深海是一个漆黑幽暗伸手不见五指的恶劣环境。很多动物在这里都不靠视力，而是用声音辨别方向、捕食和沟通，如鲸鱼、海豚等都是利用声波的高手。潜艇也一样，水面航行时还能用潜望镜、雷达了解周边情况，一旦入水就再也无法用光学和雷达设备了。光波、电磁波在这里都不好用，最清澈的海水里光线也只能穿透几十米，超长波能穿透一两百米，再远就无能为力了。

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只有声波是至今为止唯一有效的传播介质，借助水声通道最远可传到数千公里外。1944年美国莫里斯 尤因博士做了个实验，让同事乘“巴克利”号驱逐舰远航。每隔一段距离就向水中投一枚炸弹，结果驱逐舰跑了1500公里，尤因在基地仍能清晰听到水中爆炸声！

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他推测深海中有一条神秘“水声通道”，能让声波以极小能量损失在其中传到千里之外，而事实也的确如此。所以利用声波工作的声呐，就当仁不让的成为潜艇的水下“眼睛”和“耳朵”。

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1912年4月，英国豪华邮轮“泰坦尼克”号首次远航就不幸撞冰山沉没，1517名乘客遇难，举世震惊。或许受此影响，一个多月后英国工程师刘易斯尼克森向专利局申请了世界上第一种声呐探测仪专利，用于探测海中冰山。第一次世界大战潜艇登上战争舞台，人们对搜寻水下潜艇产生了迫切需求，声呐也成了搜索潜艇和潜艇探测目标的最佳工具。1920年英国研制出首台112型舰载声呐，1922年正式生产。当时声呐和相关部门都属绝密，代号“ASDIC”（Anti-Submarine Division反潜部门）。

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没想到新版《牛津英语词典》的编辑们也注意到这个新词，特意写信问海军是啥意思？海军哪敢直言，只能装模作样的编了一个听上去很高大上的“反潜探测装置调查委员会（Anti-Submarine Detection Information Committee ）”搪塞。于是早期英国称声呐为ASDIC。几年后美国也研制出类似装备，命名为“声音导航与测距设备”（Sound Navigation And Ranging），简称“SONAR”。后来被广泛接受成为声呐的标准名称。声呐有主动声呐、被动声呐。主动声呐发射脉冲声波，通过目标回波获取信息，由发射阵、接收阵、信号处理机组成。被动声呐只收不发，只倾听目标噪声，有完美隐蔽性。

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早期潜艇上只有简单的步距式或探照灯式主动声呐，发射“砰砰”的单波束脉冲。现代主动声呐就复杂多了，波束也改成多种频率和模式，还能多扇面同时收发。声呐兵也不再只依靠耳朵和经验发现敌人，而是通过计算机处理信号输出的声呐瀑布图上分析目标，耳朵监听成了辅助。

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主动声呐精度高，能准确计算目标方位、距离、速度、航向，为鱼雷等武器装订参数。主动声呐相对测距精度约1%~ 5%，被动声呐只有5%-10%。然而主动声呐就像黑夜中打开手电筒，照亮目标同时也暴露了自己，所以潜艇很少使用。大部分时间还是靠被动声呐感知周边环境，远程预警、监视和跟踪目标。现代潜艇装备着多种声呐，有7、8种甚至更多，涵盖预警、攻击、避碰、导航、通信等各个方面，可360度全向覆盖。

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主要种类有：艇艏多功能声呐、舷侧阵声呐、拖曳线列阵声呐、探雷/避碰声呐、侦察声呐、海底导航声呐、水下通信声呐、水环境传感器等。这些声呐共同配合，潜艇才能在水下自由航行。美苏两国长期在声呐领域占据优势，展开激烈竞争。英法德等国也各有特色，形成独立一级。一、艇艏主/被动多功能声呐。艇艏尺寸大、位置好，远离动力系统和螺旋桨，环境最安静，非常适合声呐安装。包括发射阵、接收阵和信号处理机等。发射阵、接收阵要分开安装，以免互相干扰。

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艇艏声呐的声学孔径大，覆盖频率广，垂直水平方向分辨率都很强。接收阵单独工作是被动声呐，与发射阵一起工作就变成主动声呐。接收阵一般有柱面阵、球面阵、共形阵三种。美国潜艇喜欢球面阵，从1958年的AN/BQS-6就开始使用。早期是极其复杂的模拟波束成形，后改成数字计算机控制。BQS-6A后来改称AN/BQS-11，6B改称AN/BQS-12。1965年升级到AN/BQS-13装备到洛杉矶级核潜艇上。海狼级、弗吉尼亚级上是新型的AN/BQS-13DNA。

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海狼级的球面阵体积巨大，直径达7米，发射阵在球面阵下方，探测距离和分辨率都很强，因此成为攻击核潜艇中的最强者。苏联潜艇偏爱柱面阵，同等尺寸下性能与球面阵差不多。只是垂直方向搜索时，柱面阵受形状影响波束宽度会随俯仰角加大，导致分辨率降低，而球面阵可以一直保持宽度不变，垂直分辨率更好。苏联时期的维克托级（MTK300）、基洛877型（MTK400）、塞拉级、阿库拉级（MTK540）等都是柱面阵。如今俄罗斯也开始改用球面阵，亚森级核潜艇上的“阿雅克斯”球面阵直径超过6米，性能也很强。

