深海打撈作業(yè)的海洋環(huán)境保障
——以F-35C打撈為例

張永垂，胡王江，汪 洋

（1. 國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院，湖南 長沙 410073；2. 軍事海洋環(huán)境建設(shè)辦公室，北京 100061）

0 引言

2022年1月24日，一架F-35C戰(zhàn)斗機(jī)在南海降落“卡爾·文森”號航空母艦時撞上飛行甲板，隨后墜入水中。據(jù)2月6號的公開視頻資料顯示[1]：在飛機(jī)著艦時，飛機(jī)下滑角度沒有控制好，迎角過大，使得飛行員看不清甲板，導(dǎo)致飛機(jī)主降落架撞向航母尾部甲板，飛機(jī)失控并打轉(zhuǎn)、著火，沿著斜角甲板滑向海里，飛行員最后彈射逃生，甲板上7名水兵受傷。初步判斷，此次飛機(jī)墜毀可能是由于飛行員操控失誤引起的。

F-35隱形戰(zhàn)機(jī)是美國最先進(jìn)的第五代戰(zhàn)機(jī)之一。除美國外，日本、韓國、英國、澳大利亞、意大利、荷蘭和以色列等國都已訂購或開始部署這款戰(zhàn)機(jī)。F-35戰(zhàn)機(jī)有3種型號：F-35A是常規(guī)空軍陸基戰(zhàn)斗機(jī)，航程為2 200 km；F-35B是短距起飛垂直降落戰(zhàn)斗機(jī)，航程為1 670 km；F-35C是美國海軍專為航母打造的下一代旗艦戰(zhàn)機(jī)，航程約2 500 km。為適應(yīng)航母作戰(zhàn)，F(xiàn)-35C的研發(fā)部署比其他兩種型號要遲很多，直到去年8月才首次正式部署到“卡爾·文森”號航母上。

據(jù)公開報(bào)道，這已是F-35型號戰(zhàn)機(jī)的第3次墜海事故。2019年4月9日，一架日本 F-35A在日本三澤空軍機(jī)場以東135 km的太平洋墜毀，飛行員喪生[2]。日本防衛(wèi)省將其歸咎于空間迷失方向，即飛行員無法充分感知周圍環(huán)境，夜間訓(xùn)練時直接將戰(zhàn)斗機(jī)全速飛入海中。2021年11月17日，英國“伊麗莎白女王”號航母上一架 F-35B 墜入地中海，飛行員安全彈射。據(jù)報(bào)道稱，是由于發(fā)動機(jī)吸入了防雨罩導(dǎo)致事故發(fā)生[3]。

F-35戰(zhàn)機(jī)幾乎代表了美軍戰(zhàn)斗機(jī)最先進(jìn)的技術(shù)水平。因此，墜海事故發(fā)生后，美軍及其盟友均迅速組織打撈作業(yè)。日本F-35A幾乎被撞得粉碎，僅打撈上幾片殘骸。英國F-35B因墜海時速度較慢（機(jī)體較完整）、水深較淺，被成功打撈。此次墜機(jī)事件，與去年英國F-35B墜海狀態(tài)相似（見圖1），但從失事位置來看，水深較深（約4 000 m），給打撈作業(yè)帶來一定挑戰(zhàn)。

圖1 F-35C落水時漂浮狀態(tài)[4]Fig.1 Floating state of F-35C when crashed into the sea[4]

本文通過對深海打撈作業(yè)的介紹，梳理影響打撈作業(yè)的海洋環(huán)境要素，并使用業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)產(chǎn)品比較日本、英國和美國3次墜機(jī)事件時海洋環(huán)境的異同，分析美軍在南海成功打撈的影響因素，提出加強(qiáng)我國遂行深海打撈任務(wù)能力的建議。

1 深海打撈作業(yè)

深海打撈，根據(jù)距離海岸的遠(yuǎn)近，分為近海（小于 55.6 km）、中等距離（55.6～129.6 km）和遠(yuǎn)海（大于 129.6 km）打撈。根據(jù)水深，分為淺海（淺于91.4 m）、中等深度海（91.4～914.4 m）和深海（深于914.4 m）打撈。根據(jù)搜索區(qū)域的大小，分為出色（小于 3.4 km2）、良好（3.4～34.3 km2）、一般（34.3 ～85.7 km2）和差（大于85.7 km2）4個等級。根據(jù)作業(yè)流程，通常分為搜索和打撈2個階段。其中，搜索并準(zhǔn)確定位是打撈作業(yè)的關(guān)鍵，而搜索技術(shù)設(shè)備或多或少都會受到海洋環(huán)境的影響。

