無人裝備在護航行動中的應用問題研究

杜軍欣 陳維義 王銀

關鍵詞：無人裝備;護航行動;發展構想

引言

當今高新技術的飛速發展，世界各發達國家海軍正紛紛加大無人裝備的研發力度，大數據、云計算、人工智能、自動駕駛、協同控制等先進技術日趨成熟，無人裝備的性能得到了很大提升，已廣泛用于偵察、干擾、攻擊等軍事各領域。隨著海軍護航任務向常態化深入，更多無人裝備將投入到護航行動中。

1無人裝備的發展概述

根據海軍作戰環境以及作戰需求，無人裝備主要包括無人機、無人艇。

1.1無人機的發展概述

1.1.1無人機的概念

無人機，又稱無人駕駛航空器（UAV，Unmanned Aircraft Vehicle），是指無人駕駛、用空氣動力產生升力，能夠自主或遙控飛行，多次使用或回收，并且能夠搭載有效載荷完成指定任務的動力驅動飛行器。它與控制站、有效載荷、測控鏈路以及必要的發射/回收系統、綜合保障系統等構成無人機系統（UAS，Unmanned Aircraft System）。

1.1.2無人機的分類

無人機可依據航程、航時、飛行高度、起飛重量、飛行速度等多種方法分類。考慮到海軍的需求特點，一般綜合運用起降（發射回收）場地/平臺、任務半徑、航速/航時、最大起飛重量、任務類型等特征參數進行分類描述。

按照起降（發射回收）場地/平臺可分為岸基無人機、艦載無人機、島礁無人機和空射無人機等。

按照飛行高度可分為超低空（小于100米）、低空（100-1000米）、中空（1000-7000米）、中高空（7000-18000米）、高空（18000-20000米）以及臨近空間（大于20000米）。

按照任務類型可分為偵察監視、警戒探測、通信中繼、信息對抗、察打一體、無人作戰以及反潛等不同類型，按照使命任務性質分為戰術、戰役和戰略。

按照平臺結構可分為固定翼無人機、無人直升機、復合構型飛行器等;按照最大起飛重量不同，固定翼無人機可分為微型（小于10千克）、小型（10-400千克）、中型（400-2000千克）和大型無人機（2000千克以上）;無人直升機按照起飛重量可分為小型（小于400千克）、輕型（400-800千克）、中型（800-2000千克）、重型（2000千克以上）等。

按照動力能源可分為電動無人機、太陽能無人機等;按照巡航速度可分為低速（小于0.3馬赫）、高速（大于0.3馬赫）;按照航時可分為普通航時（小于12小時）、長航時（大于12小時）和超長航時（大于24小時）。

1.1.3無人機的特點

無人機主要具有以下特點：一是續航時間長，效率高，可擺脫人的生理因素限制，完全以任務需求為中心設計，具備長時間飛行能力，特別適合執行枯燥任務（單調重復性、長時間飛行）。二是無人員傷亡，風險小，無人機上沒有人員，操縱人員在相對安全的環境下工作，傷亡風險較低，特別適合執行壓制敵防空系統、縱深攻擊、戰役戰術偵察等危險性高的任務。三是全壽命費用低，綜合效費比高，隨著無人機能力、技術水平和可靠性要求的提升，單機采購成本已不算便宜，但綜合考慮無人機“飛行員”培養、訓練使用和維護保障費用，無人機全壽命周期費用相比有人機將成倍降低，綜合效費比很高。

1.2無人艇的發展概述

1.2.1無人艇的概念

水面無人艇（USV ，Unmanned Surface Vehicle）是一種具有一定自主能力、可在不搭載操作人員情況下自主航行并完成一定作戰或作業任務的水上平臺。

1.2.2無人艇的分類

與其他無人裝備相比，無人水面艇的發展相對滯后，但自主程度在不斷提升。自主程度是衡量無人系統先進性的核心指標。無人艇按自主程度可分為遙控型、半自主型和全自主型三類。由于全自主控制方式對智能化程度要求較高，實現極為困難，尚處于研究探索階段。目前各國無人艇多采用半自主型。但是，從國外已服役或在研的無人艇型看，全自主無人艇是未來發展的目標。

1.2.3無人艇的特點

無人艇主要具有以下特點：一是無需搭乘操作人員，無人艇的能力邊界不受人類生理條件限制，可在惡劣或高威脅條件下代替有人裝備執行任務，減少人員傷亡、降低人員工作強度。二是無需專門考慮載人保障，更易實現小型化、集成化和模塊化設計，隱蔽性高，使用靈活，經濟性好。

