国外消声瓦的研究与应用进展

２０１０年ｌ２月　第６期　船　舶　ＳＨＩＰ＆Ｂ０ＡＴ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１０　Ｎ０．６　

［研究与设计］　

国外消声瓦的研究与应用进展　

张文毓　

（中国船舶重工集团公司第七二五研究所　洛阳４７１０３９）　

［关键词］潜艇；潜艇声隐身；消声瓦；进展　［摘要］消声瓦技术在潜艇隐身方面所起的重要作用已为世界各国认同，因此各国均投入大量的人力、物力　进行消声瓦技术的机理研究和工程应用工作。本文对各国消声瓦技术的研究和应用情况作了较为系统的介绍，并　对消声瓦技术的发展趋势进行了初步探讨。　［中图分类号］Ｕ６６７．７　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００１—９８５５（２０１０）０６一Ｏ００ｌ一０４　

Ｏｖｅｒｓｅａｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｉｌｅｎｃｅ　Ｔｉｌｅ　

Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｎｙｕ　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｍａｒｉｎｅ；ｓｕｂｍａｒｉｎｅ　ｓｏｕｎｄ　ｓｔｅａｌｔｈ；ｓｉｌｅｎｃｅ　ｔｉｌｅ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｅｎｃｅ　ｔｉｌｅ　ｉｎ　ｓｕｂｍａｒｉｎｅ　ｓｏｕｎｄ　ｓｔｅａｌｔｈ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｍｏｓｔ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　

ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ．ｍａｎｙ　ｍａｎｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｒｅ　ｄｅｖｏｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｅｎｃｅ　

ｔｉｌｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｌｅｎｃｅ　

ｔｉｌｅ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｉｔｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　

０　引　言　

现代战场上的主要矛盾已经从“打击”和“抗打　

击”逐步向“发现”和“抗发现”转化。消声瓦技术是　提高潜艇隐身性能，提高其战斗力和生存能力的最　

有效措施之一。高性能的消声瓦不仅具有优良的吸　声性能，而且具备优良的隔声性能和抑振性能，也就　

是说，使用消声瓦不仅能吸收敌方声纳的探测声波，　

也能最大限度地隔离本艇的辐射声波。高性能的消　声瓦还可用于声纳舱的非窗口舱壁，作为吸声障板，　消除回波干扰和艇的辐射噪声干扰，提高声纳的探　

测性能。因此对于新型消声瓦的研究，开发拥有自　

主知识产权、性能优越的消声瓦是提高我军潜艇战　斗力和生存能力的关键。　

１　消声瓦技术的研究和应用情况　

１．１　美国消声瓦技术的研究和应用情况　

潜艇的声学特征控制技术是一门综合应用技　术。声隐身涂层具有阻尼作用、隔声作用、消声作　用，声隐身涂层材料有隔声材料、消声材料、聚氨酯　

声隐身涂层。消声瓦利用空腔将声转化为热能而被　

消耗，是一种较为成熟的防声纳探测涂料；但同时其　

施工方法、厚度、重量等缺陷，大大限制了它的应用　

范围，其发展趋势是采用施工简单、涂膜较薄的吸声　涂料来解决。如英、美采用３０　ｍｍ～４０　ｍｍ聚氨酯　

发泡材料加多孔材料制作吸声涂料，吸声率可达　

［收稿日期］２０１０—０６—０３　

［作者简介］张文毓（１９６８．０２一），女，汉族，高级工程师，主要从事情报研究分析工作。　２０１０年１２月　第６期　船　舶　ＳＨＩＰ＆ＢＯＡＴ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１０　ＮＯ．６　

