刘 莎

（大连测控技术研究所 大连 116013）

1 引言［1～8］

航空磁异常探测（MAD）作为一种有效的对水中目标的探测、末端锁定手段，是反潜巡逻机反潜作战中不可或缺的组合手段之一，在国内外经典的固定翼反潜巡逻机和反潜直升机上都作为必备的搜潜装备。最为显著的代表是P3-C“猎户座”，作为美国服役时间最长的固定翼反潜飞机，其最大特征是机尾那根长长的磁异常探测器，如图1所示。距公开文献报道使用的是AN/ASQ-81MAD磁异常探测系统，少数P-3C飞机则使用更为先进的AN/ASQ-208MAD磁异常探测系统。

图1 美“猎户座”P3-C反潜巡逻机磁探装置

美“猎户座”P3-C反潜巡逻机遍布中国周边国家和地区，印度、日本、台湾、巴基斯坦、韩国、澳大利亚、新西兰等国均有它的身影存在，多年来该巡逻机一直是中国周边国家和地区遏制中国海军的利器。

2020年5月14日随着P-8A新一代多功能海上巡逻机与P-3C全部替换完成，标志着美P-3C时代结束。值得关注的是在磁异常探测方面，P-8A的探测装备中有AN/ASQ-508“先进整合式磁异常探测”（Advanced Integrated Magnetic Anomaly Detection）系统，由加拿大的CAE公司提供，测深1000m。“海神”将使用搭载于空射无人机上的（High Altitude ASW Unmanned Targeting Air System，HAASW UTAS）磁异探测器模块替代传统固定翼反潜机的“长尾”。美国海军曾资助许多科技项目开发这种系统，但加拿大这家本业为训练及模拟的小公司，由于长期参与加国的海王式（Sea King）直升机项目，在磁性空测仪领域建立了领导地位。

图2 先进的空投无人机磁探装置

据公开资料显示，P-8A可以带36架无人机，具有两种搜索模式，Field模式，全部无人机均匀布放于探测区，自主搜索。Swarm模式，P-8A收到声呐信号，飞到对应位置再投放多架无人机搜索，无人机携带磁异常探测器低飞。通过建模计算，在理想情况下16架无人机可以在9min内70%的概率找到1艘6.5节航速的潜艇（图3）。

图3 搜索概率仿真计算结果（网上资料）

2 两种磁探模式仿真比对

为了进一步摸清P-8A反潜巡逻机在使用无人机磁探模式与传统尾部搭载模式的优势，本文利用磁偶极子建模仿真来进行初步分析。

1）距离因素

无人机磁探与传统尾部搭载磁探模式，最大的区别在于无人机的低空飞行能力，以往资料显示P3-C的磁探高度为200m，而无人机的低空飞行高度可低至50m，那么在相同探测阈值条件下，以500m探测距离为例，P3-C的有效探测水深为300m，而无人机将增加到450m，显而易见将可提升较大的有效探测范围。

根据磁偶极子原理，在该探测距离上一般可将水中目标等效为磁偶极子，那么水中目标的所产生的磁场可以表示为［9～10］

目前国外为降低水中目标被探测概率，会对水中目标进行消磁处理。假设以同等磁探仪器的阈值为参考（实际上无人机搭载的磁力仪性能更加优越），P3-C探测距离为500m为例，设水中目标的磁矩为M1，逆向推导无人机在同等距离上可探测目标磁矩值M2，具体结果如图4所示。

图4 P3-C探测距离与阈值（归一化）仿真计算结果

根据得到的探测阈值（归一化结果），代入到式（1）中，反演计算出磁矩M2，为P-8A携带无人机探测距离350m，相同探测阈值条件下，水中目标的磁场强度，具体结果如图5所示。

图5 P-8A探测距离与阈值（归一化）仿真计算结果

最终磁矩计算比对结果为

也就是说，P-8A采用无人机磁探模式与P3-C相比，在同等探测阈值条件下，可探测的目标磁场强度可降低到P3-C目标的30%左右。从另外一个角度上讲，即探测能力对现有的磁场强度在原有水平上再降低70%的水中目标仍然有效。

2）搜索模式

P-8A反潜巡逻机提供了两种搜索模式，Field模式和Swarm模式，均采用了多架无人机协同搜索的方法。首先从搜索模式来说，以往航空磁探仅作为局部搜索和锁定目标的末端搜索模式，无人机协同磁探给P-8A反潜巡逻机带来了新的Field模式，这在传统航空磁探上是没有的全新模式。同样，Swarm模式对比P3-C的单点搜索无论在探测概率、探测效率以及战术上都有了较大提升，特别是在有效探测时间（1.5h缩短到9min）上的提升将极大可能左右海上局部战争的发展方向。

3）探测性能比对

根据资料显示P-8A反潜巡逻机搭载的是AN/ASQ-508系统，该系统无论在探测灵敏度还是信号判别上距AN/ASQ-208系统有了明显提升。更为关键的一点在于无人机自身磁干扰要远小于反潜巡逻机本身磁干扰，直接决定了飞机本体干扰抵消难度的降低以及磁探阈值的提升。

4）性价比

公开资料中，一架无人机（含探头）价格在2万美元左右，接近于声纳浮标的价格，其低廉的价格将无人机航空磁探变为了一种高性价比的航空反潜作战手段，大大增加了航空磁探在综合反潜中的实际应用价值。

3 结语

随着美P-8A反潜巡逻机的全面服役，其具备典型特征的尾部磁探装置“消失”，经过搜集材料发现，传统的“长尾式”磁探装置已被无人机磁探模块所取代，这意味着航空磁探反潜迎来了划时代的变化。本文利用公开文献并结合建模理论计算从四个方面对比了传统磁探与无人机磁探区别，发现P-8A利用无人机进行磁探无论从有效探测距离、搜索模式、探测性价比等方面更具备优势，同时无人机磁探的多机协同搜索在搜索效率上从原有的1.5h缩短到9min（16U），这意味着航空磁探在反潜作战中的地位和作用将显著提升，甚至将极大可能左右海上局部战争的发展方向。因此，本文认为无人机多机协同磁探模式将成为未来几十年内航空磁探的主要模式和主流趋势。