固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)概念及典型反潛戰(zhàn)載荷

蘇金濤

江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222061

0 引 言

1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

針對(duì)固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，世界各國(guó)廣泛開(kāi)展了論證、開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)驗(yàn)證工作。其中，美國(guó)、英國(guó)和阿聯(lián)酋等國(guó)家在研發(fā)與應(yīng)用驗(yàn)證方面走在了前列，比較典型且代表當(dāng)前發(fā)展水平的產(chǎn)品有美國(guó)的MQ-9“死神”（Reaper）無(wú)人機(jī)和阿聯(lián)酋的“聯(lián)合40”（United 40）反潛無(wú)人機(jī)。

2017年10月，美國(guó)海軍在一次海上演習(xí)中驗(yàn)證了MQ-9無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)潛艇并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)跟蹤的能力。MQ-9無(wú)人機(jī)［3］（圖1）由美國(guó)通用原子航空系統(tǒng)（GA-ASI）公司生產(chǎn)，針對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證需要，在該無(wú)人機(jī)上加裝了聲吶浮標(biāo)信號(hào)接收處理設(shè)備。在驗(yàn)證中，由艦載直升機(jī)布放聲吶浮標(biāo)，MQ-9無(wú)人機(jī)接收聲吶浮標(biāo)信號(hào)，處理后將信號(hào)發(fā)送到數(shù)百英里外遠(yuǎn)離目標(biāo)區(qū)域的MQ-9無(wú)人機(jī)地面控制站［4］。此外，美國(guó)超電子（Ultra Electronics）公司還為MQ-9無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)了可攜帶聲吶浮標(biāo)的特種吊艙，用于該無(wú)人機(jī)自主布放聲吶浮標(biāo)，使其可以更快速地覆蓋更大的海域面積。雖然在此次試驗(yàn)中未演示MQ-9無(wú)人機(jī)的攻潛能力，但其展示的搜索、跟蹤能力和情報(bào)共享能力是美國(guó)海軍將固定翼無(wú)人機(jī)納入其有人/無(wú)人協(xié)同反潛體系作戰(zhàn)的具體體現(xiàn)。

阿聯(lián)酋ADCOM系統(tǒng)公司在2011年展示了其研發(fā)的“聯(lián)合40”無(wú)人機(jī)（圖2），基于該型無(wú)人機(jī)，該公司與意大利芬梅卡尼卡集團(tuán)下屬的懷特·阿萊尼亞水下系統(tǒng)（WASS）公司合作，共同研制了一型承擔(dān)反潛作戰(zhàn)任務(wù)的衍生機(jī)型，并于2015年首次對(duì)外展示了“聯(lián)合40”反潛型無(wú)人機(jī)的全尺寸模型?！奥?lián)合40”反潛型無(wú)人機(jī)的帶載能力為1 050 kg，可以攜帶聲吶浮標(biāo)和輕型魚(yú)雷，在布放聲吶浮標(biāo)后，仍可攜帶1枚輕型魚(yú)雷繼續(xù)在任務(wù)區(qū)域巡航16 h。多架“聯(lián)合40”反潛型無(wú)人機(jī)可協(xié)同工作，針對(duì)某個(gè)探測(cè)區(qū)域共同布放聲吶浮標(biāo)，直接處理和分析聲吶浮標(biāo)接收到的聲音信息，然后根據(jù)作戰(zhàn)需要通過(guò)數(shù)據(jù)鏈在協(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)間分發(fā)［5］。ADCOM系統(tǒng)公司還設(shè)想將“聯(lián)合40”反潛型無(wú)人機(jī)作為專(zhuān)用反潛武器投放平臺(tái)，將輕型魚(yú)雷投放到目標(biāo)威脅區(qū)域，使有人反潛平臺(tái)保持在潛艇危險(xiǎn)區(qū)域之外，并于2015年完成了“聯(lián)合40”反潛型無(wú)人機(jī)投放聲吶浮標(biāo)和輕型魚(yú)雷的相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。

此外，英國(guó)、加拿大等國(guó)家也開(kāi)展了固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的研究。早在2012年，英國(guó)國(guó)防部就開(kāi)始尋求研制新一代海上反潛無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)將具備偵察及攜帶反潛導(dǎo)彈攻擊潛艇的能力。加拿大利用TD100無(wú)人機(jī)，通過(guò)磁力計(jì)等傳感器探測(cè)了水下潛艇目標(biāo)，在陸地和海上開(kāi)展了多次相關(guān)試驗(yàn)［7］。