1.1 搜索設(shè)備

常用的深海搜索設(shè)備包括回聲測深儀、側(cè)掃聲吶、聲波定位儀、光學(xué)成像系統(tǒng)、遙控水下航行器和導(dǎo)航系統(tǒng)等。

1）回聲測深儀。

回聲測深儀是一種通過聲波在水中傳輸來測量水深的聲吶設(shè)備[5]。根據(jù)其發(fā)射的聲波信號分為單波束和多波束回聲測試儀。目前，回聲測深儀主要用于測繪連續(xù)的海底地形數(shù)據(jù)（圖 2），這種實(shí)時信息可以保障拖曳搜索設(shè)備（例如：側(cè)掃聲吶或聲波定位儀）的作業(yè)安全。此外，海底地形數(shù)據(jù)可成為聲波入射傳播的物理障礙判斷。

圖2 利用多波束回聲測深儀測深示意圖[6]Fig.2 Schematic diagram of sounding using a multi-beam echo sounder[6]

由于回聲測深儀的分辨率較差，且覆蓋條帶相對較窄，因此不是深海搜索的核心裝備。只有當(dāng)搜索目標(biāo)尺寸較大、相對密集，且位置已知時成功率才較高，如大尺寸沉船，對于飛機(jī)殘骸可能效果有限。

2）側(cè)掃聲吶。

側(cè)掃聲吶使用拖在水下的聲學(xué)換能器來生成類似航空照片的海底平面圖，其可揭示海底地形地貌及組成性質(zhì)，如巨礫、淤泥、砂礫或位于海底的人造物。側(cè)掃聲吶通常是深海搜索最有效的設(shè)備（圖3），其單程覆蓋的海底范圍相對較寬（50～2 000 m），適合大面積海域搜索，效率相對較高。其有效分辨率（分辨最小物體的能力）則取決于系統(tǒng)的工作頻率：頻率越高，分辨率越高。然而，條帶寬度覆蓋范圍與頻率成反比，即搜索效率和分辨率反相關(guān)。因此，在實(shí)際搜索工作中，需要綜合考慮選擇合適的頻率和分辨率。例如，200 L鋼桶大小目標(biāo)的搜索條帶極窄（50～100 m），需要高頻（500 kHz）；沉船大小目標(biāo)可選擇覆蓋長達(dá)5 km的低頻（30 kHz）。

圖3 側(cè)掃聲吶示意圖[7]Fig.3 Schematic diagram of side-scan sonar[7]

多波束回聲測深儀和側(cè)掃聲吶均利用聲波搜索水下目標(biāo)，兩者各有優(yōu)劣：多波束回聲探測儀的優(yōu)點(diǎn)在于噪聲少、能夠進(jìn)行三維可視化分析，但其適用范圍不如側(cè)掃聲吶廣泛；側(cè)掃聲吶的優(yōu)點(diǎn)在于拖體距海底的高度容易調(diào)節(jié)、分辨率高、能夠區(qū)分目標(biāo)物的底質(zhì)特征，缺點(diǎn)是容易受工作環(huán)境的影響產(chǎn)生噪聲。可見，多波束和側(cè)掃聲吶在探測海底目標(biāo)時具有很好的互補(bǔ)性，可以配合應(yīng)用。

3） 聲波定位儀。

聲波定位儀是將聲波發(fā)生器放入水中或置于水底，根據(jù)記錄的直達(dá)波和經(jīng)海底反射回來的反射波之間的時差，計(jì)算儀器在水中的離底高度。拖曳聲波定位儀由水下拖曳部分、線纜、絞車、液壓動力系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)以及控制臺等部分組成，可由船只拖著緩慢行進(jìn)、搜索，速度通常為1～5 kn（圖4）。

圖4 拖曳式聲波定位儀（TPL）示意圖[8]Fig.4 Schematic diagram of Towed Pinger Locator[8]