2無人裝備在護航行動中應用必要性

當前一個時期，海軍護航已經成為常態。無人裝備作為海軍標志性信息化裝備之一，又是海軍新質作戰力量的主要組成部分，海軍戰斗力的“倍增器”，必將加入護航行動。

2.1大力推進無人裝備在護航行動中的運用是確保在新一輪軍事變革中贏得先機的必然要求

世界軍事強國將無人裝備視為奪取未來作戰優勢必不可少的重要作戰手段，在無人裝備發展方面傾注大量資源，試圖領先一步。美軍認為“無人裝備在所有作戰行動中成為關鍵角色之一”，為奪取新一輪大國軍事競爭的絕對優勢地位，其提出了應對中俄軍事競爭的“第三次抵消戰略”，重點發展能夠“改變未來戰局”的顛覆性技術，其中自主學習系統、人機協作、先進有人無人作戰編組等技術領域與無人裝備密切相關，在五大關鍵技術領域占了三項。無人裝備將成為未來戰爭的主要作戰手段，必然要求海軍順應世界武器裝備發展趨勢，加快無人裝備發展，在新一輪軍事變革中贏得先機。

2.2大力推進無人裝備在護航行動中的運用是拓展主戰艦艇多樣化任務能力的有效手段

遠海護航行動是海軍最典型的非戰爭軍事行動，任務兵力均為主戰艦艇，在行動中使用無人裝備，將是拓展主戰艦艇多樣化任務能力的有效手段和破解海上體系作戰難題的有效抓手：一是無人裝備與戰斗艦艇搭配使用，前置部署至海盜高威脅區，拓展警戒巡邏范圍，實現持久監視，緩解護航區域過大，警戒兵力不足的現狀，并可快速前出支援被襲船舶。二是隨艦艇執行任務的無人裝備，可根據任務需求搭載多種模塊化任務載荷，大大提高了用兵效益，同時彌補現有艦艇編隊的能力短板。三是無人裝備可執行對武裝人員的跟蹤監視、危化學品物資運送船舶事故救援等危險任務，減少進入高危區域的有人艦船和人員，最大限度避免人員傷亡。

2.3大力推進無人裝備在護航行動中的運用是驅動裝備技術創新發展的重要途徑

遠海護航是最接近實際戰爭的練兵，是無人裝備技戰術性能最有效的檢驗平臺，近年來無人裝備技術的發展同步促進了新能源、新材料以及人工智能等技術領域快速發展，無人裝備的發展也必將帶動海軍無人裝備技術創新發展，為海軍兵力結構優化和裝備技術發展“彎道超車”提供有效途徑：一是相比有人裝備平臺設計，無人裝備約束少、復雜程度低，更易于應用新外形、新材料、模塊化設計、人工智能等最新技術成果，先期形成突破并完成實際應用，將為有人裝備積累經驗并奠定基礎。二是行業基礎投入要求低、軍民通用性強、國內單位參與度高，可作為推動軍民融合發展的有效抓手，吸納人工智能、新材料、動力等不同領域的新鮮力量進入無人裝備研究隊伍，以有序競爭促進無人裝備行業創新發展。三是相比有人平臺，在發展中更利于貫徹“自頂向下”的總體思想，立足體系運用要求，突破裝備固有理念與技術定勢，推動平臺與任務系統協調發展，同時也將帶動有人、無人裝備體系集成，促進海軍兵力結構優化。通過遠海護航敏銳捕捉具有重大影響的無人裝備前沿技術，主動作為，優選技術發展途徑，創造推進無人裝備由漸進式演變到跨越式發展模式的動力，為長遠發展增強后勁，為“彎道超車”奠定基礎。

3無人裝備在護航行動中可承擔的任務

隨著無人裝備的應用更加廣泛，在海軍兵力中地位也越來越重要，具有不可或缺的作用，任務樣式應適時向護航行動拓展。立足目前實際并著眼未來發展，總結無人裝備可能擔負的各種任務功能，經初步的任務效能對比分析，同時考慮遠海護航的現實需求和任務功能分類方式，無人裝備主要有警戒巡邏、偵觀察預警、海戰場環境調查、有限打擊、物資輸送、通信中繼等6種典型的運用模式。

