由于二戰(zhàn)后反艦導(dǎo)彈技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)于航母實(shí)際戰(zhàn)斗力的質(zhì)疑,一浪高過(guò)一浪,但是對(duì)于潛艇的作用,卻從來(lái)沒(méi)有任何人懷疑。借助于平均深度3795米,占地球71%,總面積在3.6億平方公里的海洋隱藏,潛艇尤其是核潛艇已經(jīng)成為兼具戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略打擊雙重作用的大國(guó)利器!在二戰(zhàn)中,德國(guó)U型潛艇組成的水下狼群總共擊沉了超過(guò)3000艘盟軍各類艦艇,第三次印巴戰(zhàn)爭(zhēng)中,巴基斯坦依靠一艘“漢果爾”潛艇就曾經(jīng)消滅了印度第14護(hù)衛(wèi)艦大隊(duì)。馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中,英國(guó)憑借“征服者”號(hào)攻擊型核潛艇,一舉擊沉阿根廷最大的 “貝爾格奈諾將軍”巡洋艦,直接讓阿根廷唯一的“五月二十五日”號(hào)航母退回本土,英國(guó)從此占據(jù)了馬島地區(qū)絕對(duì)的制空權(quán)!
德國(guó)U型潛艇
正是看到了潛艇在戰(zhàn)爭(zhēng)中巨大的作用,各國(guó)都紛紛投入巨額資金推動(dòng)潛艇技術(shù)的發(fā)展,冷戰(zhàn)期間誕生了一系列諸如蘇聯(lián)的臺(tái)風(fēng)級(jí)、阿庫(kù)拉級(jí)、基洛級(jí),美國(guó)的俄亥俄級(jí)、洛杉磯級(jí)、海狼級(jí)等集黑科技于一身的頂尖潛艇!由于雙方都害怕水下潛艇對(duì)其水面艦艇構(gòu)成嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)威脅,美蘇又將大量精力投入到了反潛作戰(zhàn)中,矛與盾的斗爭(zhēng)此消彼長(zhǎng),高潮迭起!反潛技術(shù)的核心就是探測(cè),如何在水下有效探測(cè)到潛藏的潛艇成為重中之重,如果潛艇不想坐以待斃,那么就必須不斷地進(jìn)化,不斷地提高自身的隱蔽性,真正成為幽靈殺手!
水下排水量達(dá)4.6萬(wàn)噸的蘇聯(lián)臺(tái)風(fēng)級(jí)潛艇
潛艇之所以會(huì)被暴露,主要源于幾大原因:
第一、聲特征
潛艇在運(yùn)行過(guò)程中,各種動(dòng)力和生活裝置尤其是螺旋槳切割水體會(huì)形成大量的噪音,這些噪音也被稱之為潛艇的背景聲,如果背景聲太大,敵方反潛艦艇只需要打開(kāi)被動(dòng)聲吶就能清晰地判定你所在的位置和距離,這是潛艇暴露的最大原因。
第二、熱紅外特征
