海洋地球物理

海洋重力场、磁场军事应用的若干成果

(中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉 430074)

摘要

在查阅相关文献的基础上，归纳总结了目前海洋重力场、磁场在反潜作战、水雷战、应急打捞和导航系统方面的若干应用成果，并简要论述了这些应用的目的、原理和发挥作用的形式。

关键词：海洋重磁场，军事应用，成果

Some achievements of marine gravity field and magnetic field in military application Han shuaichao

(Institute of Geophysics & Geomatics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China) Abstract: On the basis of literature review, I summarized the current marine gravity field and

magnetic field application achievements in antisubmarine warfare, mine warfare, emergency salvage and navigation system, and discussed the objective, principle and role in the applications briefly.

Keyword: marine gravity and magnetic field, military application, achievement

1引言

众所周知，我国是四大文明古国中唯一延续至今的国家，数千年来主要发展的是以农业为基础的小农经济，因此土地的极端重要性在人们心中根深蒂固。这种根深蒂固的思想，在一段时期内发挥了积极的作用，却也带来了一个严重后果，那就是在近百年来的时间里，我们都忽略了海洋对中华民族发展的重要意义。

海洋中不仅拥有丰富的矿产资源，而且海上运输对现代工商业的发展也有重要意义，因此不管是传统海洋强国还是濒海发展中国家都将经略海洋、开发海洋作为一项基本国策，都致力于发展海上力量，建设海军，以期获得最大的海洋利益。可以预见，未来的海上作战是高科技军事实力的较量, 而高科技海军武器装备作战效能的发挥需要海洋战场环境信息的有力保障。海洋重磁场信息是海洋战场环境基础信息中极其重要的组成部分，在反潜、水雷探测、应急打捞、惯性制导等方面都有重要应用，为了在未来海战中占得先机，必须加大对海洋重磁场信息军事利用的研究。

2海洋磁力探测与反磁力探测

2.1磁力反潜

实战中的潜艇应用诞生于美国独立战争中，经过200多年的发展，潜艇已成为目前各主要海洋国家海军中必不可少的攻击利器。从世界上第一艘潜艇诞生开始，围绕着潜艇与反潜的斗争便开始了。过去主要依赖声呐及海底阵列进行反潜，但是随着潜艇降噪技术的发展，潜艇自噪声得到了大幅度的降低，据有关资料报道，目前美国海军的核潜艇的自噪声在90dB 左右，几乎接近海洋背景噪声[1]。这表明单纯的利用声学探测潜艇已经不能满足现代反潜作战的需求。为了提高反潜效率，发展非声探潜技术目前受到了诸多国家的重视。

在多种非声探潜技术中，磁异探测技术是目前使用较为广泛的船载、机载探测技术[2]。众所周知，地球是一个天然磁体，建造潜艇的原料又是以钢铁为主，即使定期消磁，在地球天然磁场的磁化下，潜艇还是会不同程度地被磁化[3, 4]。正是基于潜艇普遍存在的磁性研制了磁异探测仪[1, 5, 6]，它具有分类能力好、定位精度高、执行时间短、不受浅海复杂环境影响等优点。西方国家普遍认为磁异探测技术是当今提高目标分类水平和提高对潜攻击分辨率的最有效手段，主要应用于最后阶段攻击的核实，目前几乎所有先进反潜巡逻机上都装有灵敏的磁探仪[7, 8]。

磁力反潜主要有两种工作方式，一是在平时就通过海洋地球物理调查，详细准确记录各海区磁性分布，并以此制作海区磁力分布图，当战争爆发时，携带有磁异探测仪的飞机、舰船再次在该海区巡逻，若发下两次测量磁异常相差较大，则可判断该处下游潜艇；第二种方式就是在不首先知道海区磁异常分布时，巡逻机依靠机动巡逻，发现运动中的带磁潜艇[9]。两种方式虽有不同，但原理是相通的，都是基于潜艇长期在海区巡弋时被地球磁场磁化所具有的磁性。

固定翼巡逻机中使用的磁异探测仪，一般装在飞机尾部或外伸式短舱内，以避免靠近电子设备，影响探测。磁探仪由带导线的金属敏感元件探头、电子装置、纪录显示装置和自动补偿装置等组成。反潜巡逻机在预定海域低空搜潜飞行时，该磁探仪的探头则在地磁场中运动，当遇到水下潜艇时即可测出由此产生的地磁场变化，并将其转变成电信号, 经电子装置处理送到显示装置，飞行人员根据噪声曲线结合已有潜艇磁场模型[10-12]，得知有无潜艇。

磁探仪的搜潜效率取决于载机的

搜索宽度和飞行速度，而搜索宽度则受磁探仪的作用距离、载机的飞行高度和潜艇下潜的深度限制[13, 14]。此外，巡逻机的飞行轨迹也影响搜潜的成功率。固定翼反潜巡逻机使用磁探仪搜潜时一般采用圆周探测法，即以巡航速度飞向可能出现潜艇的位置点，若磁探仪未显示磁异常信号则继续前飞一段距离，仍无信号则转为以该位置点为圆心的圆周搜潜飞行, 若磁探仪显示水中可能有潜艇时, 飞行人员投放标示该位置点的标志物, 并使飞机转弯爬高升至投放反潜武器的高度，以垂直航向穿越标志物，经证实为潜艇时则投放反潜武器。

若圆周搜潜飞行时仍未发现潜艇时则改为螺旋探测法, 以扩大搜潜飞行范围[15]。反潜直升机通常装备吊放式磁探仪，一般采用平行探测法，将探头吊放到离水面合适高度处，从不同方向平行跟踪、直到发现潜艇目标[16]。此外，还可采用垂直探测法以准确测定潜艇的位置和运动参数, 但受天气和海况影响较大。

磁力反潜时，除了应用磁异探测仪直接探测潜艇，还可以在没有探测到潜艇时，在潜艇经常触摸的水道和海域布设磁引信水雷[17]。磁引信水雷可以在不接触潜艇或舰船，而根据感应到攻击目标的磁场而直接引爆。磁引信水雷相比普通碰撞水雷，具有攻击更加隐蔽突然、更难排出的特点，是目前非对称作战中不可或缺的装备[18]。

2.2舰船消磁

有了磁异探测反潜技术，自然而然便有了反磁力反潜，也就是舰船消磁技术。潜艇带有的磁性，既有在地磁场中磁性材料感应生磁，也有电缆电流和电力电子设备对艇体的持续磁化产生的积累磁场。因此除了在设计建造时尽量使用低磁钢和低磁附件外，目前国际上通用的舰船消磁主要有两种方法[19]：一是潜艇、舰船定期到消磁站或消磁船就行消磁，具体来说就是通过测量计算潜艇自身产生的磁场大小与方向，在消磁站内产生一个大小合适，方向相反的退磁场，有磁性的舰船在这个消磁站内停留一定时间就能消除自身的磁场；另外一种方式是在潜艇、舰船上安装消磁器[20]，这个消磁器可以根据舰船所处地理环境磁场和自身积累剩磁的变化，产生一个合适的反向磁场，以抵消潜艇的磁化磁场，从而达到磁隐身[21]。

这两种方法各有各的优势，但也各有各的问题。定期或者视情况使用消磁站、消磁船进行消磁，就要求潜艇