梭子魚級潛艇假想圖（資料）

潛艇是能潛入水下活動(dòng)和作戰(zhàn)的艦艇，又稱潛水艇。潛艇從發(fā)明到現(xiàn)在，已經(jīng)有200多年的歷史。同導(dǎo)彈的發(fā)明一樣，潛艇的發(fā)明和發(fā)展，也與動(dòng)物有著密切的聯(lián)系。從17世紀(jì)初葉開始，為了探索海底世界的奧秘、提高水面艦艇的生存能力，人們就想建造一種像魚和海獸一樣，既能潛入海底又能浮出水面的艦艇。于是，海龜?shù)臐撍芰Γ鹑藗兊淖⒁?，那么，像海龜這樣能自如下潛上行的海洋動(dòng)物能給人們建造潛艇什么靈感呢？

美國《防務(wù)新聞》10月15日撰文稱，印度正在加緊推進(jìn)國產(chǎn)核動(dòng)力潛艇的研發(fā)進(jìn)程。印度海軍方面消息來源指出，在俄羅斯幫助下，被稱為“先進(jìn)技術(shù)艇（ATV）”的印度國產(chǎn)核潛艇的艇殼正在L&T造船廠建造之中，并已經(jīng)完成了艇上部分系統(tǒng)的陸上測試工作。按照印度海軍規(guī)劃，將于2009年對“先進(jìn)技術(shù)艇”進(jìn)行海上測試工作。印度防務(wù)專家表示，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)表明，裝備潛射彈道導(dǎo)彈的核潛艇最不易被敵方摧毀，戰(zhàn)場生存能力最強(qiáng)。眾所周知，水面艦艇的發(fā)明和改進(jìn)，使軍隊(duì)取得了在水面航行的自由。但是，水面艦艇的最大弱點(diǎn)是容易暴露目標(biāo)。為了探索海底世界的奧秘、提高水面艦艇的生存能力，人們就想建造一種像魚和海獸一樣，既能潛入海底又能浮出水面的艦艇。因此，潛艇便應(yīng)運(yùn)而生。初出茅廬便大顯神威專家：要建造潛艇，首先必須解決潛艇如何下潛和上浮兩個(gè)難題。人們在經(jīng)過研究過程中，就發(fā)現(xiàn)水母具有能夠充氣的“浮鰾”，可以根據(jù)感覺細(xì)胞的控制而充以足量的氣體，使水母浮于水面。另外，人們還發(fā)現(xiàn)烏賊也是靠改變體內(nèi)水的密度實(shí)現(xiàn)沉浮；而魚類則是靠魚鰾充氣和排氣進(jìn)行沉浮。于是，人們從這些水生生物的沉浮機(jī)制中得到了啟示。因此，最初研制出的潛艇是一種通過人力搖動(dòng)，通過往水柜里注水、排水，使其自身下潛、上浮的船。1775年，在美國獨(dú)立戰(zhàn)爭中，為了對付英國的軍艦，美國人戴維特·布什內(nèi)爾用橡木制造了一個(gè)一艘單人駕駛的、以手搖螺旋槳為動(dòng)力的木殼小艇，這個(gè)潛艇只能容納1個(gè)人，并可以攜帶一枚水雷，布什內(nèi)爾給它取名“海龜”?！昂｝敗蓖度雽?shí)戰(zhàn)后，雖然未取得什么戰(zhàn)果，但英國以為美國發(fā)明了一種秘密武器，匆匆撤軍。可以說，“海龜”不僅是第一艘從事海戰(zhàn)的潛艇，也是世界上最早的潛艇。盡管潛艇是海戰(zhàn)中的新勁敵，但是它初出茅廬就大顯神威，并且逐步在海軍兵力中占據(jù)了重要位置。1914年9月，德國的U9潛艇只用了90多分鐘就擊沉了3艘英國巡洋艦。在第二次世界大戰(zhàn)中，德國潛艇就先后擊沉英美運(yùn)輸艦船約5000艘，大型水面艦艇129艘。美國潛艇人員雖然只占它所有參戰(zhàn)人員的1.6%%，但它的潛艇擊沉敵方的艦船卻占美國擊沉敵方艦船總數(shù)的55%。

