UUV：伸向大洋深處的人類之手

徐淵

4月29日，關于馬航MH370失聯航班的空中搜索宣告結束，參加搜索的美國、印度、日本等國的飛機陸續返回本國。但是，這并不意味著馬航MH370失聯航班的全部搜索任務都已經結束，而是將重點從空中搜索轉向了水下搜索。這水下搜索中，擔當主力的就是水下無人潛航器（UUV），英國海軍將派出“回聲”號無人潛航器用于水下搜索，而在這之前，美國海軍的潛深4500米的“藍鰭金槍魚”號水下自主潛航器已經在疑似海域完成了大量搜索任務，但是毫無所獲。

無人潛航器又稱水下機器人，是可以通過遙控或者自主控制在水下航行作業器具，主要用于水下突發任務以及復雜海況下的作業。

美國海軍長期以來一直在投入資金發展無人潛航器（UUV），已經在艦艇保護方面發揮著越來越重要的作用。因為無人潛航器非常適用于探測水雷和反水雷（MCM），能在高度混亂的瀕海環境中探測錨系和掩埋水雷，所以很受美國海軍的重視，并希望把這種系統裝備到瀕海戰斗艦（LCS）等上邊。

美國海軍定義的9個重點輔助任務包括ISR；海洋學；通信/導航網絡節點；MCM；反潛；探查/識別；有效載荷投送；信息作戰；時間關鍵目標攻擊，其中4個就要使用無人潛航器。美國海軍當前部署的無人潛航器已經在完成的任務包括超視域監視、潛在目標的細節成像、遠程攻擊等，它們也可以攜帶其他水下機器人，在遠離作戰人員的水域執行任務。

聰明能干的UUV

UUV系統的設計、組件和構造，包括壓載系統、能源、通信、指揮和控制、推進和小型UUV/潛航器存儲裝置等模塊。為此，美國海軍在“無人潛航器總體規劃”中專門列出了要發展9070千克以上大排水量（LD）的自主無人潛航器（AUV）平臺，能與大型艦艇、瀕海戰斗艦（LCS）、核動力導彈潛艇（SSN）、核動力彈道導彈潛艇（SSBN）、核動力攻擊潛艇（SSN）兼容，并能攜帶其他小型無人潛航器和多種水下攻擊武器。

由于無人潛航器的結構在水下要承受非常大的壓力載荷，所以設計難度比無人飛行器增加很多，而大排量無人潛航器設計重點是要提高潛航器的持久性，攜帶的任務載荷能夠在無需人工干預的情況下完成多個任務，因此對能源和自主性等技術也是重大挑戰，特別是因為美國海軍要求這種無人潛航器在加油前能夠行駛數千海里。而當今大部分AUV的持續工作能力是1～3天，然后必須在海床上著陸和進入休眠狀態，等充電電池充完電后才能重新工作，所以為了給潛航器能在海中長時間航行提供動力，工程師們正在探索新的動力技術，例如使用固體氧化物、直接硼氫化物和氫系統等的先進燃料電池技術。

增大型的“海神”

美國藍鰭公司和美國巴特爾公司/美國哥倫比亞集團聯手，正在第三代懸停無人自主潛航器（HAUV 3）的基礎上研制了一種名為“海神”（Proteus）的LD AUV。HAUV 3是美國海軍研究局（ONR）和美國藍鰭公司聯合研發的，用以探檢測軍艦底部的水雷，外形類似于一種水下飛碟，因為美國海軍認為水雷和水下爆破彈的威脅日益增加，所以使用HAUV 3解決這種威脅尤為重要。

HAUV 3外形小巧，2名船員即可搬運，當其在船只附近行動時，可通過聲吶攝像機發射信號，一旦完成外形評估，即可探測出iPhone尺寸大小的水雷，同時還能在開闊水域搜索水雷。

藍鰭公司聲稱，“海神”的直徑為1.5米、長7.8米，采用可選有人駕駛/無人駕駛雙模式，已完成100小時的有人駕駛試驗和175小時無人駕駛試驗，現在正在進行集成試驗，預定將在今年夏天入水。

相比HAUV 3，“海神”增加了一些額外的功能，如垂直和水平推進器，有更高的航行速度，有主動的配平功能，能夠在水中懸停的觸底停留，能夠在無人直接干預下長時間工作。哥倫比亞集團預期“海神”的最高速度為3～5節/時，續航能力約為324海里或92小時，雖然還遠達不到美國海軍設定的標準，但是畢竟邁出了一大步，爭取最終目標是能在水下滯留9個月。

