无所遁行：声呐技术的前世今生

* _2 a O' D1 L0 ^/ `3 H0 j, `

声呐技术概述

电磁波是空气中传播信息最重要的载体，例如，通信、广播、电视、雷达等。但在水下，由于海水是一种导电介质，向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽，其绝大部分能量很快以涡流形式损耗，且波长越短，损失越大。因此，电磁波在水下传播距离十分有限。光在水中能量损失严重，穿透能力也十分有限，因此目前水下光信号传输主要依靠光纤光缆。而声波属于机械波，水下能量损耗较小、穿透能力强、传播距离远，是水下信息传输的重要载体声呐“SONAR”（Sound Navigation And Ranging，即声音导航与测距）是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下导航与测距的技术。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波能被换能器接收。由于声波在特定水文条件下传播速度固定，早期的声呐通过记录发出声波到收到回波的时间差，可以计算出目标的具体位置，从而实现导航与测距。

* {0 Q8 n5 T+ j% X

5 `) s X T% q2 j7 l' y

随着声呐技术的发展，现代声呐的功能不再仅局限于狭义的导航与测距，而可以实现水下探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速、对抗等多种功能，是水声学中应用十分广泛的一种技术。军用声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，得到各国海军广泛使用，是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备。现在几乎所有的舰艇均装有不同形式的声呐，以适应水下作战的需要。除军用领域之外，声呐亦可广泛用于海洋资源勘探、水文测量、鱼群探测、海底地貌勘测等民用探测领域

/ S j5 b# S6 W3 G b& t

19 世纪：声呐技术雏形出现

1827 年瑞士物理学家 Daniel 和 Charles,精确地测出了水下声速，这为后人利用其准确地计算目标距离奠定了基础。19 世纪中叶，碳粒微音器(现代水听器的前身)出现，使得人们可以较为精准的分辨出水下复杂环境中各类声波，包括声波在遇到障碍物后反射的回波。这两项发明与发现为后续声呐的出现与运用奠定了技术基础。

$ f2 ^% M' o% x& Z, K

8 J: Y4 I# R. w) F

20 世纪初：“血的教训”促使声呐的发明

( `) e! d' I* W( T) I$ t& P

1912 年豪华巨轮“泰坦尼克”号与冰山相撞,超过 1500 人葬身大海。为了避免悲剧的重演，美国科学家费森登于 1914 年制造出世上第一台回声探测仪。回声探测仪随后被制成了声呐装置安装在船上，用于提早发现冰山或暗礁的存在。第一次世界大战：声呐首次军用化，效果不理想 1914 年第一次世界大战的爆发，战争之初便发生了德国 U9 号潜艇成功“以一击三”事件（U9 号潜艇单枪匹马在 75 分钟内连续击沉 3 艘 1.2 万吨英国巡洋舰、1519 名官兵阵亡）。自此，各国海军开始重新评估海战策略，并把潜艇以及反潜作为战略重心之一。在各国积极推动下，第一部反潜声呐在第一次世界大战中问世,但由于当时理论和技术尚未成熟,这种水声回声定位系统的性能很不可靠，精度较低,因而在对付德国 U 型潜艇的威胁方面并未作出显著贡献。第二次世界大战：潜艇战功赫赫，倒逼声呐技术快速发展 二战开始后，德国加快了潜艇部队的建造速度，组建了世界上最大的潜艇舰队，这也使得德国在二战间的大西洋战场上长期处于主动地位。潜艇战功赫赫，从而倒逼各国声呐技术快速发展。二战期间,德、英、美三国分别研制出几种较为实用的声呐。1938 年,美国研制的声呐设备开始批量生产。到二战中后期,交战双方几乎所有的军用舰船都装备了声呐系统,并在海战中发挥了十分重要的作用。二战期

间，交战双方共损失一千多艘潜艇,其中绝大多数是被声呐发现后歼灭的。第二次世界大战后：声呐种类、功能多样化 第二次世界大战后,军用声呐技术继续发展,且各国都将最新声呐技术列为严格保密的范围。20 世纪 80 年代之后,随着海洋资源开发事业的迅猛发展,声呐技术逐步向民用方面转化，声呐种类与用途日益繁多，导航声呐、通信声呐、侧扫声呐、远程警戒声呐、水声对抗声呐、拖曳声呐、鱼雷自导声呐、水雷自导声呐等新型声呐逐步出现,声呐技术已日趋成熟和完善。

+ C1 ]7 y8 P/ n% o' B 1 V9 v# w6 q: X5 f. z 0 F' D8 h3 Z0 I4 q& x9 K- n 8 ^' L2 w. l- l' X# S3 }