一 背景

一戰(zhàn)時(shí)期，英國受到德國海軍U型潛艇大量攻擊海上交通線的威脅。當(dāng)時(shí)的潛艇雖然裝備魚雷，可以在水下攻擊，但是它們本質(zhì)上仍然是水面艦艇，只能短時(shí)間潛入水中，并且必須頻繁地上浮充電，因而只有在準(zhǔn)備攻擊或受到攻擊時(shí)才會(huì)下潛。在水面上，潛艇很容易被來自空中的飛行器偵查到和被攻擊。當(dāng)?shù)聡＼婇_始發(fā)動(dòng)無限制潛艇戰(zhàn)時(shí)，英國海軍制造了C級反潛飛艇，這是第一種專為反潛戰(zhàn)而造的飛行器。

隨著飛機(jī)的發(fā)明，將飛機(jī)用于反潛戰(zhàn)的想法迅速發(fā)展。1915年末，英國開始利用水上飛機(jī)進(jìn)行海上巡邏，通過用新設(shè)計(jì)的空投深水炸彈攻擊比利時(shí)海岸附近的德國潛艇，開創(chuàng)了空中反潛戰(zhàn)。之后，用反潛機(jī)獵殺潛艇成為了一種標(biāo)準(zhǔn)做法。在這些反潛戰(zhàn)中，80%被發(fā)現(xiàn)的U型潛艇是浮出水面的，其余20%是處于潛望鏡深度的。巡邏機(jī)可以從5英里（約8千米）的距離上發(fā)現(xiàn)潛艇，但是潛艇的觀察員可以在這個(gè)距離的兩倍上發(fā)現(xiàn)巡邏機(jī)。當(dāng)時(shí)的U型潛艇平均需要2分鐘才能完全下潛，不足以及時(shí)躲避空襲，但之后改進(jìn)的U型潛艇平均在大約1分鐘以內(nèi)可以下潛，使得航空反潛變得更加困難。U型潛艇的威脅有增無減，直到英國開始建立包括護(hù)航艦艇和巡邏機(jī)的船隊(duì)護(hù)航系統(tǒng)。陸基巡邏機(jī)受到航程的限制，負(fù)責(zé)協(xié)助定位U型潛艇，迫使U型潛艇在白天潛入水中。

1915年，英國開始試驗(yàn)水聽器在監(jiān)聽潛艇螺旋槳噪音上的作用。1916年4月，德國潛艇UC-3被水聽器偵測到并因此被擊沉。1917年2月，以托馬斯·阿爾瓦·愛迪生為首的美國海軍咨詢委員會(huì)成立了一個(gè)特別問題委員會(huì)，下設(shè)潛艇噪音探測小組委員會(huì)。

戰(zhàn)時(shí)有一些試圖將水聽器懸掛在水上飛機(jī)和飛行艇上的嘗試，以使水聽器能夠在空中反潛戰(zhàn)中發(fā)揮作用。水上飛機(jī)和飛行艇必須降落在水上，使水聽器進(jìn)入水中，并關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)防止噪音干擾。因此拒絕的意見出現(xiàn)，因?yàn)橛腥藫?dān)心發(fā)動(dòng)機(jī)無法再次啟動(dòng)。后來發(fā)現(xiàn)軟式飛艇是使用這種水聽器的最好平臺，但是戰(zhàn)爭在它們能夠廣泛運(yùn)用之前就結(jié)束了。

在間戰(zhàn)期，關(guān)于水聲學(xué)的研究繼續(xù)進(jìn)行，1924年引入了商用測深儀用以測定水深，石英晶體換能器的發(fā)明使美國海軍1928年在艦艇上安裝了第一批實(shí)驗(yàn)性的回波測距裝置。1933年，美國海軍制造了20套回聲測距聲吶設(shè)備（SOund NAvigation and Ranging，簡稱SONAR）。美國海岸與地理測量局（Coast and Geodetic Survey，下文簡稱C&GS）于1931年提出了聲吶浮標(biāo)的前身“水聲-無線電浮標(biāo)（sono-radio buoy）”，以取代專門作為無線電聲學(xué)測距站（Radio Acoustic Ranging）的船舶。1936年7月，C&GS的水聲-無線電浮標(biāo)正式投入使用。它的體積很大，裝在一個(gè)桶形容器內(nèi)以漂浮在水上，并在內(nèi)部容納所有電子設(shè)備與電池，如下圖所示。通過電磁激活的水聽器檢測到水下的爆炸物爆炸聲，并通過無線電將其轉(zhuǎn)發(fā)，通過延時(shí)法來測量爆炸距離。

