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声呐探秘水下龙宫

发布时间:2020-07-13 18:31:57 阅读: 来源:螺旋管厂家

核心提示

据媒体披露,23日,俄罗斯第二艘“北风之神”战略核潜艇正式下水服役。其内部配置了被外军称为“斯卡特”的新生代综合声呐系统,包含艇艏球形声呐、舷侧声呐和拖曳线列阵声呐等,可对目标实施远距3D探测。外电评析认为,该艇性能已远超美国先进俄亥俄级战略核潜艇,其水下航行噪声极为接近海洋背景噪音,几乎达到完全隐身。难怪山姆大叔担忧,何以发现和对付这一“大洋核黑洞”。

翻开近现代海战历史画卷,声呐系统作为水下“千里眼”“顺风耳”可谓战绩斐然,曾演绎出一个又一个战争传奇。透过一幕幕生动的战例,人们更加关注深海龙宫中“大洋核黑洞”声呐技术的突破与发展,因为在未来海战中其战略地位和作用举足轻重。

声呐自述

大洋博弈之利器

我叫声呐。1490年,画家达芬奇发现用声管能听到水中的声音,这便是我最初的雏形。

19世纪初,英国海军刘易斯无意中发现我能探测到冰山,1914年美国科学家费森登制造出世上第一台回声探测仪。到一战末期,我开始在军事领域崭露头角,我的问世开创了超声检测的新纪元。到1935年,我已不再是被动式聆听,而是能主动搜索目标了。

第二次世界大战中,我开始正式参战。到20世纪中期,我的探测能力已经突破60海里。进入数字时代后,我不仅能够搜索三维空间,而且可跟踪多个目标,科学家还竞相研制出变深声呐、拖曳线列阵声呐等我的家族系列,性能更为先进。

如今,随着科技空前发展,我已拥有了更超低频率、更遥远探距能力,成为集智能化、计算机、海洋工程于一身的综合先进系统,搭载方式也扩大到岸基、机载、雷载等,且能够快速分析处理各种复杂信号,测向精度和可靠性明显提高,无论民用还是军用,我都大有作为,尤其成为兵家青睐的海战博弈之利器。

动物声呐 蝙蝠海豚是大师

自然界中,不少动物天生都有自己的“声呐系统”。蝙蝠能用喉头发射超声脉冲,再用耳朵接收回波,这种“主动声呐”可以帮助它探查到小昆虫或0.1毫米细的丝状障碍物。飞蛾等昆虫生来就有“被动声呐”,能清晰捕捉到40米以外的超声波,得以逃避杀身之祸。海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”,可以靠精确的讯号探寻食物或相互沟通。

海豚的声呐灵敏度极高,能轻松发现数米以外直径为0.2毫米的金属丝或直径为l毫米的细小尼龙绳,可以探寻几百米外的鱼群,即使被遮住眼睛,它仍可以在插满竹竿的水池中灵活穿行而不碰竿。其“目标识别”能力超强,可以区分黄铜、铝、电木、塑料等不同的材质,还能辨别出声波是自己的回波还是人类翻录的模拟回波。海豚声呐的抗干扰力也是惊人的,它会提高声强度盖过噪声,以使自己的辨别不受影响。最神奇的是,海豚声呐所发出的情感信息是一种独有的“语言”,其声呐传情之功令人类叹服。

长期以来,解开动物声呐之谜,一直是人类仿生科研的重要课题。

技术进步 发展迅速用途广泛

军事上早期的声呐设备主要有:潜艇探测器、回音定位仪、噪声测向仪、水声通信机等,分别装设于水面舰艇、潜艇、反潜机、海岸声呐站及水声试验场等处。

从一战到二战,声呐技术不断取得重大突破,交战双方被击沉的潜艇中,大半是由声呐锁定目标而成为被攻击对象。20世纪中期,声呐技术发展迅速,主动声呐最大测距达30海里,被动声呐探测距离超过60海里。到70年代,出现第一代数字声呐,实现了三维空间搜索、跟踪,自此声呐具有了跟踪多目标的能力。进入80年代后,超大规模集成电路的应用再次为声呐技术发展开辟了广阔前景。

目前,许多国家的声呐技术都处于第三代,只有少数军事强国研制使用了第四代声呐系统,具有更高的综合控制、管理和处理能力。

声呐除了在军事领域有突出表现,在民用领域同样可圈可点。如美国就将东、西海岸的部分基站应用于“全球测温计划”。此外声呐技术还广泛用于捕鱼业、海底地质勘探、水下定位、导航搜救、石油开发以及海上反恐等领域。

近年来,声呐系统作为外军国防采购的重要装备,仍属于海战超级杀手锏项目。

反潜对抗 魔高一尺道高一丈

2009年,北大西洋中一次意想不到的英法两国潜艇水下“亲密接触”相撞事件,引得世人唏嘘不已,事件背后浮出水面的是现代先进声呐与降噪技术令人刮目的高水准。

为使舰艇的隐蔽性更强,各国海军大力研究反声呐系统——“降噪”,其先进技术可以吸收达96%的声呐波。英法潜艇相撞事件折射出这一技术的空前进步,当时法国防部长盛赞法英潜艇出色的静音技术,甚至指出“相撞事件”是法英两国降噪技术的胜利。

前不久,美国伊利诺斯大学研制出一种声学隐形外罩,物品在它的遮罩下,甚至连声呐都探测不到。

对于反潜来说,现代声呐系统依赖于主导声呐性能的建模技术、微弱信号检测算法和人工智能技术等,而迄今防范潜艇最为有效的方法之一就是布设海底“声呐长城”。

另一方面,数字声呐识别系统也很奏效,通常运用“声音指纹”数据库,不仅能辨别出目标特性,甚至还能具体分辨出是哪艘舰艇。所以,未来战争决不是“一招鲜、吃遍天”,知己知彼百战不殆才是最高境界。

未来趋势 后声呐时代正在来临

近年来,各军事强国均在不遗余力谋求声呐核心技术的研发突破,以求能在未来对抗中获得最大的优势。因此,也毫无例外地均把先进声呐系统作为超级杀手锏装备。

据外电报道称,美军准备购买新型结构的船艏声呐和低频宽带拖曳声呐,以利于改善发射性能,使声呐的作用距离更远更准更精。然而就目前技术水平而言,各国可以有效利用的传感技术还十分有限,因此这也成为孕育着很大潜力的高精尖新技术产业。

展望未来,声呐技术发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距系统,以满足水下作战实施全隐蔽攻防的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声呐,实现超远程的被动探测与识别;研制更适合浅海环境的潜艇声呐,特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇噪声,改善潜艇声呐工作环境。可以预测,未来的声呐技术发展,必将与智能技术紧密接轨,并导演出兵家海上博弈的新版活剧。(林赛 茆琳 洪利峰)

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