|
在现代海上斗争中，最有效的反舰方式往往并非舰载反舰武器，甚至有些时候航空兵打击也并不是最优选择——在许多环境下，来自水下的打击才是最有效而最致命的。“对于所有编队指挥员，一艘进入编队内部的敌潜艇都是一场恶梦”。上升到战略层面，也正是兼具生存性与毁灭性的战略核潜艇部队构成了当代各主要有核力量的二次核打击（在有些情况下甚至是先发制人）主力。潜艇在当代海战体系中的重要性与对敌方的威胁性由此不言自明。也正因为此，各国海军均将反潜战列为自身任务中的重中之重。  英国S48“征服者”号，现代最有名的“潜艇噩梦” 反潜不同于反舰或防空，受限于水独特的物理特性与人类技术的限制，水下探测、搜索与跟踪仍极大程度上依赖声学途径，因此应用水声学原理发明并运作的声纳自然成为了反潜体系中的核心一环。简而言之，现代海战离不开反潜战，要理解反潜战就必须理解声纳，要理解声纳也就必须理解其背后的水声学原理。  不同于交战距离已经动辄数百乃至上千公里，导弹横飞的水面与空中战场，水下仍是线导鱼雷与自导鱼雷的天下，双方的直接交战距离也多为40公里以内。 要了解声呐反潜的原理就要先知道声音传播的原理。声音在海水中的传播受到三个条件的影响，以水温15℃为例：海水水温每上升1℃，声速增加3.1米/秒；海水水压每增加1MPa，声速增加1.6米/秒；含盐量每增加1‰，声速增加1.2米/秒。因此，在不同的季节、不同的纬度、不同的海洋，声呐的探测计算都是在不断变化的。即使在某一个特定海域内，其声速也不是一成不变的：在盐度大致恒定的情况下，水深每增加10米对应增加一个大气压（0.1MPa）；表层海水受到阳光加热，越接近水面温度越高，直到某一深度时，阳光完全被海水遮挡，水温迅速下降；之后随着深度和水压的增加，海水温度逐渐回升。见下图。  （横坐标为声速，纵坐标为海水深） 刚才我们说过，海水温度会影响声波传递，由于各个深度的声速不一样，所以声波就会向声速较慢的一侧偏转。如果是声速随深度增加，那么声波逐渐向上转；如果声速随深度减少，那么声波向下转。   （不同的温度变化会导致声波有不同的传播路径） 但是根据上图的海水温度曲线，我们可以发现，在中间层海水和深层海水之间，有一个温度转折点，在这个区间内，向上传播的声音会逐渐向下转，向下传播的声音又会逐渐向上转，声波在这个区间内不断来回震荡，能量集中在区域内，因此可以传播非常远的距离，这就是“深海声学通道”。深海声道的应用意义非常重大，冷战期间美国著名的SOSUS水声监听系统就是利用这一原理实现对经过苏联潜艇的远程探测与识别。  （深海声学通道是现代潜艇远距离探测的关键之一，热带海域的声学通道在水深1000米左右，而在北冰洋，可以减少到600米） 而在更大的水深尺度上，随着水深的增加，声速逐渐加快，声音向上转，最终汇聚在一个很小的区域内，这个区域便是“水深汇聚区”，汇聚区之间的空白，则被称为“声影区”。 （汇聚的声音被海面反射后，还会形成第二汇聚区和第三汇聚区等） 汇聚区的形状大致是围绕舰艇自身的多个同心圆。在极近距离，舰艇还可以在声波未分散前发现敌舰；一旦距离增加，在声波抵达第一汇聚区前的中间的距离，对舰艇而言都是盲区。  