水下多面手

陳和彬　周木蘭

在馬來西亞宣布失聯的馬航客機最終墜毀南印度洋后的數小時，美國即向澳大利亞海域派出裝備有定位聲吶系統的無人潛航器，以幫助尋找和打撈殘骸。中國和澳大利亞通過黑匣子搜尋儀多次偵聽到頻率與黑匣子發信相似的脈沖信號，然而，它們與失聯客機是否關聯，最有效的做法是投入無人潛航器開展海底成像搜索。

無人潛航器成為這次事件中人們的一個關注點，其實它在軍事上的應用也很廣泛，可攜帶各種傳感器和武器，能執行多樣化軍事支援任務。由于海洋安全環境日趨復雜且軍事沖突不斷發生，全部使用價格昂貴的有人潛艇既耗費財力，還會造成人員傷亡，因此加速研制和使用無人潛航器已被各國海軍提到議事日程。目前世界上至少有10個國家、近40個機構在從事軍用或民用無人水下航行器的研究工作。

無人潛航器的分類

動力傳送式潛航器這種潛航器由水面操作控制臺、電纜絞車、吊放系統、主纜、中繼器、系纜以及水下載體等基本單元組成。通常情況下，由水面支持母船通過電纜向水下載體提供動力，位于母船控制臺上的操作者，根據水下載體傳回來的電視或聲吶圖像及各種狀態數據，作出判斷并發出操控指令和數據，控制水下載體執行相應的動作，由此構成人機閉環系統。通過機動完成觀察、探測、檢查等工作，還能通過機械手或作業工具完成回收海底物體、水下切割、拆卸部件和安裝設備等復雜工作，相當于將人的四肢和視覺功能向水下延伸，使之能執行復雜的水下作業。

動力傳送式潛航器一般采用模塊化開放式框架結構，提供幾十到上百千克的載荷能力，便于加裝、更換載荷或換裝不同工具。1990年，日本海事科學技術中心研制出“海溝”號纜控式遙控潛航器，全長3米，重5.4噸，耗資5000萬美元，裝備有復雜的攝像機、聲吶和一對采集海底樣品的機械手。1995年3月24日，“海溝”號歷時3個半小時下潛到馬里亞納海溝最底部，重新標定了那里的水深為10911.4米，改寫了世界深潛紀錄。

信號控制式潛航器 這種潛航器突出的特征是細纜僅傳送信息不傳送動力，所用電纜或光纜的直徑一般在10厘米以下，屬于中小型潛航器，軍事上主要用于反水雷作戰，其作業半徑一般不超過1000米，攜帶聲吶和攝像機進行遠、近距離探測，送回圖像供操作者識別目標，使用攜帶的切割工具或炸藥包清除水雷。國外有多種型號，有代表性的是法國ECA SA的PAP-104，后來發展到Mk5型，世界上20多個國家的海軍購買了該裝備，總銷量已經超過500臺。另一型出色的滅雷具是意大利蓋馬林公司的Pluto，以及后來發展的Pluto Gigas、Pluto Plus，現在已經生產約1000臺。美國、俄羅斯、英國、德國、挪威、瑞典和瑞士等國也都裝備有同類設備，型號多達數十個，是軍用潛航器的主要類型。當前和今后

段時間內，有人參與的細纜遙控方式，仍將是軍用潛航器發展的重要方向。

智能自主式潛航器智能自主式無人潛航器在執行任務時無需對其遙控，它從承載平臺發射后，由任務管理軟件自行控制，確定航向、航速、潛深、規避機動，能遠離母艦，獨立活動。這種潛航器最近10多年得到了迅速發展，代表著無人潛艇發展的未來趨勢。自主潛航器執行作戰任務時，無需人員在場，從而避免了傷亡問題，適合承擔高風險任務，使有人作戰平臺居于低風險區。所謂的自主是指自主潛航器在限定的時間和空間中，不需要人的干預執行預定使命。自主潛航器一次補充燃料后，可連續航行幾百至幾千千米。自主潛航器可由多種平臺運載和投放，如潛艇、直升機、艦船、適當改裝的民船以及岸基平臺等，投放設備簡單，不像魚雷需要專用發射裝置，也不像潛艇需要專用基地，出航靈活，易偽裝。有報道稱，美國的一艘自主潛航器曾橫跨大西洋到達西班牙。自主潛航器體積小，目標特征小，易于實現低噪聲和隱身，因而很難被敵發現，極易隱蔽進入戰場。

