直升機/無人潛航器協同反潛作戰模式探析

于治強,涂天佳, 劉麗君

(中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001)

0 引言

隨著戰爭信息化程度的不斷提高，聯合作戰已經成為信息化戰爭的基本作戰形式。海軍裝備體系包括空中、水面、水下裝備，空中與水下裝備的聯合，將實現空中、水面、水下態勢的全感知，從而大大提升海軍的作戰能力和任務效能。本文的空中與水下裝備聯合是指反潛直升機與無人潛航器的協同作戰。反潛直升機具有強大的機動性、空中和水面偵察以及任務載荷能力;但反潛直升機受留空時間、作戰環境等條件影響較大，并且戰勤人員培養難度大、周期長。無人潛航器具有良好的水下和水面探測能力；并且具有長航時、重量輕、隱蔽性好、適應復雜海況以及可有效避免傷亡等優點；但是其機動性較差，需要上浮至水面與水面裝備進行通信，容易導致目標丟失。另外目前的潛航器載荷能力有限，基本不具備武器搭載能力，對敵打擊能力非常有限。反潛直升機與無人潛航器在平臺能力(隱身性、機動性、滯空時間、作戰半徑等) 以及傳感器性能、武器性能等方面存在能力互補的天然優勢, 實現反潛直升機和無人潛航器協同作戰是一種優先可發展和可實現的作戰樣式, 是彌補直升機和無人潛航器能力不足的重要途徑。

目前國外已經開展了關于空中與水下裝備聯合作戰的研究。2015年，美軍以反潛戰為背景，演示驗證了無人潛航器、無人艇、無人機之間的跨域信息互通：REMUS-600型自主式無人潛航器與液體機器人公司的“滑浪者”無人艇之間實現信息通聯，而后“滑浪者”與模擬“火力偵察兵”無人機的貝爾直升機實現通聯；無人潛航器將發現識別的目標信息數據在經過處理后，融入模擬“火力偵察兵”的機載目標系統；最終目標數據傳輸到無人武器操作人員，操作者經過確認后控制“火力偵察兵”發射模擬武器，對水下目標實施“打擊”。2016年，美國在“海軍技術演習”中，演示了潛艇、無人機、無人潛航器的協同作戰。演習中，潛艇發射了一個“藍鰭-21”無人潛航器，“藍鰭-21”再釋放兩個微型“鯊魚”無人潛航器和一架“黑翼”無人機，執行情報、監視與偵察任務。“黑翼”無人機完成潛艇與“鯊魚”間的通信中繼，實現水下和水面的跨域通信和指控。在美軍的網絡中心戰體系中，潛艇、UUV等水下作戰平臺通過連接其他潛艇、UUV、水面艦艇以及空中、太空各作戰層次的傳感器網絡獲得全方位的信息，并借助水下指控數據鏈在水下節點和水上節點之間進行信息傳輸，建立天上、空中、水面、水下對敵方潛艇、UUV和蛙人等的網絡化協同探測，以及對已方潛艇的指揮引導和UUV精確測控。

空中與水下裝備聯合反潛作戰具有極大潛能。國外已經對跨域協同反潛進行了研究和驗證，而國內在這方面的研究尚屬空白。為此，本文通過探析直升機/無人潛航器協同反潛作戰模式，找出存在的技術瓶頸，進而提出更加具體的裝備和技術需求方案，為顯著提高反潛的作戰效能進行探索。

1 直升機/無人潛航器協同反潛的特點

隨著潛艇技術的發展，潛艇的機動性、隱身性越來越好。單一體系反潛裝備由于存在自身局限，越來越難滿足反潛作戰的需求，不同裝備體系協同作戰是未來海上反潛作戰的重要手段。直升機/無人潛航器協同反潛的特點體現在以下幾個方面：