其欲定位的“聲波發(fā)生器”（信標(biāo)）通常安裝在商業(yè)飛機(jī)的飛行記錄儀上，這對事故原因的調(diào)查非常重要。大多數(shù)“聲波發(fā)生器”通常以37.5 kHz的頻率發(fā)出信號，而拖曳聲波定位儀可以探測從3.5～50 kHz頻段的信號。信標(biāo)信號相對較弱，接收設(shè)備必須在1 n mile內(nèi)才能檢測到它。通常，聲波定位儀部署在溫躍層下方、海底上方約 300 m處，可以水平掃描約 3 700 m寬的條帶。由于接收設(shè)備無法提供方位信息，因此船上控制人員對信號最強(qiáng)處的位置進(jìn)行記錄，并多次反復(fù)測量，通過“三角定位”來確定信標(biāo)的位置。

聲波定位儀僅適用于信標(biāo)位置在局部范圍內(nèi)已知的情況。當(dāng)前，國際上最知名的拖曳式聲波定位儀當(dāng)屬美國海軍的 TPL-25，最大作業(yè)水深達(dá)6 000 m，最大探測量程超過3 000 m（圖5），在馬航MH370等事故的黑匣子搜索中使用過[9]。

圖5 美國海軍拖曳式聲波定位儀（TPL-25）Fig.5 U.S. Navy's Towed Pinger Locator（TPL-25）

4）磁力計(jì)。

磁力計(jì)是一種測量磁場強(qiáng)度的儀器（圖6）。

圖6 磁力計(jì)搜索示意圖[10]Fig.6 Schematic diagram of magnetometer survey[10]

使用磁力計(jì)進(jìn)行水下搜索限于被磁化的金屬物體（必須包含鐵或鋼），常見有：金屬管道、鋼制電話電纜、鋼殼船、發(fā)動機(jī)、錨、錨鏈、槍支、水雷、潛艇、飛機(jī)（通過其發(fā)動機(jī)）和古代船只。磁力計(jì)檢測范圍相對有限（物體的磁響應(yīng)大致以傳感器與物體之間距離的立方的速率降低）。因此，其不經(jīng)常用作深海搜索的主要設(shè)備，但可作為側(cè)掃聲吶搜索的輔助傳感器，特別是目標(biāo)在復(fù)雜環(huán)境中丟失的情況下，如在海底巖石區(qū)，從物體返回的聲吶信號不容易與巖石區(qū)分開來，通過串聯(lián)拖曳側(cè)掃聲吶和磁力計(jì)傳感器可提高物體被探測的概率。

此外，磁力計(jì)是唯一能夠定位深埋在底部沉積物中物體的設(shè)備。對于露出沉積物的各種水下目標(biāo)，側(cè)掃聲響能夠精確地進(jìn)行定位和分析，但對埋藏于沉積物下的磁性目標(biāo)物進(jìn)行探測，是海洋磁法探測的優(yōu)勢。

5）光學(xué)成像系統(tǒng)。

光學(xué)成像系統(tǒng)作為獨(dú)立使用還是與側(cè)掃聲吶配合使用已廣泛應(yīng)用于深海搜索。光學(xué)成像系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢是產(chǎn)生的圖像可以直接識別物體，而不需要耗時分類。不過，光學(xué)成像系統(tǒng)的缺點(diǎn)也有很多，如極窄的條帶寬度和范圍，相對較低的拖曳高度，總體搜索速度和搜索率較低。

6）遙控水下航行器（ROV）。

與上面討論的搜索設(shè)備不同，ROV本質(zhì)上并不是一種能夠通過感測物體的物理特性來檢測的傳感器，僅是一個將傳感器攜帶到深海并操縱它們的一個平臺。ROV僅限于在相對較小的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)橹г枰苯討彝Ｔ赗OV上空以及受控于系纜對系統(tǒng)機(jī)動性的影響。作為一種搜索工具，ROV可以非常有效地定位先前使用側(cè)掃聲吶的小型孤立目標(biāo)，或者當(dāng)已知在大約1平方英里內(nèi)的大型目標(biāo)。為此，ROV使用機(jī)載搜索傳感器（聲學(xué)和光學(xué)）來定位物體，確認(rèn)其身份并執(zhí)行其他與任務(wù)相關(guān)的任務(wù)。

