航空磁力探潜仪
airborne magnetic anti-submarine detector
hangkong cili tanqianyi
航空磁力探潜仪
装备于反潜飞机和直升机上的磁力探潜仪。利用潜艇引起的地磁异常发现潜艇，结合机动飞行，实施对潜艇的搜索、识别、定位并测定其运动要素。是现代反潜机对潜探测系统的重要探测器之一。通常由磁力仪、磁补偿器、信号处理器和显示、记录器等组成。
磁力仪，是整个磁力探测系统的基础。按其工作原理不同，分为磁通门型(磁饱和式)、核子旋进型、光泵型、电子核双共振型和超导型等。利用铁磁物质的磁饱和特性制成的磁通门型磁力仪和核磁共振原理制成的核子旋进型磁力仪，是20世纪40～50年代的产品，其灵敏度一般为10－10特斯拉，现多被淘汰，已很少在航空磁力探潜仪中使用。现代使用的磁力仪，主要是光泵型和电子核双共振型，其灵敏度一般为10－11特斯拉。光泵型磁力仪，又分为碱金属光泵磁力仪和氦光泵磁力仪两类，检测方式分跟踪式和自激式两种。如加拿大的AN／ASQ－504(V)型航空磁力探潜仪，使用碱金属铯自激式自定向光泵磁力仪。铯金属在常温下为固体，工作时需加温使其气化并在恒温下工作，灵敏度较高。美国的AN／ASQ－81(V)型航空磁力探潜仪，使用氦跟踪式光泵磁力仪，是光泵型磁探仪中装备数量最多的一种。氦性能稳定，能在较大温度范围内工作，不需恒温和加热，综合性能较好，但探头体积较大。电子核双共振型磁力仪，如法国的MARK－Ⅲ型所用的磁力仪，工作溶液为中性，性能稳定，静噪性小，使用寿命长，探头体积小，使用可靠，但灵敏度比光泵型低。
磁补偿器，主要用于补偿飞机本身及其在运动中对磁力仪产生的磁干扰，保证磁力仪的正常工作。是航空磁力探潜仪的重要组成部分。飞机产生的磁干扰影响，主要来自飞机的永久磁场、感应磁场和涡流磁场。其中，永久磁场影响与飞机的机动无关；而感应磁场和涡流磁场与飞机主轴线在横向、纵向、垂直三个方向上的运动与地磁场矢量的夹角有关，在飞机机动中，其干扰分量经常处于变化之中。早期的磁补偿器主要靠实验得出的结果，以手动方式进行调节，补偿效果不好，操作困难。现代航空磁力探潜仪一般都使用微机进行处理和自动补偿，只需将东西南北四个基本航向上的摇摆、升降、机动时输出的信号采集下来，在地面输入计算机，完成信号的线性滤波、相关积分、飞行航迹常数的运算处理，取得补偿系数后对补偿器进行调整。在飞行中补偿器即能按飞机实时飞行状态自行补偿磁干扰对磁探仪的影响，保证其正常工作。
信号处理器和显示记录器，主要用于将磁力仪和磁补偿器的信号进行综合处理，把潜艇引起的地磁异常从总场中检测出来，算出潜艇的距离、方位和吨位大小等，送入机载反潜探测分系统或直接显示和记录，提供有关潜艇信号特征信息。并可得出有关目标可信度、飞离目标距离、目标最近距离预测和重新接近目标距离预测等报告。
反潜巡逻机的航空磁力探潜仪的探头，装在机尾磁探杆内(图1)，有的装在翼尖上，其他部分则安装在机舱内。有的反潜直升机为减少飞机自身的磁干扰影响，将探头按装在导流体内，由绞车、电缆和拖曳吊舱等组成拖曳式(或吊放式)探测装置，使用时可将拖体放出舱外对目标进行探测(图2)。航空磁力探潜仪的作用距离可达600～900米，搜索效率60～100平方千米／小时，对潜一次性接触定位误差不大于300米。由于航空磁力探潜仪作用距离较近，通常在航空声纳、反潜雷达、前视红外仪等机载反潜探测设备发现海区可能存在潜艇而需作进一步探测、定位、识别时使用。为增大搜索带的宽度和有效作用距离，通常需尽可能降低飞行高度；同时采取适当的飞行航线，建立对潜艇的多次接触，以保证目标判别的可靠性和测定其航向、航速等运动要素。
图1 在尾部可伸缩的磁探仪探头
图2 装在导流体内的磁探仪探头
随着超导技术的迅速发展，采用适当超导环路与隧道结相配合组成的超导量子干涉器(SQUID)作为磁场敏感器件的磁力仪，其灵敏度比性能最好的光泵型和电子核双共振型磁力仪高出数百倍(可达10－14特斯拉以上)，作用距离将大幅度提高。同时，其测量范围极宽，响应频率极高，可对磁场总量、分量、梯度及梯度变化率等多种参数进行测量。由于SQUID器件体积小，可使用一组器件组成阵列式探头，有可能在一次接触中，即测出目标磁场的多个变量，经微机处理后确定目标位置和运动要素等。它将使反潜机搜索潜艇时简化飞行轨迹图形(花样飞行)，提高航空反潜的搜索效力。随着常温超导材料的出现，超导型磁力仪将从研制阶段过渡到实用阶段，为航空磁力探潜提供新的前景。