水下無人作戰平臺現狀及技術發展

徐曉強 宋佳平 郭東田

摘 要：本文分析了水下無人作戰平臺的概念及特點，介紹了幾種典型的水下無人作戰平臺，對水下無人作戰平臺的現狀和未來技術發展進行了分析研究。

關鍵詞：水下;無人作戰;平臺

近年來，隨著人工智能技術的不斷發展，無人作戰系統在海上戰爭中發揮的作用越來越重要。水下無人作戰平臺被稱為水下戰場的黑馬，隨著水下電池、導航、傳感器、控制等技術的不斷突破，又使得水下無人作戰平臺具備更高的潛航和執行復雜任務的能力，成為水下無人作戰系統中必不可少的重要組成部分，將在未來戰爭中發揮不可低估的作用。隨著無人水下科技的快速發展，水下無人作戰平臺成為各國軍事裝備研發的重點方向，以實現人員傷亡的最小化，追求作戰利益的最大化[1]。

1 水下無人作戰平臺的概念及特點

1.1 水下無人作戰平臺的概念

水下無人作戰平臺通常指裝備了各型傳感器和武器載荷，可遠程操控或按預設程序自動遂行偵察監視、情報獲取、信息分發和火力打擊等作戰使命的水下作戰平臺。與僅能執行簡單地偵察、探測、排水雷等功能的傳統UUV相比，水下無入作戰平臺的發展目標常常是全部或部分地替代潛艇，具備較高的智能化和作戰打擊能力。

1.2 水下無人作戰平臺的特點

水下無人作戰平臺相比較傳統的有人作戰平臺最大特點是無人化和智能化。此外，還具有以下特點：

第一，作戰效能高。水下無人作戰平臺具有大深潛、長航時、智能化等特點，大大拓展了水下無人作戰平臺的作戰范圍和作戰能力。通過組合配置不同類型的任務模塊，可以使無人作戰平臺能夠獨立或編組完成偵察監視、反潛、反水雷、信息中繼、信號干擾、火力打擊等不同作戰任務。

第二，任務多樣化。水下無人作戰平臺作戰不受制海、制空以及核生化等環境限制，不需要考慮人員的傷亡和承受力，能夠滿足“非接觸”、“非線性”、“非對稱”等現代信息化戰爭的戰爭理念，能夠最大限度的降低戰爭損耗，是執行長時間、高危險等級和極限任務的首選[2]。

第三，消耗比能低。水下無人作戰平臺可以代替有人平臺執行搜索測量、信息處理、通信導航等任務，大大節省了人力、物力成本，使用效率很高但使用與保障費用卻較低。

2 典型的水下無人作戰平臺

目前，世界上很多國家都在緊密研發水下無人作戰平臺。隨著水下無人作戰平臺排水量增大、高能長效電源安全使用和水下持續能源補充等技術發展，無人平臺將能夠執行遠海域、長時間、大范圍作戰任務。

2.1 情報監視與偵察型水下無人作戰平臺

如圖1所示，“曼塔”為典型的情報監視與偵察型水下無人作戰平臺。“曼塔”采用了許多最先進的技術，裝備有高能量密度的燃料電池和模塊化的不同武器系統，以及先進的水下傳感器。“曼塔”具有低速航行能力、高精度導航的能力、水聲通信和無線電通信能力。通過裝備的探測系統可獲得海底地形和海洋深度，具有探測水雷和規避水下障礙物的能力，可以通過衛星或水下通信系統向水面船或岸基提供水下作戰空間的詳細信息[1]。

情報監視與偵察型水下無人作戰平臺可執行的任務包括：持續的、戰術性的情報收集，包括信號，電子，測量和繪圖，以及氣象學和海洋學信息等;化學，生物，核能，放射和爆炸等環境或時間的檢測和定位;瀕海檢測和港口檢測;部署留存性的監視傳感器或傳感器陣列;指定的制圖及對象檢測定位任務等。

2.2反水雷型水下無人作戰平臺

典型反水雷型水下無人作戰平臺是由美國Bluefin機器人公司生產研制的“金槍魚”系列，如圖2所示，該系列水下無人作戰平臺能夠在水下精確導航，長航時、遠距離作業，作業區域范圍廣，能清除大范圍內的爆炸威脅物，且可以靈活配置有效載荷力。“金槍魚”系列包括潛艇艇載533毫米的BPAUV“金槍魚-21”系統，水面艦艇艇載的324毫米的“金槍魚-12”系統，以及適用于淺海和反水雷戰使用的229毫米的便攜式“金槍魚-9”系統。