1) 提高反潛兵力使用效率

在實際反潛作戰中，受反潛直升機可監聽浮標數量的限制，其可控的海域范圍有限。另外，受飛行安全和氣象環境等因素的影響，反潛機使用浮標、磁探儀和紅外探測儀等設備的搜潛效能并不高，這些都極大地限制了航空兵反潛效能的發揮。此時，就可利用無人潛航器長航時、隱蔽性好的特點，由無人潛航器攜帶搜潛裝備執行探測任務。反潛直升機可在無人潛航器發現可疑目標后，攜帶相應反潛裝備快速出動，對目標進行確認和打擊。

2) 發揮各自特長，形成優勢互補

反潛直升機與無人潛航器的聯合作戰，可以充分發揮兩者的優勢，實現功能互補。例如，無人潛航器可長時間在水下執行重復性的偵察、監視等任務，在很大程度上彌補了反潛直升機留空時間的不足；在發現可疑目標后，反潛直升機可快速出動至目標區域，利用其攜帶的傳感器進行確潛和攻潛，彌補了無人潛航器機動能力和載荷能力不足的短板。

3) 戰術運用更加靈活

反潛直升機與無人潛航器各自的優勢為指揮員制定戰術對策提供了更多的選擇空間。例如，反潛直升機可以對水面、水下潛艇進行搜索，引導無人潛航器對可疑目標進行長時間隱蔽跟蹤；相反，也可以由無人潛航器長時間在重點區域進行巡邏搜潛，發現目標后引導反潛直升機攜帶反潛武器進行確潛和攻潛。

4) 對協同控制要求高

要實現直升機與無人潛航器的協同，需要在直升機上加裝無人潛航器的指控系統。由于兩型裝備的戰術運用和技術特點差距較大，對控制的精確性、時效性和魯棒性也提出了更高的要求。同時，協同控制的任務規劃系統要根據任務需求，綜合兩型裝備的特點，制定最優的協同模式，以便形成密切配合，發揮整體合力。除此之外，由于反潛直升機要對無人潛航器進行實時監控，飛行員的操作負荷較大，因此對指控系統的人機功效提出了更高的要求。

5) 對信息傳輸系統要求高

反潛直升機與無人潛航器協同作戰，勢必要建立兩者之間的通信，實現兩者的協同信息傳輸。反潛直升機與無人潛航器的通信涉及到空中平臺與水下平臺的跨介質通信。目前國內外在空中-水下跨介質通信方面的研究較少，主要手段有射頻通信、水聲+固定浮標通信、藍綠光通信等。由于不同傳播介質的物理特性不同，信號在不同介質的傳播過程中存在較大的不確定性，使得跨介質通信存在通信深度小、可靠性低、實時性差等問題。因此，迫切需要研究一種適用于空中-水下平臺的安全、靈活、實時的通信技術，以滿足反潛直升機與無人潛航器協同作戰的信息傳輸需求。

2 直升機/無人潛航器協同反潛模式分析

2.1 無人潛航器前伸廣域搜索，引導反潛直升機精確打擊

在執行巡邏反潛任務時，無人潛航器可在海峽要道等敵潛艇可能經過的區域持續、反復地巡邏搜索，對大范圍海域進行持續監視，一旦發現潛艇蹤跡，即可將目標的位置、速度等信息傳遞給反潛直升機；反潛直升機收到目標信息后，可快速出航接近目標區域，利用其攜帶的吊放聲納和武器等反潛裝備對目標實施確認、跟蹤和打擊任務。示意圖見圖1。

圖1 無人潛航器前伸廣域搜索，引導反潛直升機精確打擊

2.2 反潛直升機發現目標后，引導無人潛航器對目標進行跟蹤監視

受留空時間限制，反潛直升機不適合執行跟蹤監視任務。為此，反潛直升機在發現目標后，可以引導無人潛航器接近目標，利用其長航時、隱蔽性好的特點對目標進行長時間的跟蹤監視。示意圖見圖2。