美軍現(xiàn)役的深海搜索和打撈ROV有：CURV-21，DeepDrone8000和MR2HYDROS等。其中，CURV-21是美國海軍主戰(zhàn)裝備（圖7）。CURV-21和集成的機(jī)械手臂可以實(shí)現(xiàn)搜索和打撈功能，能夠在側(cè)掃聲吶和打撈操作之間切換。CURV-21是獨(dú)立的設(shè)備，可通過飛機(jī)快速部署到打撈船上。能夠?qū)崿F(xiàn)6個方向的自由移動。配備的聲吶可用于目標(biāo)定位和信標(biāo)檢測。配置了高分辨率數(shù)碼相機(jī)、黑白和彩色電視攝像機(jī)。

圖7 美國海軍現(xiàn)役ROV（CURV 21）Fig.7 U.S. Navy ROV（CURV21）on active service

1.2 搜索和打撈作業(yè)流程

《美國海軍船舶打撈手冊卷4（深海作業(yè)）》將深海搜索和打撈分為4個階段，分別是：籌劃、動員、現(xiàn)場作業(yè)和退場[12]。這4個階段必須結(jié)合成為一個整體，才能有效保證搜索和打撈的順利完成（圖8）。

圖8 深海搜索和打撈流程圖Fig.8 Flow chart of underwater search and recovery operations

1） 籌劃。

深海作業(yè)的復(fù)雜性要求周密的籌劃和準(zhǔn)備?；I劃人員必須詳細(xì)了解任務(wù)，為打撈任務(wù)和出現(xiàn)的意外情況確定合適的設(shè)備。例如，搜索和打撈設(shè)備需與救援船舶兼容，能夠在預(yù)期的水深條件下開展作業(yè)。同樣，救援船舶需滿足任務(wù)要求，在特定海洋環(huán)境條件下開展作業(yè)。

籌劃遵從特定的從一般到具體的邏輯順序。在面對不斷變化的深海狀況時，籌劃人員和作業(yè)人員也需靈活變化，既不能呆板地遵守計(jì)劃，也不能隨意地更改計(jì)劃?；I劃具體包括8個部分：任務(wù)前籌劃、事故分析、環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備選擇、精確導(dǎo)航系統(tǒng)、支援設(shè)備、港口基地選擇以及作業(yè)計(jì)劃。

①任務(wù)前籌劃。任務(wù)前籌劃旨在收集所有已知或預(yù)期的工作參數(shù)，以便有效地裝備合適的硬件設(shè)施、確定后勤保障需求、制定應(yīng)急計(jì)劃和動員人員。

②事故分析。必須收集和審查與事故有關(guān)的所有數(shù)據(jù)，以便確定事故情景和搜索基準(zhǔn)位置。事故數(shù)據(jù)來源眾多，有雷達(dá)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、僚機(jī)位置、目擊者報(bào)告等，這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性對基準(zhǔn)位置的判定和打撈區(qū)域概率評估十分重要，從而確定搜索區(qū)域的總體大小和最高概率的位置。

③環(huán)境數(shù)據(jù)。一旦確定打撈區(qū)域，就必須收集詳盡的環(huán)境數(shù)據(jù)，以協(xié)助制定打撈計(jì)劃。環(huán)境數(shù)據(jù)包括：水深，海底地形，海流和潮汐，當(dāng)前和未來的天氣狀況和海況，影響作業(yè)的障礙或危害（如航道、拖網(wǎng)捕魚區(qū)、海底作業(yè)區(qū)、海底電纜、海底井口、已知沉船區(qū)等），與最近導(dǎo)航岸站的距離以及現(xiàn)場的后勤保障等。

④設(shè)備選擇。根據(jù)任務(wù)目標(biāo)和預(yù)期的現(xiàn)場條件等有關(guān)信息，確定相關(guān)設(shè)備。美軍根據(jù)位置和水深情況，開發(fā)了一套“獵戶座”搜索系統(tǒng)，幫助確定任務(wù)所需的設(shè)施設(shè)備，通常有ROV深潛器、CURV或Mini-Rover。此外，建立了一套設(shè)備檢查表，對照準(zhǔn)備關(guān)鍵設(shè)備和備件，確保不會落下任何所需的設(shè)施、設(shè)備。

⑤精確導(dǎo)航系統(tǒng)，包括LORAN-C、微波測距瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、超高頻超視距系統(tǒng)、差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）等。對于偏遠(yuǎn)的深海區(qū)域，通常也投入長基線聲學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)。