“海神”潛航器可以攜帶更小的如23厘米和55厘米直徑的小型無人潛航器到各種作戰區域，而且還可以掛接到其他無人潛航器上，給它們充電/加油，并取回收集到的數據，同時還能與遠程操作點維持穩定的安全通信。在理想情況下，“海神”還可以與其他無人潛航器建立一個可在水下儲存或運輸多種物品的工作網絡，長時間在沿海淺水區域和港口部署。

“海神”作為藍鰭公司新一代無人潛航器，能夠承載的有效載荷也最大。其干貨艙的承載能力達到4.8立方米或重1630千克的有效載荷，這意味著可以攜帶很多傳感器和攝像機，用以發現潛伏在深處的水雷。特別是可以攜帶輸送潛水者的水下人員運載器（Swimmer Delivery Vehicles），能在高危環境中隱蔽地將特戰人員及其裝備輸送到敵方控制下的海岸進行秘密登陸，必要時一次可以運送最多7名全副武裝的特戰隊員。

“海神”不僅可以在碼頭上部署和發射，也可以由其他“母艦”（包括較大的潛艇）攜帶和發射。此外“海神”還可以攜帶像阿特拉斯電子公司制造的“海狐”（Sea Fox）這種一次性的水雷探測識別/摧毀的自殺性潛航器，用于水雷的定位和摧毀，續航時間大約為100分鐘，并能在水深300米處以6節的速度航行。其中有一種沒有戰斗部的“海狐”- T，專門用來拖曳系留水雷。而新研制的“海狼”（Sea Wolf）無人潛航器攜帶有泥沙穿透聲吶，能夠確定水雷的位置，再用強大的戰斗部將其摧毀。阿特拉斯電子公司正在研制的被稱作“海貓”（Sea Cat）的無人潛航器既可以自主操作，也可以系纜操作，并采用了模塊化設計，能夠根據將要執行的任務，方便地改變有效載荷。

試驗中的REMUS 100

與此同時，康斯博格子公司所屬的美國水下艦艇制造商海德羅伊德公司（Hydroid）表示，他們目前也在試驗一個水下自主發射和回收的自主無人潛航器REMUS 100。2013年4月，該公司向美國海軍水下作戰司令部交付了一艘用于試驗的的REMUS 100 AUV，重40千克，長1.5米，下潛深度可達100米，續航力為8～10小時。REMUS 100采用直流無刷電機和3葉螺旋槳作為動力裝置，并配備有多普勒航位推算裝置、慣性導航系統和全球定位系統，最高航速達4.5節，能對許多任務提供支援，包括反水雷、港口安全、搜救行動、水文測量、環境監視以及科學取樣和繪圖等。這種自主無人潛航器可以一次在水下待120天，而通過水底?？靠梢匝娱L到240天，海德羅伊德公司表示這種自主無人潛航器的技術可以應用于任何尺寸的自主無人潛航器，包括LD AUV。美國海軍水下作戰司令部已經把REMUS 100的試驗成果用于目前在進行的各種研發項目中，并和公司共同探討更大的LD AUV研制方案。

模塊化的“九頭蛇”

DARPA則在研制一種名為“九頭蛇”（Hydra）的無人潛航器，這是一種更大的平臺，可攜帶更大的有效載荷，具有更好的操作和控制自主性，但也需要消耗更多的能量，使其具有更長的續航能力以完成相應任務，從而成為水下潛航器發展的一個新領域。

“九頭蛇”系統設計有一系列的任務載荷模塊，能插入到傳統平臺標準化附件中，可以安全的運輸并“發射”，能更快和更經濟地部署到需要的地方。它們在脫離母體后能工作幾個星期甚至幾個月，執行一系列任務，包括消除視域局限、遠程攻擊目標、以及潛在目標的細節成像等，并在回收后還可以快速地重新布局任務載荷，等待下一次任務。其目的是建立一種配合有人駕駛艦船的，由無人潛航器組成的分布式海底網絡（見圖）。

這種作戰概念的優點，是確保海上和水下的“無縫”作戰，包括，通過超視距的通信和指揮（C2）快速到達作戰區，增加作戰覆蓋面，為其他水下潛航器的ISR傳感器進行充電，以及未來能整合新的有效載荷等?！熬蓬^蛇”系統特別強調部署的可擴展性。美國海軍可以使用輪船、潛艇或飛機將其部署到沿海海域，并能快速的重新布局和保證任務載荷的最大化。