水下攻防對抗體系及其未來發展

謝偉，楊萌，龔俊斌

（中國艦船研究設計中心，武漢 430064）

一、前言

作為現代綜合海戰的范例，水下攻防對抗體系是指跨域作戰單元按照統一部署，綜合運用探測、指控、打擊、保障等作戰要素，形成執行水下攻防作戰任務的有機整體。既是動態、開放的復雜網絡系統，又是水下戰場探測感知、信息傳遞、指揮控制、決策交戰、綜合評估等全過程相關的作戰資源有序集合。這一體系內的各分系統在功能上相互作用、性能上相互補充 [1]。

水下攻防對抗的主要特點如下。①作戰隱蔽性強。核動力潛艇隱蔽性好、機動能力強，可常年在對方核心經濟區周邊的重要海域游弋。由于近海環境的復雜性，探潛的難度往往大于深海。②破壞性大。戰略核潛艇攜帶多枚戰略彈道導彈，威懾力巨大；戰術核潛艇攜帶大量的遠程打擊武器，用于實施精確、高強度打擊。如軍事強國在多次海外作戰中均由水下作戰平臺率先發動突然襲擊。③體系化。軍事強國提出網絡中心戰理論，通過網絡連接跨域戰場的各個作戰單元，使分散配置的武裝力量共同感知戰場態勢，進一步增強信息優勢，形成體系作戰的理念 [2]。通過實戰實訓檢驗了跨域作戰的協調行動能力，凸顯和放大了水下對抗的作戰效能。進入21 世紀，為確保水下戰場透明化并增強水下作戰能力，還加強了對重點海域水下綜合資料的調查搜集。

可以預見，未來海上作戰已不再是武器對武器、平臺對平臺的對抗，而是轉變為體系之間的對抗，單純依賴平臺的水下對抗模式將逐步喪失競爭力 [3,4]。相關國家應綜合運用跨域、立體、多節點的資源，構建攻防兼備、協同一體的水下攻防力量體系，呈現“信息主導，體系對抗，資源共享”的新格局 [5～7]。鑒于水下體系對抗研究的復雜性、水下試驗模擬周期長且費用高，較多采用水下對抗仿真手段來開展針對性研究 [8,9]。建立參戰雙方各類攻防裝備的運動學和聲學數字模型，反演真實海洋環境，應用計算機仿真技術建立水下對抗推演及效能評估系統 [10～12]。

水下攻防對抗體系的理論成果直接關系到仿真研究的有效性，這是因為仿真建模需要立足虛擬戰場環境，根據實際作戰海域、雙方作戰單元和作戰使命任務的差異，針對性地配置對抗體系構成元素，如有人/無人裝備、固定節點、基礎設施等。然而相關體系的組成、未來發展等前瞻性研究較為缺乏，不足以支撐水下攻防對抗仿真系統的準確構建，這是本文研究的切入點。以軍事強國水下對抗體系建設現狀為基礎，開展未來水下攻防對抗體系的裝備組成和典型作戰樣式的探索，以期推動水下攻防對抗體系的學術研究、提出我國在本領域的發展建議。

二、建設現狀

世界主要海上力量國家高度重視并積極開展水下攻防對抗體系的研究和建設工作。

美國海軍積極實踐水下作戰概念創新，2016年發布《水下戰科學與技術目標》指導文件，提出了10 個重點領域的科學與技術目標，力圖顯著提升水下部隊的戰場態勢生成能力，確保水下作戰平臺初步具備體系化攻防對抗及網絡化作戰的能力。美軍水下作戰體系主要由水下預警監視系統、指揮通信系統、攻防作戰系統、綜合保障系統等構成。①水下預警監視系統包括水聲監視、太空監控、電磁監控、空中監控等手段；②指揮通信系統包括水下主要采用的水聲通信，未來可能會采用的藍綠激光通信；③攻防作戰系統包括水下力量和空中、水面、岸基反潛力量；④綜合保障系統包括海洋地理環境、海洋水文氣象、海洋工程建設、搜索救援、導航定位、基礎數據建設保障等。美國的水下攻防對抗體系基于新型遠程傳感平臺（如海洋監視船）和新一代水下通信系統，強化水下攻防對抗網絡，新增水下立體攻防對抗裝備，并逐漸向無人化、智能化方向發展。

