<原创>打破“海狼”级和“弗吉尼亚”级潜艇神话—— ...

1、引言

“海狼”级和“弗吉尼亚”级潜艇是美国目前最先进的攻击型核潜艇，自服役之始就被看做是攻击型核潜艇巅峰之作，在网络上和军事评论界流传着很多关于这两种核潜艇先进程度的描述，最多的莫过于其神奇的低噪声隐身性能。网络上和军事评论界对美国这两级最先进核潜艇低噪声隐身性的一般评价有如下说法:辐射噪声已经低于海洋背景噪声、在水下20节航行的弗吉尼亚级噪声低过码头停泊的洛杉矶级别，还有直接“数据”说话说这两级潜艇噪声级为95dB而海洋背景噪声为100——110dB等等诸如此类说法。甚至有些比较严肃的专业研究舰船降噪或水声学的科技论文也不加求证和思考的引用这类数据。这些说法另普通军迷眼花缭乱无所适从、媚外者狂喜不已如痴如醉、爱国者妄自菲薄自怨自艾。本文通过对潜艇噪声理论极限的分析，结合网络上能够找到的资料，推测“海狼”级和“弗吉尼亚”级核潜艇真正的声学隐身水平，与其他潜艇声学隐身性能对比，力求打破“海狼”级和“弗吉尼亚”级核潜艇静音神话。

阅读建议：阅读本文前最好先阅读笔者以前的一篇文章：潜艇辐射噪声的一般特征和水声学上噪声强度描述方法，以及以往报道的一些误区


2、潜艇噪声的组成，及潜艇噪声理论下限的物理概念

潜艇的噪声可以分为辐射噪声和自噪声两种。其中辐射噪声是由潜艇上的机械运转和潜艇运动所产生的并辐射到水中的噪声，它是由离开潜艇一段距离的水听器接受到的噪声。 潜艇自噪声是安装在潜艇艇体某部位上的全向水听器接收到的由于潜艇自身动力装置﹑设备和艇体运动所引起的噪声。对于潜艇静音性和隐身性来说有意义的是潜艇辐射噪声，潜艇自噪声主要影响自身声纳的探测能力。潜艇辐射噪声一般由机械噪声、螺旋桨噪声以及水动力噪声组成。这些噪声分量的来源和贡献如下：

（1）机械噪声：机械噪声是由艇上各种机械设备、管路系统产生的噪声。主要包括潜艇航行的主机（柴油机、主电机、汽轮机等），变速箱，配套推进传动装置（如轴系等）一集辅助机械在运行过程中产生的振动，通过底座或支架传递到船体，激励船体振动向水中辐射声波。机械噪声是潜艇低速巡航时最主要的噪声源。

（2）螺旋桨噪声：螺旋桨噪声是桨叶在非均匀流场中旋转运动产生的，包括螺旋桨空化噪声、螺旋桨转动噪声和桨叶振动噪声。螺旋桨噪声是潜艇高速航行时的主要噪声源。

（3）水动力噪声：水动力噪声是由不规则起伏的海水作用于航行潜艇所产生的噪声。该噪声包括流噪声、流激振动噪声和表面空化噪声。水动力噪声主要影响平台自噪声，也就是对自身声纳工作有影响。

通过以上介绍可以看出，潜艇的主要辐射噪声来源是机械噪声和螺旋桨噪声，而一艘潜艇只要他在运动必然必然不可避免的有流噪声存在，那么潜艇噪声的理论下限的推导就基于如下假设：

某一艘以一定速度航行的潜艇，没有任何机械噪声和螺旋桨噪声，艇壳没有被流场激发振动，也不会产生表面空化，也就是只存在流噪声。这种情况的潜艇就达到了潜艇噪声的理论极限，除非航速为0，否则其噪声不可能降低了。

3、潜艇噪声理论下限的分析
（1）潜艇模型流噪声计算

第3节笔者已经指出了，潜艇噪声的理论下限就是潜艇的流噪声，流噪声可以通过等比或缩比模型在水洞中直接测量。同时，一个十分令人振奋的情况是：流噪声可以通过流体有限元仿真软件也就是CFD（Computational Fluid Dynamics）直接计算，而商用的CFD软件种类十分的多，同时这方面的文章笔者也找到不少。此处选择采用试验数据齐全的 美国全附体潜艇缩比模型SUBOFF 相关的CFD流噪声计算结果作为论据。SUBOFF 潜艇是DARPA(美国国防预研规划署)和大卫·泰勒研究中心(DTRC)共同成立的规模庞大的 DARPA SUBOFF 研究课题。 SUBOFF 模型，尺寸比例为 1：24，缩小后的模型尺寸为艇长 4.356m，艇身最宽处为 0.508 m ，指挥台长 0.368m，上有一外凸的顶盖。尾翼布置方式为翼型后缘位于 4.007 m 处，尾翼布局为十字型，四个尾翼剖面为 NACA0020 翼型，对称布置。