水声会聚区的间隔受海洋环境影响而无一定之规，大部分海军强国所处的北大西洋和北太平洋，第一汇聚区通常在25英里左右，这也就能理解为什么大多数反潜鱼雷射程都不超过40km，即使射程远了舰艇也看不到。  前几年发行的电脑兵棋推演游戏《指令：现代海空行动》就对汇聚区概念作了较为清晰的体现（图中的绿圈就代表汇聚区） 汇聚区的发现与应用一度是战后反潜领域最大的理论成果之一，昔日仅能直接探测最多不过十几公里的声纳由此获得了对最远可达40公里外的潜艇的（暂时性）探测，这也催生了一系列利用汇聚区的，较为“夸张”的反潜武器。  UUM-44“撒布洛克”反潜导弹，其本质是一枚热核战斗部的火箭助飞深弹，有来源称其当量高达百万吨级，就是为了确保任何在第一汇聚区内探测到的目标（哪怕之后脱离了探测范围）都无法活着离开。  大杀器（x） （各大洋的海水温度） 同样的，通过上面的海洋温度曲线我们可以发现，在表层海水和中间层海水之间也有一个温度转折区（一般称之为更广为人知的“跃变层”）。只不过这个区域和声学通道是反过来的，会导致声波更加分散，给了潜艇躲藏的空间。 跃变层（图中深浅区域之间的虚线“Thermal Layer”）可能是最广为人知的水声学概念之一，这一层两侧的舰艇如同被隔绝一般很难互相听到。 冷战潜艇模拟游戏《冰冷水域》里就对跃变层与浅海声道（声波在海面与中间层之间反射形成的声传导通道）进行了还原 跃变层的存在使得水面反潜舰艇开始大规模应用拖曳变深声纳，其通过缆绳吊放至水下并能改变自身所处深度，因此可以被部署在跃变层以下直接聆听潜藏在层下的敌方潜艇。 （浅水盲区对反潜舰艇而言是非常危险的，在水文资料足够的情况下，一艘静默的033都能伏击航母编队） 而浅海声波除了以上情况外，还会被海底所反射，在形成的不规则反射波使得反潜变得容易，但海底反射会显著衰减声波强度，让远距离探测变得困难。 （在浅海，潜艇就没有那么多地方可以藏了） 一般来说，正常航行时的舰艇噪声中，螺旋桨噪声占主要地位，远高于机械噪声，而水面舰所处深度浅、静水压力小、螺旋桨空化阈低，一般水面舰推进器6节以上便开始空化。同时，水面舰航行中卷入的大量气泡，这些气泡的破裂声也是重要的噪声源。因此，大部分情况下，水面舰的航行噪声要高于潜艇的航行噪声。 螺旋桨空化产生的气泡破裂噪声极大，因此潜艇一般都会尽全力避免这种情况。遗憾的是水面舰艇由于无法下潜且必须以高速机动，绝大部分情况下都在产生空泡 由于这种情况主要是因为航行环境引起的，是很难采用技术手段改善，因此在水面舰单独执行反潜任务时，被动信息优势一般是向潜艇方倾斜的。同时，由于水面舰艇的舰艏声呐深度潜，受到浅海声影区的影响大，而拖曳声呐受到长度的限制，使得水面舰艇对水下目标的探测效果远不如潜艇的艇艏声呐和侧舷声呐（何况潜艇本身也有拖曳线列声纳）。 英美两大核潜艇强国很早就开始运用大孔径侧舷声纳负责远距对潜探测与识别，图为“弗吉尼亚”级上的新型大孔径侧舷声纳阵列（WAA） 由此可以看出，水面舰在声呐探测上的种种劣势，使得其在反潜战中的效能不如潜艇，这也是美国冷战时期推行的，由潜艇反潜的原因。同样的，现代反潜作战绝不仅仅只是数据的斗兽棋，在潜艇与反潜的攻防里，技术同样占据了极其重要的地位，战争中的决定性因素，永远是人。 1 END 1 ■文章来源：ORCINUS逆戟社，作者/@蛋炒饭配煎饺，编发时在原文基础上有改动 |
|
|
