中国科学家发明新材料改变潜艇特性 静音世界第一

俗话说“魔高一尺，道高一丈”，水下航行的潜艇的探测与反探测一直是各海军强国重点关注的作战科目，多年来在这方面的新技术层出不穷。而近日，由国内科研团队创造的两种新技术材料，有望确立水下作战的新规则。其中由中科院深圳先进技术研究院的郑海荣教授领导的团队所研发的新型声子晶体陶瓷材料可以通过改变潜艇水声特性使其成为水下“变色龙”，而另一种由西安交通大学的吴久汇教授领导的团队研发的新技术材料则有望彻底屏蔽潜艇水声信号，从而为潜艇穿上“隐形衣”。这两种材料的发明，甚至将会引发潜艇作战领域的一场技术与战术革命。

以往，潜艇降低噪音主要通过两方面途径：一方面是降低艇载设备特别是动力系统的噪声主动降低被发现几率，另一方面是通过加装消声瓦来移植噪音扩散而避免被敌声呐探测。消声瓦作为传统的噪音抑制材料，早在二战时期便有运用。消声瓦一般采用橡胶材料，工作原理类似于枪械和摩托车使用的消音器，通过吸声材料的摩擦作用和弹性弛豫过程来达到降低噪声的目的。经过六十多年的发展，消声瓦的技术已经非常成熟，包括中国在内的各个潜艇建造国都在服役的潜艇上大量使用消声瓦以尽量降低在声呐前的暴露可能。但也正因为消声瓦的原理和材料已经完全被各国所熟知，故这种传统的降噪手段已经难有提升空间，在性能越来越先进的声纳系统前还能发挥怎样的作用着实令人感到不容乐观。

图注：国产039B型常规潜艇的消声瓦

而声子晶体涂层则提供了另一种改进思路。所谓声子晶体，是一种弹性固体周期排列在另一种固体或流体介质中的新型功能材料，其特性是弹性常数及密度呈周期状分布。声子晶体涂层并不完全消除噪声，但可以在降低噪声的同时改变水声性质。水声性质是判断水下目标类型的重要标准，不但可以区分潜艇和水下自然物，而且可以对不同型号的潜艇进行甄别。传统的声子晶体材料只能有一种水声特征，这意味着其使用后尽管可以降低噪声然而仍然会形成独有的水声性质，使敌声呐探测并记录信号后再次探测到该信号后对比水声资料库便可迅速判断目标类型。而此次中科院深圳先进技术研究院研制的新型声子晶体陶瓷材料，则可以在不同环境下改变自身水声特性，这意味着潜艇表面使用这种声子晶体陶瓷材料后，可以使潜艇的水声性质模拟为鱼群、大型海洋生物甚至敌方潜艇，从而迷惑敌声呐的判断。从这个角度来说，声子晶体涂层与给作战飞机涂上隐身涂料使其在雷达反射面积上接近大型鸟类的效果异曲同工。

图注：声子晶体陶瓷材料结构图

中国核潜艇一贯以噪声巨大而“闻名”，早年的092型“夏”级战略核潜艇曾被美国媒体讥笑称“离港后就能在夏威夷发现踪迹”。即使是新一代的093型攻击核潜艇和094型战略核潜艇，在经过中国造船工业的不懈努力下，根据美国海军的推测093型的噪声水平也不会比俄罗斯海军上一代的671RTM型（即“维克托Ⅲ”级）攻击核潜艇更加优秀。鉴于中国在潜艇用核反应堆和蒸汽轮机方面的水平限制，短期内通过改进动力系统噪声效果提高隐蔽性恐怕成效不大，那么就只能从潜艇本身的防噪声扩散能力上进行改进。新型声子晶体陶瓷材料的研制成功，无疑给了中国核潜艇迅速提高隐蔽能力一个绝好机会。如果这种具有革命性的新材料能广泛应用于093型、094型的改进以及新型核潜艇的建造，那么毫无疑问中国海军水下舰队的突防将会有显著提升。

图注：国产093型攻击核潜艇，美国认为该舰的噪音仍然较高，相对而言生存能力可能有所降低。而新型材料的应用，将有效减少在水下航行的国产潜艇的被发现可能性

而目前关于西安交通大学研制的另一种新型材料，目前为止外界尚知之甚少。但据该材料的团队领导者、西安交通大学的吴久汇教授表示，该涂料可以使声呐无法探测到智能手机大小的物体，甚至即使敌主动声呐发出低频声波也不能探测到该物体。虽然这种材料并未在潜艇大小的物体上进行实际测试，但仅凭吴教授透露的信息，也可以认定该材料不仅仅是降低潜艇被发现几率那么简单，而是很可能直接使潜艇变得无法被现有声呐发现。从这个角度判断，该材料很可能是一种新型的多频率声波吸收材料。如果吴教授所言属实，那么这种材料将不仅仅提升中国潜艇的水下生存能力，甚至将引导水下作战的全新方式——颠覆传统的水下搜索与反搜索，重新建立新的反潜探测与反侦测体系。从这个角度而言，这种新材料甚至可以说是革命性的。