维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ２２ ・ 适船技术 ２００６年第ｌ期（总第２６９期） 提高潜艇隐身能力的技术措施 杨健 ，吴超 ，谷阳。 （１．海军潜艇学院研究生队．山东青岛２６６０７１；２．海军指挥学院潜艇教研室．江苏南京２１００１６；３．海军９２７４８） 提要介绍了潜艇隐身技术的发展，分析了影 响潜艇隐蔽性的因素，并提出提高潜艇声辐射隐身能 力和非声辐射隐身能力的技术措施。 主题词 潜艇隐蔽 噪声降低 雷达反侦察 通信反侦察 １ 引言 潜艇具备良好的隐蔽性能，是当前世界各国主 要海战武备之一。潜艇的隐身技术，是指在艇体结 构设计，机械设备制造、布置，以及其他潜艇总体技 术等方面采取一系列措施和手段，来提高和改善潜 艇自身隐蔽能力，对抗反潜探测手段的一项综合技 术，目的是减少或降低敌方反潜探测器材的发现概 率，保存自己，消灭敌人。 随着现代探测技术的发展，潜艇的隐蔽性受到 了很大的威胁。寻求更加先进的潜艇隐身技术来获 得更好的隐蔽性能，是当前潜艇设计中亟需解决的 课题。 ２潜艇隐身技术的发展 潜艇隐身技术出现于二战时期。当时德国潜艇 为减小被雷达发现的概率，开始了潜艇隐身技术的 研究。此后，美海军也根据潜艇作战需要制定了长 期的研究规划，从多种途径进行了降低潜艇噪声的 探索。２０世纪６０年代初，苏、英等国开始将潜艇减 振降噪作为研究工作的重点。直至上世纪末，潜艇 隐身技术在降低机械噪声、消声瓦技术、反雷达波涂 层、新型推进装置、优化潜艇结构、增大潜深、隐蔽通 信和降低电磁及红外、磁异辐射等方面已取得显著 的效果。其中，美国潜艇降噪水平一直处于世界领 先地位，３０多年来，噪声总声级下降了４０多ｄＢ， “海狼”级攻击型核潜艇噪声级达到９０～１００ｄＢ，已 低于三级海况海洋背景噪声（１ｌ０～１２０ｄＢ）。前苏联 作者简介：杨健（１９８Ｏ一），男，硕士研究生。 潜艇的安静性技术发展也较快，３０多年，噪声总声 级下降了３０多ｄＢ，成果显著，尤其是低噪声螺旋桨 的出现，使得新型的“鲨鱼”级攻击型核潜艇和Ｋ级 常规潜艇的噪声达到了１２５～１３０ｄＢ。 ３提高潜艇隐身能力的技术措施 ３．１ 提高潜艇声辐射隐身能力 潜艇周围声场的变化是获取潜艇信息数据的真 正来源。目前，对潜艇探测是以探测距离大的被动 水声器材为主，因此，降低噪声是潜艇隐身最为重要 的措施。有数据表明，潜艇噪声每降低２０ｄＢ，可使 敌方被动声纳探测距离减半。潜艇噪声主要来自于 机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声，提高潜艇的声 辐射隐身能力，主要是降低以上几种辐射噪声的强 度。 ３．１．１降低潜艇机械噪声 潜艇机械噪声源： 潜艇艇内机械的非平衡组件（偏心轴、发电机电 枢）旋转时产生的振动；齿轮传动装置的碰撞；机械 往复运动；各种泵、管系、阀内液体流的空化和涡动； 轴承和轴颈的机械摩擦等。因此，在一定的频率和 谐波上会产生许多非连续噪声。 降噪措施： （１）通过机械绝缘和减振的方法，减小振动机械 向艇体传送能量。在潜艇的壳体内部和舱壁上大量 敷设吸声材料；推进系统的设备安装在高效能减振 基座上；重要的主机、辅机等机械采用整体双层减振 筏座；对振动较大的设备采用缓冲振动的覆盖层和 空气夹层等。对管路系统采用尽可能多的弹性连接 管与艇体相连；对流体作用强烈的管路采用降低流 速，局部管路采用阻尼软管和加消音器的方法，来减 少流体冲击振动和阻止振动传到艇体上。主机转速 及振动干扰源频率与艇体结构自振频率相避开，以 最佳配合使艇航行时振动最小。 （２）改进减速齿轮装置。此如采用斜齿齿轮或 人字形齿轮，以降低减速齿轮装置的噪声；采取提高 维普资讯 http://www.cqvip.com 杨健。等：提高潜艇隐身能力的技术措施 ・ ２３ ・ 加工精度和装配质量，选择性能优良的齿轮材料和 盖板；舰桥和艇体的交接处采用弧形圆滑过渡，减少 流体的干扰，降低水动力噪声。应用有关鱼雷流体 动力学及降低阻力的各种综合技术于艇体设计上， 包括附面、密纹、非牛顿流体，以及采用加热、吸人、 微泡扩散等方式控制湍流层等。 （２）气幕屏蔽。