从数据和长宽比例上看，其线型和尺寸基本是海狼级或弗吉尼亚级的缩比，而实际上美国海军研究部门也以此模型来对上述潜艇的噪声进行的评估。采用商用CFD软件，计算该潜艇模型的辐射噪声，计算时模型运动速度为6节，下列两幅图分别是潜艇模型的表面压力场分布和折算到1米处的辐射噪声频谱图。

从图中可以看出，这种全附体潜艇模型1kHz流噪声声压谱级约为70dB，总声压级根据计算大致为98dB左右。值得一提的是根据美国海军研究部门公开的该模型在水洞中的实测总辐射噪声结果约为101dB，仿真计算和实验结果基本一致。

（2）实际潜艇流噪声分析

由于理论计算的潜艇模型是缩比模型，实际潜艇的表面积远大于模型潜艇，也就是流噪声要远大于缩比模型计算结果。我们在这里再做一个让步的假设，即：实际潜艇流场分布和表面压力分布与模型潜艇完全一致，其流噪声总声源级仅与辐射面积有关。这种假设之所以是让步，是因为显而易见大型的物体在运动时，周围流体的绕流难度增大，流场不均匀性要大于其缩比模型的计算结果，其流噪声也要高于缩比模型总源级加上辐射面积引起的差值。

声学中如果一个物体表面压力场一定，那么其辐射的总声功率与其面积成正比。缩比模型是1:24，那么其表面积比为1:24^2=1:576。那么由表面积引起的声源级提高为10lg(576)=27dB，由此计算真实潜艇在6节航速下，总流噪声声源级为101+27=128分贝，其1kHz辐射谱级因为97dB。根据流噪声理论和实验结果，在缩比模型放大到实际模型尺寸情况下，流噪声在物体上单位面积的总频带级基本不会发生变化，但低频段噪声会抬高，高频段噪声会降低。根据此情况，对1kHz谱级修正6dB，那么真实潜艇在6kn条件下的流噪声总源级为128dB，1kHz谱级为91dB。

通过以上分析可知，一艘长度24*4.356=104m，宽度12.2m的潜艇，在6kn状态航行时，如假设其仅有流噪声，则其辐射噪声总声源级理论下限为128dB，1kHz谱级理论下限为91dB。

4、“海狼”级和“弗吉尼亚”级真实噪声级估计，与其他潜艇噪声的对比

通过第三节的计算我们可以看出，6kn航行的潜艇噪声总源级的理论下限是128dB，1kHz谱级下限是91dB，那么流传的“海狼”级和“弗吉尼亚”级噪声级95dB就应该是1kHz谱级这样才比较合理，在1kHz谱级为95dB的情况下，根据一般潜艇噪声频谱模型，则该潜艇的总声源级为135dB。这个结论也符合国内水声学和潜艇降噪领域关于潜艇安静型技术水平的判断。

同时根据国外文献对苏联/俄罗斯和中国潜艇噪声强度的描述与海狼级作对比，国外文献描述如下：

Designer                   SL in 5-200Hz                       SL in 1kHz               Speed
Delta III                            125-130                        105-110                    4
Delta IV                            120                               100                          4-8  
Typhoon                          125                               105                          4-8
Victor III                           130                               110                           4
Akula                                118（110）                    98（90）             4-8  
093                                  130-135                       110-115                     4
094                                  120                              100                           4-8
Kilo 877                            128                              108                           4
Kilo 636                            118                              98                             4

此处AKula级潜艇噪声的原始描述（括号内）由于也低于了理论极限，因此此处不予采信，真实情况应该是括号外的估计值。另外，美国有报道中国的091级核潜艇噪声为160dB，此处认为其描述的是200Hz以下频带级，那么对应的1kHz谱级为125dB。

