軍用UUV的發展與應用前景展望＊

李德遠 吳汪洋 李曉晨

（海軍駐四三一廠軍代表室 葫蘆島 125004）

1 前言

水下無人航行器（Unmanned Undersea Vehicle，UUV）作為一種海上力量倍增器，有著廣泛而重要的軍事用途，在未來海戰中有不可替代的作用。隨著UUV及相關技術的發展，UUV被已經用于執行掃雷、偵察、情報搜集及海洋探測等任務，在未來海戰中還可能作為水下武器平臺、后勤支持平臺等裝備使用。

UUV主要分為遙控水下航行器（Remotely Operated Vehicle，ROV）和自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）兩類。ROV后面拖帶電纜或光纜，在人的控制下進行工作。其研制開始于20世紀50年代，70～80年代已經發展得相當成熟。隨著微電子、計算機、人工智能、小型導航設備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件技術的發展，AUV脫穎而出，目前正處在蓬勃發展階段。AUV自帶能源，采用自治控制方式，靈活自如，可廣泛應用于偵察監視、情報收集、跟蹤、預警、通訊中繼、水下攻擊等各方面。

2 軍用UUV的應用與發展

為了在海戰中取得優勢，各海洋大國都在開發各種用途的軍用水下航行器，包括探雷型水下航行器、掃雷型水下航行器、偵察型水下航行器、攻擊型水下航行器等。其中美國、俄羅斯、歐洲和日本在水下航行器領域居于世界先進水平。

執行水下打撈和救助任務是水下航行器發展初期的典型使命，一般采取有纜方式。在水下航行器的發展進程中，UUV多次成功執行過水下打撈和救助任務。

UUV的隱蔽性使它更能夠適應于水下偵察和警戒任務，在敏感海區、爭議海區或可能的未來海戰場，由于種種原因，常規海上軍事力量無法去收集信息、偵察目標；或者在潛艇無法活動的淺水區域，需要一些秘密裝備或者說無人系統能夠滲透到上述地區進行搜集情報、監視和偵察偵察。顯然，UUV是執行上述任務的最好載體。在危險度很高而且環境狀況隨時變化的淺海，UUV可以長時間、自主地進行隱秘性工作，收集水中和水面上的所有情報。美國、日本、加拿大、俄羅斯、法國、英國、德國等許多國家都研制了執行水下搜索和偵察的UUV。

在UUV的發展過程中，探雷、掃雷是一項重要的使命。其工作模式主要有以下幾種：對水雷場進行隱蔽偵察，根據偵察信息，母船可以得到雷區相關數據，從而選擇安全航線，或者采用其它裝備掃雷；聲吶發現水雷后，先給出其大致方位，然后給ROV裝上掃雷戰斗部，再把ROV放入水中。操作人員控制ROV駛向目標，在進一步對目標精確定位，由ROV把炸藥在水雷旁放好，然后返回母艦，最后引爆水雷。掃雷型UUV是一種一次性UUV，肩負探雷和滅雷兩種使命，一旦探測到敵人的水雷，則以與水雷同歸于盡的方式除掉水雷。

為了保護本國領海，不少國家都在研究和敷設水下通訊網絡，作為未來海戰偵察、通訊和中繼網絡。而UUV既可以通過該水下通訊網絡與水面進行雙向通訊，也可以作為該水下通訊網絡的通訊中繼裝置。如果用多條UUV可以在水下組成一個具有作戰、偵察、通訊、警戒等功能的局部網絡系統，在海戰中將發揮極大的作用。

3 軍用UUV的組成

從作戰的角度來說，UUV應當分為兩個基本部分：1）為執行作戰任務提供保障條件的部分，即航行器基本載體模塊；2）具體執行作戰任務的部分，即作戰任務模塊。

3.1 基本載體模塊

基本載體模塊主要反映UUV的共性要求或共性特征，無論執行哪一種作戰使命都需要把任務模塊送至一定的地方，這就需要UUV首先是一個能夠自主航行的水下武器載體或武器平臺。基本載體模塊的功能和性能參數應當采取盡量包容的原則，即盡可能覆蓋各作戰使命個性特征的要求，然后綜合考慮各相關因素，進行優化，以獲得最優的性能。航行器基本載體部分主要包括導航控制段、航行控制段、輔助推進段、動力艙、螺旋槳、水平鰭、推進電機、舵機組件、尾軸組件等裝置。作戰相關的UUV主要技術參數包括載體、發射回收方式、航程、航行時間、航速、最大航深、導航定位精度、動態控制精度、遙控距離、搭載能量等。

