無人潛航器的軍事應用前景研究

郭東田 宋佳平

（海軍大連艦艇學院，遼寧大連 116018）

近年來，我國漁民在周邊海域陸續打撈出各類型號的國外不明潛航器，對我國海洋防務形勢帶來了極大的挑戰。無人潛航器是一種依靠自身能源進行自主推進和控制，遂行作戰或作業任務的水下智能平臺[1]。隨著無人潛航器技術的不斷發展，水下作戰樣式得到了極大的擴展，尤其是近海海域的支援聯合作戰，對于傳統水下作戰兵力——常規潛艇和核潛艇而言，近海淺水海域作戰會使其喪失自身隱蔽性強的優勢，被對方反潛兵力攻擊。無人潛航器可以延伸到潛艇無法到達的海域遂行偵查識別、戰場感知等作戰支援任務，也可以通過配置其任務載荷執行攻擊任務。

1.無人潛航器的特點

1.1 體積小，隱蔽性強

無人潛航器的排水量通常不會超過10t，體積較小，而且多數無人潛航器采用電力推進，因此航行噪聲低，聲場特征小，隱蔽性較強。利用這一特點，世界各國海軍使用UUV在對方近海、通航要道等敏感海域執行情報采集任務，為對潛作戰提供先驗信息，占據水下戰場主動權。此外，一些先進的無人潛航器還裝備有聲干擾、聲誘餌等水聲對抗模塊，進一步提高了無人潛航器的生存能力。

1.2 運輸方便，部署靈活

無人潛航器可以從水面艦艇、飛機和潛艇等多種平臺進行布放，例如美國的LMRS和NMRS潛航器，直徑只有533mm，可以由洛杉磯級、弗吉尼亞級核潛艇通過魚雷發射器部署，使其更容易接近目標海區，遂行作戰任務。并且無人潛航器可以反復回收使用，可重復性好。

1.3 無人操作，自主性強

無人潛航器可以依靠自身的動力系統和控制系統，在無支持母船的條件下開展獨立作業，尤其是在水雷或水面威脅的海區，可以確保母船的安全。同時無人潛航器無需作戰人員操作和持續監控，能夠在很大程度上減少對己方作戰人員的威脅，降低了使用風險。

1.4 模塊化設計，任務重構力強

無人潛航器采用的是開放式系統架構，可以根據作戰任務的需要，對其任務載荷模塊進行相應的配置，遂行單一或多種作戰任務。比如裝備聲學、光學、電磁學設備的無人潛航器，能夠遂行對潛預警監視、水文環境信息采集、重要航道地貌測繪等任務，還有的無人潛航器裝備有割刀、攝像機和機械手等設備，用于剪斷錨索、清除水雷。據悉，美國正計劃為“曼塔（Manta）”無人潛航器設計微型或輕型魚雷，使其具備攻擊潛艇或其他水面目標的能力。

2.無人潛航器的軍事應用前景

無人潛航器的種種優點使其在軍事方面具有廣泛的應用前景，通過配置無人潛航器的任務載荷模塊，使無人潛航器能夠在高度危險或者其他平臺不能到達的海域進行活動，將敵方信息和情報回傳給己方兵力或指揮中心，使載人平臺的探測和作戰范圍得到了延伸。

2.1 戰場環境感知

水文環境對反潛作戰至關重要，溫度、鹽度、洋流等因素直接影響聲納等探測設備的作戰性能，可以說，誰掌握了戰場水文環境信息，誰就掌握了反潛戰的主動權。通過配置溫鹽深傳感器、測深聲納、海流剖面儀等任務載荷，無人潛航器可以對任務海區的地形地貌和水文氣象進行長時測量，積累數據，為未來反潛作戰提供情報支持。例如我國漁民位南海海域打撈的美“飛鏢”無人潛航器（如圖1所示），就可以利用海波浪在海中長時間漂流，其主要功能就是搜集溫度、鹽度、洋流等“水文數據”，其中最主要的是溫深梯度數據，即海水溫度與深度之間的變化規律。海洋中的“躍變層”可以為潛艇提供避身之所，使水面反潛兵力的探測聲納性能大幅下降，同樣，如果掌握了作戰海區詳細的水文資料，水面反潛兵力也可以通過調節拖曳聲納的深度來提高其搜潛能力。