同时根据计算和分析推测的美国潜艇的真实噪声情况情况如下：

Designer                   SL in 5-200Hz                       SL in 1kHz               Speed
688                                 130                              115                           6-8  
海狼级                                 115                              95                            6   
弗吉尼亚级                         115                               95                            6     

此处需要注意的是由于只计算了6kn航速下的流噪声理论值，因此本文仅给出6kn条件下的美国潜艇真实噪声情况，在高速情况下美国潜艇的噪声也一定会同样增高，虽然海狼级号称静音航速可以达到20kn，但那只是螺旋桨不空化的上限，并不是其95dB@1kHz的噪声值可以保持到20kn，实际上20kn情况下，即使是海狼级其噪声也将达到115dB@1kHz，将与低速航行下的Victor III 级相当。

由以上对比可以看出，虽然美国潜艇在噪声级上确实比其他国家核潜艇低，但并没有飞跃性的提高，同时受到理论噪声极限的限制，潜艇噪声实际上也不可能无限制的降低。美国潜艇的噪声实际上已经被控制的十分接近理论值了，其他各国也要向其学习，首先将能够控制的机械噪声和螺旋桨噪声降低到最小。

结束语

通过以上分析、仿真和论证，“海狼”级或“弗吉尼亚”级固然是世界顶级的先进潜艇，其安静性已经基本达到了理论极限，但与其他国家潜艇相比，其声学隐身的领先程度并没有想象的那么巨大，对水声学探测也没有颠覆性的挑战。军事爱好者和专业人士应该对其性能保持清醒的头脑和理性的认识，不能人云亦云，空造神话，这对分析国内外军事水平，引导我国潜艇发展方向，谋划我国反潜和潜艇战略战术都有着十分重要的意义。

参考资料
[1]全附体潜艇流噪声数值计算.曾文德等，兵工学报，2010.9
[2] Nancy C. Groves, Thomas T. Huang, Ming  S. Chang. Geometric Characteristics of DARPA SUBOFF Models. David Taylor Research Center, 1989.
[3] A. J. Musker, P. R Loader, M. C. Butcher. Simulation of Submarine in Waves. ISP, vol.35, No.404, 1988.12
[4] Atkins D. J. Computational hydrodynamics for submarine—recent development. [C]. International Symposium on Naval Submarine 5, 1996.10
[5]全附体潜艇的流场和流噪声的数值模拟.卢云涛，上海交通大学硕士学位论文，2008


篇外一：“海狼”级和“弗吉尼亚”级静音神话的成因分析

海狼级和弗吉尼亚级静音神话的成因，笔者看来有如下几点：

（1）宣传需要：此处宣传的需要分为美国人自己的宣传和我国国内专业人士的宣传需要。美国人自己的宣传就不用说了，为的是提升民族自信心、国家安全感，打击敌人士气等等。国内专业人士在论文上也照搬美国的宣传，我认为这是由于为了夸大敌人的能力，提升自己研究目标的军事需求和迫切性，为自己的研究立项和成果申报铺路。实际上在严肃的装备论证中，从来没有用美国人宣传的95dB总声级的这种说法。

（2）冷战胜利余波：由于美国取得了冷战的胜利，而胜利者是不会受到质疑的，所以美国人在宣传上需要的说法就受到了广泛的接受，在贬低苏联/俄罗斯和中国潜艇上的宣传也同样受到了广泛接受。

（3）记者和非专业人士人云亦云：这一条应该是这种神话的由来，应该是本来军方专业人士没有说明测试距离和噪声级准确定义，记者或非专业人士就按自己的理解，这么先进的潜艇一定是低于海洋背景噪声，然后就是95dB总声级啦！实际上我估计军方发言人本来说的应该是1kHz谱级或者是在远场（比如100）米测到的总声级是135dB，因为水声测量必须在远场才有效和直接。然后军方发言人说在这样的距离上低于海洋环境噪声。