二 投入戰(zhàn)爭

I 概念與設(shè)計(jì)

1939年9月，隨著英法對德國宣戰(zhàn)，大西洋戰(zhàn)役正式開始。英國根據(jù)在一戰(zhàn)獲得的反潛經(jīng)驗(yàn)，使用船隊(duì)護(hù)航系統(tǒng)統(tǒng)一護(hù)航商船，并有來自英國皇家空軍海岸司令部陸基巡邏機(jī)的支援。雖然陸基巡邏機(jī)的航程優(yōu)先，缺乏發(fā)動(dòng)致命攻擊的武器，但這些巡邏機(jī)在發(fā)現(xiàn)和攻擊U型潛艇上是有效的，迫使它們下潛并阻止它們對海上航運(yùn)的襲擊。1941年，德國海軍開始組織潛艇狼群，集結(jié)多艘U型潛艇對盟軍的船隊(duì)進(jìn)行協(xié)同打擊。同年被德國海軍U型潛艇擊沉的船只達(dá)到了1118艘，而盟軍發(fā)現(xiàn)的U型潛艇有95%都逃脫了攻擊。隨著美國參戰(zhàn)，德國同樣派出U型潛艇到美國東海岸打擊航運(yùn)。為此，美國海軍航空兵和美國陸軍航空兵進(jìn)行反潛巡邏，試圖在U型潛艇上浮時(shí)通過目視發(fā)現(xiàn)它們，但直到1942年3月前，反潛機(jī)都沒有裝備雷達(dá)，無法在夜間進(jìn)行巡邏。

1941年5月，英國海軍部反潛措施委員會(huì)主席帕特里克·梅納德·斯圖亞特·布萊克特男爵提出了一種使用一次性可消耗的空投聲吶系統(tǒng)或聲吶浮標(biāo)的想法。美國方面回復(fù)他們已經(jīng)開展了一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目在不使用飛機(jī)的情況下體現(xiàn)了一些相同的問題。羅斯福總統(tǒng)的顧問范尼瓦爾·布什在康涅狄格州新倫敦的特朗布爾堡建立了哥倫比亞水聲實(shí)驗(yàn)室。1941年6月，科學(xué)研究與發(fā)展辦公室（Office of Scientific Research and Development，下文簡稱OSRD）與新澤西州卡姆登的美利堅(jiān)無線電公司（Radio Corporation Of America，下文簡稱RCA）簽訂了一份合同，開發(fā)一種無線電聲吶浮標(biāo)，從護(hù)航船隊(duì)后方的護(hù)航艦上部署，用以探測尾隨的U型潛艇。

RCA在不到三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)交付了第一批用于艦船部署的聲吶浮標(biāo)。這些60磅（約27千克）重的浮標(biāo)魚1941年9月在新澤西州巴內(nèi)加特灣進(jìn)行了測試。它們工作得很好，足以證明這個(gè)概念的正確性，盡管第一批試驗(yàn)品很吵而且有漏水問題。然而美國海軍決定將注意力放在更高優(yōu)先級的項(xiàng)目上，而聲吶浮標(biāo)的開發(fā)也被正式停止。1942年2月，美國海軍研發(fā)協(xié)調(diào)員要求國防研究委員會(huì)（National Defense Research Council，下文簡稱NDRC）開發(fā)一種消耗性無線電聲吶浮標(biāo)，供海軍飛艇使用，隨后開發(fā)工作在哥倫比亞水聲實(shí)驗(yàn)室開始。