俄羅斯海軍近年來正在逐步恢復水下作戰能力，主要通過具有傳統優勢的潛艇作戰能力和目前初步建成的水面、水下、太空和岸上多維聯合信息空間系統來實現。一體化信息網絡有助于縮短決策時間、提高指令傳達有效性，同時具備一定的抗干擾能力，主要構成包括：聲吶“對話”通信系統、水下高速互聯網絡、水下“格洛納斯”導航系統、“和聲”海上監視系統。在對抗手段方面，既擁有多種型號的艦殼聲納和潛艇聲納，又掌握非聲手段的反聲納探測技術、反襲擊破壞聲納系統，還具備使用氣幕彈進行水下聲波屏蔽的能力。

德國、英國、法國、日本等國均構建了相對獨立的海軍裝備體系，共性是既具有先進的電子信息作戰能力，又具有較強的制海作戰能力。其中，德國的常規潛艇制造技術達到世界一流水平，英國和法國具有獨立的核威懾能力，日本建成了完善的反潛反水雷裝備體系。

三、裝備組成與典型作戰樣式

（一）裝備組成

水下攻防對抗的基本過程為：攻擊方發現并識別防御方，在跟蹤并確定目標信息后，根據上級指揮所指示或預設的攻擊策略實施攻擊；防御方在發現攻擊方或聲納報警后實施防御；相關回合持續進行，直至攻擊方失去攻擊能力，如彈藥用盡、防御方被擊沉、防御方成功逃逸等。

有效遂行上述對抗任務，涉及6 方面能力：①偵察預警能力，能夠綜合運用各種固定和機動偵察預警手段，發現、跟蹤、識別和報知水下威脅目標，及時準確地提供水下目標情報信息；②指揮控制能力，建成多手段并用、節點聯接緊密、信息傳輸快捷、輔助決策高效、覆蓋范圍廣泛的指揮網絡與控制系統；③隱蔽突防和打擊能力，通過提高水下平臺的綜合隱身性能，使先進水下兵器能夠對敵方的航母編隊、港口基地等重要目標構成有效威脅；④水下防御作戰能力，運用多種反潛、反水雷、反水下特種作戰手段及時可靠地消除水下威脅；⑤水下信息作戰能力，對敵方的潛艇和水中兵器實施信息對抗，干擾、欺騙、壓制、摧毀敵方的水下警戒系統和水下網絡信息系統；⑥綜合保障能力，實現對全球重要海域的全時環境測量監測，導航定位精度和水下目標特性數據滿足水下長時間航行和武器使用要求，具備深遠海援潛救生能力。

針對上述水下攻防對抗過程及所需能力，相應的水下攻防對抗體系裝備主要分為：機動裝備、固定裝備、基礎設施（見圖1）。這3 類裝備通過信息保障網絡傳遞信息，受整個攻防體系的統一指揮控制 [13]。

圖1 水下攻防對抗體系的裝備組成

1.機動裝備

機動裝備分為有人裝備和無人裝備兩大類。

（1）有人裝備

有人裝備主要包括反潛水面艦船、潛艇、反潛機等，負責水下攻防體系的整體偵察預警、指揮決策、兵力投送、火力打擊等，還可為無人裝備提供能源。有人裝備既是水下攻防體系的指揮中樞，又是集火力打擊、戰略威懾、兵力投送等為一體的大型綜合作戰裝備。

（2）無人裝備

無人裝備主要包括無人水面艇（USV）、水下無人裝備和水中兵器，重點執行情報監視/偵察、跟蹤、反潛艇、反水雷、隱蔽打擊等任務。

典型平臺有USV、無人潛航器（UUV）、水下滑翔機、潛射無人機等。USV 具有續航力強、便于獨立部署等優點，主要用于反潛監視巡邏和收集環境數據。UUV 具有隱蔽性強、能自主控制等優點。水下滑翔機主要從事海洋戰場隱蔽探測與偵察任務，利用綠色能源的優勢，理論上航程極遠，但航速慢。潛射無人機可獨立遂行偵察、跟蹤、中繼制導、通信中繼和電子干擾等任務，為區域內的艦艇提供戰時信息支援。