無人潛航器身手不凡

掃雷高手軍用潛航器能深入敵方水雷區繪制雷區圖，以便引導己方潛艇和水面艦艇安全通過。它可以通過光纖電纜或音響信息把雷區圖傳送給己方部隊，或者返航后再提供雷區圖，為下一步滅雷掃雷行動提供情報支援。軍用潛航器可用主動式聲吶探測水雷，并使用海底地形匹配導航聲吶，測出實際的海水深度，與己方已存數據進行比對，根據深度差進行水下導航。同時，與所載慣性導航系統相結合，提供精確的位置數據，有助于繪制出精確的雷區圖或海底地圖。軍用潛航器還可為己方的水雷區提供巡邏保護，使之不至于被敵方破壞，防止敵潛艇利用水雷區中的間隙通道通過，預防敵潛艇在己方安全航道上布雷。對于那些情況不明的海峽和水道，通常也可以派出軍用潛航器進行預先偵察，搜集有關海域海底地形的分布情況和海底海流等水文資料，以及海底水雷的布放狀況和種類數量等，從而決定己方水面艦艇或潛艇是否能夠通過，必要時可適時組織具體掃雷作業。美國海軍自動化程度很高的“曼塔”軍用潛航器，攜帶有一個多波束主動搜索聲吶和一個側掃分類聲吶，可在水下進行初步搜索，判定是否存在水雷：也可用于精確勘測，對類似水雷的物體實施進一步的定位并分類，具有非常出色的反水雷本領。

反潛專家軍用潛航器不僅能實施對水雷的偵察與探測，還是反潛作戰的高手。軍用潛航器可探測和跟蹤駛離港口、穿越警戒線的敵潛艇。作為潛艇的外部水聲傳感器平臺，軍用潛航器可以進行區域性搜索和偵察，以擴大潛艇的搜索和偵察范圍。如果在敵經常出入的潛艇基地、港口和運輸線附近水域秘密埋伏軍用潛航器，進行水下監視和跟蹤，即可獲取大量第一手情報，并源源不斷地傳送給己方部隊。作為反潛戰工具，軍用潛航器除了上述用途外，還可執行水下警戒任務，組成警戒線以對付敵潛艇；可作為誘餌把敵潛艇引開或誘騙，然后在其它兵力的協同下圍殲敵艦艇。

美國海軍在冷戰時期就在太平洋地區部署了針對蘇聯潛艇的水下偵聽系統，目前正在開發可執行攻擊任務的無人潛艇。這種無人潛艇載有多種先進的攻擊型裝備，能在危險的前沿海區執行此前有人潛水器才能完成的任務，如將水聲傳感器部署到高危險的淺水帶，通過它對敵潛艇進行跟蹤，在敵潛艇沖入己方戰斗群之前用小型超空泡武器進行攻擊等。endprint

網絡中心戰效能倍增器

美國海軍認為，軍用潛航器在未來海戰中，特別是在網絡中心戰條件下，網絡中的任何一艘大中型潛艇只要它擁有發射和回收軍用潛航器的能力，就能使作戰范圍明顯擴大和增加。每艘軍用潛航器在執行任務時，均能充當未來網絡中心戰中的信息交換節點。一艘可釋放和回收若干艘軍用港航器的母艇，足以形成以母艇為中心、各個軍用潛骯器為節點的作戰網絡。軍用潛航器可拖帶一個被動式聲吶基陣前去探測敵潛艇，并將情報自動地傳送給別的反潛平臺。大型潛艇遠距離航渡可將軍用潛航器作為通信中繼站，使潛艇不再為通信聯絡而浮至海面，從而提高潛艇的隱蔽性。軍用潛航器還可以作為遠程傳感器的節點，提供連續不斷的、有價值的情報信息，并通過網絡與其它節點共享情報資源，構成一體化的指揮、控制和信息系統，從而大大改善水下作戰的態勢。數個軍用潛航器通過各自艇上的水下聲吶、水面光學和水面電磁波探頭等傳感器，來搜集游弋海域的情報信息，通過對海水中化學痕跡、尾流及其它的海水擾動情況判斷威脅物的特征信號，并將搜集到的情報通過高效率的通信手段匯集到母艇上，以供指揮員做出正確的判斷。每艘軍用潛航器在其執行任務時都能夠作為一個網絡節點，通過水聲、無線電或衛星通信，為前沿部署的其它傳感器和戰斗部隊之間提供鏈接。

水下營救、海底測量、打撈能手軍用潛航器在海底救撈方面有其它任何技術裝備無可比擬的技術優勢，無論在沉船打撈、飛機黑匣子搜索還是危險品打撈和工程搶險等方面，均有出色的表現。改進軍用潛航器的重點是提升其動力和耐久性，使其在執行任務的惡劣海洋環境下性能更加可靠。而對于要在海里執行幾天甚至幾周任務的精密電子儀器來說，也面臨著巨大挑戰。

1986年1月28目，美國“挑戰者”號航天飛機發生爆炸，美海軍迅即派出軍用潛航器，組織搜尋、打撈“挑戰者”號的碎片。當時天氣惡劣，導致多數殘骸沉在305米深的海底，使得通常的潛水作業極其困難。但是，三臺軍用潛航器機敏地在這些殘骸中穿梭游弋。先是超小型軍用潛航器“探索4號”和重109千克的“短跑”號拍攝到了大量照片，幫助確定了聲吶所測到殘骸的具體位置，發現了機組成員座艙的部分殘骸。一臺重1135千克、名叫“天蝎座”的遙控潛航器，則利用兩只機械手抓住航天飛機的部分殘骸，把它們送出海面。