無(wú)論是常規(guī)潛艇還是核潛艇,它們的動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)下都會(huì)不可避免的排放出一些冷卻水、生活用水,常規(guī)潛艇在上浮充電狀態(tài)下,柴油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中甚至還會(huì)向外釋放高溫尾氣,雖然這些尾氣會(huì)經(jīng)過(guò)冷卻排放,但是溫度仍然明顯高于周圍環(huán)境溫度。潛艇所排放的熱水上升至海面后,能夠形成長(zhǎng)度在千米以上,持續(xù)時(shí)間達(dá)5到6小時(shí)的高溫尾跡流。現(xiàn)代反潛機(jī)都裝有高敏感度的紅外探測(cè)儀,能夠感知0.001℃的溫度變化,這樣的高溫尾跡很容易暴露潛艇的行蹤。
第三、磁場(chǎng)特征
潛艇的耐壓殼體都是采用低磁性合金鋼卷板而成的,但是由于地球磁場(chǎng)的存在,艦體以及螺旋槳與水流的摩擦生磁,都會(huì)讓潛艇的磁信號(hào)特征逐漸增強(qiáng)。冷戰(zhàn)后出現(xiàn)的新式反潛機(jī)大多都在尾部安裝了常常的磁異探測(cè)針,這些磁異針是通過(guò)電磁感應(yīng)原理來(lái)探測(cè)潛艇的,在感應(yīng)到經(jīng)過(guò)海域磁場(chǎng)的變化后,磁異針會(huì)發(fā)出不同強(qiáng)度的變化電流,從而獲知潛艇的存在。
P3C反潛機(jī)屁股后面就是磁異針探測(cè)器
第四、輻射信號(hào)特征
核潛艇在反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中會(huì)釋放出帶有鉀—40、氯—38等輻射粒子的冷卻水、氣體以及微量輻射塵,這些輻射粒子上升到海面后會(huì)形成與周圍海水明顯不同的輻射特征,由于輻射特征的變化太小。目前并沒(méi)有成熟的針對(duì)性手段。
第五、生物場(chǎng)效應(yīng)
潛艇在水中航行時(shí),由于其向外散發(fā)的電磁波和螺旋槳所形成的渦流,會(huì)刺激海洋中一些具備發(fā)光能力的浮游生物和細(xì)菌同時(shí)發(fā)光,這就被叫做潛艇光尾流。光尾流根據(jù)海洋生物的密集度,可以達(dá)到數(shù)百乃至上千米,一般持續(xù)15到30分鐘之后才會(huì)消失。理論上通過(guò)反潛機(jī)和衛(wèi)星可以探測(cè)到光尾流的存在,但是由于光尾流難以與生物自行發(fā)光相區(qū)分,且持續(xù)時(shí)間果斷,目前也沒(méi)有針對(duì)這方面的潛艇偵測(cè)手段。
從上面的分析中我們可以看出,潛艇雖然身在水下,但是暴露的信息仍然很多,其中以可視光信號(hào)、聲特征、電磁特征、紅外特征最容易被外界所獲知,由于聲音是唯一能夠在水下遠(yuǎn)距離傳播的介質(zhì),降低潛艇噪音對(duì)于提高潛艇的隱蔽性又是重中之重!
聲吶是最主要的反潛探測(cè)設(shè)備,潛艇應(yīng)對(duì)反潛的核心便是減少自身噪音!潛艇噪音的最大來(lái)源為動(dòng)力裝置,在運(yùn)行過(guò)程中與潛艇外殼相互碰撞摩擦,會(huì)產(chǎn)生150分貝以上的噪音,為了克服這一巨大噪音來(lái)源,目前普遍采用減震浮筏技術(shù),將汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪箱組等安裝在底部為橡膠制成的減震基座之上,能夠有效緩沖金屬硬接觸所產(chǎn)生的巨大噪音,降噪效果可以達(dá)到30分貝以上!
