美軍潛射無人機及其應用＊

朱清浩 洪 衛

（海軍潛艇學院 青島 266042)

1 引言

自上世紀90年代初冷戰結束以來，美軍潛艇在大洋中的對手基本消失了，其作戰使命任務也隨之發生較大變化，更加突出強調針對淺水海域及近岸地區的情報搜集、監視、偵察和特種作戰。由于無人機能夠進行偵察、監視、通信中繼、目標定位、戰果評估、甚至攻擊目標等，與潛艇結合使用可取得更好的使用效果，因此，美軍對潛射無人機產生了較強的發展與使用需求。

2 美軍潛射無人機

美軍潛射無人機的發展基礎是無人機應用成熟及潛艇作戰需求日益增長。美國最早在20世紀90年代初開始研制潛射無人機，目的是支援潛艇進行預警偵察、通信導航及地面攻擊等。

2.1 先期潛艇控制使用無人機驗證

1996年，美軍首次成功驗證“芝加哥”號攻擊型核潛艇對“捕食者”無人機的引航和載荷控制使用，并在視距范圍內接收來自“捕食者”獲取的成像信息，驗證了潛艇控制操縱由海岸發射起飛的“捕食者”無人機的技術可行性及軍事應用性。同年12月，“阿什維爾”號攻擊型核潛艇在潛望深度、通過使用無人機任務規劃和指控硬件及數據鏈裝置，對現有潛艇天線系統進行彌補，對模擬水下發射的一架“海上搜索者”無人機進行控制并獲得成功［1］。

2001年6月，美軍艦“杰斐遜城”號執行了確定潛艇操縱無人機相關戰技指標任務（但不包括無人機發射和回收)，驗證了無人機能夠獨立進行航路導航，并能夠在飛行過程中由潛艇對其重新分配任務和潛艇與無人機間指揮控制和傳感器數據鏈性能。

2.2 后期發展的潛射無人機

迄今美國主要研制了“海上搜索者”、“鸕鶿”、“海上哨兵”和“彈簧刀”潛射無人機。這些潛射無人機仍處于研制、論證和試驗階段，并未實際裝備潛艇使用［2～3］。

1)“海上搜索者”潛射無人機

美國最早的潛射無人機是諾格公司于1991年開始研制的“海上搜索者Sea Ferret”潛射無人機。該機采用可折疊機翼，利用“魚叉”反艦導彈運載器、從潛艇21inch魚雷發射管發射，或通過潛艇聲抗器材發射裝置、采用漂浮密封艙方式發射［4］。該機重量66kg，長度1.9m，采用渦輪噴氣發動機，航程370nm，續航時間接近2h，最高速度550km/h，最低搜索速度148km/h，裝備日光攝像機等最多4種探測傳感器。該機攜帶9kg重的戰斗部，可像巡航導彈一樣攻擊類似艦橋指揮中心或防空導彈發射架之類的小型目標。該機用途包括：對抗區域空基和水面反潛兵力威脅、提供實時戰場信息（偵察)與中繼通信、超視距態勢情況預警與目標瞄準、特種作戰部隊支持、戰場損傷評估與二次打擊初次打擊后未摧毀目標等。

2)“鸕鶿”潛射無人機

2006年11月初，洛馬公司完成“鸕鶿Cormorant”潛射可回收多用途無人機濺落與回收全過程驗證試驗?！胞R鶿”利用“俄亥俄”級巡航導彈核潛艇導彈發射筒進行折疊儲存、發射和回收?！胞R鶿”沿發射筒內滑軌發射出管，上浮到海面時，先調整好發射位置，然后在2臺固體火箭發動機助推下起飛，再轉由渦輪風扇發動機驅動和展開機翼飛行。“鸕鶿”可采取編組作戰方式，一架攜帶高性能傳感器的領隊“鸕鶿”為后面各搭載4枚小型炸彈或“低成本自主攻擊系統”的3架“鸕鶿”提供目標準確位置，以便其攻擊目標，領隊“鸕鶿”隨后進行戰斗毀傷評估并指導下一步任務。回收時，“鸕鶿”先由降落傘協助降落到潛艇附近海域，關閉發動機入水，入水后啟動聲納信標通知潛艇，潛艇駛近后實施回收，將“鸕鶿”引入潛艇發射筒?！胞R鶿”長5.8m，翼展4.9m，最大重量4082kg，最大速度0.8Ma，最大飛行高度10.7km，續航時間3h，有效載荷452kg，使用半徑741～927km。

