高于起點的回歸——水雷引信

史峰

水雷引信，是指水雷的引爆裝置。它決定了水雷的起爆方式，是水雷殺傷能力的重要指標，也是水雷性能的核心要素，體現了水雷對目標的識別和判斷能力。對于水雷這類自主武器系統而言，引信技術顯得尤為重要。如果引信技術落后，那么很可能使水雷偏離原有的作戰設定，造成“該爆不爆，不該爆瞎爆”的錯誤。同時，引信技術還是水雷抗掃能力的重要標志。在很大程度上，水雷引信技術的發展反映了水雷技術的發展。

名副其實的“水底地雷”

水雷源于中國，從“水底雷”、“水底龍王炮”，到“水底鳴雷”，再到“混江龍”，近百年的時間跨度中，變化的不僅是名稱，還有技術。其中，又以引信技術的進步最為明顯。顯然，勤勞聰慧的古代中國人民很早就已經意識到水雷引信的重要性。

最初的“水底雷”由地雷演化而來，因此在起爆方式的設計上還是沿用老式地雷的技術，即采用人工拉拽的方式激活水雷機械擊發裝置，引爆水雷。在《武編》一書中，描述“水底雷”引信的內容是：“上用繩絆”，也就是說用一根繩索連接擊發裝置，由岸上或船上的操作人員控制。在實戰中，將水雷布設在敵船必經的水域附近，當敵艦駛近時，岸上水軍拉動擊發裝置連接繩，引起水雷爆炸。從這個角度來看，“水底地雷”名副其實。

通過人工拉拽起爆，優點是結構簡單，有現成的地雷引信技術可以使用，起爆時機把握準確。但水雷畢竟不同于地雷。一方面，人工操縱水雷受到較大的視距限制；另一方面，水上作戰沒有良好的隱蔽條件，引信操作人員遭敵艦攻擊的風險較大。如果能夠使水雷自動引爆，那么上述問題就迎刃而解了。于是，“水底龍王炮”橫空出世。

在火花四濺中探尋水中制勝之道

“水底龍王炮”用燃香作引信，燃香根部與水雷火藥處相連，當香燃燒殆盡時便引爆水雷。《武備志》中對“水底龍王炮”引爆方式的描述是：“香到火發”。這種定時引爆的引信技術解決了人工操縱距離受限和風險較大的問題，是最原始的自動引信技術。但它也存在引爆節點不可控的弊端，實戰中必須在敵艦停靠的上流計算好距離，并且還要觀察水文氣象條件以確保水雷漂流在預期之內。因此，“水底龍王炮”的實際作戰效果并不盡如人意。如何準確引爆水雷成為了當時明朝水師將領苦苦思考的問題。

“水底鳴雷”的出現一舉解決了上述作戰難題，將水雷引信帶入了全新的觸發時代。其基本原理是將水雷與岸上或船上的固定裝置相連，形成類似攔阻索的觸發裝置，水雷內部有懸空的火石與火鐮，當敵艦碰到攔阻索時，火石火鐮發生碰撞并摩擦生火，引爆水雷。在《天工開物·火器》中有關于“水底鳴雷”改進型——“混江龍”觸發原理的描述：“漆固皮囊裹炮沉于水底，岸上帶索引機。囊中懸吊火石、火鐮，索機一動，其中自發。敵舟行過，遇之則敗。”

無論是燃香定時點火，還是火石火鐮摩擦生火，古代中國軍民一直在火花四濺的道路上探尋水中的制勝之道。然而，“水火不容”的客觀真理給基于物理原理設計的水雷引信技術宣判了死刑。“一條道走到黑”的努力堅持并不適用于武器裝備發展，顯然，只有基于新原理的引信技術才能帶領水雷走向更加美好的明天。

用化學原理譜寫觸發的奧秘

“小桶戰爭”讓水雷走進了西方的視野，隨著水雷技術的迅速擴散和實戰中的不斷運用，西方人也陷入了近3個世紀前困擾中國軍民的引信難題之中。如何在潮濕的環境中實現可靠的引爆，同時還能有效隱藏自身，成為了西方軍事家和科學家改進水雷的基本目標。

