航母的未來克星

最近，美國伊利諾斯大學香檳分校研制了一種新型隔音材料，這種新隔音材料能夠彎曲潛艇周圍的聲波，使敵方聲吶無法探測到潛艇的存在。

占地球面積70％以上的海洋為潛艇作戰、生存提供了極為有利的自然環境。二戰中，潛艇擊沉的艦船數量居各種作戰艦艇之首。目前，潛艇的“天敵”只有聲吶。科學家一旦幫助潛艇擺脫了這一弱點，航空母艦不僅變得像小炮艇一樣無法對潛艇構成威脅，還將像缺乏防御的賃輪一樣，在潛艇面前岌岌可危!

潛艇無論用于威懾海面目標，還是作為打擊力量，都發揮了巨大的軍事作用。因此，世界各主要海軍國家都把研發潛艇技術放在十分重要的位置。在戰列艦退出歷史舞臺，對航母和巡洋艦的發展存在不同爭議的今天，各海軍大國卻都積極地將當代最新科技成果應用于潛艇上。

吸聲涂層降低噪音

潛艇隱身技術最早出現于二戰時期，當時潛艇要經常浮出水面通氣，而這時出現的雷達成為其克星。作為武器家族的一把利劍，潛艇需要盡可能地做到“悄無聲息”這4個字。于是，以德國為首的擁有潛艇的國家紛紛尋找減小潛艇被發現的概率及提高隱蔽性的方法，從此拉開了潛艇隱身技術發展的序幕。

聲波是在海洋中唯一能夠遠距離傳播的能量輻射形式，即使一穎裝藥量不到2千克的炸彈在海洋中爆炸。距爆炸中心180千米外仍能接收到爆炸產生的聲波信號。所以反潛偵查中，對潛航的港艇，探測聲場變化是最主要的方式。顯然，降低噪聲是潛艇隱身最重要的環節。據測算，噪聲每降低20分貝，可使己方被動聲吶探測距離增加1倍，敵方被動聲吶探測距離降低50％，并能縮小敵方水中兵器的作戰半徑，降低其命中精度，同時可使本艇的聲模擬干擾裝置作戰效果提高15倍左右。

潛艇加裝吸聲涂層后，最高可使敵方聲吶的探測能力降低75％，同時由于吸收了部分本艇自身的噪聲，使本艇聲吶基陣區相對安靜，提高了本艇聲吶探測能力。吸聲層的材料基本上是在橡膠基體中加入某些金屬微粒，聲波入射后使金屬粒子運動產生熱量，從而消耗聲波能量。吸聲層有涂料、蒙皮、瓦塊等類型，厚度50～150毫米不等。美國海軍還發明了一種超級隱形層，其具有魚鱗特性，既可吸收敵方主動聲吶波，消除某些頻率的聲吶脈沖，也能對本艇發出的噪音起隔聲作用。早在二戰期間，德國就進行過4毫米厚的合成橡膠吸聲層試驗。俄羅斯作為戰果首先獲得并發展了這一技術，目前俄羅斯在這一領域仍然保持技術領先地位，其大量潛艇都裝有消聲瓦。俄潛艇的吸聲層可使美國的MK46魚雷主動聲吶探測距離縮短50％，對減小主動聲吶探測距離有很好的效果。

埋聲隱形將成現實

潛艇是一種靠海水隱蔽的水下艦艇。在聲吶性能不斷提高的今天，潛艇自身保護的關鍵不是隱形而是隱聲了，打倒聲吶的至尊地位，讓聲吶徹底失效。那些在核威懾領域扮演著重要角色的潛艇，它們的行蹤已經夠詭秘的了，難道還能變得完全隱形嗎?要真能這樣的話，那世界各國的海軍司令部準得沸騰起來。這不啻宣告潛艇已經躋身終極武器之列!的確，一旦喪失聲吶，航空母艦和快速護衛艦將變得又聾又瞎，無法對艦艇構成威脅，不僅不能追蹤潛艇，就連自己也將“泥菩薩過河”了。換言之，聲吶失效，海軍的戰略和戰術手冊都必須重新起草。

目前，數個研究小組正在著力研制一種能夠躲過物理聲波探測的“聲學斗篷”，它將使任何包裹其中的物體(如潛艇)在聲吶探測中變得完全透明。就像把哈利·波特的隱形披風移到了聲學領域，聲波會繞過潛艇繼續前行，潛艇仿佛不存在似的。

消聲技術的革命已經超出了單純的軍備競賽甚或聲學研究的范疇。眾所周知，根據愛因斯坦相對論，時空在巨大的質量周圍會發生扭曲，如在黑洞附近。在這種情況下，始終尋求最短路徑的光波就會沿著新的曲線傳播，于是發生偏斜。那么，能否發明一種材料，類似黑洞，但又不致重達幾十億噸，使光的路徑發生扭曲，從而使其覆蓋的物體得以消失不見呢?