3)“海上哨兵”潛射無人機

“海上哨兵Sea Sentry”儲放在潛艇圍殼“通用模塊式桅桿（UMM)”內并從中發射，一具UMM最多可折疊裝載4架“海上哨兵”。該機主要用于為淺水海域活動潛艇隱蔽收集潛望鏡視距外戰場環境信息（偵察監視、視距內通信中繼、特種作戰支持、目標探測與定位、大氣監測、磁異探測等)。潛艇在潛望深度以冷發射方式發射該機。“海上哨兵”可以50kn巡航速度持續飛行8h，通過潛艇現有操控臺站或岸上操控臺站，可控制“海上哨兵”進行GPS輔助的預編程飛行或手動控制飛行；可利用潛艇現有通信設備進行超高頻數據鏈上下鏈接，以提供詳細實時戰術數據。“海上哨兵”探測傳感器包括彩色CCD/紅外攝像機和環境信號傳感器?！昂Ｉ仙诒痹陲w行過程中可轉交岸上的特種作戰部隊控制。

4)“彈簧刀”潛射無人機

“彈簧刀Switchblade”潛射無人機系統由雷神公司最新研制，該機原是一種美陸軍即將或剛裝備的單兵攜帶使用小型無人機，重量不足2kg，折疊裝在專用便攜發射管中，具備傳輸實時視頻能力。使用時，“彈簧刀”從發射管中彈射升空，小型電機啟動、折疊機翼自動展開，隨后可遙控其飛行。確認打擊目標后，遙控者向“彈簧刀”發出“準備攻擊并鎖定目標軌跡”指令，“彈簧刀”即飛向目標。擊中目標后，引爆內部小型爆炸物，既實現精確攻擊，又最大限度減少附帶損害?！皬椈傻丁被拘阅埽鹤鲬鸢霃酱笥?km，速度55～85kn，續航時間大于5min，地平面以上飛行高度500ft（海平面飛行上限大于15000ft)，整個系統全重約5.5lbs（含載荷、發射器和運輸包)。該機的熱成像與噪聲痕跡很低，難以視覺發現，具有很強隱蔽性。為增強視距外隱蔽觀測能力，美軍核潛艇將配備該機。該機將由水下運載器SLV（Submerged Launch Vehicle)運載，通過潛艇臟物發射器發射出艇并靜音上浮到水面，然后再由SLV彈射起飛。2012年環太平洋多國軍事演習中，美軍將測試使用供潛艇使用的“彈簧刀”無人機系統［5］。

2.3 小結

早期美國潛射無人機的發展略帶冷戰遺風，在注重攻防兼備同時更加強調攻擊，并注重無人機本身發展，但本世紀以來更加強調完成情報/監視/偵察任務，注重用較成熟無人機解決機－艦適配性?！昂Ｉ纤阉髡摺?、“海上哨兵”和“彈簧刀”的有效載荷很小，只能進行有限情報/監視/偵察或打擊等任務?！胞R鶿”有效載荷很大，可提供全天候情報/監視/偵察與瞄準、戰場毀傷評估、特種部隊支持。比較而言，小型比大型潛射無人機的技術發展門檻低，一定時期內發展前景會更為看好。20052030版美國無人系統路線圖中沒有提及“鸕鶿”［6］，以及美軍計劃2012年測試“彈簧刀”無人機，似乎都印證了這種說法。