3.2 作戰任務模塊

作戰任務模塊是UUV執行軍事作戰任務的核心部分，主要反映UUV執行不同作戰使命的個性要求或個性特征。作為能夠反復使用的平臺，模塊化的設計使UUV的使用和維護更加靈活多樣。同樣的UUV可以通過配置不同的任務模塊，完成多樣化的任務。因此，UUV在水下作戰中是一個多面手，例如執行警戒、探測任務時，需要探測裝置和通訊裝置，不需要主動聲源，也不需要更大的功率；而執行攻擊任務時，需要大功率的聲源和精確的定位系統，而執行特殊任務時，則需要配置相應的作戰設備，所以執行不同的作戰使命需要使用不同的任務模塊。相應地為完成不同的任務，也會對基本載體模塊的性能參數如：航程、載重、速度、續航力等有不同的需求。

4 UUV的布放與回收方式

UUV雖然可自主航行，但無論是人工實時遙控還是按預設程序自主航行工作，UUV均需有一個基地或母船作為保障平臺，完成對UUV的投放、控制、回收和維護等工作，由于UUV的多樣性，其保障平臺也各不相同，既可以是岸基固定式的，也可以是水面水下航行的機動平臺，甚至可以是人工或空中平臺。現在UUV的布放和回收多以水面或水下平臺為主。

水面布放相對實施起來比較簡單、可靠，可分為滑道型、甲板起重型、船塢型以及人工布放等，其中甲板起重型布放方式是目前采用最多的方法，起重機架、絞盤等的發展都比較成熟，發射時碰撞很少，有利于保護UUV及內部設備，人工干預也少。船塢型布放方式將發射過程轉移到水下，受海情的影響相對較小，布放較安全。水面回收方式適用于從海面艦艇上回收UUV，同樣可以分為滑道型、甲板起重型、船塢型以及人工回收等方式。水面平臺對UUV實施保障較易受到海情的影響，對于軍事任務而言可能會減弱UUV執行任務時隱蔽性。

相對水面布放而言，水下平臺的支撐作用更具隱蔽性。UUV水下布放主要有魚雷管發射型、水下發射管發射型、艇外垂直發射型等方式。水下回收方式包括：牽引回收、機械臂回收、直接對接回收、附著在潛艇外側回等。總之，水下回收較水面回收更不易受外界環境影響，而且可以保證回收時的隱蔽性，適用于軍用UUV的回收。但是，水下回收對UUV控制精度要求高，必須盡量減小碰撞及水壓帶來的破壞。

不同的支撐平臺各有特色，優缺點涇渭分明，對于不同的任務，可根據需要進行選擇。

5 UUV在水下作戰中的應用

根據UUV的定義，現在使用的多種武器（如魚雷、聲誘餌、具有智能化的水雷等）都可以納入UUV都范疇。然而，UUV的作用決不僅限于此，由于它目標小、續航時間長、使用方式更靈活，功能更強、外形和布放形式更多樣化，而且多數情況下可以反復使用，在搜索偵查、遠程攻擊、潛艇防御、自主作戰以及水下網絡作戰等方面都可擔負更重要的任務或提高現有設備的作戰性能。

5.1 搜索和偵察

搜索和偵察功能主要是收集和傳送多種形式的數據，在敏感區域或潛艇難以到達的區域，UUV自主完成水下搜索任務，它可作為一個艇外傳感器或獨立武器平臺，在不增加母艦危險的前提下擴大探測范圍。

