潛艇消聲瓦的發展歷史及未來

消聲瓦的起源

消聲瓦的起源可以追溯到第二次世界大戰末期，當時德國海軍節節敗退，為了挽回敗局，減少U型潛艇的損失數量，德國海軍開始在部分潛艇的外殼上加裝一層名為“阿里貝里奇”的合成橡膠防聲材料，厚約30mm，內部有直徑2-5mm的圓柱型空洞。它利用聲音入射時產生的氣泡變形來吸收聲能，在降低反射及艇內噪聲方面有一定作用。這個“阿里貝里奇”合成橡膠防聲材料或許就可以認為是世界上第一種用于實艇的消聲瓦。

第二次世界大戰結束后，前蘇聯和英國均獲得了部分“阿里貝里奇”技術，在此基礎上，前蘇聯和英美開始分別發展各自的消聲瓦技術。經過幾十年的發展，最終形成風格各異，同時又有十分優良的吸聲、抑振效果的消聲瓦系統技術。

各國消聲瓦技術的發展

前蘇聯 前蘇聯生產的潛艇往往噪聲很大，這是由于當時前蘇聯的制造業與加工水平相對落后造成的。為達到在全球和美國爭霸的目的，前蘇聯對潛艇的聲隱身和減振降噪技術一直投入大量的人力物力，多年發展后，其消聲瓦技術已經非常先進，種類也比較齊全。經過二十世紀五六十年代的設計研究和反復試驗，前蘇聯于1965年開始在潛艇上正式敷設消聲瓦，目前所有現役潛艇均敷設有消聲瓦。前蘇聯消聲瓦的基材主要是丁苯橡膠(前蘇聯是橡膠生產大國，有豐富的丁苯橡膠資源)，為最大限度地達到吸聲效果，其消聲瓦一直是帶有一定聲學結構的橡膠制品。

前蘇聯的潛艇自噪聲很高，在努力將敵主動聲納下噪聲強度降低的同時，一直積極研究降低本艇自噪聲的方法，并將消聲瓦技術和浮筏技術等機械噪聲治理、袖套等管路噪聲治理這些減振降噪手段有機結合起來，效果顯著。

前蘇聯認為攻擊型潛艇與戰略核潛艇由于承擔的任務不同，在設計時，前者要突出靈活性，后者要優先考慮安靜性，為此，兩者所采用的消聲瓦技術也是有很大區別的。“阿庫拉”級攻擊型核潛艇舯部與艉部殼體均敷設了50-150mm厚的消聲瓦，艏部殼體使用的則是一種蒙皮。這種蒙皮如同海豚皮一樣，在水下航行時能起到抑制某種介質邊界層的作用，有效地減小了航行阻力。據推測，這種蒙皮是由上下兩層固態橡膠和中間的液態橡膠所組成的，能夠隨航速和壓力的變化自動進行調整。這是已經公開的該技術的惟一工程應用實例。“臺風”級是世界上最大的戰略核潛艇，整艇均敷設了100-200mm厚消聲瓦(采用陶瓷和橡膠復合構成)，沒有采用蒙皮，反映了前蘇聯對攻擊型潛艇和戰略型潛艇在消聲瓦上的不同設計思路。前蘇聯的潛艇，尤其是核潛艇其外殼體很少僅敷設一種規格的消聲瓦，外銷艇除外。這是因為潛艇的各個部位對于整艇的噪音強度的貢獻均不相同，目前還沒有一種消聲瓦能夠包辦解決所有問題，所以同一艘潛艇(主要是核潛艇)的不同部位敷設的消聲瓦厚度差別很大，其根據在于不同厚度消聲瓦的聲學結構是不盡相同的。“塞拉”級和“阿庫拉”級核潛艇開始采用的一種新的雙層消聲瓦不僅能減小聲納的反射信號，還能降低自噪聲。這種瓦的內層是一種直徑各不相同的多孔瓦，用于消除特定頻率的聲音，外層則是整體的，用于吸收主動聲納信號，以減少主動聲自導魚雷攻擊的可能性。

前蘇聯潛艇均采用雙殼體，設計人員充分利用這一結構，在潛艇的內外殼體上均敷設了消聲瓦。外殼體敷設的消聲瓦主要是減小反射信號，內殼體的消聲瓦主要是降低本艇自噪聲，且主要敷設在噪聲較大的艙室外壁，有針對性地敷設解耦瓦、阻尼瓦或消聲器。

英國 第二次世界大戰后，英國國力逐漸衰落，英國海軍的潛艇更新換代速度很慢。消聲瓦技術的研究雖然起步很早，但發展水平遠遠落后于前蘇聯。英國海軍于上世紀70年代中期曾在“丘吉爾”號核潛艇上進行消聲瓦的敷設試驗，此后在“敏捷”級的“壯麗”號和“君權”號艇的改裝期間都敷設了消聲瓦，粘貼方法與前蘇聯潛艇相似，雖取得了很好的效果，但是消聲瓦的粘貼和脫落問題一直困繞著英國海軍，其潛艇在出海歸來時消聲瓦往往都會脫落大半。所以，在“特拉法爾加”級核潛艇和“支持者”級常規潛艇上敷設消聲瓦時采用了纏繞技術，但似乎效果也并不理想，“支持者”級潛艇也存在大面積的脫落現象。目前英國海軍已放棄先預制消聲瓦，再通過粘合劑在實艇敷設的工藝，而直接采用實艇現場澆注成型技術，其消聲瓦的基材是聚氨脂。