19世紀中期，俄國科學家B·C·亞圖比發明了以電解液為原料的觸發水雷，并在第九次俄土戰爭中取得了極佳的戰果。從原理上分析，電解液觸發引信以觸角的形狀設置于水雷外部，每個觸角由鋅杯、碳棒和裝有電解液的密封管組成。觸角按電池的內部構造制作，實際上每一個觸角就像一節干電池，鋅杯等于是電池外層的鋅皮，碳棒類似電池頂部帶銅頭的碳芯，玻璃管中的電解液就是電池中的粘稠液體。只要艦船碰到任何一個觸角，就會使電解液從破裂的密封管中流到鋅杯和碳棒之間，發生化學反應，形成一個化學電池。其產生的電流傳遞到電雷管，導致電雷管起爆，從而引起水雷爆炸。

電解液觸發引信技術是水雷發展史上的一次革命。一方面，它以電雷管通電來引爆炸藥，成功解決了點火引信在水中可靠性不足的問題，奠定了未來水雷引爆方式的技術原理；另一方面，與線觸發不同，水雷不再需要與岸船相連，成為了獨立的作戰平臺，活動空間更大、隱蔽性更強。俄國人另辟蹊徑，用化學原理譜寫了觸發的奧秘。初臨人間的現代水雷技術幾乎在一夜之間將這類渾身帶“刺”的黑色鐵球推入了海戰武器的主流“朋友圈”，廣袤無垠的大洋上處處流傳著“水下殺手”的喋血傳奇。

德國人開啟的水下多重感應之門

迅速擴散的電解液觸發引信技術在日俄戰爭和一戰中大放異彩，觸發水雷神秘詭異的攻擊方式讓水雷技術落后的參戰國吃盡苦頭。而在這之中，應該沒有任何一個國家比德國對水雷重要性的認識更加深刻，畢竟戰爭初期違反海牙會議決定嘗到的甜頭和“北海大障礙”留下的心靈創傷很難在短時間內平復。于是，當“邪惡軸心”驅動的戰爭車輪開始緩緩滾動時，擁有雄厚工業基礎的納粹德國早已為即將到來的水下復仇做好了充分準備。

第一重感應門：非觸發水雷的奠基者——磁引信技術

1939年9月，在閃擊波蘭的同時德國早已預料到英國的反應。納粹海軍在泰晤士河口到哈姆貝爾附近的海水中布置了大量水雷用以阻擋當時還頂著“日不落帝國”名號的英國皇家海軍的進攻。德國似乎并沒有刻意隱藏自己的布雷行動，英國皇家海軍在發現航道上已被布設水雷后果斷采取了掃雷措施，當然，使用的是清掃觸發水雷的工具，出人意料的是，掃雷艇在疑似海域沒有任何斬獲。大不列顛的軍艦迫不及待地駛出了港口，結果在不斷響起的爆炸聲中，皇家海軍失去了17艘艦艇。一頭霧水的英國人怎么也想不通自己發明的掃雷具之前百試不爽，為什么這次毫無作用。

答案在2個月后德國人的一次疏忽中揭曉。11月，德國在用飛機布撒水雷時誤將一枚水雷投到了休伯里附近的淺灘上，英國哨兵發現后立即通知了國內的水雷專家，經過解剖分析，發現德國如今使用的不再是80年前的觸發水雷，而是一種以磁場感應為引信的新式水雷。眾所周知，艦船在船廠建造時要經過一個很長的時間，在此期間，構成船體的鋼板會因頻繁的敲擊而被地球磁場逐漸磁化，從而帶上磁性。艦船下水后，就會成為一個浮動的大磁體。磁引信技術就是以艦船本身的磁場為觸發源，一旦在有效距離內感應到了艦船的磁場信號，就會自動引爆。