綜合國(guó)外固定翼反潛無(wú)人機(jī)及其他無(wú)人反潛作戰(zhàn)平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以預(yù)測(cè)，在今后一段時(shí)期內(nèi)，固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將向長(zhǎng)航時(shí)探潛、“搜攻潛一體化”、自主反潛作戰(zhàn)的方向發(fā)展。

2 固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)概念

2.1 概念描述

固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)與水面艦艇、固定翼反潛機(jī)、潛艇等傳統(tǒng)反潛戰(zhàn)具有相似的基本特征，即在反潛作戰(zhàn)體系的統(tǒng)一指揮控制下，利用自身攜帶的探潛裝備和攻潛武器，對(duì)潛艇等水下目標(biāo)實(shí)施搜索和攻擊。但固定翼無(wú)人機(jī)的自身特點(diǎn)決定了它與傳統(tǒng)平臺(tái)的反潛戰(zhàn)有著不同之處，主要體現(xiàn)在集群或與其他系統(tǒng)的協(xié)同作戰(zhàn)、自主作戰(zhàn)、搜攻一體等方面。

首先，雖然固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可以單獨(dú)完成反潛作戰(zhàn)任務(wù)，但囿于目前的帶載能力，一架固定翼無(wú)人機(jī)難以有效實(shí)現(xiàn)反潛作戰(zhàn)的目的，不過(guò)固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)成本低，可以組成大機(jī)群實(shí)施反潛作戰(zhàn)。美國(guó)、英國(guó)、阿聯(lián)酋等國(guó)固定翼無(wú)人機(jī)的反潛應(yīng)用驗(yàn)證表明，固定翼無(wú)人機(jī)作為反潛作戰(zhàn)體系中的組成部分，集群作戰(zhàn)和與其他反潛系統(tǒng)的強(qiáng)交聯(lián)是其本身固有的屬性。

其次，由于成本低，固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)作戰(zhàn)海域保持大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的有效控制，故相比于其他反潛兵力，無(wú)人機(jī)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)低成本、大范圍、長(zhǎng)航時(shí)的系統(tǒng)特點(diǎn)，固定翼反潛無(wú)人機(jī)需要具備一定的自主作戰(zhàn)能力，使其能在作戰(zhàn)過(guò)程中自主完成協(xié)同控制、任務(wù)規(guī)劃、飛行控制、情報(bào)分析、載荷控制和故障診斷處理等一系列工作，以減少對(duì)通信和控制端的過(guò)分依賴(lài)。

臨床中腦梗塞也成為缺血性腦卒中為一種常見(jiàn)腦疾病，好發(fā)于45～70歲人群。該疾病臨床表現(xiàn)主要為偏癱、麻木、語(yǔ)言不清等具有起病急、病情復(fù)雜等特點(diǎn)，需要盡早治療。筆者在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)采取復(fù)方膽滴丸治療腦梗塞療效顯著，因此將資料整理如下，旨在為后續(xù)臨床治療提供方法參考。

最后，潛艇、無(wú)人潛航器等水下目標(biāo)以隱身見(jiàn)長(zhǎng)，若固定翼無(wú)人機(jī)探測(cè)到水下目標(biāo)后再進(jìn)行反潛火力召喚，將使水下目標(biāo)有了逃脫的窗口期。對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)反潛作戰(zhàn)而言，搜攻一體尤其具有戰(zhàn)術(shù)意義。固定翼無(wú)人機(jī)在攜帶攻潛武器或潛艇對(duì)抗器材的情況下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)潛艇等時(shí)敏類(lèi)目標(biāo)的“察打一體”和“發(fā)現(xiàn)即打擊”，因此，武器化是固定翼反潛無(wú)人機(jī)的基本特點(diǎn)。

基于以上分析，固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)概念可以歸納為：固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)采取航母或岸基部署，集群協(xié)同并與其他反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)強(qiáng)交聯(lián)，一定程度上可自主地在作戰(zhàn)海域長(zhǎng)時(shí)間留空和布放探潛器材及攻潛武器，收集反潛戰(zhàn)場(chǎng)信息，搜索、跟蹤和攻擊潛艇。