⑥支援設(shè)備。根據(jù)任務(wù)目標(biāo)和其他相關(guān)行動選擇支援設(shè)備。例如，海上支援平臺可以是大型或小型的船舶，具體取決于任務(wù)、離岸距離、預(yù)期的天氣和海況、甲板作業(yè)空間、任務(wù)所需的起重能力、作業(yè)時間等。

⑦港口基地選擇。港口的選擇需多方考慮，包括與作業(yè)地點(diǎn)的距離，港口設(shè)施完善程度，通訊能力，以及靠近機(jī)場、便捷的交通等。

⑧作業(yè)計(jì)劃。根據(jù)已有的充分信息，制定詳細(xì)的執(zhí)行計(jì)劃，包括搜索路徑間距、搜索路徑、范圍比例和重疊區(qū)域等。也包括制定應(yīng)急計(jì)劃，如替代方案、替代設(shè)備、天氣規(guī)避計(jì)劃和安全通信計(jì)劃等。

2） 動員。

動員階段進(jìn)一步細(xì)分為：派駐先遣隊(duì)、設(shè)備運(yùn)輸、團(tuán)隊(duì)開拔和船上安裝調(diào)試。

①派駐先遣隊(duì)。先遣隊(duì)在動員和計(jì)劃中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。由專業(yè)知識豐富的搜索和打撈小組成員組成先遣隊(duì)，開展現(xiàn)場準(zhǔn)備，完成初步的工作計(jì)劃。先遣隊(duì)與目標(biāo)方會面并簡要匯報(bào)情況，驗(yàn)證任務(wù)前分配、分析有關(guān)結(jié)果，驗(yàn)證卡車和物料搬運(yùn)設(shè)備的容量和可用性，進(jìn)行裝載安排并協(xié)調(diào)運(yùn)輸時間等。

②設(shè)備運(yùn)輸。設(shè)備運(yùn)輸?shù)姆绞桨戇\(yùn)、空運(yùn)、海運(yùn)或三者有機(jī)結(jié)合。美軍大多數(shù)搜索和打撈設(shè)備是準(zhǔn)備就緒的，可立即運(yùn)輸。

③團(tuán)隊(duì)開拔。設(shè)備可能安裝在軍用或民用船只上。打撈項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與操作人員、美國海軍打撈主管代表和指揮官（或支援機(jī)構(gòu)）協(xié)調(diào)設(shè)備的安裝。例如，在軍用設(shè)施上進(jìn)行安裝，需在設(shè)備和人員到達(dá)之前提交許可申請。所有承包商人員均需攜帶證明文件方可登入。

④船上安裝調(diào)試。安裝完成后，需盡快完成完整的系統(tǒng)測試，以確定系統(tǒng)的狀態(tài)、準(zhǔn)備情況和所需額外的準(zhǔn)備工作。水下測試需與甲板系統(tǒng)測試同步進(jìn)行。

3） 現(xiàn)場作業(yè)。

現(xiàn)場作業(yè)需要船員與搜救專家的密切配合。對于復(fù)雜的操作，需進(jìn)行提前演練，讓參與者熟悉自己的角色和任務(wù)，同時了解其他人的職責(zé)。現(xiàn)場作業(yè)階段涉及到的要素有：指揮機(jī)構(gòu)、現(xiàn)場人員、作業(yè)時刻表、天氣預(yù)報(bào)、應(yīng)急程序。

①指揮機(jī)構(gòu)。在面對復(fù)雜的任務(wù)時，需要有岸上和海上指揮部，本國和外國代表組成的聯(lián)合軍事小組，以及后勤、技術(shù)和公共關(guān)系小組。

②現(xiàn)場人員。參與者的角色和關(guān)系在行動之前明確，根據(jù)現(xiàn)場工作內(nèi)容，確立了現(xiàn)場人員職責(zé)：駐外海軍指揮官及其參謀人員、艦長或船長、美國海軍打撈潛水部（Supervisor of Salvage and Diving，SUPSALV）代表、承包商項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)顧問/事故調(diào)查員以及岸上設(shè)施。

③作業(yè)時刻表。需制定一個總體作業(yè)計(jì)劃并發(fā)至所有關(guān)鍵方，包括：計(jì)劃執(zhí)行的日期和時間、返回時間、通訊時間表、備用緊急服務(wù)規(guī)定等。

④天氣預(yù)報(bào)。天氣和海況對海上作業(yè)至關(guān)重要，需針對作業(yè)區(qū)域制定定期的天氣報(bào)告、長期和短期預(yù)報(bào)以及緊急情況報(bào)告，并指定美國海軍為特定行動提供特殊或補(bǔ)充預(yù)報(bào)。

