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标题: 潜艇的仿生之路
编导: 穆佩弦
播出日期: 2026-01-27
类型: 节目文稿
期号: ep002
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# 《潜艇的仿生之路》


## 【导视1】

在浩瀚海洋深处，数亿年的进化，塑造了无数神奇的攻防利器。如今的人类，用钢铁和电路，重新发明了这一切。当潜艇披上鲨鱼皮消声瓦，当声呐模仿海豚看穿黑暗，当乌贼的墨汁化作潜艇的电子替身，自然早已写好了深海中生存与猎杀的终极教科书。本期《军事科技》，带您见证茫茫深海中潜艇的仿生之路。


## 【演播室主持人1】

各位观众你们好，欢迎收看《军事科技》，我是蓝皓。在人类出现之前，深海就是地球上最残酷的竞技场。在这里，生存的法则只有两条：隐藏自己，发现敌人。深海依旧是地球上最后的黑暗疆域，潜伏着人类工程学的杰作，也是终极的刺杀兵器——潜艇。提到潜艇，想必大家并不陌生。这样一头深海巨兽，从诞生至今，都借鉴了大自然中的哪些动物的绝招呢？

从鹦鹉螺到“潜艇压载水舱系统”


## 【二维动画解说1】

1776年9月7日，历史上第一次潜艇攻击开始了。这次攻击，是由埃兹拉·李来执行。他驾驶着“海龟”号，成功潜到英国战舰“鹰”号的尾部。接下去的工作，就是用钻头在敌舰上穿孔，以便固定炸药包。他打钻的地方，正好是一块金属板。半个小时之后，他仍然没有钻透敌舰，只好上浮返回。虽然“海龟”号，没有成功取得战果，但它拉开了潜艇实战的序幕。从此，人类的战场，也随之从陆地、水面，发展到了水下。“海龟”号，也凭借与现代潜艇相通的设计原理，获得了世界上第一艘军用潜艇的称号，在世界潜艇发展史，占据了一席之地。


## 【三维动画解说1】

“海龟”号潜艇，顾名思义，它的外形很像海龟。舱内空气可供驾驶员呼吸半个小时。在潜艇的上部，还装有两根通气管，以便上浮时打开，下沉时关闭，从而补充新鲜的空气。“海龟”号潜艇之所以能够成功地上浮下沉，离不开对一种美丽动物的深刻学习。它就是鹦鹉螺。鹦鹉螺，它是一种海洋中的动物，非常地漂亮，外壳非常漂亮。但是你要到鹦鹉螺的内部转一圈的话，它里边有很多的腔，就像我们在陆地上看到的一个一个的小房子。在它的腔里边，人类正是学习了鹦鹉螺的这种功能。在制造潜艇的过程中，就采用了水柜。水柜就是在这个潜艇的艇壳的里边，筑成一个一个一个方块的，就是类似于储水的柜子。那么需要沉底的时候，就向水柜里边注水，水多了，沉了，潜艇就下沉到海底。在亿万年的进化中，鹦鹉螺掌握了一种堪称完美的浮力控制艺术。它的螺旋形外壳，被一系列隔膜分隔成数十个独立的气室，如同一个精密的多舱式潜水器。鹦鹉螺能精确调节每个气室内液体与气体的比例。分泌液体进入气室时下沉，排出液体让位给气体时上浮。这种精妙的生理机制，让它能在数百米的深海与浅层水域之间自如升降，几乎不消耗任何额外能量。人类潜艇的压载水舱系统，正是对这一自然智慧的完美复刻。当潜艇需要下潜时，阀门打开，海水涌入压载舱，取代舱内空气，艇体重量增加。当需要上浮时，高压气体将海水强行排出，艇体重量减轻。1897年，一艘划时代的潜艇悄然下水，这就是约翰·霍兰以自己名字命名的霍兰潜艇。这艘潜艇汇集了众多开创式的设计。以往的潜艇，要么动力不足，要么水下姿态不稳，很难在实战中发挥较大的作用。霍兰首次将压载舱拆分为主舱与辅助舱。主压载舱负责核心沉浮，而辅助舱专攻姿态校准，能通过精准补水。


## 【专家1】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【解说1】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【三维动画解说2】

维持平衡，精准调节潜深，解决了早期潜艇纵倾失控的难题。这套系统，是现代潜艇操控系统的源头。这一设计，让潜艇真正具备了实战价值，为深海作战开辟了道路。从霍兰潜艇压载舱的手动阀门，到现代潜艇压载舱的计算机控制高压气系统，其核心原理始终未变。正如鹦鹉螺用气体取代液体，潜艇用海水取代空气。这种能力，鹦鹉螺用了数亿年进化完成，而人类只用了不到一百年。

