1.7 潜艇的电子设备
现代潜艇上的电子设备种类非常多，包括导航系统、潜望镜、探测设备、通信设备、电子对抗设备等。
1.7.1 导航系统
潜艇的导航系统及设备的作用是为潜艇海上航行提供导航信息的设备，确保潜艇在水下的安全航行、定位和作战。
早期潜艇的导航系统包括磁罗经、陀螺罗经、计程仪、测深仪、六分仪、航迹自绘仪和自动操舵仪等，现代潜艇还有天文导航、卫星导航、雷达导航、近程和远程无线电导航和惯性导航等设备，以构成潜艇的综合导航系统。前面几种属于非自主式导航系统，使用时均要求潜艇露出水面，才能接收到所需要的导航信息；惯性导航属于完全自主式的导航系统，能连续、准确地提供潜艇位置及航向、航速等导航信息，其工作不依赖于外界信息，有利于提高潜艇的隐蔽性。
1.7.2 探测设备
潜艇的探测设备主要包括潜望镜、雷达和声呐等。
●潜望镜
潜望镜被人们称为潜艇的“眼睛”，主要作用包括：潜艇处于水下潜望深度时，对海和对空进行实时搜索和警戒；向潜艇火力系统提供目标的方位、距离、速度和舷角等射击诸元（技术参数）；对敌舰进行瞄准，实施鱼雷攻击等。
传统潜望镜是根据光学原理制成的观察器材，由镜筒和镜片组成，镜筒长达8～15米，镜筒内按不同的角度装有多组镜片，用于反射物体的影像。潜艇在水下时，需要先上浮至潜望镜深度，然后把潜望镜的镜头伸出水面，观察员通过艇内的潜望镜目镜，即可观察水面上的情况。潜望镜上装有方位盘和测距装置，只要发现目标，就可以立即测算出目标的方位和距离等信息。此外，潜望镜还装有照相设备，可以为目标拍照。传统潜望镜需要穿透耐压艇体，所以也称为穿透式潜望镜。
潜望镜发展至今已有80多年的历史，第二次世界大战之后，潜望镜得到了快速发展。到20世纪70年代后期，出现了光电潜望镜，除了具有常规目视光学通道外，还可选装激光测距机、红外热像仪等多种光电器件和光电传感器，成像更清晰。80年代末，光电桅杆问世，使潜艇有了能实时搜索目标、分辨力更高的“眼睛”。光电桅杆安装在指挥塔内，可以升降，但不穿透耐压壳体。其内部装有电视摄像机、热像仪和像增强器等光电传感器，通过电缆或光缆向控制室传输图像信息。光电桅杆上涂有雷达吸波材料，以降低被敌方雷达探测到的几率。使用时，在光电桅杆露出水后，只需快速旋转一周就可缩回，大大缩短搜索时间，减少暴露几率。
现代潜艇大多数都安装两部潜望镜：一部攻击潜望镜和一部观察潜望镜。前者用于发现和瞄准水面目标，而后者主要用于观察海空情况和导航观测。潜艇在浮出水面前，艇长都必须指挥潜艇在潜望镜深度处先用潜望镜对海平面做一次360度的观察，以求尽早发现可能出现的敌情。只有在确认没有任何威胁的情况下，潜艇才会浮出水面。
●雷达
雷达是利用电磁波来探测目标的电子设备，潜艇搭载的雷达，通过发射电磁波对指定区域进行照射，通过接收目标反射的回波，将水面上的情况反映到艇内的显示器上，通过显示器上的显示，就可以知道水面上是否存在可疑目标，并由此获得目标的距离、方位、高度和径向速度等信息。雷达具有探测距离远、测定坐标快和可全天候工作等特点。
雷达是潜艇上极为重要的一种探测设备。雷达天线可升可降，在潜艇处于水面航行状态或潜望深度时均可工作。雷达能够保证潜艇在潜望镜航行状态时对敌方雷达的侦察告警，保证航行安全，并可以为鱼雷和导弹攻击提供目标数据，以对目标实施攻击。不过由于雷达发出的电磁波无法穿透较深的海水，所以主要用于搜索水面航行的目标。
美国“弗吉尼亚”级潜艇上装备的AN/BVS-1型光电桅杆，它取代了传统的光学潜望镜和光电潜望镜。
该潜艇正在通过雷达天线执行警戒和搜索任务。
图为潜艇艇体外的侧舷声呐阵列。
TIPS：
潜艇的生存能力取决于自身的隐蔽性，一旦被发现，就很难逃脱。为了安全起见，原则上尽量少发射或不发射任何无线电波。目前较为有效的办法是尽量缩短通讯时间和提高信息传输速率，将其发射时间限制在无线电侦察定位系统的反应时间内，使敌方来不及对无线电波信号的存在做出反应。
图为美国国家海洋大气局投放的浮标天线，潜艇释放的通信浮标与之相似，下方有线缆连接到潜艇上。
●声呐
声呐是利用声音在水中的传播来进行侦察的设备，也是潜艇水下活动时的主要探测工具。为了能有效发现水面上或水下的目标，通常潜艇都装备以下两类声呐。
※ 主动式声呐：主动式声呐工作时，主动发射声波，待声波遇到目标就反射回来，接收器接收到回波，就能主动测定目标的方位、距离和运动要素等信息。