從結構上看，磁性水雷為長圓柱形，引信部分主要集中在尾部，由磁針、電雷管和電池等部件組成。磁引信技術基于電解液引信技術，依然是由通電的電雷管引爆炸藥，只是將觸發水雷的暴露在外的觸角以電池的形式收入雷體，然后在電池與電雷管之間增加了一個由磁針和中間機構組成的電路開關控制裝置。當艦船通過磁針感應區域時，磁針發生擺動，當磁場足夠強時，也就是艦船行駛到水雷殺傷范圍內時，磁針擺動幅度加大最終聯通中間機構開始工作。當中間機構工作達到一定時間后（一般為幾秒鐘）便能夠使開關閉合，電雷管隨即通電引爆水雷。

磁性水雷的出現無疑是水雷技術發展史上的又一次革命，其內部構造，特別是“電池-中間機構-開關-電雷管”的引爆電路結構成為了今后水雷設計的范本。隨著二戰逐漸進入白熱化，戰爭的強烈需求使新型非觸發水雷不斷涌現。

第二重感應門：拓展探測范圍的聲引信技術在意外獲得德國的磁性水雷后，英國只用了半年的時間就研制出了針對性的掃雷工具。本以為高枕無憂的英國人顯然低估了德國人復仇的決心。1940年8月，德國海軍再次在英國沿海區域布設水雷，這次德國人還是沒打算隱藏自己，英國人的掃雷行動依然無功而返。“吃一塹，長一智”的紳士們敏銳地意識到德國再次升級了水雷引信技術，于是開始四處搜尋德國的新式水雷。答案仍然是在2個月后揭曉。經過解剖，英國的水雷專家發現德國海軍布設的新式水雷采用的是聲場引信技術，即利用艦船機械、螺旋槳等部件發出的噪音作為引爆水雷的引信感應信號。

音響水雷的基本構造與磁性水雷大體相同，只是控制引爆電路開關的裝置由磁針變成了音波接收器。通過該裝置將艦船發出的聲波變成電信號，電信號經過放大、整流后，輸送到線框，使指針擺動，中間機構開始工作，隨后接通開關使電雷管通電，引起水雷爆炸。由于聲信號的傳播距離要遠大于磁信號，因此聲引信技術使非觸發水雷的探測范圍得到大幅拓展。

第三重感應門：“無解”的水壓引信技術面對再次惡化的水下安全形勢，英國又設計出了針對音響水雷的掃雷具。戰場上高歌猛進的德國決不允許在任何一方面落后于盟軍，尤其是幾乎已經被自己踏平的歐洲其它國家的軍隊。1944年1月，德國海軍少校弗蒂設計出一種名為“蠔雷”的新式水雷。6月，德國海軍在多佛爾海峽布設了216枚這樣的水雷，4天內就炸沉了盟軍29艘艦船，炸傷多艘。

“蠔雷”以水壓變化為引信感應信號，內部構造與磁性、音響水雷相似，只是控制引爆電路開關的裝置變成了壓力接收器。該裝置設于水雷頂部，上半部分裝有可膨脹、收縮的橡皮膜，固定在殼體上，內部裝滿液體。殼體內的液體被一層薄膜隔成上下兩個腔室，結合殼體內的小孔形成了一個類似沙漏的結構。水壓開關設于薄膜上方，用于聯通中間機構。水雷布設后，薄膜上層液體受水壓加大的影響通過小孔流向下層，最終形成一個上下層均有液體的平衡狀態，此時水壓開關處于斷開狀態。當艦船從水雷上方通過時，水壓降低，橡皮膜膨脹，殼體內下層腔室的水壓高于上層腔室，液體開始從下層向上層反流。但由于通過小孔的流量不足以迅速化解這種壓力差，因此薄膜會被向上頂起，使水壓開關閉合，從而使中間機構開始工作。當持續工作一段時間后（一般為幾秒鐘），便能接通電路開關，引爆水雷。

“蠔雷”的突出特點是抗掃能力極強。由于艦船在水中航行時的水流環境十分復雜，根據流體力學中水流速度與壓力成反比的原理，艦船周圍的水壓場的變化難以準確掌握，因此，即使在技術高度發達的今天，對于70多年前的“蠔雷”依然無計可施。