圖3和圖4所示分別為固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在艦載和岸基情況下的反潛作戰(zhàn)概念圖。

2.2 任務(wù)定義

在固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)反潛戰(zhàn)概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)和反潛戰(zhàn)載荷的技術(shù)現(xiàn)狀，目前及今后一段時(shí)間內(nèi)，其反潛戰(zhàn)任務(wù)可具體定義如下：

1）潛艇等水下目標(biāo)信息收集和分發(fā)。

由反潛作戰(zhàn)體系中其他兵力（例如，反潛機(jī)、反潛直升機(jī)等）布放聲吶浮標(biāo)，利用固定翼反潛無(wú)人機(jī)（群）可長(zhǎng)時(shí)間留空的特點(diǎn)，實(shí)施聲吶浮標(biāo)探測(cè)信息的收集和處理，并將信息分發(fā)至反潛作戰(zhàn)指揮控制中心及其他反潛作戰(zhàn)平臺(tái)。

2）探潛器材布放和潛艇等水下目標(biāo)信息收集。

固定翼反潛無(wú)人機(jī)（群）可長(zhǎng)時(shí)間留空，自身攜帶有聲吶浮標(biāo)，可根據(jù)反潛作戰(zhàn)指揮控制中心的指令或自主地在既定海域布放浮標(biāo)，并收集和處理浮標(biāo)探測(cè)信息，然后將信息分發(fā)至反潛作戰(zhàn)指揮控制中心和其他反潛作戰(zhàn)平臺(tái)。

3）探潛器材和反潛武器投放。

固定翼反潛無(wú)人機(jī)（群）攜帶深彈、輕型魚(yú)雷、誘餌等攻潛武器或?qū)蛊鞑?，根?jù)反潛作戰(zhàn)指揮控制中心的指令，或根據(jù)自身布放的聲吶浮標(biāo)探測(cè)的潛艇目標(biāo)信息，投放攻潛武器或?qū)蛊鞑?，協(xié)同對(duì)既定目標(biāo)實(shí)施驅(qū)離、攻擊或干擾、欺騙。

2.3 運(yùn)行控制

固定翼無(wú)人機(jī)的反潛作戰(zhàn)過(guò)程一般分為5個(gè)階段，即離場(chǎng)、巡航（前往作戰(zhàn)海域）、搜攻潛作業(yè)、巡航（返回基地）、進(jìn)場(chǎng)。圖5所示為固定翼無(wú)人機(jī)反潛作戰(zhàn)的典型飛行剖面。當(dāng)固定翼無(wú)人機(jī)具有足夠的航程余量、探潛器材或攻潛武器余量時(shí)，還會(huì)根據(jù)反潛戰(zhàn)的需要轉(zhuǎn)場(chǎng)，即從一個(gè)作戰(zhàn)區(qū)域轉(zhuǎn)移至下一個(gè)作戰(zhàn)區(qū)域繼續(xù)遂行反潛作戰(zhàn)任務(wù)。固定翼無(wú)人機(jī)的離場(chǎng)和進(jìn)場(chǎng)與其他固定翼飛機(jī)基本相同。巡航階段和搜攻潛作業(yè)階段中的轉(zhuǎn)場(chǎng)需根據(jù)作戰(zhàn)海域己方的防空情況區(qū)別對(duì)待，必要時(shí)，可以采用規(guī)避或突防戰(zhàn)術(shù)。在搜攻潛作業(yè)階段，需要根據(jù)探潛器材和反潛武器的使用要求，保持一定的飛行姿態(tài)、高度和航速。由于不用擔(dān)心人員傷亡，可以保持在較低的飛行高度，因此有利于探潛器材和反潛武器的使用。