3.1警戒巡邏

護航編隊在海上主要威脅是來自海盜船只對自身和被護船舶的襲擊威脅，無人裝備可作為護航編隊的前置防御力量，主要遂行對水面小目標和可疑目標的遠程跟蹤、識別、警戒等任務。

3.2偵觀察預警

護航行動中可利用無人裝備目標特性小、機動靈活、續航時間長等優勢，進行抵近偵察、跟蹤監視和預警探測等任務。

3.3戰場環境調查

護航區域均為重點關注區域，護航期間應充分發揮無人裝備續航時間長、可持久存在的優點，開展偵察監視、海洋調查、區域導航等戰場環境調查，解決平時和戰時編隊的戰場環境信息保障問題。

3.4有限打擊

護航期間，海盜或武裝人員對護航編隊和被護船舶襲擊時，充分發揮無人裝備反應速度快，可最大限度避免人員傷亡的特點，對來襲海盜或武裝人員進行有限打擊。

3.5物資輸送

無人裝備還能在護航中執行物資轉運任務，主要用于執行物資補給輸送任務，特別是危化學品物資轉運，或其它有人艦船難以和不宜接近的海上目標，或航線和補給物資相對固定的海上目標等，實施分發性和周期性物資補給任務。

3.6通信中繼

遠海護航通信主要依靠衛星資源，保障手段單一，備用手段少。在通信中斷時無人裝備可擔負中繼通信任務，達成有效可靠的通信。

4無人裝備在護航行動中發展構想

根據國內外相關技術領域的特點，結合遠海護航實際，無人裝備在護航行動中的發展將呈現出如下趨勢：

4.1發展通用平臺，不斷提升無人裝備自主化、模塊化、開放式結構和網絡化能力

遠海護航行動，要求無人平臺隨艦艇執行任務，對平臺的體積、數量、布放條件等都提出了較高的要求，牽引艦載無人平臺向著通用平臺方向不斷改進完善，使之具備更高自主能力、模塊化、開放式結構和網絡系統。未來的無人裝備將實現根據環境的變化，自主感知、評估、規避潛在威脅，自主處理、自行規劃下一步行為，實現全自主控制，采用統一的模塊化和接口，還能使不同平臺的組件和子系統進行互換，這對提高裝備維修效率與降低后勤保障壓力具有非常大的意義。

4.2發展隱身技術，不斷提升無人裝備隱身性能

提升無人設備隱身性能已成為提高生存力和作戰效能的基本手段，也一直是各裝備廠家追逐的目標。目前，提高隱身性能主要采用的方法和技術有：機體外形隱身設計技術、隱身降噪技術、隱身材料技術、紅外隱身技術以及電磁信號隱身技術等，對無人裝備的電磁信號進行隱身，降低被敵方偵獲概率，對我執行隱蔽偵察、跟蹤監視等任務提供天然的保護。

4.3發展穩定的通信系統，不斷提升無人裝備的生存能力

近年來，無人裝備的通信技術持續發展，但是無人裝備高度依賴于通信的特點，使它們很容易受到干擾，其通信資源也容易受到攻擊。新型的通信干擾設備門檻低，易獲得，很容易被海盜利用干擾，所以我們必須發展低截獲概率通信體制和調頻來保持通信隱蔽;同時發展高速大容量的通信鏈路支持高清視頻和多源信息回傳，保證無人裝備在護航行動中的安全可靠使用。

4.4發展平臺的互操作性，不斷提升無人裝備協同組網能力

未來海戰場電磁環境復雜，威脅多樣，無人裝備由于供電、體積和重量等因素限制，單一裝備能攜帶的載荷有限，嚴重制約無人平臺的作戰使用，單一無人裝備并不能有效應對，必須提高無人裝備進行協同組網作戰的能力，這種協同組網能力不僅是無人裝備之間的協同，還包括與其它有人、無人系統的協同，甚至是與民用系統間的協同完成任務的能力。

4.5發展方便快捷的布放回收技術，不斷提升無人裝備快速反應能力

布放回收技術是無人裝備能否成功運行的關鍵，護航使用的無人裝備，都是大型艦艇攜帶，其布放與回收需依托母艦進行，且對母艦航向、航速、海況等均有要求，操縱起重機、掛接等動作需要人力參與，效率低、危險性大。只有不斷提升無人裝備布放回收系統的安全和可操作性，系統的通用、自主與可移植性等，實現高海況、高航速下對無人裝備的安全、快速布放回收，才能適應遠航護航行動。