水中兵器是指各種水下發射和控制的武器，包括魚雷、水雷、深水炸彈、水下發射導彈、水下誘餌、蛙人運輸艇等。水中兵器既提供多樣化的水下打擊方式，又是有效的欺騙對手的手段，構成水下特種作戰的基礎性支撐。

2.固定裝備

固定裝備主要指水下預置武器系統，一般提前部署在關鍵海區，長期在海底待機；在戰時喚醒，對敵方艦艇進行導彈或魚雷打擊。分為深海和淺海使用兩類。

（1）深海預置武器系統

作為典型的深海預置武器系統，美國的“上浮式有效載荷”預置在深海，由運載器、有效載荷、通信子系統等組成；通過水面艦艇布放，可在水下4 km 深度待機5年；遠程喚醒后，按照目標指示信息，快速發射導彈、釋放無人機或布放傳感器，適合執行戰場信息支援和伏擊任務。

（2）淺海預置武器系統

典型的淺海預置武器系統是美國的“海德拉”，預置在近海，由水面艦、潛艇、飛機等平臺投放，搭載了數架小型無人機和無人潛航器，能在水深300 m 以內的海區連續潛伏6～12 個月，被動接收指揮、控制和情報信息，喚醒后自主指揮作戰載荷執行反潛任務。

3.基礎設施

通過水下基礎設施建設，可以形成近海海峽、咽喉要地和具有戰略意義海區的長期固定水下警戒能力。分為水下監聽網絡系統、水下聲學通信網絡、水下導航網絡、浮標潛標網絡、水下充電站等。水下監聽網絡系統將水下監聽器用電纜串聯成為探測陣列，執行水下預警和情報搜集任務。水下聲學通信網絡用于解決水下高帶寬通信問題，為水下裝備提供戰時信息保障。水下導航網絡通過水下信標提供精度導航定位支持。浮標與潛標網絡提供海域水上、水下的環境信息，并可作為導航、通信的中繼節點。水下充電站為水下無人潛航器等水下裝備提供能源。

（二）典型作戰樣式

1.空海聯合有人/無人協同作戰

2015年，美國智庫研究報告《水下戰新紀元》指出：水下作戰樣式向潛艇-無人平臺體系化轉變，潛艇需要從類似于飛機的前沿戰術平臺轉變為類似于航母的協同平臺；積極探索空間衛星、空中飛機、水面艦艇、水下陣列等各種作戰資源的整合，將全域、多維且數量眾多的反潛傳感器進行協同，生成精確和實時的戰場態勢圖。可見，未來水下攻防對抗體系將具備一體化、網絡化的協同水下作戰指揮控制能力，通過潛艇平臺快速、有效地組織執行各種水下作戰任務，再利用水聲數據鏈將多種作戰平臺和信息節點有機聯合。通過建立水下信息優勢，實現水下戰場態勢感知和高度共享，快速指揮先敵行動和部隊行動，執行聯合水下打擊任務，封鎖敵潛艇進出水道。

未來典型的水下作戰行動可表述為（見圖2）：①利用海洋監視衛星、電子偵察衛星、遙感衛星等手段進行戰略預判，分析潛艇等水下兵力部署，研判可能的后續行動；②利用水下監視系統、海洋監視船等手段進行戰役偵察，大范圍概略獲取敵方水下平臺的地域和方位；③利用反潛機在可能的地域和方位進行搜索，采用對可疑目標投放聲納浮標等手段進行識別定位；④使用反潛機或其他反潛手段進行跟蹤或攻擊。這一作戰行動蘊含著體系化的協同作戰思想，相關裝備將部署在全球重點海域和主要的海峽水道。

圖2 未來典型水下作戰行動示意圖

在上述協同作戰中，潛艇等有人平臺主要承擔作戰指揮任務，無人系統既可持續偵察探測，還可提供精確和及時的直接/間接火力。據此提出兩個典型的水下對抗場景。

（1）有人/無人協同水下區域控制

多個UUV 自主組網前出，在既定海域按照預先規劃路經進行搜索，對監視區內的水下目標進行持續探測跟蹤。UUV 群將目標信息中繼傳輸返給有人平臺，后者決策后向UUV 群下達攻擊指令，并評估打擊效果，判斷是否進行二次打擊。由此形成閉環的“偵察-打擊-評估”水下區域控制鏈路，在海上交通要道或關鍵海域構建新型聯合攻勢反潛體系。此外，通過在己方艦艇編隊周圍布放配備低頻主動聲納的大型無人水面艇、機動式探測網絡，顯著強化編隊防御性反潛能力。