美國 美國的消聲瓦技術研究起步很晚，是在前蘇聯將消聲瓦、浮筏等一系列聲隱身和減振降噪技術在潛艇上成功應用之后，特別是“東芝事件”后，前蘇聯有效地解決了螺旋槳加工制造技術，使其潛艇的噪聲水平接近美國潛艇。美國憑借其先進的科研技術和雄厚的工業及經濟基礎，且獲得了英國的消聲瓦相關技術，迅速地發展起來。美國海軍艇體結構與前蘇聯潛艇不同，采用單殼體結構，潛艇自噪聲情況與前蘇聯潛艇也不相同。因此，消聲瓦設計并不完全相同。美國潛艇的消聲瓦除了降低本艇的噪聲強度、降低本艇的聲輻射水平、減小本艇的航行阻力這三點設計思路與前蘇聯一致外，還有防污與有效提高本艇聲納工作效能的功能。美國海軍于1988年在“洛杉磯”級核潛艇“圣胡安”號上首次敷設了消聲瓦，這種消聲瓦是由聚氨脂和玻璃纖維組成的雙層鋁板固定式吸聲結構。單層消聲瓦能降低自噪聲25分貝，雙層消聲瓦可降低40分貝左右。其消聲瓦敷設還借鑒了航天飛機隔熱瓦的敷設工藝。美國還在積極研究自控系統介質邊界層控制，類似于前蘇聯的“蒙皮技術”，據說采用的還是聚氨脂材料，以降低本艇水動力噪聲和減小水下航行阻力。該項技術不久將在實艇進行應用，并會領先于俄羅斯。

日本、法國與澳大利亞

日本也投入了大量的人力物力進行消聲瓦的研究工作，并且進行了實艇敷設。但它的消聲瓦技術相對于美俄還處于起步階段。最新下水的潛艇水線部分消聲瓦依然保留加壓工裝，這表明日本目前還沒有很好解決消聲瓦的粘貼問題。

法國海軍也一直獨立進行消聲瓦技術的研究。該國海軍最早研究的消聲瓦是采用混凝土外覆橡膠的方式，現在用的消聲瓦基材為聚硫橡膠，消聲瓦結構和敷設方法尚未公開。

澳大利亞的消聲瓦技術是根據本國海洋特點和海軍的實際情況獨立發展起來的，非常適應澳洲特殊的海洋條件，并且本身還具有防污功能。另外，澳大利亞還開發出消聲瓦的計算機設計軟件。

消聲瓦的未來發展趨勢

在各國海軍的消聲瓦中，當屬美俄的技術最為先進，尤其是俄羅斯，有了在前蘇聯時期雄厚的技術積淀，它的消聲瓦種類最多，裝備消聲瓦的潛艇數量也居多。英國海軍正處于更新換代時期，其最新型的“機敏”級潛艇將裝備融合最新技術的消聲瓦。從總的發展趨勢看，消聲瓦在合成材料與粘貼技術上將有新的發展。就材料而言，諸如英國海軍目前使用的聚氨脂材料、法國海軍的聚硫橡膠、廣泛用于聲學材料的丁基橡膠等，都是發展消聲瓦技術的很有前途的合成材料。從結構而言，美國海軍使用的玻璃纖維制雙層薄板消聲瓦，則被認為是消聲瓦未來發展的一種趨勢。以前蘇聯的系列消聲瓦為代表的其他形式的復合材料與復合聲學結構相結合的消聲瓦，由于具有優良的吸聲和減振效果，也必然是未來消聲瓦設計的重點。

在消聲瓦結構設計多樣化的同時，消聲瓦的使用日趨專用化，適于特定艇體的區域或特定頻段的專用型消聲瓦逐漸得到廣泛應用(前蘇聯對不同活動區域的潛艇敷設不同材料的消聲瓦)。要求消聲瓦既保持吸聲效果，還要使其具有減振作用，將來還會廣泛應用以降低本艇自噪聲為主要目的的“特種消聲瓦”。

消聲瓦技術已不再是一種完全獨立的領域，而是潛艇聲隱身和減振降噪技術、艇體水動力噪聲治理、艇體防污等多項技術工程綜合應用的領域。通過世界各國消聲瓦的研究與應用實例可以看出，消聲瓦的研究必須系統化、系列化，要建立并遵從一個設計原則，同時要把消聲瓦的研究與艇內機械噪聲的減振降噪等多學科的研究相結合。因為僅一種消聲瓦并不能適用于潛艇的所有部位，單憑消聲瓦也不能解決潛艇聲隱身的全部問題。另外，在積極借鑒外國先進經驗的同時，還必須立足于本國的實際特點與情況，決不能對外國的技術進行簡單生搬硬套。只研制某一種消聲瓦，不考慮其使用背景，不建立一個系統觀念，沒有一個符合國情的消聲瓦設計原則，只是一味地進行簡單模仿，其結果往往是只知其然，卻不知其所以然，消聲瓦技術的研究將會十分被動，也很難發生質的突破。

結語

現代戰場上的主要矛盾已經從“打擊”和“抗打擊”逐步向“發現”和“抗發現”轉化。消聲瓦技術是提高潛艇隱身性能，提高其戰斗力和生存能力的最有效措施之一。潛艇的特征是隱蔽、突襲，在現代反潛技術高度發展的今天，沒有良好的隱身性能的潛艇是不可設想的。高性能的先進消聲瓦是必不可少的，世界各國對于消聲瓦的多年研究，需要我們總結與借鑒的經驗無疑甚多。