當(dāng)固定翼反潛無(wú)人機(jī)跟隨編隊(duì)反潛時(shí)，其主要承擔(dān)遠(yuǎn)程反潛作戰(zhàn)任務(wù)。按照世界范圍內(nèi)航母編隊(duì)或兩棲編隊(duì)反潛防御圈的一般設(shè)定原則［8］，固定翼無(wú)人機(jī)反潛作戰(zhàn)半徑至少需要300 km。當(dāng)固定翼反潛無(wú)人機(jī)基于岸基反潛時(shí)，理論上其作戰(zhàn)半徑越大越好，但受固定翼無(wú)人機(jī)飛行特性、攜油帶載能力和作業(yè)飛行要求等方面的限制，其作戰(zhàn)半徑設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮各方面的因素。反潛作戰(zhàn)不僅是反潛裝備與潛艇目標(biāo)的較量，也是反潛裝備與時(shí)間的較量，保持對(duì)作戰(zhàn)海域大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的有效控制是取得反潛作戰(zhàn)最終勝利的關(guān)鍵?？紤]到聲吶浮標(biāo)的最大有效工作時(shí)間一般能達(dá)到15 h以上［9］，搜潛時(shí)聲吶浮標(biāo)布放區(qū)域視情一般可達(dá)上千平方公里，可覆蓋經(jīng)濟(jì)航速下AIP潛艇數(shù)小時(shí)的機(jī)動(dòng)范圍［10］，因此，固定翼反潛無(wú)人機(jī)在作戰(zhàn)海域的作業(yè)時(shí)間還需要不斷延長(zhǎng)。

傳統(tǒng)反潛機(jī)或其他有人反潛作戰(zhàn)平臺(tái)的控制過(guò)程，是典型的強(qiáng)“人在回路”控制，系統(tǒng)與操作人員之間直接的、不間斷的、實(shí)時(shí)的交互是反潛作戰(zhàn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的前提條件。無(wú)人在現(xiàn)場(chǎng)、作戰(zhàn)環(huán)境下的不確定性和反潛任務(wù)的復(fù)雜性等因素決定了固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。如圖3和圖4所示，固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)不僅包含固定翼無(wú)人機(jī)本身，還包含艦載或岸基指揮控制部分、保障部分等，因而系統(tǒng)控制過(guò)程就涉及到了無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)人機(jī)融合的問(wèn)題。從“人+機(jī)器”的大系統(tǒng)角度看，固定翼反潛無(wú)人機(jī)控制是特殊的“人在回路中”或“人在回路上”的控制方式，如圖6所示。固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的控制有別于反潛機(jī)和其他有人反潛作戰(zhàn)平臺(tái)控制的最主要的標(biāo)志是“人在回路中（上），不在機(jī)上”［11］。

隨著固定翼反潛無(wú)人機(jī)自主能力的變化，其與艦載/岸基控制站在“大系統(tǒng)”中承擔(dān)的任務(wù)也相應(yīng)發(fā)生了變化。當(dāng)固定翼反潛無(wú)人機(jī)自主化水平高時(shí)，一般由無(wú)人機(jī)自主完成反潛任務(wù)規(guī)劃、集群協(xié)同控制、飛行控制和載荷控制等工作，艦載/岸基控制站僅起到“大系統(tǒng)”的運(yùn)行監(jiān)督作用，必要時(shí)輔助無(wú)人機(jī)決策，“大系統(tǒng)”所需的通信帶寬小，控制站工作量小，可以實(shí)現(xiàn)艦載/岸基控制站對(duì)固定翼反潛無(wú)人機(jī)集群的控制；當(dāng)固定翼反潛無(wú)人機(jī)自主化水平低時(shí)，“大系統(tǒng)”的反潛任務(wù)規(guī)劃、集群協(xié)同控制一般由艦載/岸基控制站完成，無(wú)人機(jī)僅負(fù)責(zé)飛行控制和載荷控制，“大系統(tǒng)”所需的通信帶寬大，控制站工作量大，對(duì)無(wú)人機(jī)集群的控制需要多艦載/岸基控制站完成。隨著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能化控制水平的提高，艦載/岸基控制站對(duì)無(wú)人機(jī)的控制逐漸變少，其工作模式已開(kāi)始從遙控向自主化方向發(fā)展，并不斷取得進(jìn)展。