（2）水下預置系統反航母編隊

水下預置系統提前部署在重點海域并長期潛伏，戰時遠程喚醒。判斷敵航母編隊進入水下預置平臺集群武器射程之內后，后方指揮艇向水下預置系統發送帶有目標指示信息的打擊指令；水下預置系統對敵航母編隊進行首輪魚雷或導彈攻擊；遠離危險區的指揮艇根據攻擊效果，選擇是否抵近對敵航母編隊實施二次攻擊。

2.水下無人集群作戰

單個水下無人作戰裝備無法勝任多種復雜的作戰任務，水下無人裝備正朝著無人集群作戰方向發展。以美國海軍相關研究為例：①2006年，利用巡航導彈核潛艇搭載無人系統，通過眾多UUV 節點的相互通信，構建監視范圍達3.4×104km2的近海持續監視網（PlusNet）；②2011年，美國海軍采購了超過300 艘滑翔式潛航器（Glider），可在水深10～1000 m 的近海海域遂行海洋環境監測、水下移動目標跟蹤與監視、水下情報搜集和關鍵海域數據獲取等多種任務；③2016年，美國國防高級研究計劃局（DARPA）布局立體化、無人化、分布式的作戰模式創新項目，將分散獨立的多種無人集群新概念裝備進行整合（見圖3），形成面向智能化時代的新概念海戰體系；④2017年，美國海軍水下無人作戰系統的首支部隊正式成立；⑤波音公司“回聲-旅行者”UUV（80 噸級），潛深超過3000 m，續航里程達12 000 km，可從關島編隊出發在南海區域持續數月工作。

未來典型的水下無人集群作戰方式描述如下：多個UUV 被發射出后組成水下集群，隱蔽航行到指定區域進行巡航搜索；UUV 集群形成的水下監視網絡可在4 h 內搜索探測8.57×105km2區域的水下敏感目標，能夠探測到數十千米外的目標并進行多節點接力跟蹤；探測到目標后與決策者通信，接收攻擊命令后，開展協同自主攻擊，采用“狼群戰術”對航母編隊等高價值目標進行集中火力打擊。

圖3 美國DARPA水下作戰體系創新項目構成

（三）涉及的關鍵技術

提升水下攻防對抗體系能力需要發展的關鍵技術，可以按專業領域分為四大類。

（1）攻防體系相關技術，主要包括水下攻防對抗試驗體系、作戰體系效能、體系建模與仿真推演、戰場環境體系構建、自適應組網等體系工程研究領域的關鍵技術。

（2）裝備平臺技術，主要包括各類潛艇相關技術，如設計技術、大潛深技術、隱身技術、動力裝置技術、推進器技術等；還有水下預置武器系統總體設計和喚醒發射，水下無人平臺協同作業、回收布放等關鍵技術。

（3）武器類技術，主要涉及魚雷、水雷、導彈、水聲對抗器材等水下攻防武器，其關鍵技術為相關的航行控制、導引、能源動力、布放、發射等。

（4）信息類技術，主要涉及水下預警探測、指揮控制、通信導航等關鍵技術。

四、體系裝備發展方向分析

以信息技術為核心的新軍事革命浪潮的興起，為海軍裝備的創新發展提供了機遇和動力。有關水下無人系統的未來發展已有探討研究 [14]，本文著重分析水下攻防對抗體系裝備發展情況。

未來提升作戰能力的關鍵在于信息獲取，因而提升對抗體系的整體態勢感知能力、裝備間互聯互通能力成為未來海軍的重要建設方向，涉及3 個方面：發展大范圍戰場態勢感知和協同作戰能力，發展小范圍平臺間協同探測、通信、指控、電子戰能力，研究水下信息技術和建設水下信息網絡。為實現上述能力提升，應在以下裝備發展方向開展重點建設。