由此看来，“海狼”级和“弗吉尼亚”级静音神话就是始于非专业人士人云亦云，然后国外专业人士因为宣传需要不愿更正而愈演愈烈，终于三人成虎，造就了这种神话。

篇外二：“海狼”级和“弗吉尼亚”级到底有没有比环境噪声低呢

以95dB@1kHz计，答案是显而易见的：“海狼”级和“弗吉尼亚”级的辐射噪声没有比环境噪声低，因为浅海3级海况环境噪声是70dB@1kHz，深海浅水区域大概是55-60dB@1kHz，深海深水处大概是40dB@1kHz。实际上笔者认为海狼级的所谓比环境噪声低应该是指的在100米的距离处，因为要对潜艇进行远距离探测，潜艇的噪声是有传播损失的，如果在100米的距离处潜艇的噪声比环境噪声低了，那么就意味着单个无指向性的水听器在远处是无法探测到潜艇的了。而且，实际上美国以前的军用标准也确实有将潜艇噪声折算到100码处的这种算法。

篇外三：既然算出了理论极限，那么潜艇噪声是不是只能到这么低了，还有什么办法
办法还是有滴，
第一个办法就是被称为噪声控制领域王冠上的钻石的：主动反相噪声抵消技术
反相噪声抵消这种技术利用发射与噪声源强度相同相位相反的声音抵消目标噪声，达到“以声消声”的效果。但是这个技术尚有极大的难度，非常难，十分难，呸喽呸喽的难啊！
具体应用在军事领域还有很长的路要走，像应用在潜艇这样巨大物体的整体流噪声控制上，个人以为50年之内难以实现。
其难点主要有如下几处：
第一是噪声波形很难估计，尤其是流噪声是完全不受自身控制产生的，只能通过布置在艇体表面的接收器实施采集。
第二是反相噪声抵消本质上发射了一个和你要消灭的噪声相同的噪声，只不过相位反相，同时发射的位置也要与你想消的噪声的位置相同（至少在1/6波长距离之内），也就是艇体表面每一个位置都要布置上发射单元，否则就不是在消声而是会导致声音在远场相干叠加，有的方位减弱，有的方位反而增强，这不是弄巧成拙了么？
所以主动消声这项技术啊，军用领域目前只用在了主动浮阀在主要噪声源头做一定的控制，即使现在在民用领域用，也仅仅用在降噪耳机这种降噪范围小的领域，你让他用在汽车轿厢或者飞机机舱降噪看看，用在哪些领域只能保证一个小区域达到效果，出了这个区域就会增强噪声了！

第二个办法就是进一步修改潜艇线型，探索表面材料对流噪声的影响

同样的仿真也做过无尾翼无围壳潜艇的流噪声，大概可以降低3-6分贝，不过···这样奇怪的设计，就不是我能决定的了。

表面材料如果能够做成超流体材料，也可能会降低流噪声，不过，超导体用在潜艇上我看还靠谱一些

篇外四：辐射噪声对探测距离的影响
说了这么多这个噪声多少，那个噪声多少，那么到底辐射噪声对声纳的探测距离的影响是多大呢，这要从声纳方程说起。
被动声纳方程：SL-TL+DI-NL=DT
SL:目标辐射噪声
TL:传播损失
DI:基阵增益
NL:声纳平台噪声
DT:声纳检测阈
多么简单的方程，我上学的时候也这么认为来的，后来随着水平的提高眼界的开阔，才发现，当年认为她简单真是可笑不自量，无怪尤立克（不是卖快餐那个······）先生用一本书：水声原理就讲了这么几个物理量，而且还仅仅是入门。
呵呵，闲扯了这么多，就说说噪声对探测距离的影响吧，这里影响距离的是TL传播损失，在无限介质中传播损失公式如下：
TL=20lg(R)+αR，其中R为距离，α为介质吸收率
如果目标SL降低3分贝，对于1kHz的声信号，吸收率α=0.1dB/km，在声纳方程中其他量都不变的情况下，如果原本探测距离是10公里，那么降低3分贝之后，探测距离就变成了7公里了，如果原本探测距离是100公里，那么降低3分贝之后···变为了85公里。
如果目标SL降低10分贝，对于1kHz的声信号，如果原本探测距离是10公里，那么降低10分贝之后，探测距离就变成了1.8公里了，如果原本探测距离是100公里，那么降低10分贝之后···变为了60公里。
也就是说，原本声纳的探测距离越远，被动噪声降低所带来的好处（比例上的好处）就越不明显。

打破“海狼”级和“弗吉尼亚”级核潜艇神话——潜艇噪声理论下限探讨与分析

xinsrc_d0eddb3665324a8084f4bfbc685a0982.jpg (10.64 KB, 下载次数: 56)