圖2 反潛直升機發現目標后，引導無人潛航器對目標進行跟蹤監視

2.3 反潛直升機和無人潛航器分區域協同搜索

在執行較大海域搜索任務時，部隊的實際做法是增加反潛機數量，以擴大搜索面積。但隨著反潛機數量的增加，指揮協調空中兵力的難度就會增加，同時持續搜索也使得飛行員的精力消耗較大，這些都容易導致潛在威脅的發生。在此情況下，反潛直升機可控制無人潛航器按照預設搜索區域和搜索航路(進出點、轉彎點、航向、航速和深度)，實現對較大海域的持續搜索。圖 3所示為反潛直升機/無人潛航器區域協同搜索示意圖。

圖3 反潛直升機/無人潛航器區域協同搜索

在平行搜索方式中，反潛直升機控制2 艘無人潛航器以相反的航向進入到各自的搜索區域，并采取交替跳躍的搜索航路直至搜索完畢。2 架無人潛航器在搜索中不存在互相干擾和碰撞的問題，組織實施起來也比較簡單，并能快速完成搜索。反潛直升機在執行搜索任務的同時，實時監控無人潛航器的狀態，當情況發生變化或遇到突發威脅時，應能及時對無人潛航器的任務和航路做出在線調整。

2.4 反潛直升機和無人潛航器遂行危險區域協同偵察打擊任務

在執行危險區域的協同偵察打擊任務時，為了避免有人直升機的損失和傷亡，有人直升機可作為“指揮機”在敵方有效打擊范圍之外遠程控制無人潛航器，利用無人潛航器隱蔽性好的特點接近目標區域進行偵察，并將敵目標信息實時反饋給有人直升機；有人直升機確定目標后向無人潛航器發出攻擊命令，由無人潛航器實施打擊。示意圖見圖4。

圖4 反潛直升機和無人潛航器遂行危險區域協同偵察打擊任務

2.5 無人潛航器實施誘騙，反潛直升機實施打擊

無人潛航器受自身載荷能力限制，可攜帶的武器數量有限，對敵艇的打擊能力有限。在進行反潛作戰時，無人潛航器可以作為誘餌把敵潛艇引入己方火力范圍，然后在其他無人潛航器和反潛直升機的協同下圍殲敵艇。示意圖見圖5。

圖5 無人潛航器實施誘騙，反潛直升機實施打擊

2.6 反潛直升機為無人潛航器與母艦之間提供通信中繼

無人潛航器受自身載荷能力限制，與母艦之間水聲通信的距離有限，在執行遠距離任務時，只能定時上浮通過衛星與母艦通信，這樣容易暴露自身，同時會導致目標的丟失。反潛直升機可以作為潛航器與反潛艦艇的通信中繼，擴展無人潛航器任務范圍，同時可避免因潛航器上浮通信造成的自身暴露和目標丟失。例如，在遠距離支持水面艦艇作戰時，無人潛航器可通過反潛直升機進行通信中繼，來告知水面部隊敵軍潛艇正在附近，并說明敵軍潛艇所在位置和航向等信息，在確保無人潛航器隱蔽的同時可以給水面部隊以充分的反應時間。示意圖見圖6。

圖6 反潛直升機為無人潛航器與母艦之間提供通信中繼

3 直升機/無人潛航器協同反潛能力需求

直升機/無人潛航器協同反潛作戰是一個復雜的體系，不僅需要各作戰平臺具備與執行自身任務相匹配的能力，更需要協同任務規劃、協同控制和協同通信鏈路技術的支撐。

1) 反潛直升機/無人潛航器協同指揮控制

反潛直升機/無人潛航器協同指揮控制應從作戰需求入手，分析兩型裝備的戰術運用和技術特點，考慮如何充分發揮兩型裝備的協同作戰效能。一是發展新型反潛直升機/無人潛航器協同任務規劃系統，對現有反潛直升機任務規劃系統和無人潛航器任務規劃系統進行有機融合，實現有人直升機/無人潛航器協同兵力需求規劃、協同模式及作戰方式的選擇、編隊隊形的確定及航路規劃、任務重規劃等；二是有人直升機/無人潛航器的協同決策系統，包括決策信息融合、態勢實時預測與威脅評估、針對突發事件及時響應和智能決策等具備實時性、正確性、完備性和可擴充性，能夠解決包含不完全或不確定因素的復雜問題；三是設計簡單、易于操作的協同交互方式，如語音、手勢等控制方式，以保證反潛直升機的控制指令既能很好地被無人潛航器識別，同時無人潛航器傳感器信息也能快速、直觀地被飛行員感知，從而提高協同作戰效能。