而與官方的停止開發(fā)命令相反，RCA已經(jīng)將他們的浮標(biāo)清理好，修理好并存放起來。在海軍提出要求的幾周內(nèi)，1942年3月7日在新倫敦附近與S-20號潛艇和K-5號軟式飛艇進(jìn)行的演習(xí)中使用了兩個(gè)翻新的RCA艦載聲吶浮標(biāo)，證明了在空中反潛戰(zhàn)中無線電聲吶浮標(biāo)的實(shí)用性。在演習(xí)中，浮標(biāo)在最遠(yuǎn)3英里（約4.8千米）的距離上探測到了水下潛艇螺旋槳的聲音，而飛艇上的無線電信號接收在5英里（約8千米）的距離內(nèi)令人滿意。

第一個(gè)可空投聲吶浮標(biāo)重約15磅（約6.8千克），包在一個(gè)長約3英尺（約0.9米），直徑約5英寸（127厘米）的圓柱體中。這個(gè)尺寸后來被標(biāo)準(zhǔn)化，稱為A尺寸。為了避免使用戰(zhàn)爭急需物資，第一個(gè)浮標(biāo)的外筒是一個(gè)外表涂有醇酸樹脂的四分之一英寸（約0.635厘米）厚的紙管，以保持幾個(gè)小時(shí)的防水。電子設(shè)備和電池倉末端的木盤用膠帶和柔性間隙密封，提供防水完整性。底盤上的一個(gè)孔用水溶性材料密封，使浮標(biāo)可以在幾個(gè)小時(shí)之后進(jìn)水沉沒。它擁有一個(gè)調(diào)頻電抗調(diào)制的半瓦無線電發(fā)射器，可調(diào)諧到60至72兆赫頻段的6個(gè)調(diào)頻色標(biāo)編碼頻率中的任意一個(gè)頻率，并使用5個(gè)低耗絲真空管，由手電筒電池供電。它有一個(gè)鋼制單極天線和一個(gè)懸浮在24英尺（約7.3米）深水處的鎳磁致伸縮水聽器。由于水聽器的匹配問題以及連接水聽器和電子設(shè)備的電線尺寸問題，聲吶浮標(biāo)的深度較淺。最初計(jì)劃從飛艇上手動(dòng)投放，但早期的試驗(yàn)型號的投放試驗(yàn)是通過將它們從高橋上投放來進(jìn)行的。當(dāng)決定它們將用飛機(jī)投放時(shí)，浮標(biāo)上添加了降落傘，并用收入浮標(biāo)中可以自行伸出的天線代替了原有的剛性天線。

1942年6月，第一種量產(chǎn)列裝的被動(dòng)寬帶聲吶浮標(biāo)AN/CRT-1面世，如下圖所示。

AN/CRT-1的工作頻率為300-8000赫茲，處在人耳可接收的頻率范圍內(nèi)，完全依賴人耳聽覺進(jìn)行信號處理。操作員必須根據(jù)自己分辨各種水下聲音的能力做出實(shí)時(shí)決策。隨后的改進(jìn)型AN/CRT-1A工作頻率修改到100-10000赫茲，重量減輕到12.7磅（約5.8千克）。懸掛電纜儲存在中空外殼內(nèi)，使浮標(biāo)長度比早期設(shè)計(jì)減少了4英寸（約10.2厘米），總長度減少到40英寸（101.6厘米）。AN/CRT-1A正式得到了“可消耗無線電聲吶浮標(biāo)（Expendable Radio SonoBuoy，簡稱ERSB）”的稱呼。

II 使用

AN/CRT-1將與AN/ARR-3接收器配合使用。AN/ARR-3有六個(gè)系統(tǒng)頻道。

投放AN/CRT-1時(shí)，一根拴在飛機(jī)上的固定線將會(huì)撕開降落傘蓋，使直徑24英寸（約61厘米）的橙色降落傘打開，天線同時(shí)從降落傘上的一個(gè)孔中伸出。天線是一根39英寸（約99厘米）的四分之一波鋼管，約有9.5英寸（約24厘米）的天線通過一個(gè)防水套管與水隔絕。降落傘的一個(gè)護(hù)罩將拉動(dòng)一個(gè)開關(guān)銷，打開無線電發(fā)射機(jī)。在水中，降落傘仍然連接在天線底座周圍。