5.1.1 海洋戰術數據收集

傳統的海洋數據收集一般是依靠艦船表面安放或牽引各種探測系統，這種方式受到水面艦船速度和設備操作方面的限制，效率較低。如果采用UUV收集海洋戰術數據，其靈活自主的性能可以更小的成本收集到更高質量的數據，而且數倍于水面艦船的效率。特別是在有領土爭議的海區或地理條件復雜的淺海區，UUV的隱蔽性和自主性更加具有優勢。此外還可以采用UUV建立長期的活動觀測站。

5.1.2 搜索和偵察

在危險的海域，我方潛艇可以使自己保持在安全海域，由攜帶先進探測系統的UUV在前方長時間的執行偵察警戒任務，該區域可以是敵方艦艇經常出入的潛艇基地、港口和重要運輸線附近的水域，一旦發現敵方艦艇，則及時與指揮中心通訊，并根據指揮中心的命令執行跟蹤或攻擊使命。多艘偵察型UUV可以組成一個移動的水下偵察、監視網絡，該水下偵察、監視網絡可以布放于某一固定海域執行任務，也可以根據作戰需求前往某一敏感海域布放，執行偵察和監視任務。

5.2 反水雷作戰

由水面艦艇或潛艇在距離敵人海岸數十公里外的安全位置發射一艘或多艘UUV，UUV自主航行或操作人員通過光（電）纜控制隱蔽搜索敵近岸的水雷，將偵察信息發回母船或者依靠自身的軟件系統進行目標識別。如果確認了敵方水雷后，可以通過線導遙控型UUV在水雷附近放置戰斗部滅雷，或由自主式UUV直接攻擊，以同歸于盡的方式掃雷。

5.3 水下潛伏式自主作戰平臺

UUV可以根據戰術需要，進行遠程布放，長期潛伏在預定海域。由于其自身背景噪聲低，有利于探測安靜型潛艇或航母，一旦發現目標，可以實施近距離偷襲，威力較大。與水雷相比，UUV作為自主作戰平臺，具有智能性、長期性、隱蔽性、高性能和可回收的優點。UUV可作為自主水雷布放平臺，也可以用于發射遠程魚雷、發射遠程導彈、發射攻擊UUV、布放水雷防御裝置等。

5.4 水下防御作戰

大航程、隱蔽性使得UUV成為一種有效的信息或武器平臺，可以隱蔽接近偵察、干擾甚至攻擊毀傷，近距離發射武器等。因此，UUV的特點非常適合于潛艇的防御作戰，它可以作為欺騙目標、壓制設備或佯動目標，掩護潛艇的行動。

聲誘餌、聲干擾器也可以視作UUV的一種，可以模擬潛艇的聲學特性，接收敵主動聲納信號，并復制模擬欺騙信號，或直接產生潛艇的模擬聲信號，達到混淆敵探測設備，保護我方潛艇的目的。UUV同誘餌區別在于它可以不受發射平臺的限制，體積更大，功能更強，工作時間也更長，可以模擬潛艇的運動特性，同時可以回收重復使用，UUV在防御作戰中使用，可以改變現有防御系統在受到威脅時才進行被動防御的模式，轉而成為更為積極的主動防御模式，掩護并輔助水下作戰平臺完成攻擊、偵查或通過威脅海域的任務。

5.5 戰斗支援功能

UUV可以作為戰斗支援平臺，參與水下作戰，提高水下作戰的效能，保障我重要作戰目標的安全性。利用其隱蔽性和智能化的特點，UUV在水下可以完成攻擊目標指示、通訊中繼、輔助導航、信息中轉等輔助作戰功能。