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柱面阵空间利用率相对好一些，鱼雷发射管能从上下方伸出来。球面阵容易遮挡发射管位置，所以有些潜艇不得不将鱼雷管后移，改从肩部斜向发射。如今这两种基阵正在被更先进的共形阵取代。第7-10艘弗吉尼亚级核潜艇已开始用诺·格公司的轻型宽孔径共形阵（LWWAA）代替球面阵，俄罗斯拉达级常规潜艇也是如此。

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共形阵安装在潜艇壳体表面，能增大孔径尺寸提高性能，也不影响潜艇运动。它和柱面阵一样也有垂直方向波束变宽的问题，但不影响它成为未来发展方向。

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艇首声呐频率广，覆盖低中高频，功能多性能强，是潜艇最重要的声呐之一。但它有盲区，受艇身遮挡只能监听前方一定角度，看不到两侧和后方，所以现代潜艇加装了艇侧被动声呐。

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二、舷侧阵声呐。它属于被动声呐，位于艇身两侧。潜艇长达上百米，两侧又相对平整，为安装大型声呐阵列提供了良好空间，有些舷侧阵长达60米。它的水听器可以做得更大，加大声学孔径提高空间增益，工作频段也降低到500-2000HZ甚至更低，所以探测距离远达40-50千米。基阵有连续面阵、连续线阵、间断面阵等类别。海狼级、弗吉尼亚级潜艇就是三元平面基阵，利用三个间断子阵接收信号的时间差测算距离。德国212型潜艇是连续线阵，法国铀鱼级是舷侧阵等。

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苏联潜艇比较特殊，舷侧阵多是大型共形阵，如阿库拉级潜艇上的鲨鱼腮共形阵就是如此。

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被动声纳既能测向也能测距，但测距距离短。实际应用中还是会经常用到传统的目标运动分析法（TMA）。通过记录一段时间内本艇与目标的运动方向，利用三角函数计算出目标距离。

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舷侧阵能监听到两侧约120-160°范围，但艇尾方向仍有盲区。为了侦测尾随的敌人，70年代出现了拖曳线列阵声呐。三、拖曳线列阵声呐。它在一根长长的柔性管内放置很多水听器，然后拖在艇尾形成长线列阵。因为远离螺旋桨不受噪音干扰，尺寸又长达数百米，声学孔径大增频率降低，所以探测距离远达上百千米，可以探测安静型潜艇。

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如美国主力装备TB-16粗线阵，总长约800多米，工作频率在3KHZ以下，最远探测距离达180千米。此外，英国2046、法国DSUV-61/62等也都是世界一流的拖曳线列阵声呐。但线列阵体是一条长线，缺少垂直孔径，所以无法分辨左右对称目标，全都当成同一个目标处理，需要潜艇机动或两条拖线阵来解决。

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美国财大气粗，核潜艇上装备TB-16和TB-29两条拖线阵。TB-16是粗线阵，高航速时使用；TB-29是细线阵，探测距离更远，只能在慢速下使用。另外拖线阵都被设计成较小负浮力，若是静止就会自然下沉，所以适合长时间连续行驶的核潜艇使用。常规潜艇常常坐底停车，其实不太适合，但为了增强性能很多国家也在常规潜艇上装备。

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四、侦察声呐。主要监听对方主动声呐和声自导鱼雷的信号提供预警，是被动声呐。通常装在艇艏上方扩大侦察范围，有时艇底也装一部。未来将被性能日益强大的艇艏多功能声呐取代。

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五、探雷/避碰声呐。潜艇在水下可不是一马平川，狭窄航道中有礁石、沉船、水雷等各种障碍物，浮冰下更是处处危险，所以要用探雷/避碰声呐探测。

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它是主动声呐，工作频率在几十到几百千赫之间，精度很高。因为频声高功率小，水中穿透距离只有几百米，所以并不担心被敌方发现。六、海底导航声呐。有些潜艇底部有海底导航声呐，通过探测海底地形与计算机里的数字海图对比，便能确定潜艇位置，实现导航。和风漫谈原创，禁止抄袭。当然，前提必须要有一个非常精确的数字海底地形图。所以美国音响测量船平时总到别人家门口晃悠，就是为了测量详细海底地形，以备战时之需。

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七、水环境传感器等。主要测量潜艇所在水层的声速梯度，寻找水声通道和温跃层，帮助潜艇隐蔽。躲在跃变层下，就算近在咫尺敌人也很难发现。借助深海水声通道还可以远距离监听。冷战时期，美国海狼级核潜艇潜伏在北海水声通道内，监听上千公里外的苏联核潜艇进出港口声音。苏联潜艇的SOKS系统，能分析检测海水环境信息，从微小的变化中发现敌人。

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八、水声通信系统。用声呐在水下传递信息，实现潜潜、潜舰间通讯。当然水声通信会发出信号，容易被侦听，所以只能在环境绝对安全时使用。其通信距离近，信息传递能力差，但这已经是为数不多的信息传递方案了。总之，现代潜艇上装备各种先进声呐，帮助潜艇畅游海底。未来高性能声呐仍将不断涌现，朝着低频、大孔径、共形阵、智能化、模块化方向发展，让潜艇更有战斗力，成为最可怕的海底杀手。和风漫谈原创文字，欢迎关注。图片来自网络，个人观点，仅供参考。

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