密封上隔間內(nèi)的放大器和射頻發(fā)射器安裝在一塊矩形板的兩側(cè)，音頻放大器在一側(cè)，射頻電路在另一側(cè)。這種安裝方式不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且提高了音頻和射頻電路之間的隔離度。外殼底部的末端是一個(gè)鑄鐵環(huán)，有助于浮標(biāo)在水中的穩(wěn)定，并為水聽器釋放裝置提供了一個(gè)固定裝置。該裝置由彈簧組成，在運(yùn)輸和裝卸過程中可將水聽器牢牢固定在原位，但在碰到水面時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，允許水聽器下降到其24英尺（約7.3米）電纜的極限位置。板子安裝在四個(gè)防震橡膠支架上，以隔離電路的微音噪聲，每個(gè)真空管插座都有自己的橡膠支架。調(diào)頻發(fā)射器的有效射頻天線輻射為0.1瓦。它由四節(jié)并聯(lián)的1.5 伏手電筒電池提供燈絲電壓，由兩節(jié)串聯(lián)的67.5伏微型電池提供板極電壓，可連續(xù)工作4小時(shí)。

通常情況下，飛機(jī)會(huì)在疑似發(fā)現(xiàn)潛艇的位置投放一個(gè)被設(shè)定在“紫”頻率上的聲吶浮標(biāo)，隨后以“紫”浮標(biāo)為中心，以四葉草形狀軌跡飛行，以約為約為2英里（約3.2千米）的間隔，依次投放“橙”“藍(lán)”“紅”“黃”浮標(biāo)，留下“綠”浮標(biāo)作為后備，如下圖所示。

操作員將通過比較各浮標(biāo)收聽到的潛艇噪音大小來推斷目標(biāo)位置。AN/ARR-3有一個(gè)自動(dòng)頻率控制（Automatic Frequency Control，簡稱AFC）功能，允許快速轉(zhuǎn)換頻道，以方便操作員比較噪音大小。完成一個(gè)四葉草部署模式大約要耗費(fèi)13分鐘。

當(dāng)飛機(jī)發(fā)現(xiàn)水面上的潛艇時(shí)，將以300英尺（約91米）的高度接近，投下反潛魚雷和一個(gè)或多個(gè)浮標(biāo)，以收聽爆炸或水下潛艇螺旋槳制造的空泡聲。如果未能確認(rèn)擊沉，飛機(jī)將投放額外的聲吶浮標(biāo)以重新定位并跟蹤目標(biāo)，如下圖所示。

聲吶浮標(biāo)將從彈艙內(nèi)投放或者人力投放。

在AN/CRT-1A聲吶浮標(biāo)投入使用的同時(shí)，數(shù)種磁異探測器（Magnetic Anomaly Detector，簡稱MAD）也在美國海軍中推行開來。盡管美國海軍認(rèn)為MAD將是巡邏機(jī)追蹤潛艇的主要手段，但是在實(shí)際使用中MAD用處有限，范圍極小，不能區(qū)分磁場變化的來源，常常會(huì)因?yàn)槌链蚓植看艌龈蓴_發(fā)生誤報(bào)。這一點(diǎn)在戰(zhàn)爭早期尤其如此，當(dāng)時(shí)美國海軍還沒有使用這套系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。而后，通過與聲吶浮標(biāo)配合，MAD取得了成功。MAD將在第一次飛越時(shí)給予飛機(jī)警告，從而使飛機(jī)獲得疑似潛艇的位置，隨后飛機(jī)將投放聲吶浮標(biāo)，以此確認(rèn)目標(biāo)是否確實(shí)為潛艇。

一些聲吶浮標(biāo)配備了1磅（約454克）的熒光染料包，使其在白天高度可見，或者帶有夜間燈的捆綁項(xiàng)圈，用以在夜間使用。雖然它們通常只有四個(gè)小時(shí)的電池壽命，但是有些浮標(biāo)會(huì)通過綁在一個(gè)帶有額外電池的單獨(dú)容器上來增加電池續(xù)航壽命，如下圖所示。

為了保障聲吶浮標(biāo)電池的壽命，聲吶浮標(biāo)一般使用保質(zhì)期很短的簡單干電池。這些電池可以輕易地更好，目的是為了隨時(shí)能夠使用新電池。但是，在前線使用中，為了消耗庫存，聲吶浮標(biāo)通常會(huì)被先發(fā)給庫存中最舊的電池，因此聲吶浮標(biāo)的可靠性也很差。但是，在做好了維護(hù)工作的中隊(duì)手中，AN/CRT-1A聲吶浮標(biāo)的可靠性達(dá)到了70%左右。