圖1 美國“飛鏢”無人潛航器

2.2 情報偵察預警

“知彼知己，方能百戰百勝”。高技術戰爭，在很大程度上打的是“情報戰”“信息戰”，完備的情報預警信息能夠使己方在戰場上獲得先機，減少兵力損失。除了能夠對戰場水聲環境信息進行監測，無人潛航器還可以部署在重要航道和港口附近，利用光學成像和電子偵察等設備，偵察、監視作戰對象的水面艦艇兵力調動情況，為己方作戰單元提供先期預警信息。

2.3 中繼通信/導航節點

水下通信技術一直是制約水下戰發展的重要因素，當前世界各國海軍的潛艇作戰任務多以單艇時間協同為主，主要采用陣地設伏或區域游獵對水面艦艇或潛艇實施攻擊，很少以編隊形式執行作戰任務。而且潛艇在與其他兵力進行指揮通信時需將通信天線釋放至海面以上，這無疑增加了其暴露的可能性，大大降低了潛艇的隱蔽作戰能力。裝備有通信設備任務載荷的無人潛航器，能夠作為潛艇和其他作戰平臺或海底水聲陣列的指揮中繼節點，極大的提高了潛艇作戰的時效性。此外，潛艇在水下航行通常采用慣性導航技術，航行誤差會隨著時間不斷積累增大，因此潛艇需要上浮修正導航誤差，這在一定程度上也會降低潛艇的隱蔽性。以無人潛航器作為潛艇水下航行誤差的修正基準點，減少潛艇上浮次數，也會大大提高潛艇的生存能力。

2.4 反潛作戰和水聲對抗

配置反潛聲納、輕型魚雷任務載荷的水下無人潛航器，相較于水面艦艇、潛艇有其獨特的反潛作戰優勢。它可以隱蔽潛入對方港口、基地和重要航道附近，對敵方的潛艇兵力實施跟蹤打擊。無人潛航器還可以模擬潛艇航行噪聲和尺度，誘騙、干擾敵方作戰平臺的探測聲納和聲自導魚雷，提高母艇的生存能力[1]。例如，美國海軍“洛杉磯”級攻擊型核潛艇搭載的“曼塔（Manta）”無人潛航器，可在淺海海域偵察和攻擊目標潛艇，同時，該型潛艇還可裝備MK30無人潛航器，用來模擬潛艇的聲學、尺度和運動特征，實現水聲對抗的目的。

2.5 反水雷作戰

水雷作為一種傳統的海戰武器，給各國海軍造成了巨大損失，時至今日，反水雷戰依然是世界海軍的“三大難題”之一。通過給無人潛航器配置成像聲納、機械手、滅雷具等設備，能夠對布置在重要水道上的水雷開展探測、識別和滅雷作業，為其他作戰兵力開設安全通道，大大降低了人工排雷的風險[2-3]。例如，美國的NMRS、LMRS、Blue fin無人潛航器都能擔負水雷探測和獵掃任務，英國的“護身符”無人潛航器則配備了“噴水魚”系統，同樣具備消滅水雷的能力。

2.6 打擊/引導打擊時敏目標

在無人機作戰使用方面，美軍已經形成一套“無人機打擊為主，有人機突防為輔，防區外大面積覆蓋”的時敏目標打擊體系。隨著多型無人潛航器的研發和列裝，該體系正逐漸向水下作戰領域延伸，美國計劃為“曼塔（Manta）”無人潛航器設計微型或輕型魚雷，在己方其他指揮節點的決策下，對重要目標實施火力打擊。此外，無人潛航器還可以作為前出偵察兵力搜索、跟蹤敵方目標，引導其他作戰平臺利用遠程武器實施打擊[4]。