當被攻擊目標有著強大的反潛能力時。我潛艇難以接近對方目標，就需要對目標進行遠程攻擊，UUV能夠為魚雷提高目標指示，在輔助作戰過程中，UUV主要用于不同平臺之間，海上、岸上甚至是空中和太空中重要的通訊及導航連接。如UUV可以作為一個水下平臺和艦隊之間的信息中轉站，或是可以隱蔽地浮到水面展開天線，進行通訊和導航。如果敷設了水下通訊網絡，作為未來海戰的偵察、通訊網絡。則UUV既可以通過該水下通訊網絡與指揮中心進行雙向通訊，及時傳輸偵察信息；也可以作為該水下通訊網絡的網絡節點，作為通訊中繼裝置。作為導航的輔助，UUV可作為臨時浮標布置到指定的區域，或者迅速浮到水面為軍事行動提供信息或通訊服務；UUV也可以在水下平臺與GPS或其它導航工具之間提供連接，避免水下平臺的暴露危險。

6 UUV與潛艇武器系統集成關鍵技術

6.1 UUV同水下作戰系統信息交互技術

UUV的水下作戰并不是空中樓閣，功能再強大的UUV也需要有足夠的信息支持和水下作戰平臺的協同，因此UUV需要完美地融入作戰體系。在UUV使用之前，需要根據UUV作戰使用需求和艇上作戰系統要求，確定潛射UUV的控制流程、接口方式、信息結構，并對UUV獲得對信息對處理方式。在UUV的使用過程中，潛艇對UUV的遙控作為UUV自主控制的補充，是UUV正常控制的一個組成部分，也可以是在緊急或特殊情況下才對UUV實行控制，另一方面，UUV也需要把探測到的信息及時的傳輸到潛艇，以便潛艇及時決策和反應。在與UUV的雙向通訊中，需要解決如何安全可靠地建立通訊通道、維護通訊可靠性、確定信息編碼方式以在有限的通訊速率下傳輸更豐富的信息。

6.2 UUV多任務模塊接口技術

UUV的模塊化設計和任務重構技術是UUV區別于現有水下武器裝備和普通UUV的重要區別，有利于縮短產品研制周期，降低產品研制成本，提高產品技術性能與可靠性及維修性，更主要的是有利于產品更新換代，有利于實現產品的系列化，有利于根據不同功能、任務要求，迅速的進行重構。但不同的任務模塊，有著不同的功能和性能，也有不同的輸入和輸出的接口關系和信息內容，因此需要協調并統一不同任務模塊間的接口，完成UUV的任務重構。

6.3 通訊技術

UUV同控制平臺對通訊包括電纜通訊、光纖通訊、水聲通訊和無線電通訊等。其中電纜通訊和光纖通訊屬于有線通訊，信號傳送速度快，可靠性高，但是需要中繼裝置，其結構比較復雜，但UUV的機動性和作業范圍受到限制。

在水下實現無線通訊的唯一手段就是水聲通訊，水聲通訊的距離取決于所使用的載波頻率及發射的功率，對水下航行器來說，這兩者都受到了很大的限制，因此如何在功率有限的情況下，提高通信距離是一個難題。

6.4 UUV的水下布放和回收技術

隨著微電子、計算機、人工智能、小型導航設備、指揮與控制硬件、通信、邏輯與軟件技術等的蓬勃發展，UUV的導航、通信、控制、傳感技術日漸成熟并已走向實用化。然而對UUV水下回收裝置的設計與回收方法的研究卻進展較慢，尚有許多工作需要去做。解決這個問題的關鍵就是要在充分研究回收方法的基礎上設計出合適的回收裝置以安全、可靠、快速地回收UUV。

7 結語

隨著科學技術特別是信息技術的飛速發展，新軍事變革的浪潮蓬勃興起，大批信息化武器裝備如雨后春筍般不斷涌現，并呈現出相互融合、相互滲透和高度集成的發展新趨勢，戰爭的手段正在由機械劃時代向信息化時代轉變。

新軍事變革的實質是將工業時代的機械化軍隊改造成為信息時代的信息化軍隊，即組建一個以海、陸、空、天、水下的“傳感器和發射器”為一體的信息網絡系統，并與決策者形成一個大系統，使各作戰平臺和作戰單位能共享戰場態勢信息，進行自我協同、整體攻防，成倍提高作戰效果。作為信息網絡的節點，UUV是水下系統的關鍵探測和攻擊設備，從長期發展的角度看，UUV必然是信息網絡系統中的關鍵裝備。

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