反水雷型水下無人作戰平臺可執行的任務包括：偵察階段中的檢測、分類、識別和定位;清除階段中的消滅和清除;清掃階段中的機械和影響;保護階段中的欺騙和干擾。

2.3 有效載荷投送型水下無人作戰平臺

如圖3所示，典型有效載荷投送型水下無人作戰平臺由瑞典薩伯·博福斯公司于2000年研制完成的62F型無人潛航器。該系統具有較強的水下續航力，通常可以水下連續航行達到7天以上，進而系統能夠實現遠距離投放反潛水雷，并對潛艇起到殺傷效果。因此，破壞力極強，作戰效費比高。

有效載荷投送型水下無人作戰平臺可以投送的載荷類型包括：特種作戰部隊或潛水員任務的用品;跟隨蛙人輸送器作為貨運艙;部署用于支持各類偵察任務的載荷;部署海洋勘測、通信導航任務的載荷;部署需預置的武器裝置。

3 水下無人作戰平臺的技術發展

在水下無人作戰平臺的研發上，需要長期的技術積累和發展創新，也要十分注重直接應用國內外已經非常先進的成熟技術，這樣可以有效降低研制成本和風險。

3.1 新能源技術

鏗電池、燃料電池、熱機系統以及核電池是目前具有較高發展潛力的能源。其中，燃料電池是一種非常適合于水下無人作戰平臺應用的新型電池，國外已有多型水下無人作戰平臺使用燃料電池做能源。閉式循環斯特林熱氣機具有體積小、效率高的優點，熱管反應器和熱氣機可組成高能量密度的AIP熱動力系統。將熱芯燃燒室與斯特林發動機組合使用是水下無人作戰平臺極具潛力的能源突破性技術，據資料顯示，其可提供的能源相當于銀鋅電池的10倍[3]。

3.2 潛艇發射及回收技術

潛艇對水下無人作戰平臺的布放采用標準魚雷發射管發射或采用共形設計外掛布放等方法。水下無人作戰平臺回收時，通過遙控裝置將其遙控到潛艇的捕捉裝置，潛艇捕捉裝置捕捉到平臺后，由拖纜將其拖回至發射管。此外，還可以采用配屬小型ROV的方法，通過ROV對水下無人作戰平臺進行捕捉，ROV捕捉到平臺后，通過操作ROV將水下無人作戰平臺送入發射管。

3.3 聲吶探測應用技術

聲吶探測是水下無人作戰平臺主要的水下探測手段。偵察型水下平臺通過攜帶各型主動、被動和拖曳聲吶對敵方水面艦艇、潛艇和水下目標進行探測，從而確定目標的屬性和運動態勢。依靠裝備的前視聲吶和側掃聲吶，平臺可以對海底地形、地貌進行探測。為了提高探測目標的分辨率，前視聲吶通常向多波束聚焦和電子掃描發展;側掃聲吶則向著遠距離高分辨的合成孔徑聲吶發展[4]。

3.4 深水導航應用技術

深海導航定位技術通過在海底上安裝聲音信號源，如聲吶信標，組成類似于GPS的水下導航系統。通過深海導航系統，水下無人平臺不必上浮至水面就可精確定位。系統以聲音作為傳輸信號，在遍布海洋的信標上安裝揚聲器，可像GPS衛星一樣播發時間;接收機能夠在非常廣闊的海域上接收到信號;接收機收到聲音信號后，就可根據測量每個信標聲音到達的時間差測算出位置，實現長距離和長時間的航行。

參考文獻

[1] 聶衛東，馬玲，張博，等.淺析美軍水下無人作戰系統及其關鍵技術[J].水下無人系統學報，2017（4）：310-318.

[2] 尚燕麗.海軍發展無人作戰平臺的需求、現狀與展望[J].國防技術基礎，2009（1）：40-43.

[3] 李大鵬.無人作戰系統將引發水下作戰樣式革命[J].中國社會科學報，2010（1）：1-2.

[4] 趙希慶，張志雄，李坡.海軍無人作戰平臺的軍事應用[J].國防科技，2014（6）：50-52.