※ 被动式声呐：被动式声呐则不会发射声波，而是依靠接收目标螺旋桨或其他机械工作发生的噪声来发现目标，从而进行被动识别、跟踪、测向和测距等工作。
潜艇上安装或携带的声呐统称为潜载声呐，类型众多，这部分内容可以在本书第5章的声呐部分中找到相关的知识，这里不再详述。
1.7.3 通信设备
潜艇在执行军事任务时，必须要与外界有安全、可靠的通信方式。目前，潜艇的通信设备主要包括中频接收机、高频接收机、超高频接收机、低频或甚低频接收机、卫星通信设备和水声通信设备等。根据通信目标的不同，采用的通讯方式和相关设备也不一样。
●无线电通信
当潜艇需要与岸上目标联络时，通常是以无线电通信方式进行的，例如VLF频段和ELF频段。但由于超短波（超高频）、短波（高频）在水中衰减太快，难以穿透海水，要想完成通信，潜艇必须浮出水面或将潜艇的接收天线伸出水面，但是这样就容易暴露目标。
为了解决这一问题，人们采用浮标天线或浮力天线，即把天线通过一根长长的绳索施放到水面，这样潜艇在水下也可发射信号。然而，这样仍然存在潜艇自我暴露的问题，因为潜艇在远距离用短波通信，其信号本身就不保密，可能被敌方截获并破译，从而测出潜艇的活动区域和大体位置，而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能。
目前，潜艇在水下如果不施放通信浮标，就难以主动与岸上联络，而只能被动地单向接收岸上的无线电超长波（低频）或极长波（甚低频）信号，超长波的波长为1万～10万米，它能从空中深入水下，经过水中的衰减，仍然可达到水下30米左右的深度，使水下的潜艇能接收到岸上发来的电波。极长波的波长大于10万米，几乎可以在全球范围内实现对潜通信，穿透水层的深度达200米以上。这是目前岸上与潜艇通信的主要方式。
由于超长波和极长波发射设施非常庞大，占地达数平方千米，无法安装在潜艇上，所以只能建在陆地。对潜艇来说，超长波通信和极长波通信只是单向广播式的通信，如果潜艇要接收岸上指挥机构的指令，必须按规定的时间和频率接收。潜艇在水下接收这种长波信号的深度是由岸上长波发射台的发射功率大小决定的。由于极长波在单位时间内传送的信息量少，通讯速度很慢，一般只用于发送一些预先规定好的简单指令，例如向弹道导弹核潜艇发送发射核弹的命令等。此外，由于岸上目标太大，易遭到攻击破坏。
●机载中继通信
岸上的通信设施体积庞大，特别是天线系统，隐蔽性差，极易被敌人发现和攻击。为了保证与潜艇的联络，还可以使用一种具有较高生存能力的机载中继系统，如美国的“塔卡木（TACAMO）”通信系统。该系统全套设备装在EC-130Q（早期型号）或E-6A/B运输机的无线电设备舱内，包括VLF、LF、HF和SHF等频段的通信设备。
TIPS：
VLF通信设备包括发信机和拖曳天线，天线端部带一具稳定伞。需要发射信号时，飞机沿小半径圆圈连续飞行，使天线的垂直方向有效长度达到实际长度的70%。当陆基固定VLF通讯发射台被摧毁时，则需要在任何时候都能有一架或多架飞机处于巡航状态并时刻准备转发发往战略核潜艇的报文。
美国装备的E-6B型对潜通信中继机，用于在战争情况下，确保指挥中心能有效地与弹道导弹核潜艇、攻击型核潜艇进行通信联络。
采用能在空中大范围活动的飞机作为中转站，能确保战时在本土通信系统遭到大规模毁灭的情况下能可靠地指挥潜艇作战，和平时期也承担部分对潜通信任务。另外，中继机可飞到不同的空域，敌人难以猜度己方潜艇的机动态势，增大了潜艇部队的生存率。
工作人员正在为飞机安装标准声呐浮标，对潜通信时所用的通信浮标就被安装在这类浮标内。
蓝绿激光对潜通信是一种新兴的潜用通信方式，但构建该系统投入巨大，卫星和飞机必不可少。
●通信浮标
潜艇与外界（岸上、水面舰船或飞机）进行通信时，可由潜艇发射通信浮标。如果需要发送的信息对实时性要求不高时，可使用一种装有盒式录音机和无线电发射机的浮标从水下潜艇发送出去。在其上浮到水面后，经过15～60分钟的设定延时，再将预先拟好的报文发送出去，间隔一段时间可重复发送。设定延时主要是为了保护潜艇不被发现。