鲨鱼皮肤与潜艇的外形设计


## 【主持人1】

在广袤的海洋中，生存，是一场关乎看见，与不被看见的永恒竞赛。为了在这场竞赛中胜出，无数的海洋生物，进化出了一套精妙绝伦的，色彩伪装策略，这便是隐蔽色。像虎鲸，鲨鱼，这样一生与海洋打交道的生物，其背部往往呈现深蓝，深灰色，而其腹部通常是白色，或者是银白色。我们经常能够看到，一只从深海上浮的虎鲸，其白色的胸膛，在来自下方的视线中，几乎消失在明亮的天光里；而一只从上方，发起攻击的鲨鱼，其深色的背部，直到最后一刻，才会被发现。这套系统简单而高效，本质上是一种光学隐身衣。它抹平了生物体，在三维空间中的立体感，极大缩短了，不被天敌或者是猎物，发现的距离。海军工程师很快意识到，这正是潜艇在海洋中生存，所需要的第一层能力。


## 【专家2】

一战时期，潜艇多活跃于浅海区域，主要面临目视侦察的威胁。各国率先借鉴海洋生物的双色伪装逻辑，尝试用浅灰、绿蓝等颜色涂装艇身，试图让潜艇融入近海的蓝灰色海水。模仿的正是虎鲸腹部适配天光的浅色隐身思路。但早期设计未能兼顾深浅海环境差异，效果寥寥。到了二战，德军和英军则试验新的组合涂装。这些色彩既延续了上部深色、下部浅色的仿生核心，又试图贴合浅海藻类与海床环境。可一旦潜艇下潜深度增加，这套设计便迅速失效。阳光穿透海水层层衰减，深海本就是一片幽暗，浅色系艇身反而成为显眼目标。更致命的是，早期涂料易被海水冲刷氧化，很快褪成乳白色，让仿生伪装彻底失效。真正的转折来自人类对深海环境的深刻洞察。科学家发现，当深度超过200米，阳光完全消失，黑色成为海洋的天然底色。这与鲨鱼深色背部在深海中的隐身逻辑不谋而合。于是纯黑色涂层应运而生。它不仅能让潜艇在幽暗深海中完美融入环境，消除视觉轮廓，更凭借改良配方解决了褪色难题，成为潜艇光学隐身的终极方案。因为我们讲，涂层主要是为了颜色，也就是视觉上不被对手发现。那么很多的动物都有一层保护层。我们在建造潜艇的时候，也是从自然界或仿生学里边学到了如何变化颜色。因为颜色如果涂在潜艇上，是很难随着环境变化的。所以我们就要考虑潜艇它生存在一个什么样的环境里边。所以随着潜艇以后，也就是越来越先进，它下潜的深度越来越深，我们发现黑颜色在下潜以后不容易被发现，可以把自己隐蔽得很好。所以后来的潜艇，也就是在二次大战以后的潜艇，逐步逐步地就往黑色上靠近。而现在，世界各国的潜艇基本上全都涂成了黑颜色。然而在深海，仅仅看不见还远远不够。随着潜艇潜得更深，航行时间更长，真正致命的威胁开始从光线转移到声音。我听到它了，找到它了，目标很近，正右舷083。声音是深海中传播最远、最难隐蔽的信号。一丝多余的噪声就可能暴露位置，招来猎杀。于是，潜艇的隐身逻辑也从颜色升级到了形态。潜艇的外形并非一开始就是今天的样子。很长一段时间里，它更像是一艘能够下潜的水面舰艇。二战时期的潜艇需要频繁浮出水面航行，水下只是暂时藏身之所。因此艇体高耸，结构复杂，水下阻力大，噪声高。真正的转折发生在核动力出现之后。当潜艇可以长期潜航，人类第一次开始只为水下生存来设计它的形状。工程师将目光投向自然界。鲸类、海豚等高速游泳动物几乎都拥有同一种外形：前圆后尖的水滴形。1950年，美国“大青花鱼”号实验潜艇验证了这一答案。水滴型艇体显著降低阻力和流噪，让潜艇更快、更安静，也难被发现。从此，现代潜艇的外形几乎统一。当潜艇的外形已经足够像一条鱼，真正的较量才刚刚开始。接下来要隐藏的不再是轮廓，而是声音本身。生物界，鲨鱼的速度非常快，因为在水中。


## 【解说2】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【专家3】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【解说3】