（一）無人平臺優先發展

無人作戰平臺在海軍武器裝備中將占據重要位置，成為未來戰場的力量倍增器。近年來，在軍事強國的新一輪海軍兵力結構評估中，首次納入無人水面艇和超大型無人潛航器，凸顯了水面/水下大型無人平臺的重要性。多種無人系統加速部署，將成為改變水下攻防對抗作戰樣式的支點。

1.反水雷和偵察型無人潛航器是發展重點

無人潛航器具有目標小、隱蔽性強、可連續執行任務的特點，非常適合執行探測和攻擊艦艇、潛艇等任務。國內外都在積極研究無人潛航器在網絡化水下探測和聯合反潛等領域的應用。2011年，美國DARPA 提出“分布式敏捷反潛系統”（DASH）概念，并于2017年完成系統樣機研制。DASH 首創“自下而上”的探潛模式，利用數十個無人潛航器進行組網，在6000 m 水深由主動聲吶對上方海域進行監測，規避海面、海底聲散射的影響，能及時可靠地發現指定海域內的敵方潛艇。美國通用動力公司研發的“藍鰭金槍魚-12”UUV 已投入使用，配置智能自主算法，用于傳輸關鍵任務數據、執行多樣化任務；“刀魚”水面反雷（SMCM）UUV 已進入小批量生產階段，用于在復雜的海底環境中自主發現和識別水雷，成為反水雷任務包中的重點裝備。

2.無人機成為重要的戰場偵察裝備

水下攻防裝備體系由太空、空中、水面、水下、海底等多維立體裝備系統所構成。專用飛機是戰場信息獲取的重要裝備，以反潛為例，反潛機是反潛作戰最有效的裝備種類，具有響應速度快、控制范圍大、攻擊方式多、機動靈活等優點。軍事強國尤其重視艦載無人機的性能提升與應用創新，通過新概念、新材料和新技術的采用，全面加強無人機的智能性、隱身性、機動性、滯空性以及全天候飛行能力。

美國海軍重點發展艦載無人機的智能化指控系統、智能化打擊武器、智能化隱身方法、空中加油、太陽能動力等前沿技術，例如：①通過應用人工智能方向的深度學習、搜索和模式識別、數據挖掘、自然語言處理等新技術，提高單機飛行智能、多機協同智能的水平；②通過開發全天候、高分辨率、遠距離、實時化、小型化的任務設備，提高無人機的任務自主智能；③通過多波段隱身、輻射與帶寬管理等技術的突破，提高無人機的隱身性，有效規避探測。X-47A、“火力偵察兵”“深海幽靈”等艦載無人機先后完成研制和試飛，引領了國際無人機的發展潮流。

3.無人作戰艦艇強調樣式多元、智能自主

早期的無人水面艇，其續航力、航速、排水量等普遍偏小。為進一步提高無人水面艇的作戰性能，滿足海軍對長時間持續反潛的作戰需求，2010年，美國DARPA 開始研究反潛持續追蹤無人艇（ACTUV）。該艇最大速度為50 km/h，最大續航里程超過18 000 km，滿載重約140 t；可在無人駕駛、無人遙控狀態下自主巡航2～3 個月，5 級海況可持續操作，7 級海況保證航行與存活。美國還計劃研制航速高達100～120 n mile/h 的超高速無人水面艇。英國即將部署的無人水面艇搭載自主反潛監視系統（SeaDrix），具有獨立的任務規劃、規避碰撞、聲吶處理和態勢感知子系統，以及綜合通信和與無人平臺間的協同能力。相關概念和裝備充分體現了無人作戰艦艇的智能化發展方向。

（二）裝備平臺突出多功能化

由于未來作戰任務日益復雜，裝備發展已經從注重特定單一用途轉向多功能多用途。分立的武器系統組成一個大系統，使作戰平臺具有多個作戰功能，適應不同的作戰任務。例如，水面艦艇技術的發展催生了多種力量投送型航空母艦和先進多功能導彈戰艦；未來的航空母艦可以搭載空中、水面、水下多種武器平臺，集多種作戰能力于一體，可執行多樣化任務。