模仿海豚航速成倍提高盡管各國總是把最新科技成果應(yīng)用到軍事上，但是由于最初潛艇的結(jié)構(gòu)不夠科學(xué)，因此，潛艇受水的阻力很大，速度慢、功率低。科學(xué)家們把目光轉(zhuǎn)向了海洋中的動(dòng)物，試圖從它們身上找到改進(jìn)潛艇的方法。人們發(fā)現(xiàn)，海豚在受到驚擾或追捕其他動(dòng)物時(shí)，速度可以高達(dá)100公里/小時(shí)，在人造潛艇要耗去90％的推力來克服大海的阻力前進(jìn)時(shí)，海豚只需要憑借流線型的身體就能以13米/秒的速度沖刺。為了研究海豚高速前進(jìn)的奧秘，有人做了一只鋼質(zhì)的海豚模型，用無線電控制它的活動(dòng)，各種動(dòng)作都像極了真海豚，可是海豚模型的游泳速度只能游36公里/小時(shí)。人們從這個(gè)試驗(yàn)中認(rèn)識到，海豚之所以游得快，一是它有很好的流線體形，二是它的皮膚有著特殊的結(jié)構(gòu)。海豚身體上，滑溜溜的皮膚并不是緊繃繃的，而是富有彈性。在游動(dòng)時(shí)，海豚收縮皮膚，使上面形成很多小坑，把水存進(jìn)來，這樣，在身體的周圍就形成了一層“水罩”。當(dāng)海豚快速游動(dòng)時(shí)，“水罩”包住了它的身體，和它的身體同時(shí)移動(dòng)。借助這個(gè)水的保護(hù)層，海豚游動(dòng)時(shí)幾乎沒有摩擦力，也不造成漩渦。海豚皮膚的秘密揭開后，美國海軍研究部門根據(jù)海豚皮膚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，找到一種接近海豚皮膚的人造材料，模仿海豚真皮層功能，仿制的“人工海豚皮”用于潛艇表面，還模仿鲇魚表面分泌的粘液，制成高分子化合物，用來涂在艦艇、船殼上，可減少阻力50%，使?jié)撏У暮剿俪杀短岣摺Ｋ{(lán)鯨提高潛艇效率如果說海豚在汪洋的大海中是以速度快見長，那么體重達(dá)到100多噸的藍(lán)鯨則是海洋中效率大師。雖說藍(lán)鯨游泳的速度雖然不算快，正常時(shí)速5—7公里，然而，按照它的游泳速度，從技術(shù)上衡量，一般需要448匹馬力的動(dòng)力，可實(shí)際上它大約只有60匹馬力的動(dòng)力。專家：研究人員在對鯨的體形進(jìn)行了力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)鯨之所以動(dòng)力效率高，是因?yàn)樗捏w形讓其自身的所受到的阻力變得最小，已經(jīng)達(dá)到了流體力學(xué)中所說的層流的奧秘。層流是粘性流體的層狀運(yùn)動(dòng)。由于層流一般比湍流的摩擦阻力小，因此，人們按照鯨體的輪廓比例建造的新式核潛艇———梭子魚級核潛艇，它的航速比普通的潛艇提高了20％—25％。此外，藍(lán)鯨通過釋放肺部的空氣來控制下潛的深度，盡管它具有超強(qiáng)的潛水本領(lǐng)，但如果潛在厚厚的冰層下面時(shí)，藍(lán)鯨會(huì)每隔10分鐘破冰呼吸一次，而藍(lán)鯨這個(gè)看似本能的舉動(dòng)卻給了潛艇專家一個(gè)很重要的啟示。