７０％～９０　。　美国潜艇的噪声水平一直比较低，３０多年来，　

噪声下降了４０　ｄＢ左右。如“洛杉矶”级核潜艇的　噪声已降到１２８　ｄＢ，“俄亥俄”级核潜艇和“海狼”级　

攻击核潜艇的噪声则降到了１２０　ｄＢ以下。　美、英、法、日等国在潜艇消声瓦技术上也处于　

世界前列。美国在新建的“洛杉矶”级攻击型核潜　艇、ＳＳＮ－２１海浪级攻击型核潜艇以及俄亥俄级弹道　

导弹核潜艇上全部安装了消声瓦，所用材料为丁基　橡胶类。１９８８年美国在“洛杉矶”级攻击型核潜艇　“圣胡安”号首次敷设了消声瓦。这种消声瓦是由　

聚氨脂和玻璃纤维组成的双层铝板固定式吸声结　

构，单层消声瓦能降低自噪声２５　ｄＢ，双层消声瓦可　

降低４０　ｄＢ左右。其消声瓦敷设借鉴了航天飞机隔　

热瓦的敷设工艺。美国还在积极开展自控系统边界　

层控制方面的研究，类似于前苏联的“蒙皮技术”，　

据说采用的还是聚氨脂材料，以降低本艇水动力噪　声和减小水下航行阻力。该项技术不久将在实艇进　行应用，并会领先于俄罗斯。　

从结构而言，美国海军使用的玻璃纤维制双层　薄板消声瓦，被认为是消声瓦未来发展的一种趋势。　

试验结果表明，采用网络状橡胶和薄铜板单层吸声　

结构，可以把通过它的３　０００　Ｈｚ的声强级降低　

２５　ｄＢ，用同样材料的双层吸声结构可以降低４０　ｄＢ　

声强级，其优良的隔声性能受到各国海军的注目。　

美国在２０世纪８０年代研制的消声瓦系统细分　为：去耦瓦、透射损失瓦、无回声瓦和阻尼瓦四种类　

型，目前西方各国海军多装备这样四种消声瓦　。　１．１．１　去耦瓦　主要用于机械舱室和其他低频噪声源周围。它　是一种含方形空气腔的砖形结构，典型的外形尺寸　

为１２”Ｘ　１２”×０．３７５”（３０４．８　ｍｍ　Ｘ　３０４．８　ｍｍ　ｘ　９．５２５　ＩＴｌｍ），单元空腔尺寸为０．５”Ｘ　０．５”Ｘ　０．２５”　（１２．５　ｍｍ×１２．５　ｍｍ×６．３５　ｍｍ）。　

１．１．２透射损失瓦　主要用于潜艇外壳的非水密部位，如导流罩内　

的基阵周围。要求透射尽可能小，吸声、反射均可。　１．１．３无回声瓦　

也称吸声瓦，主要用于艇体两侧、指挥室围壳、　２　舵等区域。要求无声波反射，全吸收最好，防止主动　

声纳的探测。　

１．１．４　阻尼瓦　主要用于机械舱室周围的内面和外面，是一种　边缘为尖劈形的砖状结构，典型的外型尺寸为　

１１．３７５　×１　１．３７５”Ｘ　０．７５”（０．６３”）［３０１．６　ｍｍ×　

３０１．６　ｍｍ×１９　Ｈｌｎｌ（１６　ｍｍ）］。　

１．２俄罗斯消声瓦技术的研究和应用情况　俄罗斯的潜艇安静性技术发展也较快，从２０世　纪６０年代Ｈ、Ｅ和Ｎ级核潜艇噪声１６０　ｄＢ降低到　

１９７５年Ⅵ、Ⅷ级核潜艇的１５０　ｄＢ；１９８５年ｓ、Ｍ级攻　击核潜艇降为１２５　ｄＢ～１３０　ｄＢ；新建的“阿库拉”级　

噪声降到１１５　ｄＢ～１２０　ｄＢ。　前苏联从１９５８年开始在Ｇ级ＳＳＮ型潜艇上敷　

设消声瓦，该消声瓦是由低频吸收层、高频吸收层和　防污层组成的多层结构。１９６７年起，前苏联除在　ＳＳＧ、ＳＳＢ、ＳＳ、ＳＳＢＮ型潜艇上使用５０　ｍｍ～１００　ｍｍ　

厚的橡胶型消声瓦外，还在艇的艏部和声纳区采用　了粗糙的、具有某种结构的固体涂料。据资料报道，　

前苏联在“台风级”、Ｍ级、“奥斯卡”等潜艇上安装　了由橡胶型消声瓦和固体涂料组成的组合防护层　

后，使北约国家的潜艇声纳探测距离缩短７５％、美　

国ＭＫ４６鱼雷主动声纳的探测距离缩短５０％。我　国从前苏联引进的６３６、Ｋ８７７艇用橡胶型消声瓦材　

质分析，为阻尼性能很低的丁苯橡胶，外形尺寸为　１　０００　ｍｌＴｌ×５００　ｍｍ，厚度５０　ｍｌｎ。　预计到２Ｏ世纪末，俄罗斯消声瓦的频率将扩宽　

到１００　ｋＨｚ，发射卢的衰减达１５　ｄＢ～２０　ｄＢ。目前所　有现役潜艇均敷设有消声瓦。其消声瓦的基材主要　是丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶和橡胶陶瓷。如现役的　主战攻击型核潜艇“阿库拉”Ａｋｕｌａ级，其舯部与艉　部壳体均敷设了５０　ｌｎｍ～１５０　ｎｌｍ厚的消声瓦，艏部　

