航空磁异常探潜技术发展综述(2)

（3）无人机探潜技术越来越受到重视。为满足美反潜作战理念由低空向高空转变的需要，美海军正加紧研发新型反潜磁探无人机，以增强 P-8A等高空反潜机对潜艇的磁探测和精确定位能力。该无人机配备高灵敏度磁探仪，由 P-8A在高空利用声呐浮标发射系统发射后，飞至低空对敌方潜艇进行自动跟踪和精确定位，并将信息实时传递回P-8A。同时，该无人机最大程度限制磁性或导电材料的使用，以确保自身磁静音，预计 2020年前完成原型机制造和磁噪声性能测试。

2 航空磁异探测能力需求分析

2.1 典型反潜作战流程

航空反潜平台进行反潜作战时，一般需经历搜索、探测、识别、定位、跟踪和攻击等阶段。以反潜巡逻飞机为例，在飞抵近海海域巡逻未发现潜艇迹象之前，一般采用雷达、红外或目视观察方式对海面上处于潜望镜状态或通气管状态航行的潜艇进行搜索。当发现和确认海面有潜艇航行的迹象时，或通过数据链通道获得在某海域发现潜艇的信息时，飞机立即飞往目标上空布设声呐浮标搜索阵，监视和等待目标信号。经识别确认存在潜艇后，对潜艇进行概略定位。初步定位后，飞机降至100～120 m高度，速度320～380 km/h，采用磁探仪进一步对目标进行识别和精确定位。在目标范围比较明确时，也可直接使用磁探仪进行搜索和定位。

当目标运动参数被确定后，即可展开攻击行动，使用鱼雷或深水炸弹进行打击摧毁，或使用深水炸弹进行警告性驱离。如果只对其继续进行跟踪，则一般使用磁探仪，并配合声呐浮标对其保持连续接触。

2.2 磁探仪能力需求分析

从上述典型反潜作战流程可以看出，目前磁探仪受其作用距离限制，主要用于搜潜最后阶段对潜艇进行识别、定位，还不具备对大面积海域水下目标的快速搜索能力。要使磁探仪成为对水下目标搜索的主要手段，则需大幅提高其作用距离。

假设600 km外某海域，1艘敌潜艇上浮水面被发现后，随即潜入水下。P-3C飞机根据截获潜艇的概略位置信息后，以600 km/h速度抵达任务海域，布放声呐浮标阵进行搜索。通常浮标阵布放时间约为40 min，布放和监听的时间总和在1 h左右。在此期间，假定潜艇以6 kn的速度、任意航向水下航行，则潜艇在浮标阵布阵完成前，可能散布区域面积约为1 551 km2。按浮标作用距离5 km、成活率80%计，需投放25枚浮标才能覆盖潜艇可能散布区域。

当使用磁探仪搜索时，磁探仪的探测宽度与磁探仪的作用距离、反潜飞机飞行高度和潜艇的航行深度有关，通常描述为如下形式[2-4]：

其中，R为磁探仪作用距离，H为反潜飞机飞行高度，h为潜艇航行深度。

如果 P-3C反潜巡逻飞机抵达任务海域后，以100 m高度、500 km/h速度使用磁探仪对潜艇进行搜索，搜索海域为潜艇可能散布区域的外切矩形。如要在1 h内完成对200 m深度敌潜艇的探测，则磁探仪作用距离应不小于2 km。即当磁探仪作用距离达2 km时，其搜索效能和声呐浮标基本相当，考虑到声呐浮标为一次性使用的消耗品，如将磁探仪作为对潜艇的主要搜索手段，将极大的节省经费，具有较大的军事、经济意义。

3 磁异探测技术发展分析

3.1 影响磁探仪作用距离的关键因素分析

磁探仪在反潜过程中，根据磁探仪工作原理，在目标磁矩一定的情况下，其作用距离受磁探仪的静态噪声，磁探仪因飞机运动所产生的动态噪声及目标所处的海洋磁环境背景噪声影响。其中，静态噪声主要与磁探仪的静态灵敏度、传感器工作时自身电流所产生的磁干扰噪声有关，噪声大小主要取决于磁探仪的器件和设计水平，通常约为静态灵敏度的10倍左右。

动态噪声的产生则是由于飞机平台含有一些恒磁性物质和电流源对磁探头产生的磁干扰噪声、机载电子设备工作时产生的磁干扰噪声、以及平台机动飞行时所产生的磁干扰噪声等，上述噪声叠加后通常比静态噪声大数十倍，需要通过提高平台的无磁化水平，并通过相应的噪声抑制和补偿算法对噪声进行抑制。

海洋磁环境背景噪声则包括目标所区域的地质噪声，洋流、海浪运动等引起的地磁干扰噪声等，需要通过数据库比对、磁异常信号处理与识别技术等进行抑制。一般情况下，深海区域的环境噪声会小于浅海区域的环境噪声。

磁探仪作用距离进行估算时，通常依据以下公式[5]：

其中，M为潜艇磁矩，S/N为磁探仪报警的最低可检测信噪比，S为磁异常信号，N为噪声；NM为磁探仪探头因飞机运动产生的动态噪声；NS为磁探仪设备的静态噪声；NE为海洋环境噪声。

文章来源：《航空学报》 网址: http://www.hkxbzz.cn/qikandaodu/2020/1104/429.html