潜艇气幕降噪的原理、特点

隐身性对于核潜艇的生存和作战性能有着直接的关系，而噪声是破坏潜艇隐身性的主要因素。实际上，潜艇的辐射噪声不仅直接影响艇的隐身性能，而且也影响艇上的声纳探测能力。为此，多年来各国海军投入了大量人力、物力进行核潜艇的降噪减振技术的研究和改进，目前在许多方面已取得了重大突破。 美国海军的“俄亥俄”级核动力弹道导弹潜艇为了提高隐身性，采取了很多措施，如在艇上采用自然循环压水反应堆，即在中低速航行时可以不使用主循环泵，从而降低了机械噪声。潜艇上的机械装置采用了浮筏减振器，并对艇上其他噪声大的设备加装隔声屏蔽；在艇体外面加敷了消声瓦等，因此该级艇的辐射噪声极低。此外，该级艇还采用了消除红外特征、消除磁性以及减少废弃物排放等隐身措施。可以说，“俄亥俄”级核潜艇的隐身能力是当今世界一流的。 实际上，在世界各国核潜艇中，前苏联和俄罗斯海军核潜艇的隐身技术应用恐怕是最典型和最突出的。由于前苏联海军核潜艇在上个世纪50年代噪音过大，所以在水下潜航时往往很快就被西方国家海军反潜兵力发现、跟踪。后来。前苏联海军认识到这个问题的严重性，加大对综合降噪技术的应用与研究，取得了令人惊讶的效果。前苏联的第一代核潜艇外表面十分粗糙，设置了大量的开孔和突出物。可是到了第二代，情况就有了较大的改观，首先核潜艇的外形采用了拉长的水滴型，艇的开孔也明显减少。第三代核潜艇的外表面设计又提高到了一个新的水平，外表面设计得非常光滑，没有突出物；艇体开孔数也被减到了最少；外形继续采用良好的拉长水滴型，且长宽比较小，约785（接近最合理的比例）。 在消声瓦应用方面，前苏联和俄罗斯海军也走在世界各国前列。早在1965年，前苏联研制成功第一代消声瓦并正式应用于核潜艇，并取得了非常好的消声效果。20世纪70年代中后期，又研制成功的第二代消声瓦。这种消声瓦分内外两层，内层是加入了适量的金属粒子，具有许多大小不同的微孔，用于阻挡、吸收艇内发出的噪音。而外层则是无孔的橡胶护皮，它的表面光滑柔软，如同海豚的皮肤；其主要作用是吸收对方主动声纳发射的声信号和降低核潜艇航行时的阻力。进入80年代以后，前苏联海军已全部实现了“消声瓦化”，其潜艇的自噪声下降了大约15-25分贝。据称安装有消声瓦的前苏联海军核潜艇可以在距美国海军“洛杉矶”级核潜艇3000米处发起攻击，而“洛杉矶”级核潜艇竟然还没有发现。俄罗斯最新一代“北德文斯克”级核动力攻击型潜艇则采用了性能更佳的第二代消声瓦。 艇上的推进系统也是一个很大的噪声源。在推进系统中，最大的噪声源自然是来自螺旋桨。潜艇的螺旋桨由于叶片周向载荷不均匀，在达到一定转速时，将会产生空泡、鸣音和振动，发出高强度的噪声。20世纪80年代之后，前苏联核潜艇螺旋桨加工精度不断提高，其噪声仅为第一代核潜艇的1%，美国海军探测系统只有在20海里时才能发现它们。从80年代起，前苏联螺旋桨应用又前进了一步，开始使用高阻尼材料来制造。这种高阻尼、高强度的铜合金螺旋桨装设到新一代核潜艇上，大大减低了螺旋桨的振动，噪音急遽下降。 除了尽量降低螺旋桨本身的噪声外，目前俄罗斯还采用了气幕降噪这种辅助降噪技术。气幕降噪技术就是由艇上供气在螺旋桨工作区域内充一定的气体，一部分气体进入螺旋桨的空泡区，使空泡趋于稳定，减少了气泡进入螺旋桨叶面上破裂的可能性，降低了噪声辐射。同时由于气泡群在螺旋桨和艇体之间形成气泡，使艇体所受的脉动压力减少，减低了艇尾与舱室的噪声传播。不仅如此，前苏联海军还积极开发泵喷射推进器。这种推进器既能改善尾流性能，减少空泡产生，又能降低螺旋桨的噪声，提高潜艇的隐蔽性。俄罗斯海军曾在两艘核动力攻击型潜艇上安装了这种新型的泵喷射推进器。 为了彻底解决噪声问题，前苏联和俄罗斯海军近些年来逐步开始研究磁流体推进系统。磁流体推进系统是将电能转换成脉动磁场，而脉动磁场在管道里产生行波；海水在管道前被吸入，并由电磁产生的行波向后排斥海水，从而产生推力。磁流推进系统的优点是推力集中、无空泡、无机械噪声。相信，在不久的将来、应用磁流推进系统的核潜艇的隐身性能将得以彻底的改善。 俄罗斯海军的核潜艇还有一个其他国家所没有的隐身高招，即艇体使用钛合金钢。钛合金钢具有强度高、重量轻，而且无磁性的特点，因而用它来减造的核潜艇下潜深度较大，隐蔽性大为增强。前苏联海军20世纪60年代建造的A级核动力攻击型潜艇下潜深度已达750米；70年代末建造的M级下潜深度更是达到了1000米。80年代建造的AK级和S级的正常下潜深度也分别达到了650米和800米。更重要的是，钛合金钢潜艇能够有效地防止对方机载磁探仪或海底线圈的探测。 俄罗斯的最新一级核动力攻击型潜艇“北德文斯克”在潜艇隐身方面又有了新的进展。该艇在隐身方面集中使用多年来最新发展的研究成果，例如艇上使用新型的KTP-6型一体化压水反应堆，就是一种优良的压水反应堆，不仅发出的噪声小，而且节约反应堆功率。此外，该艇还采用了全新的有源消声技术，即在空气噪声较大的位置，针对该处的空气噪声特征，装配一种反音响声源系统，通过发出的振幅相同但相位相反的音响，以抵消原来的噪声，达到真正静音、隐身的目的。