下载附件 保存到相册

2013-4-10 07:04 上传

1、引言

“海狼”级和“弗吉尼亚”级潜艇是美国目前最先进的攻击型核潜艇，自服役之始就被看做是攻击型核潜艇巅峰之作，在网络上和军事评论界流传着很多关于这两种核潜艇先进程度的描述，最多的莫过于其神奇的低噪声隐身性能。网络上和军事评论界对美国这两级最先进核潜艇低噪声隐身性的一般评价有如下说法:辐射噪声已经低于海洋背景噪声、在水下20节航行的弗吉尼亚级噪声低过码头停泊的洛杉矶级别，还有直接“数据”说话说这两级潜艇噪声级为95dB而海洋背景噪声为100——110dB等等诸如此类说法。甚至有些比较严肃的专业研究舰船降噪或水声学的科技论文也不加求证和思考的引用这类数据。这些说法另普通军迷眼花缭乱无所适从、媚外者狂喜不已如痴如醉、爱国者妄自菲薄自怨自艾。本文通过对潜艇噪声理论极限的分析，结合网络上能够找到的资料，推测“海狼”级和“弗吉尼亚”级核潜艇真正的声学隐身水平，与其他潜艇声学隐身性能对比，力求打破“海狼”级和“弗吉尼亚”级核潜艇静音神话。

阅读建议：阅读本文前最好先阅读笔者以前的一篇文章：潜艇辐射噪声的一般特征和水声学上噪声强度描述方法，以及以往报道的一些误区


2、潜艇噪声的组成，及潜艇噪声理论下限的物理概念

潜艇的噪声可以分为辐射噪声和自噪声两种。其中辐射噪声是由潜艇上的机械运转和潜艇运动所产生的并辐射到水中的噪声，它是由离开潜艇一段距离的水听器接受到的噪声。 潜艇自噪声是安装在潜艇艇体某部位上的全向水听器接收到的由于潜艇自身动力装置﹑设备和艇体运动所引起的噪声。对于潜艇静音性和隐身性来说有意义的是潜艇辐射噪声，潜艇自噪声主要影响自身声纳的探测能力。潜艇辐射噪声一般由机械噪声、螺旋桨噪声以及水动力噪声组成。这些噪声分量的来源和贡献如下：

（1）机械噪声：机械噪声是由艇上各种机械设备、管路系统产生的噪声。主要包括潜艇航行的主机（柴油机、主电机、汽轮机等），变速箱，配套推进传动装置（如轴系等）一集辅助机械在运行过程中产生的振动，通过底座或支架传递到船体，激励船体振动向水中辐射声波。机械噪声是潜艇低速巡航时最主要的噪声源。

（2）螺旋桨噪声：螺旋桨噪声是桨叶在非均匀流场中旋转运动产生的，包括螺旋桨空化噪声、螺旋桨转动噪声和桨叶振动噪声。螺旋桨噪声是潜艇高速航行时的主要噪声源。

（3）水动力噪声：水动力噪声是由不规则起伏的海水作用于航行潜艇所产生的噪声。该噪声包括流噪声、流激振动噪声和表面空化噪声。水动力噪声主要影响平台自噪声，也就是对自身声纳工作有影响。

通过以上介绍可以看出，潜艇的主要辐射噪声来源是机械噪声和螺旋桨噪声，而一艘潜艇只要他在运动必然必然不可避免的有流噪声存在，那么潜艇噪声的理论下限的推导就基于如下假设：

某一艘以一定速度航行的潜艇，没有任何机械噪声和螺旋桨噪声，艇壳没有被流场激发振动，也不会产生表面空化，也就是只存在流噪声。这种情况的潜艇就达到了潜艇噪声的理论极限，除非航速为0，否则其噪声不可能降低了。

3、潜艇噪声理论下限的分析
（1）潜艇模型流噪声计算

第3节笔者已经指出了，潜艇噪声的理论下限就是潜艇的流噪声，流噪声可以通过等比或缩比模型在水洞中直接测量。同时，一个十分令人振奋的情况是：流噪声可以通过流体有限元仿真软件也就是CFD（Computational Fluid Dynamics）直接计算，而商用的CFD软件种类十分的多，同时这方面的文章笔者也找到不少。此处选择采用试验数据齐全的 美国全附体潜艇缩比模型SUBOFF 相关的CFD流噪声计算结果作为论据。SUBOFF 潜艇是DARPA(美国国防预研规划署)和大卫·泰勒研究中心(DTRC)共同成立的规模庞大的 DARPA SUBOFF 研究课题。 SUBOFF 模型，尺寸比例为 1：24，缩小后的模型尺寸为艇长 4.356m，艇身最宽处为 0.508 m ，指挥台长 0.368m，上有一外凸的顶盖。尾翼布置方式为翼型后缘位于 4.007 m 处，尾翼布局为十字型，四个尾翼剖面为 NACA0020 翼型，对称布置。