3 固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)載荷

反潛戰(zhàn)載荷是固定翼反潛無(wú)人機(jī)遂行搜攻潛任務(wù)中最重要的組成部分。目前，可應(yīng)用于固定翼無(wú)人機(jī)的搜潛器材主要包括對(duì)海雷達(dá)、光電探測(cè)儀、聲吶浮標(biāo)和磁異探測(cè)儀等；可應(yīng)用于固定翼無(wú)人機(jī)的攻潛武器主要包括航空深彈和魚(yú)雷。大型岸基固定翼無(wú)人機(jī)能夠攜帶較多的搜攻潛設(shè)備，對(duì)反潛戰(zhàn)載荷重量敏感度較低，而中、小型岸基無(wú)人機(jī)和艦載固定翼無(wú)人機(jī)一般都對(duì)反潛戰(zhàn)載荷的重量較為敏感。因此，固定翼無(wú)人機(jī)的反潛戰(zhàn)載荷應(yīng)遵循模塊化設(shè)計(jì)理念，采用“搭積木”的方式構(gòu)建，并且，根據(jù)固定翼無(wú)人機(jī)反潛任務(wù)的不同，應(yīng)能夠敏捷地構(gòu)建反潛戰(zhàn)載荷，以及便捷地將反潛戰(zhàn)載荷集成到無(wú)人機(jī)平臺(tái)上。圖7所示為典型的搜攻一體固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)載荷。

固定翼無(wú)人機(jī)典型的反潛戰(zhàn)載荷包括2個(gè)部分：機(jī)上反潛任務(wù)系統(tǒng)和艦載/岸基反潛任務(wù)遙控臺(tái)。機(jī)上反潛任務(wù)系統(tǒng)由反潛戰(zhàn)術(shù)任務(wù)單元、懸掛物管理單元、聲吶浮標(biāo)信號(hào)接收處理單元、雷達(dá)、光電、掛架、聲吶浮標(biāo)、深彈/魚(yú)雷武器組成。其中反潛戰(zhàn)術(shù)任務(wù)單元主要完成固定翼無(wú)人機(jī)反潛戰(zhàn)術(shù)計(jì)算及浮標(biāo)、魚(yú)雷/深彈投放參數(shù)計(jì)算和投放控制，以及雷達(dá)、光電搜索區(qū)域計(jì)算及控制等功能；懸掛管理單元主要完成浮標(biāo)、魚(yú)雷、深彈、雷達(dá)和光電的狀態(tài)管理及控制；浮標(biāo)信號(hào)接收處理單元主要完成布放的浮標(biāo)信號(hào)接收及接收信號(hào)的處理，以供反潛戰(zhàn)術(shù)任務(wù)單元戰(zhàn)術(shù)計(jì)算使用；雷達(dá)和光電設(shè)備主要完成對(duì)潛望鏡狀態(tài)或海面航行潛艇的搜索、探測(cè)和跟蹤；掛架主要完成浮標(biāo)、魚(yú)雷、深彈的掛載和投放；聲吶浮標(biāo)布放后，主要完成作戰(zhàn)海域水文環(huán)境測(cè)量和潛艇目標(biāo)測(cè)量；深彈和魚(yú)雷主要用于對(duì)捕獲的潛艇目標(biāo)進(jìn)行攻擊，深彈和魚(yú)雷均應(yīng)采用小口徑、輕量化、自導(dǎo)化設(shè)計(jì)，以提高固定翼無(wú)人機(jī)攜帶的便利性和對(duì)潛攻擊的有效性。艦載/岸基反潛任務(wù)遙控臺(tái)主要完成艦載/岸基控制系統(tǒng)操作人員在無(wú)人機(jī)反潛任務(wù)控制環(huán)路中的控制，或操作人員在反潛任務(wù)控制環(huán)路上的控制功能。

4 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)人化反潛作戰(zhàn)是各國(guó)反潛部隊(duì)追求的方向，固定翼反潛無(wú)人機(jī)系統(tǒng)因其特有的優(yōu)勢(shì)，必將在反潛戰(zhàn)態(tài)勢(shì)感知和對(duì)潛直接作戰(zhàn)中發(fā)揮不可或缺的作用，成為構(gòu)建未來(lái)有人/無(wú)人多系統(tǒng)協(xié)同反潛作戰(zhàn)體系的重要組成部分。固定翼無(wú)人機(jī)反潛理論和工程實(shí)踐才剛剛開(kāi)始，不僅涉及反潛戰(zhàn)模式的定義，還牽涉到作戰(zhàn)使用、裝備實(shí)現(xiàn)等多個(gè)方面的挑戰(zhàn)，這也是后續(xù)需開(kāi)展深入研究的內(nèi)容。