2) 反潛直升機/無人潛航器通信鏈路需求

反潛直升機/ 無人潛航器之間有效通信是聯合反潛的核心，也是保證協同任務成功執行的重要前提。因此，一是為實現反潛直升機對多艘無人潛航器集群的指揮控制，反潛直升機/ 無人潛航器混合編隊的通信鏈路應具有傳輸數據量大、傳輸距離遠、通信時延短、抗打擊能力強的特點；二是反潛直升機與無人潛航器之間的通信鏈路需要經過空氣和海水兩種介質，因此需具備跨介質通信的能力。

3) 反潛直升機能力需求

直升機/無人潛航器協同反潛作戰中，反潛直升機要考慮自身的反潛能力，更為關鍵的是要完成信息獲取、信息處理和戰術決策，并給無人潛航器傳遞信息。可以看出，信息是影響直升機/無人潛航器協同反潛作戰整個作戰效能的主要因素。因此信息獲取的空間范圍，信息的全面性、精確性和穩定性極為關鍵。一是裝備功能強大的協同任務規劃系統，實現對包含多艘無人潛航器的協同反潛系統的任務規劃和態勢融合感知；二是機載雷達應具有較強的電子對抗能力，確保其在復雜的電磁干擾環境下能正常工作，提高信息保障能力；三是反潛機應選取體積更大、載重能力更強的平臺，為反潛直升機攜帶反潛裝備、武器、通訊設備、無人潛航器控制設備等預留必要的空間。

4) 無人潛航器能力需求

無人潛航器既是協同反潛作戰系統中的執行者，也是整個指揮控制的終端環節，其作戰能力對整個協同系統作戰效能具有直接影響。因此，要求無人潛航器：一是具有長航時、大范圍的航行能力，以滿足在廣闊海域執行持續監視任務的需求，彌補反潛直升機在續航時間上的不足；二是要具備攜帶多種類型任務載荷的能力，按照反潛直升機和無人潛航器協同反潛的作戰模式，能夠選擇相應的掛載方案并實現快速轉換，就需要做好頂層架構，根據作戰需要對無人潛航器進行模塊化設計，并實現接口的通用化和數據格式的規范化；三是能夠精確定位，否則引導過程中積累的定位誤差可能導致反潛直升機無法準確掌握無人潛航器的位置，從而導致引導失敗；四是為無人潛航器開發小型化高靈敏度探潛傳感器，以適應無人潛航器體積小、載荷能力有限的短板，同時拓寬搜索海域面積。作為廣域水下監視平臺，還應開發綜合集成探潛技術，可搭載多種任務載荷，并能根據任務需要任意選擇其中幾種搭載，實現在無干擾條件下的探潛任務。

4 結論

現代海戰是在空中、海上和水下立體空間同時展開的，不同裝備體系的聯合已經成為信息化戰爭的重要特點。無人潛航器平臺的發展，以及協同控制技術和智能技術的成熟應用，為反潛機和無人潛航器的協同反潛作戰提供了有利支撐。反潛直升機與無人潛航器的協同，可以實現水下/水上戰場態勢高度感知與戰術協同，大大提高單個裝備的反潛作戰能力和任務效能。本文通過對反潛直升機與無人潛航器協同反潛模式的分析，對直升機/無人潛航器協同戰術運用、指揮控制和能力需求進行了探討，對未來協同反潛作戰的發展進行了有益探索。