潜艇模型.JPG (39.38 KB, 下载次数: 62)

下载附件 保存到相册

2013-4-12 12:31 上传

潜艇模型及CFD网格划分

从数据和长宽比例上看，其线型和尺寸基本是海狼级或弗吉尼亚级的缩比，而实际上美国海军研究部门也以此模型来对上述潜艇的噪声进行的评估。采用商用CFD软件，计算该潜艇模型的辐射噪声，计算时模型运动速度为6节，下列两幅图分别是潜艇模型的表面压力场分布和折算到1米处的辐射噪声频谱图。

十字潜艇.JPG (13.9 KB, 下载次数: 57)

下载附件 保存到相册

2013-4-12 14:12 上传

噪声.JPG (15.01 KB, 下载次数: 57)

下载附件 保存到相册

2013-4-12 14:39 上传

模型潜艇表面压力场分布和辐射噪声频谱

从图中可以看出，这种全附体潜艇模型1kHz流噪声声压谱级约为70dB，总声压级根据计算大致为98dB左右。值得一提的是根据美国海军研究部门公开的该模型在水洞中的实测总辐射噪声结果约为101dB，仿真计算和实验结果基本一致。

（2）实际潜艇流噪声分析

由于理论计算的潜艇模型是缩比模型，实际潜艇的表面积远大于模型潜艇，也就是流噪声要远大于缩比模型计算结果。我们在这里再做一个让步的假设，即：实际潜艇流场分布和表面压力分布与模型潜艇完全一致，其流噪声总声源级仅与辐射面积有关。这种假设之所以是让步，是因为显而易见大型的物体在运动时，周围流体的绕流难度增大，流场不均匀性要大于其缩比模型的计算结果，其流噪声也要高于缩比模型总源级加上辐射面积引起的差值。

声学中如果一个物体表面压力场一定，那么其辐射的总声功率与其面积成正比。缩比模型是1:24，那么其表面积比为1:24^2=1:576。那么由表面积引起的声源级提高为10lg(576)=27dB，由此计算真实潜艇在6节航速下，总流噪声声源级为101+27=128分贝，其1kHz辐射谱级因为97dB。根据流噪声理论和实验结果，在缩比模型放大到实际模型尺寸情况下，流噪声在物体上单位面积的总频带级基本不会发生变化，但低频段噪声会抬高，高频段噪声会降低。根据此情况，对1kHz谱级修正6dB，那么真实潜艇在6kn条件下的流噪声总源级为128dB，1kHz谱级为91dB。

通过以上分析可知，一艘长度24*4.356=104m，宽度12.2m的潜艇，在6kn状态航行时，如假设其仅有流噪声，则其辐射噪声总声源级理论下限为128dB，1kHz谱级理论下限为91dB。

4、“海狼”级和“弗吉尼亚”级真实噪声级估计，与其他潜艇噪声的对比

通过第三节的计算我们可以看出，6kn航行的潜艇噪声总源级的理论下限是128dB，1kHz谱级下限是91dB，那么流传的“海狼”级和“弗吉尼亚”级噪声级95dB就应该是1kHz谱级这样才比较合理，在1kHz谱级为95dB的情况下，根据一般潜艇噪声频谱模型，则该潜艇的总声源级为135dB。这个结论也符合国内水声学和潜艇降噪领域关于潜艇安静型技术水平的判断。

同时根据国外文献对苏联/俄罗斯和中国潜艇噪声强度的描述与海狼级作对比，国外文献描述如下：

Designer                   SL in 5-200Hz                       SL in 1kHz               Speed
Delta III                            125-130                        105-110                    4
Delta IV                            120                               100                          4-8  
Typhoon                          125                               105                          4-8
Victor III                           130                               110                           4
Akula                                118（110）                    98（90）             4-8  
093                                  130-135                       110-115                     4
094                                  120                              100                           4-8
Kilo 877                            128                              108                           4
Kilo 636                            118                              98                             4

