海戰中聲吶如何“照亮”漆黑的海底？_風聞

作者：蘭順正

首發自：光明網-科普中國

現代海戰早已囊括空中、水面、水下三個領域，在水下作戰中，由於電磁波在水中衰減的速率非常高，無法作為偵測的信號來源，因此以聲波探測水面下的物體成為運用最廣泛的手段，而聲吶是另一種利用聲波在水中的傳播和反射來進行導航和測距的技術或設備。

廣泛應用的“水下雷達”

　　聲吶技術至今已有100年曆史，它是1906年由英國海軍的劉易斯·尼克森所發明。他發明的第一部聲吶儀是一種被動式的聆聽裝置，主要用來偵測冰山。這種技術到第一次世界大戰時被應用到戰場上，用來偵測潛水艇。經過多年的發展，聲吶已經成為了當前海軍進行水下監測過程中使用的主要設備，可以進一步探測定位、分類、跟蹤水下的目標，並且進行水下的導航和通信。

軍海運用聲吶工作的原理示意圖（來源：搜狐）

　　聲吶裝置一般由基陣、電子機櫃和輔助設備三部分組成。基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成，其外形通常為球形、柱形、平板形或線列形，有接收基陣、發射基陣或收發合一基陣之分。電子機櫃一般有發射、接收、顯示和控制等分系統。輔助設備包括電源設備、連接電纜、水下接線箱和增音機、與聲吶基陣的傳動控制相配套的升降、迴轉、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置，以及聲吶導流罩等。

　　其中，換能器是聲吶中的重要器件，它是聲能與其他形式的能，如機械能、電能、磁能等相互轉換的裝置，其工作原理是利用某些材料在電場或磁場的作用下發生伸縮的壓電效應或磁致伸縮效應。

　　換能器既可以在水下發射聲波，也可以在水下接收聲波。當換能器同時用於發射和接收聲波時，聲吶屬於主動式。主動聲吶主要通過在探測水域對超聲波的發射，對回波進行計算，適合對水下的水雷、魚羣、暗礁、沉船等進行測量，並且可以計算出已經關閉發動機的隱蔽潛艇。當換能器專用於接收聲波時，聲吶屬於被動式。被動聲吶被動接收目標發射出的信號或者目標產生的一些輻射噪聲，對數據進行分析，同時對目標的特性和位置進行判斷，能夠在不暴露自己的前提下對外部活動進行探測。

　　水下戰場的情報支柱

　　由於現代數字信號處理算法和計算機技術的發展，顯著提高了聲吶的信息處理能力，開放式、標準化、模塊化系統架構促進了聲吶新技術的快速嵌入，推動聲吶系統功能集成度不斷提高。新一代聲吶系統綜合集成舷側、艏端、拖曳、主/被動、多頻段聲吶於一體，兼具目標探測、跟蹤、識別，水文偵查，水下通信、導航，信息綜合處理和顯示，魚雷控制，水聲對抗等多種功能，大幅提高了潛艇和水面艦艇在深海和淺海中的探測性能和信息作戰能力。

聲吶是水下作戰的必備（來源：搜狐）

　　其中，美國AN/BQQ-10綜合聲吶系統是這類裝備的代表。該綜合聲吶系統是以AN/BQQ-5和AN/BQQ-6綜合聲吶系統為基礎，通過“民用聲學現成技術快速植入計劃”升級而來。AN/BQQ-10綜合聲吶系統對潛艇水下精確測繪導航（PUMA）系統進行改進，該項改進可為潛艇提供測繪海底地形並記錄其地理特徵的能力，包括似水雷物探測和3-D測繪圖顯示，這些數字地圖可以壓縮傳送給海基和陸基平台進行顯示。這種精確測繪海底地形的能力，使潛艇能夠隱蔽執行對作戰空間海底情況的準備工作，以及安全進行雷區監視與規避行動。