3.無人潛航器的軍事用途分類

無人潛航器的分類有多種方式，例如，按無人潛航器的大小分類可以分為微型（小于45kg）、輕型（小于226kg）、重型（小于1350kg）和重型（小于10t）4類，按控制方式可以分為遙控式、程控式和自控式等[1]。我們根據上文分析的無人潛航器的軍事應用前景，如圖2所示，按照使命任務對無人潛航器進行分類，可以分為作戰型、支援型、水雷戰型和勤務型四大類，其中作戰型無人潛航器主要用于對敵自主攻擊、引導己方兵力遠程攻擊或執行特種作戰任務；支援型無人潛航器根據任務載荷的不同又可以區分為情報偵察探測、水聲對抗、中繼通信/導航，水雷戰無人潛航器可以在敵方重要航道或港口附近開展攻勢布雷，也可為己方作戰兵力清除航道水雷威脅，保障航行安全；勤務型無人潛航器在平時可部署于特定海區進行水文氣象數據采集、海洋地貌環境調查，建立和完善戰場環境數據庫，為奪取戰場先機提供可靠的信息支援，除此之外，勤務型無人潛航器還可用于水下運輸/補給，為潛艇、深潛器運送設備物資乃至武器彈藥，也可用于援潛救生等任務，例如在MH370飛機的搜救打撈工作中，無人潛航器發揮了十分重要的作用。

圖2 無人潛航器的軍事應用分類

4.無人潛航器的技術應用難題

4.1 續航力不足

UUV的航行動力靠蓄電池提供，傳統的鋰電池能量密度較低，不能滿足長航時UUV的作戰任務需求，而UUV上浮或返回母船充電會使其失去隱蔽優勢，這嚴重限制了UUV的作戰使用范圍和頻率。為解決這一技術難題，科學家提出兩種解決方案：一是開發新的能源電池。美國麻省理工學院研制的鋁水電力系統有效解決了鋰電池不能空運的弊端，其能量轉化比率也比鋰電池要大得多，這在一定程度上能夠增加UUV的作戰使用范圍。但是美國海軍認為，現有的蓄電池動力源并不能滿足未來任務的能源需求，他們對UUV的動力源提出了更高的要求——氫氣燃料電池。高能源密度的氫氣源與氧化劑不僅能為UUV提供長航程動力，還能減小潛航器的燃料載荷，同時，氫氣燃料電池在轉化能量時不依賴空氣，提高了UUV的隱蔽作戰能力；二是研究水下充電技術。水下充電技術可以使UUV無需上浮就能充電續航，大大降低了UUV暴露的可能。2017年美國圣迭戈空間和海軍戰爭系統中心的科學家開發出一種水下無線充電技術，目前已完成了相關的測試[5]。

4.2 導航精準性不夠

不同于無人機、無人艇等其他無人平臺，UUV的使用環境相對比較惡劣，海洋環境的多變性和未知性，使得UUV在導航精度方面有所欠缺。UUV在水下航行通常使用慣性導航系統并結合海底地形特征、磁場特性等相關線索來定位導航，這就要求UUV必須有龐大的海床地貌數據庫的支持和足夠多的傳感器采集數據來完成精準定位。美海軍的“無暇”號測量船，常年位我國東海和南海海域活動，其任務之一就是采集相關海域的水文信息和地貌信息，建立完善的戰場環境信息數據庫。此外，在沒有參照物的情況下，受洋流和累積誤差的影響，UUV利用慣導技術來估測自身位置會導致導航的精準度進一步降低，即使是最好的傳感器也無法改善這種算法帶來的負面影響。

5.結語

如今，無人潛航器在軍事應用領域已經展現出了巨大的潛力和價值，隨著技術的不斷革新，無人潛航器在未來會向著潛深更大、功能性更強、智能程度更高的方向發展，勢必將成為改變水下戰場格局的一支重要力量。