此处AKula级潜艇噪声的原始描述（括号内）由于也低于了理论极限，因此此处不予采信，真实情况应该是括号外的估计值。另外，美国有报道中国的091级核潜艇噪声为160dB，此处认为其描述的是200Hz以下频带级，那么对应的1kHz谱级为125dB。

同时根据计算和分析推测的美国潜艇的真实噪声情况情况如下：

Designer                   SL in 5-200Hz                       SL in 1kHz               Speed
688                                 130                              115                           6-8  
海狼级                                 115                              95                            6   
弗吉尼亚级                         115                               95                            6     

此处需要注意的是由于只计算了6kn航速下的流噪声理论值，因此本文仅给出6kn条件下的美国潜艇真实噪声情况，在高速情况下美国潜艇的噪声也一定会同样增高，虽然海狼级号称静音航速可以达到20kn，但那只是螺旋桨不空化的上限，并不是其95dB@1kHz的噪声值可以保持到20kn，实际上20kn情况下，即使是海狼级其噪声也将达到115dB@1kHz，将与低速航行下的Victor III 级相当。

由以上对比可以看出，虽然美国潜艇在噪声级上确实比其他国家核潜艇低，但并没有飞跃性的提高，同时受到理论噪声极限的限制，潜艇噪声实际上也不可能无限制的降低。美国潜艇的噪声实际上已经被控制的十分接近理论值了，其他各国也要向其学习，首先将能够控制的机械噪声和螺旋桨噪声降低到最小。

结束语

通过以上分析、仿真和论证，“海狼”级或“弗吉尼亚”级固然是世界顶级的先进潜艇，其安静性已经基本达到了理论极限，但与其他国家潜艇相比，其声学隐身的领先程度并没有想象的那么巨大，对水声学探测也没有颠覆性的挑战。军事爱好者和专业人士应该对其性能保持清醒的头脑和理性的认识，不能人云亦云，空造神话，这对分析国内外军事水平，引导我国潜艇发展方向，谋划我国反潜和潜艇战略战术都有着十分重要的意义。

参考资料
[1]全附体潜艇流噪声数值计算.曾文德等，兵工学报，2010.9
[2] Nancy C. Groves, Thomas T. Huang, Ming  S. Chang. Geometric Characteristics of DARPA SUBOFF Models. David Taylor Research Center, 1989.
[3] A. J. Musker, P. R Loader, M. C. Butcher. Simulation of Submarine in Waves. ISP, vol.35, No.404, 1988.12
[4] Atkins D. J. Computational hydrodynamics for submarine—recent development. [C]. International Symposium on Naval Submarine 5, 1996.10
[5]全附体潜艇的流场和流噪声的数值模拟.卢云涛，上海交通大学硕士学位论文，2008


篇外一：“海狼”级和“弗吉尼亚”级静音神话的成因分析

海狼级和弗吉尼亚级静音神话的成因，笔者看来有如下几点：

（1）宣传需要：此处宣传的需要分为美国人自己的宣传和我国国内专业人士的宣传需要。美国人自己的宣传就不用说了，为的是提升民族自信心、国家安全感，打击敌人士气等等。国内专业人士在论文上也照搬美国的宣传，我认为这是由于为了夸大敌人的能力，提升自己研究目标的军事需求和迫切性，为自己的研究立项和成果申报铺路。实际上在严肃的装备论证中，从来没有用美国人宣传的95dB总声级的这种说法。

（2）冷战胜利余波：由于美国取得了冷战的胜利，而胜利者是不会受到质疑的，所以美国人在宣传上需要的说法就受到了广泛的接受，在贬低苏联/俄罗斯和中国潜艇上的宣传也同样受到了广泛接受。

（3）记者和非专业人士人云亦云：这一条应该是这种神话的由来，应该是本来军方专业人士没有说明测试距离和噪声级准确定义，记者或非专业人士就按自己的理解，这么先进的潜艇一定是低于海洋背景噪声，然后就是95dB总声级啦！实际上我估计军方发言人本来说的应该是1kHz谱级或者是在远场（比如100）米测到的总声级是135dB，因为水声测量必须在远场才有效和直接。然后军方发言人说在这样的距离上低于海洋环境噪声。