通过在艇壳水下部分和螺旋桨 润滑剂，合理设计齿间的余隙值，或将齿轮装置密封 在隔声箱内等措施，也会有效地降低齿轮传动时的 噪声。 （３）采用电力推进装置。利用汽轮发电机组驱 动主推进电机来带动螺旋桨，取消主汽轮机和齿轮 减速装置，减少噪声源。 （４）有源主动消声。根据本艇空气噪声的频谱 特性，在空调系统和空气噪声较大的舱室采用发出 与原空气噪声振幅相同但相位相反的音响，抵消原 来的空气噪声。 ３．１．２降低螺旋桨噪声 潜艇螺旋桨噪声源： 螺旋桨叶片上或其附近的空化现象以及螺旋桨 转动激起的艇体谐振。艇体周围辐射的不均匀声 波，由于艇壳的阻碍和由螺旋桨引起的尾流影响，在 舰艏艉方向上的噪声辐射，要比向两舷方向的辐射 小，艇艏方向一般要减少若干分贝。 降噪措施： （１）改进螺旋桨设计。使螺旋桨直径减小，降低 转速，或使盘面处伴流均匀分布，或增加桨叶数，增 大桨叶面积，倾斜和改进桨叶剖面等，可采用大侧 斜、变距、多叶螺旋桨。这样可使叶片周向载荷均 匀，减少空泡，尾部伴流分布均匀。还可将螺旋桨叶 片设计为曲面，减少涡凹声音。 （２）改善螺旋桨材料。叶片可选用高阻尼合金 材料，抑制桨叶振动，降低辐射噪声。 （３）采用新的推进器。泵喷推进器是可以用来 取代螺旋桨推进的一种新型推进装置。泵喷推进器 由转子、定子和减速阻尼导管组成。转子、定子产生 的噪声被导管遮蔽，转子后的定子又可减少尾流旋 转能量的损失。减速型导管能够延迟转子空泡的起 始，最终达到降噪的目的。 ３．１．３降低流体噪声 潜艇流体噪声源： 水流绕经艇体时产生的，且受不同流体过程制 约的一种噪声。有时与非正规流有关的压力起伏， 甚至还可引起部分艇体的振动。 降噪措施： （１）改良艇型设计。采用低阻力流线型，减少紊 流产生；降低舰艏的拍击噪声，舰艉采取适当阻尼措 施，抑制舰艉振动产生的声辐射。艇体表面尽量设 计得光滑，将开孔数量降到最少，大的开孑Ｌ设计活动 部位向水中喷射空气，形成一定厚度的气幕来屏蔽、 衰减和散射潜艇的水下辐射噪声，可以有效地改变 水下辐射噪声特征，衰减主动声纳信号的反射。 （３）消声瓦降噪。潜艇艇壳外铺设消声瓦（阻尼 吸声橡胶）既可吸收主动声纳的入射能量，减少主动 声纳的作用距离，又能够吸收潜艇内部机械振动噪 声。目前国外潜艇上装备的消声瓦有：敷设于艇体 两侧、舰桥、翼、舵等区域用于吸收敌主动声纳的声 波、降低本艇的目标反射强度的“无回声瓦”；敷设于 潜艇机械舱室外，阻止艇体噪声向外辐射，抑制该部 位辐射的“去耦瓦”；敷设于机械舱室周围耐压艇壳 内壁和外面的阻尼瓦；敷设于潜艇外壳的非水密部 分，兼有隔声和吸声两种功能的“传递损失瓦”。 ３．２提高潜艇非声辐射隐身能力 潜艇的非声辐射主要是指潜艇的艇体可见光暴 露、通信信号暴露、红外辐射和磁辐射暴露等方面。 应用技术措施降低这些方面的暴露概率，可以有效 地提高潜艇的非声辐射隐身能力。 ３．２．１ 降低艇体可见光暴露概率 常规动力潜艇必须每隔一定时间上浮充电，这 是艇体暴露的直接原因。不但在半水面充电状态， 而且在特定海况条件下，潜艇在水下几十米的深度 仍然可为肉眼所发现。 降低潜艇艇体可见光暴露的概率，需要减少潜 艇上浮的次数和在海面以及通气管状态下航行的时 间。常规动力潜艇采用ＡＩＰ（Ａｉｒ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｐｒｏ— ｐｕｌｓｉｏｎ）技术，是今后潜艇隐身设计的重点所在，也 是解决这一问题的直接方法。现今，世界上主要的 ＡＩＰ技术有：燃烧废气不需处理可直接排放到艇外 的斯特林发动机；可反复使用废气的闭式循环柴油 机；可将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化 为电能的燃料电池；以及自主式水下动力系统和闭 式循环涡轮机等。 ３．２．２降低艇体雷达波反射概率 潜艇艇体暴露出水面的甲板、舰桥及升降装置 的外壁，是构成雷达波反射的大平面反射源，外军的 合成孔径雷达，可以在几ｋｍ高空对３００ｋｍ距离内 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ２４ ・ 适籀技术 ２００６年第ｌ期（总第２６９期） 的水面航行潜艇进行探测。 