3 美軍潛射無人機作戰使用

3.1 使命任務

2000年春，由美國軍方和工業部門代表召開的一次潛射無人機專題討論會基本確定了美軍潛射無人機的作戰使命任務［7～8］，這些使命任務按照級別從高到低依次為：

1)由潛艇激活的秘密情報收集（戰術偵察、目標指示、目標定位、目標識別等)；

2)針對特種作戰的戰術偵察支援；

3)與友鄰部隊進行通信/數據連通；

4)在特種作戰部隊與潛艇間提供更大范圍的隱蔽連通；

5)戰場態勢感知。

上述使命任務基本是前述美軍各型潛射無人機使命任務的歸納總成，體現了當今及未來美軍潛射無人機發展任務需求牽引。

3.2 作戰體系

如圖1所示，美軍潛射型無人機作戰體系包括戰術控制系統TCS和戰術控制數據鏈TCDL等［7，9～10］。該體系利用高數據率HDR天線、通過Ku波段戰術控制數據鏈進行數據傳輸，并擁有超視距BLOS低數據率衛星通信能力。

圖1 潛射無人機作戰體系結構

潛射無人機發射出水并起飛后，通過使用航路規劃，無人機將自動完成任務，或者被重新分配任務或是通過戰術控制系統、由潛艇人員手動控制飛行。無人機執行任務期間，潛艇主要在潛望深度與無人機保持聯系，艇員對控制系統及附屬監控站進行操作。無人機系統最有效的工作范圍是視距數據鏈范圍內。

無人機上的有效載荷通過預設任務或戰術控制數據鏈上行鏈路信號進行激活。無人機載荷數據通過戰術控制數據鏈系統、高數據率天線傳輸給潛艇，或通過衛星傳輸給潛艇。再或者，先將少量載荷數據存儲在無人機上，隨后再傳輸給潛艇，但數據延時可能會對無人機任務和潛艇行動造成影響。潛艇向無人機主動定向傳輸信號，并只能以極低數據率通過指控信號對無人機進行控制和傳感器管理。完成任務后，無人機將飛到指定海域上空，在接到控制信號后沉入水中并終止任務或自毀。

3.3 作戰使用樣式

美軍潛射無人機可能的作戰使用樣式主要包括對海、對陸和防空作戰。

1)對海作戰

對海作戰分為對水面作戰和對潛作戰。通常潛艇在海上執行作戰任務時，主要依靠自身各種偵測設備和岸上指揮所通報，獲取目標和環境等戰場態勢信息。潛射無人機可有效隱蔽其發射潛艇的位置，能夠擴大潛艇對海搜索范圍，加大行動預警時間，給出目標指示數據，提供中繼制導和攻擊效果評估，配有戰斗部的無人機還可攻擊目標、尤其是在水面及潛望深度航行的潛艇目標。

2)對陸作戰

潛射無人機可對敵近岸目標進行偵察，給出目標方位坐標等指示數據，判定武器打擊效果。美軍在2000年6月進行了持續3天的潛艇與陸上特種作戰部隊協同作戰試驗，期間，潛艇與特種部隊持續交換無人機控制權，驗證了潛艇和特種作戰部隊利用潛射無人機進行協同的一種新作戰方式［11］。

3)防空作戰

歷來潛艇與反潛航空兵對抗是不對稱的，潛艇的對抗手段只能是被動規避機動和水聲對抗。潛射無人機可在一定程度上改變這種不對稱局面。水下活動潛艇可適時發射無人機，對周邊一定范圍海域進行空中搜索偵察。如果通過無人機發現反潛航空兵活動，即可獲取其數量和位置坐標與運動參數等信息，為潛艇及早機動規避或發射未來可能裝備的潛空導彈進行攻擊提供更長預警準備時間。如果無人機配有戰斗部，其也可在潛艇引導下直接攻擊反潛直升機。