由此看来，“海狼”级和“弗吉尼亚”级静音神话就是始于非专业人士人云亦云，然后国外专业人士因为宣传需要不愿更正而愈演愈烈，终于三人成虎，造就了这种神话。

篇外二：“海狼”级和“弗吉尼亚”级到底有没有比环境噪声低呢

以95dB@1kHz计，答案是显而易见的：“海狼”级和“弗吉尼亚”级的辐射噪声没有比环境噪声低，因为浅海3级海况环境噪声是70dB@1kHz，深海浅水区域大概是55-60dB@1kHz，深海深水处大概是40dB@1kHz。实际上笔者认为海狼级的所谓比环境噪声低应该是指的在100米的距离处，因为要对潜艇进行远距离探测，潜艇的噪声是有传播损失的，如果在100米的距离处潜艇的噪声比环境噪声低了，那么就意味着单个无指向性的水听器在远处是无法探测到潜艇的了。而且，实际上美国以前的军用标准也确实有将潜艇噪声折算到100码处的这种算法。

篇外三：既然算出了理论极限，那么潜艇噪声是不是只能到这么低了，还有什么办法
办法还是有滴，
第一个办法就是被称为噪声控制领域王冠上的钻石的：主动反相噪声抵消技术
反相噪声抵消这种技术利用发射与噪声源强度相同相位相反的声音抵消目标噪声，达到“以声消声”的效果。但是这个技术尚有极大的难度，非常难，十分难，呸喽呸喽的难啊！
具体应用在军事领域还有很长的路要走，像应用在潜艇这样巨大物体的整体流噪声控制上，个人以为50年之内难以实现。
其难点主要有如下几处：
第一是噪声波形很难估计，尤其是流噪声是完全不受自身控制产生的，只能通过布置在艇体表面的接收器实施采集。
第二是反相噪声抵消本质上发射了一个和你要消灭的噪声相同的噪声，只不过相位反相，同时发射的位置也要与你想消的噪声的位置相同（至少在1/6波长距离之内），也就是艇体表面每一个位置都要布置上发射单元，否则就不是在消声而是会导致声音在远场相干叠加，有的方位减弱，有的方位反而增强，这不是弄巧成拙了么？
所以主动消声这项技术啊，军用领域目前只用在了主动浮阀在主要噪声源头做一定的控制，即使现在在民用领域用，也仅仅用在降噪耳机这种降噪范围小的领域，你让他用在汽车轿厢或者飞机机舱降噪看看，用在哪些领域只能保证一个小区域达到效果，出了这个区域就会增强噪声了！

第二个办法就是进一步修改潜艇线型，探索表面材料对流噪声的影响

同样的仿真也做过无尾翼无围壳潜艇的流噪声，大概可以降低3-6分贝，不过···这样奇怪的设计，就不是我能决定的了。

表面材料如果能够做成超流体材料，也可能会降低流噪声，不过，超导体用在潜艇上我看还靠谱一些

篇外四：辐射噪声对探测距离的影响
说了这么多这个噪声多少，那个噪声多少，那么到底辐射噪声对声纳的探测距离的影响是多大呢，这要从声纳方程说起。
被动声纳方程：SL-TL+DI-NL=DT
SL:目标辐射噪声
TL:传播损失
DI:基阵增益
NL:声纳平台噪声
DT:声纳检测阈
多么简单的方程，我上学的时候也这么认为来的，后来随着水平的提高眼界的开阔，才发现，当年认为她简单真是可笑不自量，无怪尤立克（不是卖快餐那个······）先生用一本书：水声原理就讲了这么几个物理量，而且还仅仅是入门。
呵呵，闲扯了这么多，就说说噪声对探测距离的影响吧，这里影响距离的是TL传播损失，在无限介质中传播损失公式如下：
TL=20lg(R)+αR，其中R为距离，α为介质吸收率
如果目标SL降低3分贝，对于1kHz的声信号，吸收率α=0.1dB/km，在声纳方程中其他量都不变的情况下，如果原本探测距离是10公里，那么降低3分贝之后，探测距离就变成了7公里了，如果原本探测距离是100公里，那么降低3分贝之后···变为了85公里。
如果目标SL降低10分贝，对于1kHz的声信号，如果原本探测距离是10公里，那么降低10分贝之后，探测距离就变成了1.8公里了，如果原本探测距离是100公里，那么降低10分贝之后···变为了60公里。
也就是说，原本声纳的探测距离越远，被动噪声降低所带来的好处（比例上的好处）就越不明显。