壳体使用的则是一种蒙皮。“台风”级这种世界最　大的战略型核潜艇整艇均敷设了１００　ｍｍ～２００　ｍｍ　的厚型消声瓦，未发现采用蒙皮。　前苏联潜艇均采用双壳体，其消声瓦设计人员　

充分利用潜艇的这一结构，在潜艇的内外壳体上均　敷设了消声瓦。外壳体敷设的消声瓦主要是减小反　射信号，内壳体的消声瓦主要是降低本艇自噪声。

　国外消声瓦的研究与应用进展　

内壳体的消声瓦主要敷设在噪声较大的舱室外壁，　

有针对性地敷设解耦瓦、阻尼瓦或消声器。　

为了达到“塞拉”级潜艇的最佳隐蔽目的，苏联　海军在艇型设计上采用了拉长水滴形，艇体表面被　

设计得非常光滑流畅，表面突出物几乎完全被取消，　指挥台围壳与艇体交接处采取弧形圆滑过渡，艇体　表面流水孔被减至最少。除上述举措外，该级艇的　

一项极为有用的隐蔽措施就是在艇体表面敷设一层　

厚薄相间的消声瓦。这层消声瓦的厚度在８０　ｍｍ～　１５０　ｍｉｌｌ之问，长宽比为９０～８５，由合成橡胶制成。　据称，俄罗斯潜艇敷设这种消声瓦后，已使对方的探　

测能力下降了５０％～７０％，本艇的自噪声下降　

２０　ｄＢ。除“塞拉”之外，俄罗斯海军还对２Ｏ世纪７０　

年代建造的Ｖ一Ⅲ级核动力攻击型潜艇、８０年代建　造的“阿库拉”级核潜艇等贴敷了消声瓦　Ｊ。　

１．３英国消声瓦技术的研究和应用情况　

英国的“敏捷”级核潜艇、“阿拉法特”级核潜　

艇、“北极星”核潜艇也包覆了消声瓦，所用材料为　聚氨酯橡胶。据资料报道，英国“阿拉法特”级核潜　

艇上采用的是缠绕的消声涂料；而９Ｏ年代英、法等　西欧国家研制了复合型多功能消声瓦及聚氨酯喷涂　技术。由于技术先进，喷涂的消声瓦不易脱落且厚　

度任意控制，并具有良好的吸声、抑振和隔声作用，　以喷涂施工形式替代了原先需要在工厂硫化成型，　

然后用粘贴法施工的橡胶型消声瓦。目前英国海军　已放弃先预制消声瓦再通过粘合剂在实艇敷设的工　艺，而直接采用实艇现场浇注成型技术。其消声瓦　

的基材是聚氨脂材料。目前还尚不清楚他们是如何　

解决聚氨脂材料耐水性、贝类等海洋生物吞噬、防污　

等问题的。但有消息说英国海军已将该项技术投入　

工程应用。　１．４法国消声瓦技术的研究和应用情况　

法国的Ａｇｏｓｔａ一８０、ＣＡ级常规潜艇的噪声水平　达到了１２０　ｄＢ左右。瑞典的Ｔ９６型潜艇要求以　

７　ｋｎ速度航行的噪声低于三级海洋环境噪声　。　

法国对消声瓦和消声涂层的研究也很重视，法　国研制的消声涂层是由许多并列布置的流体消声器　构成的，该消声器是由有若干间隙的刚性材料棒嵌　

接的微型管和填充的不可压缩的流体组成。微型管　由基本上与水有相同声阻抗的声阻抗板支承，而刚　

性材料棒则由刚性材料板支承；整个消声涂层是不　可压缩的，故不受外压影响。这种消声涂层能够吸　

收涂层接触介质中没有反射的发射声波。特别是在　水面舰艇船体和潜艇船体上敷贴这样的涂层，就可　以减少被声纳探测的危险。该类型涂层基本上是由　微型管并列布置组合而成，不依赖于与水这样的环　

境介质差不多相同声阻抗的薄膜密封边界层。法国　早期所研消声瓦的材料为聚硫橡胶，９０年代还开展　了聚氨酯涂料型具有复合功能的消声瓦研制。　

１．５　日本消声瓦技术的研究和应用情况　日本也正加紧消声瓦的研究。据悉，其已研制　

出Ａ、Ｂ、Ｎ、Ｐ四种类型的消声瓦，并做了缩比模型试　验，所用材料为氯丁橡胶。日本“春潮”级、“夕潮”　

级也都安装了橡胶材料制作的消声瓦。　

１．６德国消声瓦技术的研究和应用情况　德国亦是最早研制消声瓦和吸声材料的国家。　二次大战期间，德国海军工程师就试验了４　ｍｍ厚　

的橡胶涂料，前苏联就曾于１９５４年从德国获取过