声呐：飞机坠海搜救行动的“稻草”

□ 孙立华

MH370航班失联以来，随着时间流逝，水面搜索尚无所获，搜救的重点转向了海底。为此，美国派出拖拽式声呐和无人潜水器找寻黑匣子，声呐也因此成为备受关注的关键词

声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备，分为主动式和被动式两类。

声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。由于电磁波在水中衰减的速率非常高，无法侦测出讯号来源，以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。潜艇可以通过主动声呐的声音回波进行搜索和导航。早在1970年代，美国和前苏联海军就使用核动力潜艇，通过主动声呐对北极地区水下地形进行了测绘。

声呐分为主动式和被动式两种，主动式声呐会自己发出音响讯号，借由这个讯号接触物体后反射回来的变化，计算物体的相对方位与距离。被动式声呐的作用和传统的水下听音装置“水听器”极为相近，不发出任何讯号，只接收来自于周边的各种音频讯号来判断与识别不同的物体。声呐技术最早可以追溯到1906年，由英国海军的李维斯·理察森发明，一战时开始应用到战场，主要用来侦测潜藏在水底的潜水艇。当时的声呐只能被动听音，属于被动声呐或叫“水听器”。1915年，法国物理学家与俄国电气工程师合作发明了第一部用于侦测潜艇的主动式声呐设备。

潜艇声呐主要用于对水面舰艇、潜艇和其它水中设备进行搜索、识别、跟踪和水面通信等。声呐侦察指使用被动式声呐进行的声学侦察，主要任务是截收敌方各种主动式水声设备及原发性声场的声信号，并测定其技术参数及方位、距离，以掌握敌舰动态或为进行水声干扰和舰艇使用武器提供可靠依据。核动力攻击潜艇装备的声呐种类繁多，性能优良，有的装备各种声呐达15部左右。

一般潜艇安装声呐的主要位置是在最前端，由于现代潜艇非常依赖被动声呐的探测效果，巨大的收音装置不仅仅让潜艇的直径“水涨船高”，原本安装在这个位置上的鱼雷管只能退到两旁去。潜艇的声呐型态还包括安装在艇身其他位置的被动声呐听音装置，利用不同位置收到的同一讯号，经过电脑处理和运算之后，可以迅速进行粗浅定位，这对艇身较大的潜艇来说比较有利，因为测量的基线较长，准确度亦较高。还有一种声呐被称为“拖曳声呐”。这种声呐装置用缆线与潜艇连接，本体远远拖在潜艇后面进行探测，因而得名。拖曳声呐的使用大幅强化了潜艇对全方位与不同深度，尤其是潜艇尾端的侦测能力。

二战及此前的潜艇声呐只能对单个目标进行定位和跟踪，对目标存在与类型的判断主要靠操作人员的听觉、视觉和经验，探测距离很近，不能测定目标深度，而且没有被动测距的功能。

1942年，在大西洋海域，一场惨烈的海底战争正在秘密进行。对峙双方分别是德国潜艇部队与美英同盟国海军。德国技术专家为纳粹海军研制了潜艇“通气管”装置，这是一种延长了的柴油机排气孔，使潜艇速度提高3倍，也不需要浮出水面充电。但装上“通气管”装置后飞机作为反潜武器的效能失去许多，并使几乎雷达无效；潜艇人员由于“通气管”产生的气压波振耳痛，甚至“通气管”出现故障时使艇员由于吸入过多烟气引起二氧化碳中毒。与此同时，美英技术专家不仅发明了更先进的声呐，还为同盟国飞机发明了空投声呐浮标，这使飞机不仅成为有效的反潜武器，还取代了过去雷达所要完成的探测任务。此外，美英技术专家们还发明了发射时不产生噪声的鱼雷——“刺猬弹”和“捕鼠弹”，加强了攻击力。在盟军登陆西欧的10周里，装有“通气管”装置的德国潜艇和音响鱼雷击沉了12艘商船，而美英飞机则击沉29艘纳粹潜艇，击伤潜艇多艘。

二战后声呐技术的发展，使现代潜艇声呐具有以下主要特点：采用低工作频率，加大发射功率，加大换能器基阵尺寸，使用可作垂直波束扫描的换能器基阵，能选择利用三种传播途径，采用先进的信号处理技术，采用集成电路和微型组件，实现全数字化。20世纪70年代初以来，普遍采用数字计算机和微处理器，进行信号处理和全系统的控制和监视，使提取和综合信息的数量和质量大幅度提高，操纵控制和检修更为方便。在提高声呐的战术技术性能，使声呐具有多功能、高可靠性与可维修性等方面，都取得长足的进步。

潜艇声呐的种类与水面舰艇声呐基本相同，但在声呐配置、换能器布阵和战斗使用方式上，有自己的特点。现代潜艇大多按多站系统设计和配置各型声呐和水声测量设备。典型的潜艇声呐系统由警戒声呐、攻击声呐、探雷声呐、通信声呐、识别声呐、被动测距声呐、环境噪声记录分析仪、声速测量仪、声线轨迹仪和有关计算机设备等组成。有的系统还包括一部拖曳线列阵声呐。系统内各声呐之间可进行数据传递，有的几部声呐共用一个换能器基阵或某些信号处理部件，或共同配合完成一项任务。有的多站系统还配置集中显示和操纵的显控台。多站声呐系统的优点是信息综合性强，便于集中控制，各站功能互相配合。现代潜艇声呐的换能器基阵多采用贴镶式，布设在艇壳表面，如在艇首外壳布设马蹄形阵，或沿整个舷侧或耐压壳体上部布设线列阵。贴镶式基阵不破坏艇体线型，不占据艇内空间位置，能争取到较大的基阵尺寸，提高基阵性能。20世纪60年代起，大批核动力潜艇已将有利于声呐工作的艇首空间用来安装大型换能器基阵，而把艇首鱼雷发射管移至基阵后两侧。为保持潜艇的隐蔽性，潜艇声呐系统在大多数情况下，以被动工作方式对水中目标进行警戒、探测、跟踪、识别和定位。只是在鱼雷射击前，以主动方式对水中目标定位，为鱼雷武器射击指挥系统提供目标精确坐标数据。潜艇声呐系统还不断对所在海区的声传播条件和本艇噪声进行监测和分析，以便选择最佳的战术机动和声呐使用方式。

未来潜艇声呐的研制将具有更高定位精度的被动测距声呐，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；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和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声呐，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声呐的工作环境。

链 接：

英国国防部4月1日宣布，英国皇家海军派出的“特拉法尔加”级“不懈”号核潜艇已经抵达南印度洋海域，准备协助搜寻马航MH370失联客机。为什么要派出核潜艇参与马航失联客机搜寻？

核潜艇一般装备了完善的声呐系统，其对搜索黑匣子有很大的帮助。以此次参与搜索的英国“不懈”号核潜艇为例，该潜艇配备了2076型主/被动艇艏声呐、2007型舷侧阵声呐、2019型探雷避障声呐和2020型拖曳线列阵声呐。