消除潜艇磁异常的技术有很多，对潜艇进行消 磁处理；建立潜艇反磁场（通过对潜艇自身磁场环境 的实时测量获取潜艇磁场的模型，然后加一个人为 的反磁场将这个磁场抵消）；采用消磁装置、敷设消 可以通过两种途径改进潜艇艇体的雷达波反射 能力。一是改进艇体露出水面部分的几何形状。比 如倾斜艇体和舰桥外形，对水面以上艇体进行平面 优化设计，减少上层建筑对雷达波的相互耦合作用。 二是采用结构材料和雷达吸波材料，制作或涂敷艇 磁绕组；使用具有吸收电磁波功能的材料或涂料，让 电磁波顺利进入材料内部吸收、转化等等。这些方 体外露部分。另外，还可以增加主动电子干扰措施 等综合技术，降低对方雷达探测距离。 ３．２．３降低潜艇通信暴露概率 潜艇的另一暴露源就是，潜艇在通信时的无线 电波辐射。目前，世界上还没有很好的解决潜艇通 信与暴露之间相互矛盾的技术方法。在战术措施 法都是消除潜艇对外产生磁场的有效途径。 ４ 结束语 武器隐身化已成为武器装备发展的重要特征， 也是信息化战争的必然选择。未来海战中，现代反 潜技术的飞速发展使得潜艇受到的威胁与日俱增， 潜艇兵力突击能力的增强，作战任务的完成，本身安 全性要求的提高，都依赖于潜艇隐身技术的发展。 可以预见，先进潜艇的研制成功，将会对世界潜 艇和海战的发展产生深远的影响。 上，应保证潜艇尽量减少通信；在技术措施上，可以 通过尽量避免潜艇信号发射来达成通信的隐蔽性， 即美国曾采用的“飘浮物”方法。潜艇将发射机与发 射信号装在一个可以飘浮到海面的漂浮物中，然后 设定延时，等潜艇离开此海域后的某个时候，发射机 再按照预定时间将事先的信息发出。 ３．２．４降低潜艇红外、磁暴露概率 潜艇对所航行海域会造成海水温度、海域磁场 ５ 参考文献 １朱绪宝，黄兴军．隐身化是国外武器装备发展的重要特 征．隐身技术．１９９９，（４）： 环境和海洋表面异常等。较为先进的红外探测仪和 磁探仪，可以探测到夜间或者低能见度情况下的，潜 望状态时的潜艇航迹。 除了采取尽量在大深度航行，减小潜艇红外辐 射影响这种方法外，还可在艇体发热量较大部位的 表面，涂敷低发射系数的材料或覆盖绝热材料的方 法，达到降低红外辐射的效果。另外，建立实现潜艇 表面温度与海水温度相一致的温控系统，避免因海 面温度异常而导致潜艇被红外探测仪发现，也不失 为一种有效的方法。 ２李磊．赵宝庆．美国海军反潜技术发展及作战海洋环境研 究．海军潜艇学术研究．２００３．（１）： ３李云峰．路德信．常规潜艇的发展趋势．海军潜艇学术研 究，２００３．（３）： ４孟新强．隐身技术的研究与应用现状．雷达与对抗，１９９９， （３）： ５王维斌。杨银鹃．隐身技术应跳出降低识别特征的圈子． 外军电子战。２０００。（１）： ６张树海，苟瑞君．隐身技术的研究进展．华北工学院学报， ２００２．（２）： ７岳连玉．海上武器装备的隐身技术．舰载武器，２００２。（３）： ［上接第４６页］ 方法在ＡＮＳＹＳ软件下可以得到很好的实现，不但 ２黄政．船舶轴系校中的三弯矩计算法探讨．造船技术． ２００２。（４）：２２ 可以解决船体下水、船体满载或半载时，由于船体变 形引起的轴承支座高度变化而导致的轴系校中计算 结果不准确的问题，而且还可以计算出动态因素对 轴系校中的影响大小，比如轴系在运转过程中的振 动等问题。因此，利用现有的有限元系统进行轴系 ３黄政．李奉香．轴系校中的三弯矩计算法求解程序编制． 造船技术．２００２（５）：３０ ４王宏志，满一新．船舶轴系合理校中计算的传递矩阵方法 及其应用．大连：大连海事大学出版社． ５魏海军。满一新．船舶轴系校中传递矩阵法及软件实现． 大连海事大学学报。１９９７，２３（３）： ６张立新．徐长航．ＡＮＳＹＳ ７．０基础教程．北京：机械工业 出版社． 校中计算要更为合理、精确而且方便，有限元法是我 们今后应该大力推广的一种船舶轴系校中算法。 ７苏金明．阮沈勇．ＭＡＴＬＡＢ ６．１实用指南．北京：电子工 业出版社，２００２． ８谭浩强．Ｃ程序设计．北京：清华大学出版社・１９９９． ７ 参考文献 ｌ周继良，邹鸿钧．船舶轴系校中原理及应用．北京：人民交 通出版社。１９８５． ９吴师通．Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ实用编程百例．北京：清华大学出版 社．２０００．