当外界需要与潜艇进行通信时，可利用水面舰船或飞机向潜艇投放通信浮标来实现。例如，为了向水下潜艇发送电报，可将预先拟好的报文输入到通信浮标中，然后将其装在标准声呐浮标内并由水面舰船或飞机投放到水中。浮标入水时，在水面附近完成第一次发送电报工作。下降到预定深度会第二次发送电报。在同一深度停留数分钟后，再发送一次电报并沉没。从浮标入水到沉没，全部过程持续约一刻钟左右。
●卫星通信
卫星通信是利用太空中的卫星作为中继，实现指挥中心和潜艇间的数据交换，具有传输速度快、通信距离远、保密性强和全天候工作等诸多优点，是潜艇通信的一种主要手段。现在大多数潜艇都在升降桅杆上装有卫星通信天线，这种天线能在潜艇贴近水面或在潜望镜深度航行时使用，在一定程度上增加了敌方的侦察探测难度。
●蓝绿激光对潜通信
由于无线电通信方式难以实现深海通信，人们开始寻找新的对潜通信方式。随着激光技术的发展，蓝绿激光对潜通信逐渐走入人们的视线。这种通信方式是利用在海水低损耗窗口波长上的蓝绿激光，通过卫星或飞机与深水中潜航的潜艇进行通信，也包括水面舰船与潜艇之间的通信。
蓝绿激光的工作波段是海洋中光传播的窗口，穿透海水能力强，可实现与水下400米乃至更深的对潜通信。通信时，潜艇在巡航深度用自身壳体上的接收器即可接收报文，不影响潜艇的机动性，也不会暴露目标。此外，蓝绿激光的工作频率高，数据传输能力强，不受电磁以及核辐射的影响；波束宽度窄，能量集中，方向性好；保密性好，抗干扰性和抗破坏能力强；潜载激光通信设备轻便，便于部署。这些特性可使潜艇在水下巡航时安全地完成通信任务。
目前，蓝绿激光对潜通信系统主要包括陆基、天基和空基三种：
※ 陆基系统：由陆上基站发出强脉冲激光束，经卫星上的反射镜，将激光束反射至所需照射的海域，实现与水下潜艇的通信。这种方式可通过卫星扩束成宽光束，实现大范围内的通信，也可控制成窄光束，以扫描方式通信。这种方式灵活，通信距离远，通信速率高，安全性好，可用于全球范围内的对潜通信，但较难实现。
※ 天基系统：将大功率激光器置于卫星上，由地面对卫星设备实施控制和联络，借助卫星直接用激光对潜通信，或者借助卫星间的星际通信，让处于最佳位置的卫星实现与指定海域的潜艇通信。这种方式具有很高的效率和隐蔽性，可以说是激光对潜通信的最佳方式，但实现难度也很大。
※ 空基系统：将大功率激光器置于飞机上，飞机以一定高度和速度飞越预定海域时，激光束以矩形等形状的波束扫过目标海域，从而形成一条条照射带。在飞机一次飞过潜艇上空的时间内，即可完成对水下潜艇的广播式通信。这种方式较为容易实现，在满足指定条件的情况下，可快速升级到天基系统中。
●水中通信
为了达到隐蔽的目的，潜艇大部分时间是在深水区域活动。在水下航行过程中，当潜艇需要与水面或水下目标进行通信时，需要使用水声通信设备——水下通信声呐。它能向水中发射长短不一的声波信号，组成电报的密码，或将语言和声波相互转换来进行通话。其主要任务是保证潜艇的集群活动或配合其他兵力通讯联络需要。
航行过程中，如果潜艇的敌我识别声呐发现了水面或水下目标，会通过对口令的方式来判断敌我，这种声呐发出一个特殊的信号（口令）询问对方，对方若是己方潜艇，就回答一个信号，若不是就收不到信号，即使收到也不能正确回话。
TIPS：
不过，激光通信也存在很大的缺陷，即需要借助高空的卫星或通信中继飞机才能实现对潜通信。当卫星或其他中转机制受损时，潜艇的通信系统将彻底瘫痪。此外，由于这种通信方式使用经大气传播的光波，在大气中会发生光散射，从而造成信号的衰减。目前，这种方式还无法完全取代无线电通信。
TIPS：
由于水声通信设备是以类似广播的形式发布信号的，很容易被敌方截获，所以在实际使用中是受严格控制的，什么时候能用，什么时候不能用，都有严格的规定。
潜艇内部安装了各种电子设备，需要通过不同战位进行分别控制。
潜艇的通气管装置均位于指挥塔内，可以升降（图中最长的为通气管）。
1.7.4 电子对抗设备
电子对抗也称为电子支援（ESM），通过装备的测向系统、电子侦察系统和电子对抗雷达侦察接收机，以及拖曳式诱饵系统等电子设备，搜索、截获、定位、识别与分析敌方电子设备辐射的电磁波，并为实施电子对抗、电子反对抗、威胁告警、回避、目标截获和搜寻等行动提供所需的信息。
此外，潜艇还装备了很多水声对抗设备，包括侦察声呐和水声干扰器材等。侦察声呐用于侦察目标主动声呐发出的声波信息及其技术参数。水声干扰器材主要有水声干扰器、水声诱饵（潜艇模拟器）和气幕弹，用于压制、迷惑、诱开敌方声呐的跟踪或声自导鱼雷的攻击。