此不難窺見蘇聯(lián)研制和使用氣幕彈的主要意圖,是模擬潛艇的聲反射,給對方聲吶制造假目標,從而達到以假亂真的目的。
當潛艇在水下高速航行時,采取通信浮標的方式進行通信,但其受到海水的阻力大,穩(wěn)定性差,容易被敵發(fā)現(xiàn)。為了使?jié)撏Р槐氐綔\水處進行通信,一種稱為消耗型的無線電浮標應(yīng)運而生,浮標內(nèi)裝有一部無線電發(fā)射機和預編好程序的報文。在潛艇下潛時它可以彈出并浮至水面,天線能立刻或在設(shè)定的延遲時間之后豎立起來進行通信。現(xiàn)代新型潛艇都配備衛(wèi)星通信設(shè)備,衛(wèi)星終端可裝在一個特殊的浮標內(nèi)。潛艇通過浮標天線,向通信衛(wèi)星定向發(fā)射信息,通信衛(wèi)星再把信息放大轉(zhuǎn)發(fā)給地面站、水面艦艇或飛機。同樣,這種浮標也可以接收通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來的信息,然后由潛艇計算機進行信息處理。通信結(jié)束后,浮標自動引爆并下沉,令敵方難以察覺潛艇的行蹤,從而達到保密和隱身的目的。
最高境界:
你看不見我,我能看見你
水下作戰(zhàn)與其他作戰(zhàn)完全不同。兩艘潛艇之間的戰(zhàn)斗有些類似蒙上雙眼的兩個男人在黑暗的屋子里進行決斗,雙方都手握子彈上膛的手槍,只能憑腳踏地毯的聲音、衣服的摩擦聲或相互極其靠近時的呼吸聲,即只能通過對方發(fā)出的聲音來判斷彼此的位置。實際上,聲音是在水下唯一能夠有效使用的探測手段。光、無線電波和雷達波在水中傳播衰減極大,基本或完全不能用來探測。聲吶的出現(xiàn)使反潛兵力如虎添冀,聲吶成為潛艇的克星,也成為潛艇偵察的最主要的方式。看過二戰(zhàn)潛艇電影的讀者,可能都對緊張的水下戰(zhàn)斗場景記憶猶新。尤其是主動聲吶發(fā)現(xiàn)潛艇時,聲波由“當當”聲轉(zhuǎn)為急促的敲擊聲,不斷地把影片的緊張氣氛推向高潮。二戰(zhàn)期間,德國人在開戰(zhàn)不久就發(fā)起了潛艇戰(zhàn),他們采取“狼群戰(zhàn)術(shù)”,瘋狂地攻擊英國運輸隊及其護航的艦艇,致使英國運輸船隊遭受巨大損失,幾乎瀕臨崩潰的邊緣。1942年,聲吶出現(xiàn)后,英國海軍反潛艦艇率先使用聲吶進行反潛探測,粉碎了德國海軍“狼群戰(zhàn)術(shù)”。
一般來說,在水面艦艇與潛艇的對抗中,主動聲吶只能在最需要的時候使用。因為開啟主動聲吶,就像黑夜中打開了手電筒,一下子就暴露了自身的目標。只有當被動聲吶捕獲了目標,準備發(fā)起攻擊之前,才會使用主動聲吶。如果潛艇發(fā)現(xiàn)水面艦艇正在使用主動聲吶,那就意味著大難臨頭了。除了固定聲吶,目前先進潛艇多安裝有拖曳聲吶,與固定聲吶相比,這條可以收放的“尾巴”優(yōu)勢很多:遠離拖曳平臺,受平臺噪聲干擾?。蝗胨^深,深度可通過控制拖纜長度調(diào)節(jié),可選擇在有利水域工作;可隨時收網(wǎng)于專用平臺上(或艙內(nèi)),維修方便。拖曳式線列陣聲吶出現(xiàn)的時間很早,可以追溯到一戰(zhàn)期間。20世紀60年代初,隨著潛艇輻射噪聲越來越低,各國開始研制大尺寸拖曳式線列陣聲吶。美、英、法、俄的核潛艇上普遍裝備了拖曳式線列陣被動聲吶,該類系統(tǒng)的機電拖纜長900~2000米,線列陣長50~500米。較具代表性的如“海狼”級上的TB-16(監(jiān)視型)和TB-23(戰(zhàn)術(shù)型),探測距離可達100海里。聲吶使?jié)撏г谒潞叫袝r耳聰目明,而拖曳陣聲吶的使用,顯著提高了潛艇探測的距離和搜索效率。
英法核潛艇相撞事件,顯示被動聲納技術(shù)仍然存在問題。可以預計,該事件后,一些防務(wù)公司將會開發(fā)一些新興的水下探測技術(shù)或者新型聲吶,來追趕已經(jīng)走在前面的“潛艇降噪”技術(shù)。