3.4 隱蔽發射使用

潛射無人機不同的發射方式會使其發射隱蔽性不同。

1)“彈簧刀”發射

潛艇通過臟物發射器，可在潛望或更大深度發射“彈簧刀”運載器，其發射過程方式較復雜，但可較好保障潛艇隱蔽，如圖2所示。

圖2 “彈簧刀”運載器隱蔽發射過程

運載器具有獨特設計結構。配重壓載物用于使運載器在水下懸浮一定時間，以便潛艇發射運載器后有時間遠離發射點。水下懸浮時間過后，配重壓載物釋放，帶回壓閥的套管接箍充氣膨脹，將運載器帶至水面。之后，一個傘狀結構浮錨展開，保持運載器在波浪起伏海面上的穩定，同時，一個翼板使運載器與風向平行。隨后，運載器電子控制設備使運載器繞其水面樞軸偏轉至35°角度。之后運載器發射并使無人機升入空中開始飛行。由于配重壓載物使運載器出艇后延時發射無人機，無人機出水時與潛艇間隔一定距離，從而利于潛艇隱蔽。

2)“海上哨兵”或“海上搜索者”發射

“海上哨兵”通過潛艇UMM發射，“海上搜索者”通過魚雷發射管、聲抗器材發射裝置或采用漂浮密封艙方式發射，這些發射方式均使得潛艇發射點與無人機出水開始飛行位置點基本相同，如果無人機發射時被發現，則潛艇位置易于暴露，不能較好保障潛艇的發射隱蔽性。

3)“鸕鶿”發射

“鸕鶿”通過潛艇導彈發射筒垂直發射，潛艇發射位置點與“鸕鶿”出水開始飛行位置點相同，且“鸕鶿”尺寸比其他潛射無人機大得多，“鸕鶿”發射時對潛艇隱蔽具有一定的破壞性。

綜合來看，為保障隱蔽發射使用，類似“彈簧刀”的發射方式較為可取，這也與小型潛射無人機發展與使用前景比較契合。

4 對潛射無人機發展的啟示

目前我國無人機發展已具有相當規模，并正朝向長航程、隱身、偵察、攻擊等多功能發展，但潛射無人機尚待發展。

4.1 適時發展我國潛射無人機

無人機與潛艇有機結合可大大提升潛艇執行多任務能力。潛艇在遠離本土基地的敵方水域、尤其是淺水近岸海域執行偵察監視等任務時，潛射無人機將會發揮無可替代的重要作用。未來我國潛艇將更多更遠地走向深海大洋，發展使用潛射無人機也將是未來一定時期我國潛艇和平與戰爭年代執行各種使命任務的必然需求。但發展潛射無人機會面臨許多困難，應該在技術等基本條件成熟的情況下，選擇適當時機發展潛射無人機。當然，潛射無人機的發展必須考慮潛艇隱蔽。

4.2 借鑒美軍發展經驗

潛射無人機的發展不會一帆風順。美國海軍已經發展的無人機中，目前除潛射無人機外，其他基本都已取得很大進展并在實際中得到應用。就目前美軍潛射無人機的技術發展狀態看，距離實用相差較大。相關研發廠商起初低估了技術發展困難，隨著研究深入，可以看到潛射無人機發展面臨的最大挑戰不是無人機平臺飛行與作戰，而是如何將其無縫集成到潛艇中，確保機－艦適配。另外，潛艇當初總體設計時并未考慮發射無人機，一旦增加發射無人機用途，就必須做到無縫集成，這必然增加技術風險，一定時期內難以解決。因此，為少走彎路和避免挫折，可借鑒美軍“彈簧刀”無人機運載器干式發射等做法，找出一條適合我國潛射無人機發展的捷徑。

5 結語

為在未來戰場上立于不敗之地，美軍潛艇正努力增加新的擴展到達范圍能力、完全組網能力和更強適應性能力，并實現潛艇綜合作戰能力的跨越。潛射無人機就能對這些能力提供充分支持。未來美軍潛射無人機將如何發展與應用，還需要對其不斷觀察分析。

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