III 生產(chǎn)與實(shí)戰(zhàn)

1942年7月25日，一架美國陸軍的B-18“博洛”雙發(fā)轟炸機(jī)首次成功投放了一枚AN/CRT-1聲吶浮標(biāo)。到10月底，艦船局訂購了1000枚聲吶浮標(biāo)和100個(gè)AN/ARR-3接收器，開始采購消耗性無線電聲吶浮標(biāo)。隨后，美國陸軍航空兵訂購了6410枚AN/CRT-1聲吶浮標(biāo)，美國海軍訂購了1800枚。1943年，RCA開始全面大規(guī)模生產(chǎn)聲吶浮標(biāo)。

1943年初，美國海軍開始組織以護(hù)航航母為中心的獵殺反潛小組，旨在提供護(hù)航支援并追擊，擊沉敵方潛艇。1943年3月5日，美國海軍博格級護(hù)航航空母艦博格號（CVE-9）成為最初17艘護(hù)航航母中第一艘開始執(zhí)行系統(tǒng)反潛戰(zhàn)行動(dòng)的護(hù)航航母。作為獵殺反潛小組的中心，這些護(hù)航航母在15節(jié)航速上擁有超過16000海里（29632千米）的航程，并且配備了28架艦載機(jī)，包括格魯曼/通用動(dòng)力公司的F4F/FM-1/FM-2“野貓”戰(zhàn)斗機(jī)和TBF/TBM“復(fù)仇者”魚雷轟炸機(jī)，而TBF/TBM魚雷轟炸機(jī)擁有操作聲吶浮標(biāo)的能力。隨著盟軍開發(fā)的高頻無線電測向儀（High Frequency/Direction Finding，簡稱HF/DF，又稱“Huff Duff”）的出現(xiàn)，德國U型潛艇向司令部發(fā)回的電報(bào)會(huì)被盟軍截獲，并以此獲得U型潛艇的位置。通過視覺接觸和聲吶追蹤，獵殺反潛小組將追擊U型潛艇直到丟失目標(biāo)或目標(biāo)被摧毀。有時(shí)，獵殺反潛小組也會(huì)因?yàn)槊塑娡ㄟ^破譯德國海軍以恩尼格碼密碼機(jī)為中心的密碼系統(tǒng)并截獲U艇的加密電報(bào)獲取U型潛艇的位置信息。

1943年，德國開發(fā)了潛艇通氣管，允許U型潛艇在水下排出柴油廢氣并吸入新鮮空氣，從而允許在水下驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)為電動(dòng)機(jī)充電，而此時(shí)潛艇處于潛望鏡深度，雷達(dá)難以探測。隨著1942年10月15日組建的美國陸軍航空兵反潛司令部在1943年8月的解散，大量的原用于反潛的B-24“解放者”重型轟炸機(jī)移交給海軍，重命名為PB4Y-1用于反潛任務(wù)。1943年12月，聲吶浮標(biāo)被配發(fā)給反潛中隊(duì)，到1944年，海軍已經(jīng)訂購了59700個(gè)AN/CRT-1A聲吶浮標(biāo)。

博格號最出名的戰(zhàn)果之一將在1944年6月23日夜晚取得。1944年6月22日，日本潛艇伊-52與德國潛艇U-530在佛得角以西約850英里（約1368千米）的海域會(huì)合。而在之前，博格號與其獵殺反潛小組已經(jīng)通過盟軍的密碼破譯情報(bào)事先得知了情況，并已經(jīng)在附近埋伏。6月23日23時(shí)40分，當(dāng)伊-52在惡劣天氣下于夜間在海面上航行時(shí)，U-530 及時(shí)避開了從博格號上起飛的TBF魚雷轟炸機(jī)的襲擊。TBF首先投下照明彈照亮日本潛艇，隨后又投下兩枚354磅（約161千克）的Mk54深水炸彈。伊-52為躲避攻擊而急速下潛，復(fù)仇者隨即執(zhí)行了一次四葉草聲吶浮標(biāo)投放機(jī)動(dòng)，投下了5個(gè)聲吶浮標(biāo)，通過連續(xù)監(jiān)聽這5個(gè)聲納浮標(biāo)，可以根據(jù)目標(biāo)發(fā)出聲音的相對強(qiáng)度確定潛艇的位置。在聲納浮標(biāo)確認(rèn)探測后，TBF投下了一枚Mk24 "菲多"反潛聲導(dǎo)魚雷。來自博格號的其它TBF魚雷轟炸機(jī)也在聲納浮標(biāo)上捕捉到了螺旋槳的聲音，于是又投下了第二枚魚雷，隨后在水下發(fā)生了巨大的爆炸。聲納浮標(biāo)沒有再接收到潛艇發(fā)出的任何聲音。次日早晨，博格號的一艘護(hù)衛(wèi)艦發(fā)現(xiàn)了伊-52的殘骸，其中包括生橡膠、絲綢和人體殘骸。這是博格號自開始反潛作戰(zhàn)以來的第八個(gè)戰(zhàn)果。