當(dāng)下，主打食材安全、健康，提倡本源味道的有機(jī)餐廳已成為餐飲界的一股清流，部分高檔酒店的中、西式餐廳也逐漸將有機(jī)食材視為餐廳標(biāo)配，以滿足中高檔消費(fèi)群體對于“吃”的品質(zhì)追求。

⑤應(yīng)急程序。仔細(xì)審查、確定最近的港口、適合的錨地，以便在惡劣天氣下進(jìn)行庇護(hù)；也包括確定最近的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，并建立醫(yī)療后勤保障方式。

4） 退場。

退場即所有設(shè)施設(shè)備和團(tuán)隊(duì)人員安全返回各自基地。退場需做好任務(wù)結(jié)束計(jì)劃、航渡、設(shè)備卸載和設(shè)備運(yùn)回。

①任務(wù)結(jié)束計(jì)劃。初步退場計(jì)劃在行動計(jì)劃初期制定，需將從行動中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)并納入退場計(jì)劃，包括運(yùn)輸方式、包裝、文件、停泊要求和設(shè)備的可用性等。此外，必須考慮已打撈目標(biāo)物的性質(zhì)，在退場計(jì)劃中將其處置細(xì)節(jié)作為優(yōu)先事項(xiàng)。

②航渡。航渡為系統(tǒng)卸載提供了充裕的時間，也為管理任務(wù)提供了契機(jī)，確保最終報(bào)告所需的數(shù)據(jù)是完整且有序的。

③設(shè)備卸載。對大型設(shè)施設(shè)備的拆卸由岸上后勤人員執(zhí)行，設(shè)備卸載后，根據(jù)需要對船舶進(jìn)行保養(yǎng)和維修。

④設(shè)備運(yùn)回。設(shè)施設(shè)備運(yùn)回基地的方式取決于額外的后續(xù)任務(wù)或安排、成本與緊迫性、距離、實(shí)用性以及運(yùn)輸設(shè)備的可用性等，與動員階段基本一致。

1.3 影響作業(yè)要素

1）飛機(jī)入水方式。

飛機(jī)是高速撞擊入海還是低速平緩入海決定了飛機(jī)殘骸的完整度。如果飛機(jī)是高速墜海，撞擊海面后沉入海底破碎的概率較大。如果飛機(jī)低速入海，如英國航母“伊麗莎白女王”號F-35B滑躍失敗后墜入海中，能夠保證飛機(jī)的完整度，打撈的難度相對較低。通過公開的照片（圖1）可以看出，此次美國海軍F-35C墜海后整機(jī)相對完整，打撈的成功性很大。

2）海洋環(huán)境。

①水深和地形。

事發(fā)區(qū)域海水深度不僅決定了打撈作業(yè)的難度，而且越深的海水一般海洋環(huán)境變化越復(fù)雜，當(dāng)前的預(yù)報(bào)系統(tǒng)難以準(zhǔn)確預(yù)測，將增大搜索目標(biāo)的難度。

海底地形的復(fù)雜程度同樣影響目標(biāo)物的搜索。若海底地形陡峭，伴有海山、海溝、峽谷等復(fù)雜地形，即便飛機(jī)停底后，也可能會出現(xiàn)二次移動或被底流帶來的沉積物所覆蓋，增加打撈難度。

②海流。

飛機(jī)墜海后，在洋流的作用下會發(fā)生漂移，即飛機(jī)落水點(diǎn)并不等于實(shí)際的打撈點(diǎn)。在洋流的作用下，飛機(jī)可能已經(jīng)漂到了距離墜海點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置，給搜索和定位帶來一定的不確定性。

3）天氣狀況。

由于打撈母船需要在事發(fā)海域作業(yè)一段時間，期間的海面天氣狀況決定其是否能夠作業(yè)。若遇強(qiáng)烈天氣系統(tǒng)，如熱帶低壓、臺風(fēng)、冷空氣等，將掀起海面大浪，影響打撈母船作業(yè)安全，需應(yīng)急避風(fēng)。

