現代反潛手段多樣，潛艦為何還具隱蔽優勢?自由《軍武頻道》幫您科普潛艦隱身。（圖片擷取自通用動力）

〔記者吳哲宇／台北報導〕國造潛艦「海鯤號」日前公開亮相，國軍發展水下戰力進入新的里程碑。不過潛艦造價高昂，是否有必要發展潛艦？海空反潛及聲納探測科技已然成熟，潛艦如何擁有隱匿優勢？自由《軍武頻道》為您解析水下複雜的物理特性，如何反制敵艦聲納的偵探掌握，了解潛艦隱匿優勢的真相。

圖為聲納發出的聲波在水中傳遞的路徑圖。簡言之，受到折射影響，聲波會在水中不斷折射彎曲，最後甚至變成反射現象，因而造成聲納盲區。潛艦只有在經過圖中線的區域才會被偵測。（圖片擷取自美國國防技術資訊中心DTIC公開資料）

水中折射造成聲波彎曲物體位置失真 創造聲波盲區

簡而言之，聲納的運作原理就像蝙蝠一樣，聲音在碰觸到物體時會回傳，艦艇再根據聲音來回的時間利用聲速推算與潛艦的距離，但是此物理原則在水下會變得複雜。眾所周知的著名實驗，把棒狀物體放入水杯中時，棒狀物體看起來就像被折彎了一樣，這是因為光從空氣中進入到水中這另一個密度不同的介質時，光產生了折射現象，因此水面下的物體位置看起來發生了偏移。

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雖然說海面下都是水，但水的密度會隨溫度、鹽度與壓力變化，而且水是流體，這三個變項的數值在各處都是不同的、也會隨時發生變化。而不同的密度就等於不同的介質，聲波在穿越時會不斷發生折射現象。

因此，即便水面艦從上而下垂直發射的聲波，聲波在經過不斷的折射彎曲後，最後甚至會發生反射現象，使聲波重返海面，聲波在水下不斷以U字形前進。根據聲波行經路線畫出來的圖，就能夠發現有一個聲波無法抵達的區域，即「陰影區」（shadow zone），此即為導管效應（Sound duct）。

圖為聲納運作的情形，聲納運作並不像雷達一樣往周圍「掃」一圈，而是擴散成數個同心圓，只有在圓形的邊上才能被探測。（圖片擷取自《科學發展》573期）

潛艦必須維持在聽音範圍內才能聽到

而聲波路徑在不同的海域、不同的季節和不同的海底地形，其路徑圖更是在隨時變化，因為每個海域的平均水溫都不盡相同，四季的水溫也會變化。而以台海區域為例，不僅周邊海底地形複雜，又有各種洋流經過，海域密度不均且變化劇烈，因此各國都持續在此區域蒐集水文資料。

另外，聲音在水下還會發生匯聚效應（Convergence）現象。當聲波從水面艦發射發散後，隨著深度越深聲速越慢，同時偏折現象越加彎曲，在到反射區域時，聲波路徑會在此處集中，形成匯聚區（Convergence Zone），並在到達水面進行再反射時會再匯聚一次。只有這些聲波路徑匯聚處，或是潛艦經過聲波路徑，才能聽得到聲音，但每個匯聚區寬度僅約5至6浬，因此又叫「窄圈」。一艘航速28節的潛艦，只需要8至9分鐘就可以通過匯聚區的5到6浬寬度，使得聲納失去接觸，船艦與潛艦距離必須隨時保持在匯聚區內。

複合手段尋找潛艦

為減少聲波盲區，現代水面艦多裝設「可變深度拖曳陣列聲納」，將聲納組成一排陣列，再放入水中拖曳。但是操作拖曳陣列聲納的船艦的航向與航速都會受到限制，例如航速太快則流體噪音越大、干擾拖曳聲納運作，而且艦體轉向會使拖曳陣列彎曲而影響探測，太激烈的轉彎甚至可能對陣列施予過大應力而造成毀損。

因此，拖曳陣列聲納主要作為一種早期預警。當聲納在匯聚區上獲得接觸後，船艦立刻派出反潛直昇機或呼叫友軍反潛機，以最快速率前往接觸位置，再透過聲納浮標或吊放聲納等設備進行確認或建立精確追蹤。

我國的反潛機是利用機上的磁性探測設備偵查潛艦的金屬反應，雖然能進行廣域搜索，但探測深度很淺。（圖片擷取自CAE官網）

又或者，海軍可以設置水下監聽系統建立防線，當潛艦通過時，做為早期預警手段，這是探測方利用匯聚效應的另一個特點，主要設置在水深1500公尺左右的地方。此處稱為「深海低頻聲學通道」，是海水密度最低的區域，聲波能量衰減的幅度最小。同時，這一通道的海水密度與上下層海域都不同，往上的聲波會在通道頂部反射，往下的聲波會在通道底部反射，成為一個匯聚通道，可以聽到遙遠距離的聲音。但水下監聽系統屬於不可移動的硬體設施，潛艦可以進行迴避，而如果整個海底深度都沒達到聲速低谷與反轉的深度，升學通道就不存在，匯聚效應也不會存在。

因此，即便潛艦造價高昂，仍被認為是不對稱作戰的手段之一，因為潛艦在隱匿性上仍佔高度優勢，而探測方則須利用多種手段才能發覺。我國目前在國造潛艦進度已完成重大里程碑，但在反潛上仍有許多缺陷有待解決。我國除水面艦聲納之外，僅有反潛直升機和P-3C反潛巡邏機，其中P-3C是藉由加裝在飛機上的磁性探測設備，來偵測水下潛艦的金屬磁場，雖然能進行廣域搜索，但僅能探測淺層海域。

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