法航447航班失事后，搜索工作隨即展開，雖然發現了一些海上漂浮的殘骸，卻未收到黑匣子的聲信號。于是搜索人員根據“貝葉斯搜索方法”進行搜索。“貝葉斯搜索方法”是一種根據概率學尋找未知位置物體的數學方法。最終，在3800米到4000米水下用側掃聲吶找到了飛機的一大塊殘骸，包括引擎、起落架和部分機身。此后，開始使用美國制造的Renmra 6000遙控潛航器對殘骸進行探摸。操作這臺潛航器的是鳳凰國際公司的專家，他們曾經為美國海軍搜尋失事飛機。2011年4月26日，無人潛航器首次下潛，找到了黑匣子的外殼，卻沒有找到存儲數據的記錄器。5月1日，無人潛航器終于撈起了記錄器。

據悉，美軍這次將出動“金槍魚”號水下無人潛航器幫助搜尋馬航失聯客機。“金槍魚”號無人潛航器長僅5米，重約800千克，可潛入海底4570多米處展開搜索。“金槍魚”號擅長在水下尋找殘骸，當以緩慢的速度行進時，可持續搜尋1天多，主要依靠高頻側掃聲吶（工作頻率在100KHz左右）對海底進行較高分辨率的成像，來搜索沉入海底的物體。“金槍魚”號還裝有水下攝像機，可在近距離拍攝海底物體影像，確認度比側掃聲吶更高。“金槍魚”能夠利用側掃聲吶和攝像機下潛搜尋黑匣子，但一次只能裝配一種設備。通常情況下，它首先使用聲吶探測，發現可疑目標后回升至水面，改裝上攝像機后再次下潛，為搜尋人員提供水下畫面。“金槍魚”號依靠聲吶設備在海底掃描，但一天只能搜尋相當于一個足球場大小的區域，搜尋一平方千米可能需要一個月，工作時速度只有5千米小時左右，所以它最終能否發現馬航失聯客機仍需要給予耐心。

據稱，美海軍將利用無人潛航器替代部分海洋監測船。無人潛航器執行任務的時間可長達一年，可自主收集水下環境的鹽度和溫度等多種信息，每隔一小時左右會浮上水面，通過衛星數據鏈向后方傳輸數據，可改善美軍艦艇聲吶的作戰效能和精度。無人潛航器任重而道遠

無人潛航器的體積不大，艇內空間有限，因此裝載的動力裝置功率有限，航程受到比較大的限制。無人潛航器的探測與搜尋能力也受到裝載設備的很大限制，無法與大中型潛艇相比。為了投放、回收一個無人潛航器，主控平臺不得不改變其正常操作，因而將承受很大風險。如果由潛艇進行投放、回收，則更加危險。在發射管有限的情況下，是否將魚雷換成潛航器將是個艱難的選擇。迄今，軍用潛航器的一些關鍵性技術尚待解決和完善。比如，軍用潛航器的通信如何能確保低截獲率、潛艇的儲能技術如何提高等等。如果軍用潛航器的通信聯絡不能提高保密性，那么敵方就很容易發現它，甚至可向它發出假情報加以迷惑，或進行打擊。有纜遙控潛航器的電纜限制了潛航器的活動范圍；母船難以在潛航器作業期間執行其它任務：母船在潛水作業期間必須處于動力定位或多錨定位狀態，這就對母船性能提出了較高的要求，且動力定位狀態的油耗也比正常航行有所增加，導致總運行成本顯著增加。目前，適合潛航器使用的傳感器品種極少，其中一些還不是專用產品，總體性能如體積、精度、響應速度和功耗等技術指標均不能滿足要求，今后仍有很大的發展空間。

未來，軍用潛航器不但裝配有前視聲吶，還裝配側掃聲吶和海底繪圖儀、海底剖面儀等設備，使潛航器聲吶探測寬度和探測速度增加，在沒有艦殼獵雷聲吶的條件下也能獨立完成水雷探測、識別任務，從而使潛航器系統適應不同的艦艇使用，而不需專門的獵雷艦艇，擴大了使用范圍。感知是潛航器實現自主的前提，感知的前提是傳感器。自主潛航器對傳感器的需求數量、種類很多，大量傳感器的原始信息需要通過信息融合技術，轉變為對于內外環境、戰場態勢的認知。由“感”到“知”，需要大力發展相關的理論和方法。

更加隱蔽、無人化的武器裝備是未來海軍武器系統發展的必然趨勢，號稱“海底殺手“的軍用無人潛航器將成為未來海戰場上的新星。軍用潛航器能淺能深、可遠可近、攻防兼備、亦單亦群和可主可輔的特點，使其作戰功能多樣化，不僅可以是有人作戰平臺的輔助手段，亦可獨立成軍，承擔戰役或戰術使命，甚至在未來承擔戰略使命亦是可能的。endprint