水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展

徐曉強(qiáng) 宋佳平 郭東田

摘 要：本文分析了水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的概念及特點(diǎn)，介紹了幾種典型的水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)，對(duì)水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的現(xiàn)狀和未來技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：水下;無人作戰(zhàn);平臺(tái)

近年來，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)在海上戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮的作用越來越重要。水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)被稱為水下戰(zhàn)場(chǎng)的黑馬，隨著水下電池、導(dǎo)航、傳感器、控制等技術(shù)的不斷突破，又使得水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)具備更高的潛航和執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的能力，成為水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分，將在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮不可低估的作用。隨著無人水下科技的快速發(fā)展，水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)成為各國軍事裝備研發(fā)的重點(diǎn)方向，以實(shí)現(xiàn)人員傷亡的最小化，追求作戰(zhàn)利益的最大化[1]。

1 水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的概念及特點(diǎn)

1.1 水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的概念

水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)通常指裝備了各型傳感器和武器載荷，可遠(yuǎn)程操控或按預(yù)設(shè)程序自動(dòng)遂行偵察監(jiān)視、情報(bào)獲取、信息分發(fā)和火力打擊等作戰(zhàn)使命的水下作戰(zhàn)平臺(tái)。與僅能執(zhí)行簡(jiǎn)單地偵察、探測(cè)、排水雷等功能的傳統(tǒng)UUV相比，水下無入作戰(zhàn)平臺(tái)的發(fā)展目標(biāo)常常是全部或部分地替代潛艇，具備較高的智能化和作戰(zhàn)打擊能力。

1.2 水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的特點(diǎn)

水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)相比較傳統(tǒng)的有人作戰(zhàn)平臺(tái)最大特點(diǎn)是無人化和智能化。此外，還具有以下特點(diǎn)：

第一，作戰(zhàn)效能高。水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)具有大深潛、長航時(shí)、智能化等特點(diǎn)，大大拓展了水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的作戰(zhàn)范圍和作戰(zhàn)能力。通過組合配置不同類型的任務(wù)模塊，可以使無人作戰(zhàn)平臺(tái)能夠獨(dú)立或編組完成偵察監(jiān)視、反潛、反水雷、信息中繼、信號(hào)干擾、火力打擊等不同作戰(zhàn)任務(wù)。

第二，任務(wù)多樣化。水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)作戰(zhàn)不受制海、制空以及核生化等環(huán)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(duì)稱”等現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)爭(zhēng)理念，能夠最大限度的降低戰(zhàn)爭(zhēng)損耗，是執(zhí)行長時(shí)間、高危險(xiǎn)等級(jí)和極限任務(wù)的首選[2]。

第三，消耗比能低。水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)可以代替有人平臺(tái)執(zhí)行搜索測(cè)量、信息處理、通信導(dǎo)航等任務(wù)，大大節(jié)省了人力、物力成本，使用效率很高但使用與保障費(fèi)用卻較低。

2 典型的水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)

目前，世界上很多國家都在緊密研發(fā)水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)。隨著水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)排水量增大、高能長效電源安全使用和水下持續(xù)能源補(bǔ)充等技術(shù)發(fā)展，無人平臺(tái)將能夠執(zhí)行遠(yuǎn)海域、長時(shí)間、大范圍作戰(zhàn)任務(wù)。

2.1 情報(bào)監(jiān)視與偵察型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)

如圖1所示，“曼塔”為典型的情報(bào)監(jiān)視與偵察型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)?！奥辈捎昧嗽S多最先進(jìn)的技術(shù)，裝備有高能量密度的燃料電池和模塊化的不同武器系統(tǒng)，以及先進(jìn)的水下傳感器。“曼塔”具有低速航行能力、高精度導(dǎo)航的能力、水聲通信和無線電通信能力。通過裝備的探測(cè)系統(tǒng)可獲得海底地形和海洋深度，具有探測(cè)水雷和規(guī)避水下障礙物的能力，可以通過衛(wèi)星或水下通信系統(tǒng)向水面船或岸基提供水下作戰(zhàn)空間的詳細(xì)信息[1]。

情報(bào)監(jiān)視與偵察型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)可執(zhí)行的任務(wù)包括：持續(xù)的、戰(zhàn)術(shù)性的情報(bào)收集，包括信號(hào)，電子，測(cè)量和繪圖，以及氣象學(xué)和海洋學(xué)信息等;化學(xué)，生物，核能，放射和爆炸等環(huán)境或時(shí)間的檢測(cè)和定位;瀕海檢測(cè)和港口檢測(cè);部署留存性的監(jiān)視傳感器或傳感器陣列;指定的制圖及對(duì)象檢測(cè)定位任務(wù)等。

