最新潜艇消音瓦或彻底消除回声,美军技术人员:太安静让人受不了

2021-04-16 09:57:53 迷彩派

曾有他国军事家认为未来的主力战舰将会是潜艇而非航母,虽然这种观点也存在较大的局限性,但这也说明潜艇以其隐蔽性和袭击的突然性著称,以至于在特定情况下的确可能威胁对方航母在内的各种大型战舰。在水下因为电磁波和光线传播距离有限,红外和磁信号探测也不够灵敏,所以各国海军一般还是要通过声学定位的方式寻找潜艇。

通过消音瓦,庞大的台风级潜艇居然比更小的攻击核潜艇更安静

海洋和陆地一样,自然背景声音有很多种,地质活动、洋流和海浪涌动以及海平面因强风导致的海况变化都会带来相当强度的声学信号,而海洋生物混杂而发出的声音也会让声音变得更大,此外一些非军用的船舶航行时的噪音更会导致探测特定水下目标的难度增加。在这种环境下,如果一艘潜艇航行时的声音不超过海洋背景声音,就会让对方几乎无法探测。反之如果潜艇自身噪音过大,就很容易暴露行踪进而遭到对方反潜兵力的追击。二战中日军潜艇就曾因大吨位和重型机械而被美军形容为敲着大鼓潜航,冷战中不少苏军潜艇盲目追求速度也导致噪音过大,而早年间中国核潜艇同样也曾因技术限制而导致自身噪音明显超过海洋背景音,甚至导致他国反潜兵力更容易锁定。

现代消音瓦技术起源于二战中的德国

为降低潜艇噪音,各国技术人员一般会将发动机优化使其更为安静,并采用减震浮阀和核反应堆自然循环等技术,但最重要的手段还是在潜艇外壳上敷设消音瓦。消音瓦主要由合成聚合物和橡胶制作而成,由于其内部有数以千计的小空腔,所以可以在潜艇上吸收声音、反射、阻隔振动源、减少阻力。这种技术源于二战时期的德国,当时法本化学公司通过高分子聚异丁烯均聚物制作了一种一平方米面积、4毫米厚度的原始消音瓦,这种消音瓦的表面孔洞直径约为2-4毫米,测试表明其可以在盟军早期声呐工作范围内吸收对方15%的反射回波,其表面孔洞会随着水压压缩而变化,这种变化取决于下潜深度。德军认为这种消音瓦可通过抑制柴油机噪音辐射降低自身声学特征,进而减少对方被动声呐的探测距离。1940年开始,德军在两艘潜艇指挥塔上首次敷设后进行测试,但其最大问题是粘合强度不足导致容易脱落,而潜航时还会因高盐度和湿度的海水而导致表皮破损。如果消音瓦脱落,潜艇不但会面临更大阻力,而且反而会增大噪音。

美军核潜艇通过新型消音瓦等技术可以让噪音降低至海洋背景水平

直到1944年底,德军才通过提升粘合剂强度等方式初步改善了问题,但消音瓦的铆接和制作也需要大量工序和成本。所以虽然初步测试结果较好,但其大量装备的进度却很慢,战争结束前仅一艘潜艇真正配备。随着德国潜艇技术被他国获得,苏联很快成为了其技术的受益者,并在己方核潜艇和常规潜艇上大量使用。苏联消音瓦主要由丁苯橡胶制成,可根据不同潜艇划分面积和厚度,攻击/飞航导弹核潜艇采用50-100毫米厚度消音瓦,据称可以将对方声呐探测范围缩减75%,一些新型核潜艇还会在前段使用液体橡胶蒙皮,这可以降低阻力并根据压力自动调整形态。而台风级等战略核潜艇的消音瓦厚度可达200毫米厚,而且其消音瓦由陶瓷和橡胶复合组成。而近年来俄罗斯又研发了复合型消音瓦,经研究表明潜艇的噪音来自螺旋桨、自身外壳水体噪音以及内部机械和管线,所以不但外部必须隔音,而且内部也要降低震动和噪音,所以这就需要复合结构的消音瓦敷设在潜艇内部不同区域,其结构和规格也会有所不同。由于俄式核潜艇多半为双壳体结构,所以更利于敷设复合消音瓦,进而实现了内外同时静音的效果,由此改变了自身传统弱点,成为美军舰队最恐惧的海上黑洞。

这种最新型消音测试实验室之安静会让人感到无法适从

西方的消音瓦研发也具有很高水平,早在上世纪70年代英国就在一艘核潜艇上使用了聚氨酯制成的消音瓦,虽然其性能良好,但却遇到了当初德军二战时的问题,即高速航行时容易大量滑落,所以英国干脆在潜艇建造时采用一体浇筑成型技术直接让消音瓦成为潜艇的一部分。为此美国还专门在上世纪80年代向英国取经并研发了自身的新型消音瓦,并在1988年首次用于一艘洛杉矶级攻击核潜艇,美军的消音瓦主要由聚氨酯和玻璃纤维合成材料制作,具有双层铝板固定吸收噪音的设计,敷设时工艺类似航天飞机制造时的隔热瓦。虽然测试表明洛杉矶级可以因此将噪音降低到120-130分贝,而海狼级/弗吉尼亚攻击核潜艇和俄亥俄级战略核潜艇的噪音更是小于100分贝,但美国也一直恼火其敷设强度问题。为此美国另辟蹊径,据称美军开始研发一种全新的消音瓦,其内部有气泡空隙,可以减阻降噪,会将噪音反射率从全裸露钢板的88%降低到不足3%!此外美国还开发了全新的阻尼瓦,这种技术可以结合透射损失瓦、去回声瓦等技术达到彻底无回声,据称有人在阻尼瓦构成的消音实验室中说话都没有任何回声,甚至可以听到自身心跳的声音,他们表示在如此安静的地方超过1小时就会让人因过度寂静受不了。

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