專家指出，當(dāng)代核潛艇能長時(shí)間潛航于冰海之下，但如果要在冰下發(fā)射導(dǎo)彈，就必須破冰上浮，這就碰到了力學(xué)上的難題。因此，潛艇專家在潛艇頂部突起的指揮臺圍殼和上層建筑方面，做了加強(qiáng)材料力度和外形仿鯨背處理，成功做到了潛艇的破冰上浮，這就是所謂的“鯨背效應(yīng)”?；ⅥL推進(jìn)水下定位對于在水下進(jìn)行長時(shí)間潛伏的潛艇來說，如何越過海洋的阻隔，時(shí)時(shí)保持和其它艦艇、地面指揮等通信系統(tǒng)的暢通，則是更為重要的。在這項(xiàng)技術(shù)問題的解決方面，海豚和鯨再一次給予了潛艇設(shè)計(jì)者一個(gè)啟示。虎鯨和海豚是在水下進(jìn)行回聲定位的能手。聲波從空氣進(jìn)入海水后，就像脫韁的野馬，飛速馳騁，其傳波速度由在空氣中的340米/秒猛增到1700米/秒，水越深，聲波的傳播速度就越快，而且損耗小，傳得遠(yuǎn)。虎鯨和海豚與陸上的獸類不同，它沒有聲帶，聲音不是從喉嚨中發(fā)出來的。虎鯨發(fā)出的聲音，是它頭部氣囊系統(tǒng)產(chǎn)生的。

當(dāng)虎鯨把空氣吸入氣囊系統(tǒng)后，就關(guān)閉其上的瓣膜，空氣在里面流動(dòng)時(shí)使瓣膜振動(dòng)發(fā)出聲音來。即使在水里沒有空氣的情況下，它還是可以照樣發(fā)出聲音來。在氣囊系統(tǒng)的前面還有一個(gè)脂肪瘤起“聲速鏡”的作用，能把聲音聚焦后定向發(fā)出來，幫助虎鯨更準(zhǔn)確地探測目標(biāo)和分辨障礙物。

根據(jù)蝙蝠超聲波定位原理和聲波的特性，在第一次世界大戰(zhàn)期間，法國物理學(xué)家P·郎之萬研制成回聲定位儀（即聲納），現(xiàn)在已成了戰(zhàn)艦的基本裝備。依然要向動(dòng)物學(xué)習(xí) 人們通過仿生海豚、鯨等這些海洋動(dòng)物獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)和生理特點(diǎn)，使得潛艇無論在速度還是潛能都有了飛速的發(fā)展。尤其在二戰(zhàn)之后，核動(dòng)力和戰(zhàn)略導(dǎo)彈武器在潛艇上的運(yùn)用，使?jié)撏У陌l(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新階段，核動(dòng)力潛艇更被譽(yù)為“劃時(shí)代的戰(zhàn)神”。有意思的是世界上第一艘核動(dòng)力潛艇———美國“鸚鵡螺”號核潛艇，就是以動(dòng)物的名字命名的。如今的潛艇結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)完善，多數(shù)潛艇的外形都像一只巨大的鯨或者海豚。船體為鋼制圓形固殼，內(nèi)部分若干艙室，艇的上層除了指揮塔之外，都是狹長平行滑甲板。現(xiàn)在常規(guī)潛艇水下的速度一般為十幾節(jié)，核潛艇的水下速度則可以達(dá)到25—50節(jié)。

從某種角度來說，是海豚和鯨成就了潛艇今天的輝煌。盡管現(xiàn)在最新式的核動(dòng)力潛艇能夠在它99.5％的時(shí)間中在水下潛行，并可以連續(xù)潛在海底長達(dá)數(shù)月，對地球上任何目標(biāo)進(jìn)行攻擊。但是，潛艇在許多結(jié)構(gòu)和航行上，仍然不如海洋動(dòng)物那樣高明。在未來的發(fā)展中，潛艇依然需要在海洋中的動(dòng)物身上找尋其繼續(xù)前進(jìn)的奧秘。 （CCTV7《軍事科技》提供 主創(chuàng)人員：龐瑋 趙萍 余樂）