雖說德國革新水雷引信技術是為了發動戰爭，但技術并沒有對錯，從這個角度上看，德國人實際上為水雷開啟了一扇新的大門。由于不再需要與艦船直接接觸，水雷的待機位置終于可以“毫無牽掛”的下沉，以往暴露在水面的漂雷漸漸成為了一個警示符號，而不露馬腳的非觸發水雷讓平靜的水面更加危機四伏。

借力打力更加高效

非觸發引信技術讓水雷能夠在更深的水下位置待機。那么，也許會有人產生疑問：水雷與艦船的距離越來越遠之后，如何保證打擊效果？這正是非觸發水雷相對于觸發水雷的另外一項革命性進步：更高的打擊效能。由于不再與艦船直接接觸，因此，非觸發水雷并不依靠自身爆炸所產生的化學能來對艦船造成殺傷，而是通過爆炸引起的強烈水壓變化“借力打力”。

從過程上看，水雷爆炸瞬間會產生高溫高壓氣體，上萬個大氣壓的壓力以壓力波的形式，在水中按聲速集中向上傳遞，通過擠壓使艦體破損。由于水的可壓縮性很小，爆炸產生的氣體在水中形成氣泡，氣泡在不停的膨脹與收縮中推動水流對艦體破損處反復沖壓，從而持續撐大破損處，達到擊傷甚至擊沉艦艇的目的。

實戰中，以磁性水雷為例，擊沉一艘排水量在5 000噸左右的驅逐艦或運輸船，只需要一枚裝量為300千克的磁性水雷；而擊沉一艘排水量在8 000噸左右的巡洋艦只需要2～3枚上述水雷。當然，由于爆炸產生的壓力波在水中傳播的衰減極快，所以非觸發水雷待機的位置也不可能離水面很遠，這也是沉底雷一般在淺灘和近海處布放的原因。

強強聯手與不斷拓展的物理場

德國人在納粹的瘋狂叫囂中打開了水雷的“潘多拉魔盒”，非觸發水雷在戰爭實踐中的優異表現使世界各國沒有理由不繼續對其進行完善和升級。其中，引信技術仍是發展的重點與核心，表現為“磁聲壓”引信技術的精確化、組合化，以及開發新的物理場引信技術。

“磁聲壓三劍客”的優化升級“磁聲壓”引信技術產生的初衷僅僅是德國人基于“矛盾對抗”的需要，新技術一旦確認后，其發展過程總是遵循“從無到有，從有到優”的客觀規律。

在磁引信技術方面，磁性水雷在戰爭中的大規模應用暴露出了許多不足，突出表現為容易受到地磁場的影響而發生自爆現象。于是，在法拉第定律的啟示下，水雷專家研制出了磁感應水雷，即用繞有幾萬圈導線的鐵棒來代替磁性水雷上的磁針。當艦船通過磁感應水雷上方時，移動的艦船磁場掃過水雷鐵棒上的感應線圈，感應線圈中就產生感應電流接通起爆電路，使水雷爆炸。如今，磁引信技術已經發展到三軸接收、磁場梯度辨識，能夠對50～200米以內的目標磁信號進行處理。

在聲引信技術方面，從最初的被動接收發展為主動探測，音頻范圍也得到了大幅拓展，能夠覆蓋低頻（低于20Hz）、中頻（20Hz～20kHz）和高頻（高于20kHz），實現了對艦艇聲譜的全頻感應。20世紀70年代之后，又產生了幅值差、方位儀、線譜聲、矢量換能器等新型聲引信，對各種目標的聲信號處理能力大幅提升。

在水壓引信技術方面，深度傳感器的出現使水壓引信技術從最初簡單的利用水壓變化發展為對水壓變化的精確計算，根據結果判斷水雷上方駛過的艦艇噸位，有選擇的進行打擊。

強強聯手的復合引信“磁聲壓”引信技術特點各異，采用單一引信技術，特別是磁聲引信技術的水雷顯得不那么抗掃。在這種背景下，出現了將上述三類引信組合使用的復合引信技術。實踐中，主要包括聲磁復合引信、聲壓復合引信、磁壓復合引信和磁聲壓復合引信，根據“磁聲壓”引信技術的各自優缺點進行取舍，達到取長補短、整體優化的目的。