武器系統多用途化趨勢明顯。通用導彈艙段（CMC）是美國“哥倫比亞”級彈道導彈核潛艇的應用創新：采用模塊化設計，集成了導彈的運儲、發射、電源、冷卻、空調、控制等部件，并可適配彈道導彈和巡航導彈等不同類型規格的彈種。每艘潛艇安裝4 個CMC，每個CMC 發射模塊配備4 具導彈發射管（見圖4），作戰載荷配置靈活度極高。

裝備平臺多功能的趨勢更為明顯。美國海軍瀕海戰斗艦（LCS）作為一種模塊化、可重構的艦船，具有任務包替換能力：按照不同需求為相應戰區提供任務包，分別執行近海區域的水面作戰、反潛戰和反水雷等多種任務。LCS 采用開放式系統架構設計，配備模塊化武器分系統、傳感器分系統以及各種有人/無人飛行器，用于鞏固并擴大對沿海水面的控制力，為聯合部隊進入關鍵戰區提供支持。

（三）裝備平臺隱身全面化

圖4 美國核潛艇通用導彈艙段設計示意圖

水下武器裝備平臺的隱身性能極為重要，關系到自身的生存性和打擊效能。現代偵察探測系統針對水下裝備平臺的目標特征，綜合采用了多種探測技術和手段。為達到理想的隱身效果，水下武器平臺必須綜合運用反聲納、反電場、消磁、誘餌和主動干擾等多種隱身手段。對于常規動力潛艇來說，不依賴空氣推進裝置（AIP）和燃料電池的升級換代，降低噪聲、提高效率，朝著全程隱蔽航行的方向發展，是提高常規潛艇隱蔽性的有效手段，成為新型潛艇總體設計的標準配置。

五、領域發展建議

（一） 在重點戰場方向上發展綜合感知和導航能力，是水下攻防對抗系統建設的先決條件

為全面提高水下、水面、空中的全空間維度感知能力，建議：以太空偵察為戰略預警，加強200 m 等深線以內水下聽測系統建設，發展海上預警探測無人系統；綜合運用UUV 組網、海底光纖、浮標、潛標等多種手段，解決水下遠距離通信或水面-水下跨域通信問題；利用舷外多基地探測技術實現水下遠程探測。

導航定位能力是水下戰場實施戰略/戰術行動的基礎要求，在遠洋水下軍事任務中，對保障作戰效能和航行安全至關重要。研究重點是以慣性導航、聲學導航、重力匹配、地形匹配、地磁匹配為要素的水下組合導航技術 [15]。

未來，新型水下導航系統可與其他水下探測感知系統組合，構建一種水下分布式感知和導航網絡，使得水下裝備“看得更遠、更清楚”，顯著提升己方的分布式精確打擊和戰略反擊能力。

（二） 發展一體化聯合作戰指揮控制系統，是贏得未來水下攻防體系作戰的重要因素

以信息傳輸為基礎，發展對重點方向未來可能作戰地域的指揮控制能力，特別是對水下兵力行動的指揮控制能力。借鑒DARPA“戰術海底網絡架構”系統概念，通過少量的水面浮標、大量的海底浮標和細光纖，在深度超過3000 m 的海底具備數百千米距離上的分布式電力節點和數據通信能力，從而有效突破對潛指揮通信的關鍵技術體系，探索建立實時、高效、大容量的指揮通信網絡，綜合形成水下攻防對抗體系的一體化聯合指揮控制能力。

（三）軍民融合式發展，是提升水下攻防對抗體系信息能力建設的有效途徑

美國國防部在近幾年的《國防報告》中持續闡述“軍事革命”和“商業革命”概念，提出要利用“商業革命”促進“軍事革命”發展。這主要是因為美國社會商業發達、信息化程度極高，“商業革命”的發展超前于“軍事革命”，前者對后者有鮮明的促進和借鑒作用，在武器裝備采辦領域具備“以商促軍”的條件和優勢。

有鑒于此，我國推動軍民融合深度發展，推進國民經濟和國防建設協調發展，將是開展水下攻防對抗體系研發和建設、提升體系能力的有效途徑。應當規范軍民水下信息獲取、融合處理、綜合印證的程序流程、制定海洋環境和水聲數據采集共享規定和信息標準接口、加快新型遠程傳感平臺和新一代水下通信系統研發，從而構建聯合、統一、順暢的海洋環境及水下目標數據的信息保障機制。