2 事發(fā)海域海洋環(huán)境特征分析

此次 F-35C墜海位置相對確定，搜索半徑亦可相對明確，飛機(jī)的搜索和定位相對簡單。通過環(huán)境預(yù)報(bào)系統(tǒng)對事發(fā)海域海洋環(huán)境進(jìn)行分析，有利于進(jìn)一步確定搜索方位，并為打撈計(jì)劃的制定提供指引。

2.1 業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)簡介

本文使用法國麥卡托海洋環(huán)境預(yù)報(bào)系統(tǒng)對事發(fā)海域和墜機(jī)時刻的海洋環(huán)境特性進(jìn)行分析[13]。麥卡托海洋于2014年11月11日受歐盟委員會的正式委托，負(fù)責(zé)哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測服務(wù)（Copernicus Marine Environment Monitoring Service，CMEMS）的全球高分辨率海洋分析和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。麥卡托海洋高分辨率的全球海洋分析和預(yù)報(bào)系統(tǒng)基于 NEMO V3.1開發(fā)。物理配置基于三極ORCA12網(wǎng)格類型（全球（1/12）°），赤道的水平分辨率為9 km，哈特拉斯角（中緯度）為 7 km，羅斯海和威德爾海為2 km。垂直分為50層。數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)為麥卡托同化系統(tǒng)（SAM2），同化的數(shù)據(jù)包括 CMEMS發(fā)布的海表面溫度（Sea Surface Tempersture，SST）、沿軌海表面高度異常以及現(xiàn)場觀測溫鹽剖面；大氣強(qiáng)迫來自 ECMWF的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)（Integrated Foreeast System，IFS）。

2.2 影響事發(fā)區(qū)域海洋環(huán)境特征分析

1）水深和地形。

根據(jù)ETOPO全球水深地形數(shù)據(jù)，F(xiàn)-35三次墜海事發(fā)海域（日本三澤機(jī)場以東海域，埃及和塞浦路斯之間地中海海域，黃巖島東北海域）的水深分別為636 m、1 351 m和4 000 m（圖9）

圖9 3次F-35墜海事故發(fā)生區(qū)域水深Fig. 9 Bathymetry of the ocean where F-35 crashed for three times

南海墜機(jī)海域海底地形較為復(fù)雜，其東為深達(dá)5 400 m的馬尼拉海溝。該海溝也是中國中沙群島與菲律賓群島的自然地理分界線。最深處達(dá)4 637 m，最淺處為2 209 m。海底地形極其陡峭，在不到40 km范圍內(nèi)落差超過2 400 m（圖10）。

圖10 F-35C事發(fā)海域海底地形Fig. 10 Topography of the ocean where F-35C crashed

2）環(huán)流。

日本三澤機(jī)場以東太平洋海域以日本海貫穿流流出津輕海峽后沿日本海本島南向流為主，平均流速大小為0.35 m/s（圖11）。

埃及和塞浦路斯之間地中海海域流向較為復(fù)雜，但總體流速較慢，平均流速大小為0.07 m/s（圖12）。

圖12 2021年11月17日地中海海面流（左）和水深超過1 000 m底層流（右）Fig. 12 Sea surface currents（left）and bottom currents below 1 000m（right）in Mediterranean Sea on November 17，2021

黃巖島東北南海海域處于海盆尺度、中尺度渦旋和次中尺度多尺度相互作用海域，流向復(fù)雜多變，平均流速大小為0.13 m/s（圖13）。

圖13 2022年1月24日南海海域海面（左）和水深超過1 000 m底層（右）流Fig. 13 Sea surface currents（left）and bottom currents below 1 000m（right）in the South China Sea on January 24，2022

3） 海況。

南海受季風(fēng)控制，冬季盛行東北風(fēng)。事發(fā)海域位于呂宋島背風(fēng)區(qū)域，風(fēng)速相對較小。2022年 2月份10 m平均風(fēng)速為4.77 m/s（圖14）。南海海浪波高總體呈現(xiàn)南高北低特征，呂宋海峽附近有效波高2 m以上。事發(fā)海域有效波高約1.45 m，為中浪區(qū)。海浪主導(dǎo)因素為涌浪，涌浪浪高約1.25 m；風(fēng)浪起次要作用，浪高約0.53 m（圖14）。

圖14 南海深水區(qū)2月平均風(fēng)場和海浪場Fig.14 Mean wind and wave fields in the deep-water area of the South China Sea in February