基洛級(jí)潛艇動(dòng)力裝置減震筏
除了主動(dòng)力裝置之外,推進(jìn)螺旋槳切割水體也是潛艇噪音的一大來(lái)源,由于螺旋槳聲音特征明顯,也成為潛艇聲紋最主要的記錄對(duì)象,通過(guò)對(duì)螺旋槳聲音的監(jiān)聽(tīng),敵方能夠從聲紋庫(kù)中準(zhǔn)確判定潛艇的型號(hào)甚至是編號(hào),因此改進(jìn)推進(jìn)裝置也是減少噪音的必然要求。現(xiàn)代潛艇螺旋槳多采用高阻尼合金材料制造而成成的非對(duì)稱多葉大傾斜設(shè)計(jì),高阻尼材料可以減少葉片震動(dòng),而葉片越多,在同樣推進(jìn)速度下的轉(zhuǎn)速就越低,轉(zhuǎn)速低則可以減少切割噪音,非對(duì)稱的大傾斜設(shè)計(jì)則能夠減少空泡的產(chǎn)生,并且最大限度阻止共振產(chǎn)生。
俄羅斯拉達(dá)級(jí)潛艇采用的就是七葉大傾斜螺旋槳
當(dāng)然了,在動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)要最大限度的減少噪音,最好的方法還是采用電力驅(qū)動(dòng)加泵噴推進(jìn)的動(dòng)力組合。電力推進(jìn)因?yàn)闊o(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換,可以無(wú)需安裝包括減速齒輪、傳動(dòng)軸系等摩擦聲音巨大的子結(jié)構(gòu)。而有軸泵噴推進(jìn)將螺旋槳用圓筒罩住,水流通過(guò)轉(zhuǎn)子加速后通過(guò)導(dǎo)流管向外噴射,可以有效改善流體場(chǎng)穩(wěn)定性,并且由于旋轉(zhuǎn)線速度低,同等推力下,低頻噪音平均要比七葉大傾斜螺旋槳低15分貝以上,未來(lái)無(wú)軸泵推一旦實(shí)用化,效果將比有軸泵推更高一個(gè)層次。
美國(guó)弗吉尼亞級(jí)攻擊型核潛艇泵噴推進(jìn)
除了盡量少的制造噪音之外,如何阻斷潛艇聲音的傳播也是重中之重,而這就需要進(jìn)行鋪設(shè)隔音瓦、隔音蒙皮、吸音層等處理。這些材料大多以橡膠作為基礎(chǔ)材料,在其中混合進(jìn)微小的金屬顆粒,當(dāng)聲音傳播過(guò)來(lái)時(shí),橡膠內(nèi)的金屬顆粒被聲音震蕩而產(chǎn)生熱量,從而將聲音能量抵消,從而起到消音效果。根據(jù)美俄等國(guó)統(tǒng)計(jì),鋪設(shè)隔音層后,可以讓敵方被動(dòng)聲吶的作用距離減少50%以上。
伊朗為基洛級(jí)潛艇貼上國(guó)產(chǎn)橡膠消音瓦
除卻聲音之外,潛艇上浮暴露通氣管也是其最大的致命之處!要減少常規(guī)潛艇上浮通氣管狀態(tài)的暴露危險(xiǎn),就必須減少上浮充電次數(shù),而常規(guī)潛艇目前最有效的手段就是采用燃料電池、閉式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等不依賴空氣動(dòng)力裝置(AIP動(dòng)力),可以使其在水下獲得兩到三周的潛伏時(shí)間,最大限度的減少上浮次數(shù)。不過(guò)由于AIP裝置動(dòng)力普遍不強(qiáng),因此AIP潛艇的水下速度仍舊很慢!
燃料電池技術(shù)
除了以上介紹的這幾種潛艇隱身技術(shù),采用自然循環(huán)壓水堆可以減少主泵的開(kāi)啟幾率,降低噪音源的產(chǎn)生。采用低阻力的加長(zhǎng)水滴形外形,減少艇體開(kāi)孔,為潛望鏡等外附設(shè)備加裝導(dǎo)流板,并且提高工藝水平,也可以明顯地減少渦流的產(chǎn)生,降低噪音分貝。采用吸波涂層則能減少電磁、紅外信號(hào)的向外散射,采用星空衛(wèi)星加慣性制導(dǎo)能最大限度地讓潛艇減少上浮休整航向的次數(shù)。目前俄羅斯最新的北德文斯克級(jí)和美國(guó)最先進(jìn)的海狼級(jí)攻擊型核潛艇綜合采用了多種潛艇隱身技術(shù),其自身噪音強(qiáng)度已經(jīng)降低到100分貝之下,完全可以隱藏在海洋背景聲之下,而難以被敵人發(fā)現(xiàn)!(作者署名:軍武吐槽君)