它可以以非常高的速度前进。实际上，它除了形体的这种流线型以外，还有就是它的皮肤。为什么我们很多的游泳运动员，所采用的游泳衣或游泳裤，采用的是叫所谓鲨鱼皮呢？就是借鉴了鲨鱼的，它皮肤上的这种V字形。也就是它在前进的时候，水流是顺着箭头的方向向后流的，减少了阻力，减少了就是水与鲨鱼皮肤的摩擦的声音，然后使它快速地前行。既减少了阻力，又降低了声音。所以我们在建造潜艇的时候，也借鉴了这样的情况，或者是说借鉴了这种功能。我们在材料上，采取一些特殊的材料。因为在深海大洋里边，这种材料，就是我们讲的这种消声瓦。因为消声瓦既要保证它在水中，能够把噪音裹在潜艇里边，不被对方探测到，同时它也要像鲨鱼的皮肤一样，有一些减少与水的这种摩擦和阻力，来使这个声音降低。也就是潜艇在高速航行的时候，要降低它与水的摩擦的声音。这样的话可以进一步地，使我们的潜艇，就是像鲨鱼一样，悄然无声地在水中行进。海豚的皮肤，能够分泌一种特殊黏液，使水流紧贴体表滑行，从而减少湍流与阻力。而更为人熟知的，是鲨鱼的皮肤结构。鲨鱼体表，覆盖着无数微小的V型盾鳞。这些看似粗糙的纹理，反而能打散涡流，抑制水流紊乱，大幅降低摩擦阻力。潜艇工程师，从中得到启发。在现代潜艇的消声瓦表面，常会设计出类似的微沟槽，或者细微纹理。这种被称为沟槽面，或仿鲨鱼皮的结构，并不仅仅是为了让潜艇航行得更省力，更重要的是，它能够有效降低水流掠过艇体时产生的流噪声，让潜艇在深海中，变得更安静，也更加致命。海豚在浑浊的海水中，能够准确地找到小鱼，还能分辨出哪条更加肥美。这种能力来自它们独特的水下视觉生物声呐。当海豚发出咔嗒咔嗒的声音时，这些声波，就像无形的探照灯向前发射。声音遇到物体产生回声，海豚通过下颚。

海豚声呐与潜艇综合声呐系统


## 【解说4】

接收这些回声，就能在脑海中，描绘出周围环境的立体图像。它们能够听出，藏在泥沙里的两条鱼，哪条更加肥美，前方是岩石还是海草。这种能力，让任何人工声呐都望尘莫及。人类从海豚身上，获得了灵感，发明了声呐技术。


## 【解说5】

二战爆发后，德国U型潜艇，再次成为海战中的核心力量。在广阔的大西洋上，它们潜伏在航道附近，利用夜色和水下掩护，对盟军运输船队，发动突然袭击。单艘潜艇就足以瘫痪，一整条补给线。对英国而言，这不仅是军事问题，更是生存危机。装备，军需，几乎全部依赖海上运输，而水下的敌人却始终看不见。面对潜艇带来的巨大压力，英国海军被迫改变思路，不再依赖目视搜索，而是尝试在深海中，倾听敌人的存在。以水听器为基础，配合主动声波探测，声呐系统，逐步成型，并率先装备在，驱逐舰和护卫舰上。在护航战例中，第一次实现了对潜艇的，稳定定位，使深水炸弹不再是盲目投掷，而成为有目标的打击。随着反潜技术的成熟，曾经游刃有余的U型潜艇，开始频繁暴露行踪，损失不断增加。大西洋的海战，从潜艇的单方面猎杀，逐渐演变成一场，围绕隐蔽与探测的，技术对抗。而这一技术，正是源自大自然中的，生物声呐。那么说到声呐，就涉及到一个有趣的知识。潜艇在水下航行时，由于水的密度，是空气密度的大约800倍，导致雷达电磁波，通讯电磁波，无法穿透海水。严谨地来说，就是被海水快速地吸收，传不远。因此，声呐就成为了潜艇的主要探测工具。声呐的本质，是一个经过微调的耳朵。它的工作原理，类似于鲸鱼或海豚的回声定位。根据工作类型，声呐可分为，主动声呐和被动声呐。主动声呐模式，需要潜艇主动发射声呐信号，声呐信号接触到目标后会反射回来。


## 【专家4】

再被潜艇捕捉，但在战争中，这不是一个明智的决策。因为这种探索，就像黑夜中打开手电筒，照亮目标的同时，也暴露了自己。而被动声纳模式，是静默航行，利用被动声呐基阵，接收对方的主动声呐探测信号，来确定对手位置。被动声纳模式下，潜艇不会暴露目标，隐蔽性好。