兩個(gè)月后，1944年8月20日，博格號的艦載機(jī)在紐芬蘭雷斯角東南約300英里（約483千米）發(fā)現(xiàn)了德國潛艇U-1229，正在運(yùn)送一名德國間諜前往緬因海岸。一架TBF用Mk5反潛火箭和兩枚Mk54深水炸彈攻擊了U-1229。U-1229下潛之后15秒，TBF投下了“紫”聲吶浮標(biāo)。一分鐘之后，聲吶浮標(biāo)捕捉到了螺旋槳的聲音，但之后便聽到了錘擊聲，然后沉默了。飛行員看到燃油從水下漏出。TBF繼續(xù)完成四葉草機(jī)動(dòng)，投下所有聲吶浮標(biāo)。雖然仍然沒有潛艇螺旋槳聲音的跡象，但仍然有更多TBF被派來跟蹤。其中一架TBF被告知只有兩個(gè)聲吶浮標(biāo)在正常運(yùn)行，又投下了四個(gè)浮標(biāo)。之后，U-1229浮出水面，隨即遭到兩架TBF的深水炸彈和火箭彈攻擊，迅速沉沒。只有42名幸存者生還。

1945年，盟軍最終贏得了歐洲和太平洋戰(zhàn)爭的勝利。從1939年到1942年，盟軍只摧毀了 150 多艘U型潛艇，而從1943年到1945年，盟軍摧毀了近600艘U型潛艇，當(dāng)時(shí)盟軍組織的獵殺反潛戰(zhàn)斗群開展了大規(guī)模的空中反潛作戰(zhàn)。戰(zhàn)爭期間被擊沉的潛艇中有40%是由飛機(jī)或飛機(jī)與艦艇聯(lián)合擊毀的。一旦確定了一艘U型潛艇的位置，聲納浮標(biāo)在確定潛艇下潛后的去向以及后續(xù)攻擊的成功率方面發(fā)揮了重要作用。從1942年10月到1945年戰(zhàn)爭結(jié)束，美國海軍共訂購了15萬個(gè)聲納浮標(biāo)和7500個(gè)聲納浮標(biāo)接收器，這足以說明聲納浮標(biāo)在戰(zhàn)爭中的價(jià)值。

三 后記

AN/CRT-1/A空投聲吶浮標(biāo)作為第一代空投聲吶浮標(biāo)，在盟軍的空中反潛戰(zhàn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。戰(zhàn)后，基于二戰(zhàn)時(shí)對AN/CRT-1/A空投聲吶浮標(biāo)的主動(dòng)改進(jìn)版AN/CRT-4，美國海軍開發(fā)了AN/SSQ-1，而AN/CRT-1/A的直系繼承者AN/SSQ-2也同樣投入使用。這些聲吶浮標(biāo)奠定了美國海軍在航空反潛中運(yùn)用聲吶浮標(biāo)的基礎(chǔ)，它們與它們的后繼者在對抗蘇聯(lián)潛艇的新任務(wù)上將發(fā)揮更大的作用。

參考資料：

https://www.navairdevcen.org/PDF/THE%20EVOLUTION%20OF%20THE%20SONOBUOY.pdf

https://jproc.ca/rrp/rrp3/lanc_crt1.html

https://www.uboat.net/allies/technical/mad.htm