研究人員認為沒問題，在滿足一些具體條件的前提下，消聲斗篷在理論上是可行的。

美國大學和法國雷恩大學以及英國劍橋大學的研究人員針對機械波(聲波、地震波、水波)展開了研究。然而第一輪研究結果并不盡如人意。研究發現，基于電磁波的研究無法直接套用于所有機械波。說白了，要設計出一件能夠同時有效規避水波、聲波和地震波的材料，是不可能的。不過有失亦有得，研究者們已經隱約預感到一種將各種波區別對待的解決方案。

美國伊利諾斯大學香檳分校的研究小組，率先闖入了這扇半開半掩的科學之門。聲波屬于機械波，因此消聲斗篷的成敗將取決于材料的兩項機械特性：其密度和壓縮度。當材料的密度越高，壓縮度越低，聲波在該材料內部的傳播速度也就越快。聲波之所以在水里比在空氣里傳播得更好，就是因為前者密度較大和壓縮度較低。香檳分校的研究小組通過計算獲知，消聲斗篷著要正常運作，以上兩個物理量必須各向異性才行，即根據觀察方向而有所變化，這在原則上是可以辦到的。但還有一項條件似乎難以滿足：斗篷內壁的密度必須趨近無限大。遺憾的是，這些性質是任何天然材料都不具備的。難道就無計可施了?縱然無限密度難以企及，但研究小組卻認為，盡量逼近這些所需的物理性質還是可能的。他們的解決方案是超級材料，即一種經過精心研制、構造異常復雜、整體聲學性質可控的人造材料。這種材料將由密度極高的球形金屬和塑料微粒層層相疊構成。但相鄰微粒之間，密度和壓縮度各不相同，以使材料能在不同尺度上擁有相異的特性。在微觀層面上，使聲波在斗篷內部得到很好的傳播。聲波將作用于斗篷的內部結構，使微粒產生共振。而聲波本身與微粒反饋的共振波相疊，從而在宏觀層面“滑過”材料表面。目前解決方案是，要使微粒產生共振，它們的直徑和排列間距至少要低于希望躲避的機械波波長的1/5。要在聲吶的法眼之下藏匿一個物體，斗篷的“網眼”大小需要達到厘米或毫米級，在目前情況下，這還是比較容易完成的。不過，一個好消息是，達到消聲目的還有另外一種解決方案!

隱聲潛艇銳不可擋

隨著研究深入，美國伊利諾斯大學香檳分校的研究小組發現，在他們的模型中，為斗篷賦予聲學特性的不是超級材料中的共振微粒，而是其結構周期性。但最后結果是一樣的：聲波將從斗篷周圍繞行。他們研制的物件是一個直徑約數厘米金屬餅狀物，浸沒在實驗室的特殊流體中(該流體與水相比，密度較高而黏稠度較低)，該物體能夠躲過高頻聲波探測。當然，這些條件離真正的海洋環境及聲吶所使用的波長還有不小差距(根據所需的探測范圍，聲吶頻率從幾十赫茲到幾百千赫不等。低頻聲波在水中傳播得更遠)，但起步中的研究已經引起美國軍事總裝備部的興趣。

自然，實驗室中的完美表現還有待轉化為實際的裝備，這一步還遠未成功。不論是以超級材料還是以普通金屬制成的消聲斗篷，它們只在某種特定且勻質的流體中有效。可海洋完全是另一番天地。而且面對聲吶跨度極廣的頻率發射范圍，避開一小部分聲波根本無濟于事。目前，研究人員也對其理論預言的實際操作性持謹慎態度。那么，消聲斗篷究竟將在何時誕生呢?5年、10年，甚至30年后，現在還不好說。不過，全球已經有很多人投入到超級材料的研究中，無疑為該領域研究的迅速發展帶來了希望。話說回來，即便只是局部的隱蔽性，也能賦予潛水艇顯著的戰術優勢。要讓龐大的潛艇暗度陳倉，且前還不太可能，但掩蓋一部分小型裝備卻是可行的。

潛艇隱身能力目前已成為潛艇設計時首要考慮的技術指標之一。面向21世紀的新型潛艇，如美國的“海狼”級和“百人隊長”級核潛艇，俄羅斯的“北德文斯克”級核潛艇等均采用了大量新的隱身技術，不僅噪聲級達到了90分貝左右，即與海洋背景噪聲大致相同，是真正的“安靜”型潛艇，而且在其他隱身性能方面，也都是十分優異的。潛艇本就無法用雷達探測到，消音技術使其更是來去無蹤。目前，它僅剩的敵人只有聲吶。一旦擺脫了這個弱點，潛艇將變得銳不可擋。

半個世紀以來，潛艇隱身技術在降噪，加吸聲涂層和反雷達波涂層，采用新型推進裝置，優化潛艇結構和增大潛深，隱蔽通訊和降低電磁及紅外輻射等方面已取得了十分顯著的效果。可以預見，隨著潛艇隱身技術的發展，游弋于大洋深處的潛艇將會更隱蔽、更“安靜”、更具攻擊力，真正成為隱蔽在大洋深處的利劍。