## 【三维动画解说3】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【解说6】

声呐，作为动物界里边，海豚，是有它特异的功能。因为海豚，它是从嘴里，发出不同的声响，然后声响传出去以后，如果撞在礁石上，就是海底的礁石上，会反射回来一个回波。它用嘴巴下面的接收器，去把这个声音接收到，然后判定这是石头还是鱼类。如果它的发出去的声音，撞上的是鱼类，它的回声，是和撞在岩石上的声音不同的。而且它收到的回波，也就是声音传播，回波在水里传的，因为很远，它接收下来就可以分辨出来，这是它捕食的猎物了。那么既然，海豚有这么好的这种功能，也就类似于声呐的功能，人类就向它们学习，就仿制了这种声响，这就是主动声响。也就是当我的潜艇，航行的时候，我不断地通过，我的声呐向外释放声波。当这些声波，放到海洋里边去之后，它会一去不复返。但是如果这些声波，撞击到了，对方的潜艇或者是舰艇，或者是海底的这些礁石，它反射回来的声波是不一样的。这样就凭借我们声呐兵，来收到的回波，判断前面是金属，还是石头还是洋流。这是一艘，弗吉尼亚级攻击核潜艇。潜艇的艇首，布置着大型声呐阵列。在早期批次上，它呈现为球形结构。它始终对前方海域，进行持续探测。通过分析回波的时间与特征，潜艇，能够判断目标的距离，方位，并对水下接触进行初步识别。沿着艇体左右两侧，分布着舷侧声呐阵列。海豚身体两侧的侧线系统，负责监听来自各个方向的，细微声学变化。即使潜艇保持静默状态，不主动发声，这些阵列依然能够捕捉，远处螺旋桨的低频噪声，以及水流扰动形成的异常信号。在潜艇尾部，一条细长的，拖曳声呐阵列被放出。这是弗吉尼亚级，最重要的远程感知手段之一。它远离艇体自身的噪声干扰，将潜艇的声觉，延伸到更远的海域，用于发现极其微弱，距离极远的水下目标。艇舯声呐，舷侧阵列，与拖曳声呐协同工作，使这艘潜艇，即使在完全隐蔽的状态下，也能构建起一幅，连续立体的水下态势图。当生存受到直接威胁时，顶尖的猎手，与最先进的武器，都诉诸同一种策略，制造混乱，隐藏本体。当乌贼遇到危险时，会迅速喷出浓密的墨汁。它并非简单的黑色液体，它在海水中会迅速扩散，形成一个与自身形态相似的，浓密的墨汁伪影。这个深色轮廓能够立即吸引，并且锁定捕食者的，视觉注意力，为真身的逃离，创造关键的时间窗口。潜艇工程师，完美地借鉴了这套。

乌贼墨汁与声学诱饵


## 【主持人2】

复杂的求生系统，并将其转化为防御装备：声学诱饵。


## 【解说7】

潜艇感知到来袭的声自导鱼雷，或者敌方主动声呐锁定时，会从发射管快速射出声学诱饵。它是潜艇的一种高电子替身。声学诱饵通常是一个自航式的水下航行器。被发射后，它会精确模仿母艇的发动机噪声、螺旋桨节拍等独特的声学指纹。还会主动航行，制造出比气幕弹更像一艘真实潜艇的移动声学目标。来袭的智能鱼雷能够区分简单的气泡幕和复杂的潜艇噪声。声学诱饵通过发出更具吸引力的听觉陷阱，引诱鱼雷偏离航道，转而追踪并攻击这个替身。


## 【专家5】

而这些诱饵的发现，实际上就是根据海洋动物，它一些保护自己的这些方式，来学习的，因为它们要么金蝉脱壳，要么以假乱真。所以我们看，随着人工智能的发现，随着我们无人装备的发现，我们就制造了，不同的这种诱饵，主动的，被动的。总之当发现潜艇，被攻击或被人发觉的时候，就扔出一个假目标，向不同的方向，甚至是相反的方向来行进，让它的鱼雷，让它的追踪的设备，去跟踪假目标，而真正的潜艇，悄悄地就逃生了。控制室，这里是声响室，水中有鱼雷，方位241，高速前进，右满舵，找到它了，目标很近，正右舷083，发射5英寸的反鱼雷诱饵，发射反鱼雷诱饵。这套系统，在实战与对抗演练中，屡建奇功，其核心战术，都与数百万年前的乌贼，如出一辙。乌贼用一团墨汁，换取生存的时间，人类则用电子替身，把这一秒无限放大。当深海的幽灵收起獠牙，当猎杀者的声呐归于沉寂，这片蔚蓝疆域的博弈，却从未停止。从鹦鹉螺的浮力控制，到核潜艇的无限续航，从乌贼的墨汁，到潜艇的电子诱饵，我们见证了一场，跨越数亿年的，军事科技进化。自然用漫长的时光，雕琢出生存的智慧。


## 【解说8】

（本段无对应字幕，待编导核）


## 【主持人3】

人类用智慧在钢铁中复刻这些法则。这不仅是矛与盾的较量，更是对生命本身最深刻的学习。下一场改变游戏规则的技术革命，或许正在随着某只深海生物的游弋，在黑暗中悄然酝酿。感谢您持续关注国防军事频道《军事科技》，我们下周同一时间再见。