2.3 綜合分析

此次美國海軍F-35C失事的打撈屬于遠(yuǎn)海（距呂宋島西海岸170 n mile）和深海（4 000 m）作業(yè)。飛機(jī)入水后保存相對完整，落水初始位置準(zhǔn)確掌握，海表和海底流速相對較小，沉入海底的位置可能會偏離，但在其可控范圍內(nèi)。與去年F-35B在地中海海域失事情形相比較，美軍對落點(diǎn)位置的定位應(yīng)該屬于出色（表1）。

表1 3次F-35飛機(jī)墜海事件一覽表Table 1 List of the three crashes of F-35 fighter plane

美國海軍有較為豐富的深水打撈經(jīng)驗(yàn)，如一架MH-60S“海鷹”直升機(jī)于2020年1月25日墜入沖繩海岸附近5 814 m水深海域。搭載專業(yè)打撈設(shè)備CURV 21的打撈船3月從關(guān)島出發(fā)，海上航行5 d到達(dá)事發(fā)海域。3月17日開始打撈，于次日便成功打撈。此次失事海域水深在4 000 m左右，在美國海軍打撈能力范圍內(nèi)。

海況因素來看，作業(yè)區(qū)域在2月份基本為中浪區(qū)，對打撈母船的作業(yè)影響不大，但南海春季復(fù)雜多變的天氣狀況、頻發(fā)的海洋中小尺度過程可能會對搜索和打撈作業(yè)帶來一定的挑戰(zhàn)。

針對此次打撈，美國海軍租用了專為深海打撈設(shè)計(jì)的“畢加索”號打撈船，搭載美軍的CURV-21遙控水下航行器，于 2022年 3月 2日成功打撈F-35C艦載機(jī)，共用時37 d，展示了美軍強(qiáng)大的深海打撈救援能力。

3 結(jié)束語

鑒于深海戰(zhàn)場空間的獨(dú)特性和重要性，各海洋強(qiáng)國都在積極加強(qiáng)深海技術(shù)研究，深化軍事領(lǐng)域的運(yùn)用，意圖占領(lǐng)深海這一新空間的制高點(diǎn)和主動權(quán)。為了提升我國遂行深海打撈任務(wù)海洋環(huán)境保障能力，建議如下。

1）制定深海打撈作業(yè)海洋環(huán)境保障規(guī)范。

深海打撈作業(yè)技術(shù)復(fù)雜、任務(wù)急迫。涉及到的技術(shù)包括精準(zhǔn)定位失事位置，海底精確測繪，深海打撈設(shè)備研發(fā)，且在搜索和打撈階段都嚴(yán)重依賴海面到海底的整層海洋環(huán)境特征變化。美國海軍在深海搜索和打撈方面取得了顯著成效，相比較而言，我國尚未形成為深海打撈任務(wù)的針對性保障流程。建議專門針對深海搜索和打撈作業(yè)，梳理制定深海打撈海洋環(huán)境保障規(guī)范化流程。

2）研制深海打撈作業(yè)海洋環(huán)境保障產(chǎn)品。

深海打撈作業(yè)的核心因素是定位沉入海底后的準(zhǔn)確位置。深海環(huán)境復(fù)雜多變，影響準(zhǔn)確定位的環(huán)境要素包括海流、溫躍層、海底地形等。崎嶇不平的海底會顯著改變正壓潮流的流速和流向，產(chǎn)生內(nèi)潮，造成海底海流復(fù)雜難辨。溫躍層是深海聲波向上傳播的屏障，海底信標(biāo)發(fā)射的聲波信號無法有效傳至海面，如拖曳式聲波定位儀工作時需位于溫躍層以下，結(jié)合2021年10月美國海軍“康尼狄格”號潛艇在南海撞山事故，建議開展深海海洋環(huán)境數(shù)據(jù)庫建設(shè)、海洋環(huán)境特征分析研究，研發(fā)深海打撈作業(yè)專題保障產(chǎn)品。

3）發(fā)展深海搜索和打撈技術(shù)。

目前深海搜索和打撈的主要手段是側(cè)掃聲吶、聲波定位儀和水下潛航器等。美國海軍現(xiàn)役的拖曳式聲波定位儀（TPL-25）和遙控水下潛航器（CURV-21）最大作用深度都達(dá)到了6 000 m，具有很強(qiáng)的深海搜索和打撈能力。建議不斷開展深海搜索打撈相關(guān)技術(shù)研究，研制自主可控的深海搜索和打撈設(shè)備。