以技術最為成熟，使用最多的聲磁復合引信為例。由于聲引信比磁引信接收信號距離遠，所以把聲引信作為搜索目標的值班引信。而磁引信的辨識度更高，所以將其作為引爆水雷的戰斗引信。平時音響機構電路暢通，隨時可以接受音響信號。當艦船開來時，聲波接受器先接通電流開始工作，當艦船接近水雷上方時，磁感應器使爆炸開關接通，電雷管起爆，引起水雷爆炸。

復合引信技術的出現使水雷的抗干擾、目標識別、爆炸時機控制和抗掃性能得到進一步提升，水雷變得更加隱蔽、可怕。

拓展新的物理場引信隨著艦船制造技術的不斷發展和海洋環境噪聲的逐年增加，基于“磁聲壓”的傳統引信技術在目標特征提取上面臨著越來越大的困難。因此，世界各國正積極研發電場、重力場、地震波、低頻電磁輻射、光場、熱場和宇宙射線場等多物理場傳感器，以發展新的水雷引信技術。目前來看，重力場引信技術發展最為迅速。其基本原理是通過重力感應器計算通過水雷上方的艦船引起的重力場變化，只有超過設定噸位以上的艦船通過時才會引爆。重力引信技術將極大強化水雷的抗掃能力，因為只有用重力與引信設定值相似的物體才能有效發現并清掃。

如果上述物理場引信技術能夠實現并應用到實戰中，那么，水雷將真正成為水下的一粒“銅豌豆”。

高于起點的回歸

物理場感應技術的出現和發展使水雷對目標的探測、識別和打擊能力得到了大幅提升，但對于獨立的武器系統而言，這些顯然是遠遠不夠的。要使水雷成為真正的“水下忍者”，智力是必備要素，而這一要素只有兩個途徑來實現：人為操控和人腦模擬。

從有線到無線，人為操控的“水底地雷”回歸古代中國軍民完成了地雷從陸地向水中的轉移，從那時起，水雷與地雷之間的“血緣關系”就已命中注定，兩者的發展路線，特別是引信技術的發展方式如出一轍。這種磨滅不掉的“血緣關系”在遙控地雷出現后再次被放大，遙控水雷上演了“水底地雷”的王者歸來，不過，這次不再需要長長的引線。

遙控水雷由控制臺和水雷組成，一個控制臺可操縱多枚水雷。遙控方式分為無線電遙控和水聲遙控，前者最大遙控距離500千米，后者則為40千米。控制臺可置于岸上、飛機、潛艇或水面艦艇上。平時水雷放置于一個懸浮在水中的水鼓上，水鼓用錨鏈固定在水底，上面有雷體自動解脫裝置、接收天線和電纜等。憑借水鼓里安裝的蓄電池，水雷在水下待機。作戰時，水雷由控制臺預先設定好的無線電信號或水聲信號“喚醒”，隨后水雷上浮至距水面一定距離后將雷體上的天線伸出水面用于接收控制臺的實時信號。操作控制臺的作戰人員根據水雷回傳的目標信息進行判斷是否發起攻擊。瑞士在上世紀80年代研制的“風暴”遙控水雷長5米，最大直徑550毫米，裝藥量170千克，總重650千克。水雷自身帶有動力系統，能夠以最高20節的速度航行，最大航程100千米，主要用于攻擊水面艦艇。

從“自主”到自主，人腦模擬的“水底龍王炮”回歸自主能力是所有武器裝備發展的終極目標，特別是水雷這種待機攻擊的武器，自主能力的高低是衡量作戰性能的重要標準。智能引信技術是指對水雷引信設置模擬人腦的預編程序，通過各類傳感器收集的信號自主識別、判斷和選擇攻擊對象，例如敵我識別能力、自動選擇價值更大的目標等。當年“水底龍王炮”通過燃香引信脫離了人為操控，實現了低級的“自主”。未來，智能引信技術將使“水底龍王炮”以一個全新的高姿態回歸。展望水雷的發展前景，當水雷完全實現了智能化，水中的鋼鐵戰陣將增設一群不知疲倦的“忠誠哨兵”。[編輯/山水]