閆曉偉，段立召

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潛艇磁矩對(duì)反潛直升機(jī)磁探寬度的影響

閆曉偉，段立召

（92060部隊(duì)，遼寧大連 116041）

航空搜潛 磁異常檢測(cè) 磁探寬度 磁異強(qiáng)度 潛艇磁矩

0 引言

航空磁探作為反潛直升機(jī)的一種主要航空探潛方式，在探潛過(guò)程中擁有一些其它探潛方式無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)[1,2]，如識(shí)別能力強(qiáng)、使用方便、定位精度高、攻擊效果好等。但由于磁探儀探測(cè)距離近，其探測(cè)寬度一直成為反潛直升機(jī)磁異探測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)。

隨著航空反潛的發(fā)展，雖然近年來(lái)大量文獻(xiàn)對(duì)與磁異探潛相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[3-7]等研究了磁異探測(cè)中磁性目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，但這些文獻(xiàn)中基本未對(duì)潛艇磁矩對(duì)反潛機(jī)磁探寬度的影響進(jìn)行深入研究。潛艇磁矩是反映潛艇磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，潛艇無(wú)論在建造的時(shí)候使用低磁鋼，還是在消磁站進(jìn)行固定磁場(chǎng)消除或敷設(shè)消磁繞組對(duì)潛艇的感應(yīng)磁場(chǎng)進(jìn)行抵消，歸根結(jié)底都是為了減小潛艇的磁矩。那么潛艇磁矩對(duì)反潛直升機(jī)磁探寬度的影響到底如何，目前只有一些定性的結(jié)論，這些結(jié)論目前無(wú)法有效的指導(dǎo)航空反潛和消磁工作。本文將以直升機(jī)磁探為研究對(duì)象，在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)潛艇磁矩對(duì)磁探寬度的影響進(jìn)行研究。

1 磁異探潛中潛艇磁異場(chǎng)的測(cè)量模型

潛艇磁矩決定了潛艇磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，而航空磁探儀所測(cè)得的潛艇磁異的大小影響了磁探儀的探測(cè)寬度，因此，為了研究潛艇磁矩對(duì)磁異探測(cè)寬度的影響，必須研究適合于航空探潛的潛艇磁場(chǎng)模型和直升機(jī)的航空磁異探測(cè)模型。

1.1 潛艇磁場(chǎng)模型

潛艇一般都是由高強(qiáng)度合金鋼建造，而且其內(nèi)部擁有大量鋼鐵制造的部件、設(shè)備等，這些都是鐵磁性物質(zhì)，這些物質(zhì)處于地磁場(chǎng)中導(dǎo)致潛艇產(chǎn)生了磁場(chǎng)。

航空反潛時(shí)，航空磁探儀和潛艇的距離一般都在數(shù)百米之遙甚至更遠(yuǎn)，根據(jù)文獻(xiàn)[4-6]的研究結(jié)論，在這種情況下，潛艇磁場(chǎng)是可以等效為偶極子磁場(chǎng)。

1.2 直升機(jī)航空磁異探測(cè)模型

直升機(jī)在執(zhí)行磁異探潛的過(guò)程中，通過(guò)使用拖纜在空中拖著磁探儀飛行來(lái)實(shí)施，如圖1所示。為避免因磁探儀轉(zhuǎn)動(dòng)等造成所測(cè)得磁場(chǎng)的變化，通常使用測(cè)磁場(chǎng)標(biāo)量的方法來(lái)解決。

或表示為

2 直升機(jī)磁探寬度的確定

建立了直升機(jī)航空磁異探潛中潛艇磁異場(chǎng)的測(cè)量模型后，下面的關(guān)鍵問(wèn)題是如何在磁探儀所測(cè)量的磁異和磁探儀的探測(cè)寬度之間建立聯(lián)系。

通常直升機(jī)在執(zhí)行磁異探潛時(shí)，都是按照一定航線(xiàn)飛行的，由于磁探儀的作用距離較近，在與潛艇接觸的過(guò)程中，直升機(jī)的航向可以認(rèn)為不變，在這個(gè)過(guò)程中，磁探儀測(cè)量到的是一條磁異曲線(xiàn)，如圖4。

由于從不同航向通過(guò)潛艇時(shí)所測(cè)得的磁異強(qiáng)度指標(biāo)曲線(xiàn)都不相同，因此可以在對(duì)各個(gè)航向進(jìn)行單獨(dú)分析的基礎(chǔ)上，選取幾個(gè)典型航向進(jìn)行平均分析。

3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

圖7給出了在上述典型磁矩結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置下，反潛機(jī)磁異探測(cè)寬度隨潛艇磁矩變化關(guān)系的仿真結(jié)果(航向取β=0,45,90,1200）。由圖7可以看到潛艇磁矩對(duì)磁探儀的探測(cè)寬度影響較大，特別是隨著潛艇磁矩的減小，磁探儀的探測(cè)寬度快速減小。

上面的結(jié)果是通過(guò)仿真計(jì)算出來(lái)的，具有一定的精確度，但仿真計(jì)算較為繁瑣，在實(shí)際使用中較為不便。

由于潛艇磁場(chǎng)模型采用偶極子磁場(chǎng)模型來(lái)描述，如果以潛艇磁矩方向?yàn)檩S建立起球坐標(biāo)系，如圖8所示，則式（3）可以變?yōu)椋?/p>

其標(biāo)量值為：

計(jì)算過(guò)程中，其它數(shù)據(jù)與圖7所使用參數(shù)相同，那么潛艇磁矩與磁探儀探測(cè)寬度的關(guān)系如圖9所示。圖9中的兩條實(shí)線(xiàn)為式（12）中的角度φ分別取0和90時(shí)所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線(xiàn)，而虛線(xiàn)為圖7中4個(gè)典型航向關(guān)系曲線(xiàn)的平均值。由圖9可以看到在直升機(jī)的四個(gè)典型航向上磁探儀探測(cè)寬度與潛艇磁矩關(guān)系的平均值基本與=900根據(jù)式（12）所計(jì)算的結(jié)果基本重合，因此在某些情況下，可采用偶極子磁場(chǎng)的最小寬度探測(cè)模型（即=900時(shí)的式（12）所對(duì)應(yīng)的模型）對(duì)潛艇磁矩對(duì)磁探儀探測(cè)寬度的影響進(jìn)行近似估計(jì)。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)潛艇磁矩對(duì)反潛直升機(jī)探測(cè)寬度的影響所進(jìn)行的研究，得出了一些結(jié)論。

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The Effect of the Submarine Magnetic Moment on Helicopter Magnetic Anomaly Detection Width

Yan Xiaowei, Duan Lizhao

（Unit 92060, Dalian 116041, Liaoning, China）

E925

A

1003-4862（2013）02-0018-04

2012-05-25

閆曉偉（1976-），男，碩士，高級(jí)講師。

研究方向：微弱目標(biāo)檢測(cè)、航空搜潛。