039B型潜艇仍旧采用了水滴线型艇体，与基洛级略微不同的是，039B型潜艇采用的是长水滴形设计，也就是艇体相对较长，相应的长宽比较大，这样设计主要是提供较大的内部空间，可以让艇体设备的安装更加方便，也可以配备更多的载荷，改善人员工作环境，但缺点是航行阻力有所增大，对于潜艇的机动性能也有所影响。指挥塔围壳是039B型潜艇一个重点改进的方向，指挥塔壳的线型进行了优化，部分采用了三元流体线型设计进行了优化，它的顶部平滑，不容易引起水动力噪声，也有助于改善指挥塔前缘水流分离现象，抑制涡流产生，这样指挥塔对于潜艇尾流的影响减少，从而提高潜艇的安静性能，提高了潜艇的隐蔽能力，另外就是指挥塔的体积和高度减小，阻力也比较小，有助于提高潜艇的稳定性能和机动性能。

作为中国海军远洋作战能力骨干，039B型潜艇可能要面对国外最先进的攻击核潜艇和常规潜艇，所以它在静音方面有了进一步的提高，首先是对线型进行优化，包括前面提到的指挥围壳设计优化，还有就是艇体配备消声瓦。有资料说039B潜艇配备的消声瓦是国内研制的新一代消声瓦，其覆盖频率更低，以对付日益广泛装备的低频主动探测声呐，在其他方面，039B型潜艇采用了多层浮筏减振、管路吸声、七叶大倾斜螺旋桨等新技术，进一步降低了潜艇的噪声，提高它的静音性能。

实际上是静音措施广泛、深入的运用，也是039A/B潜艇吨位急剧上升的一个主要原因。对于现代常规潜艇来说，主要采用浮筏减振系统来提高潜艇的静音能力，为了保证较好的减振降噪效果，这样需要较大、较厚的基座，根据国内外相关工程经验来看，基座和中间体要达到设备体积重量的一半以上才能达到比较好的效果，如潜艇的推进电机重量在80-100吨左右，那么采用了减振降噪措施重量可能就在50吨左右，这些都会增加潜艇的吨位。

潜艇的噪音主要是由于潜艇螺旋桨转动及其他机械工作而产生的。目前各国潜艇的降低噪音工作主要放在改进潜艇发动机和螺旋桨结构，以及在产生噪音的各部位敷设隔音装置等技术上。

眼下一些研究人员认为，降低艇体回波的主要方法是在潜艇体外层喷涂能够吸收无线电波的涂料和增加潜艇的下潜深度。增加潜艇下潜深度主要是增加艇体外壳的耐压强度。目前美国正在研究一种用增强塑料代替金属潜艇外壳的技术。这种塑料是一种新的环氧树脂聚合物，很光滑也很硬，并具有很强的耐湿性。经过试验证明，用增强塑料制成的潜艇，最大下潜深度可达4000米以下。攻击潜艇主要用于近程突袭，所以其武器装备将随着近程武器的变化而发生变化。据分析，粒子束武器和激光武器将成为未来水面舰艇的主要武器。但由于这两种武器不适宜用作未来潜艇的武器，所以军事专家们迫切期望能有一种在水下发射时能量无衰减或衰减量很小的类粒子束武器的诞生，以弥补水下攻击潜艇无后备武器的缺陷。一些军事专家们正为此而努力。相信在21世纪装备这种新型的类粒子束武器的攻击潜艇将会问世。

事物的发展是无止境的，潜艇会随着加快航速、增大下潜深度、降低噪音以及延长反应堆寿命等技术的发展而更加先进。

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