2.2反水雷型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)

典型反水雷型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)是由美國Bluefin機(jī)器人公司生產(chǎn)研制的“金槍魚”系列，如圖2所示，該系列水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)能夠在水下精確導(dǎo)航，長航時(shí)、遠(yuǎn)距離作業(yè)，作業(yè)區(qū)域范圍廣，能清除大范圍內(nèi)的爆炸威脅物，且可以靈活配置有效載荷力?！敖饦岕~”系列包括潛艇艇載533毫米的BPAUV“金槍魚-21”系統(tǒng)，水面艦艇艇載的324毫米的“金槍魚-12”系統(tǒng)，以及適用于淺海和反水雷戰(zhàn)使用的229毫米的便攜式“金槍魚-9”系統(tǒng)。

反水雷型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)可執(zhí)行的任務(wù)包括：偵察階段中的檢測(cè)、分類、識(shí)別和定位;清除階段中的消滅和清除;清掃階段中的機(jī)械和影響;保護(hù)階段中的欺騙和干擾。

2.3 有效載荷投送型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)

如圖3所示，典型有效載荷投送型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)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(tǒng)具有較強(qiáng)的水下續(xù)航力，通?？梢运逻B續(xù)航行達(dá)到7天以上，進(jìn)而系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離投放反潛水雷，并對(duì)潛艇起到殺傷效果。因此，破壞力極強(qiáng)，作戰(zhàn)效費(fèi)比高。

有效載荷投送型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)可以投送的載荷類型包括：特種作戰(zhàn)部隊(duì)或潛水員任務(wù)的用品;跟隨蛙人輸送器作為貨運(yùn)艙;部署用于支持各類偵察任務(wù)的載荷;部署海洋勘測(cè)、通信導(dǎo)航任務(wù)的載荷;部署需預(yù)置的武器裝置。

3 水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的技術(shù)發(fā)展

在水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的研發(fā)上，需要長期的技術(shù)積累和發(fā)展創(chuàng)新，也要十分注重直接應(yīng)用國內(nèi)外已經(jīng)非常先進(jìn)的成熟技術(shù)，這樣可以有效降低研制成本和風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 新能源技術(shù)

鏗電池、燃料電池、熱機(jī)系統(tǒng)以及核電池是目前具有較高發(fā)展?jié)摿Φ哪茉础Ｆ渲?，燃料電池是一種非常適合于水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)應(yīng)用的新型電池，國外已有多型水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)使用燃料電池做能源。閉式循環(huán)斯特林熱氣機(jī)具有體積小、效率高的優(yōu)點(diǎn)，熱管反應(yīng)器和熱氣機(jī)可組成高能量密度的AIP熱動(dòng)力系統(tǒng)。將熱芯燃燒室與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)組合使用是水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)極具潛力的能源突破性技術(shù)，據(jù)資料顯示，其可提供的能源相當(dāng)于銀鋅電池的10倍[3]。

3.2 潛艇發(fā)射及回收技術(shù)

潛艇對(duì)水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的布放采用標(biāo)準(zhǔn)魚雷發(fā)射管發(fā)射或采用共形設(shè)計(jì)外掛布放等方法。水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)回收時(shí)，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(tái)后，由拖纜將其拖回至發(fā)射管。此外，還可以采用配屬小型ROV的方法，通過ROV對(duì)水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)進(jìn)行捕捉，ROV捕捉到平臺(tái)后，通過操作ROV將水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)送入發(fā)射管。

3.3 聲吶探測(cè)應(yīng)用技術(shù)

聲吶探測(cè)是水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)主要的水下探測(cè)手段。偵察型水下平臺(tái)通過攜帶各型主動(dòng)、被動(dòng)和拖曳聲吶對(duì)敵方水面艦艇、潛艇和水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，從而確定目標(biāo)的屬性和運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)。依靠裝備的前視聲吶和側(cè)掃聲吶，平臺(tái)可以對(duì)海底地形、地貌進(jìn)行探測(cè)。為了提高探測(cè)目標(biāo)的分辨率，前視聲吶通常向多波束聚焦和電子掃描發(fā)展;側(cè)掃聲吶則向著遠(yuǎn)距離高分辨的合成孔徑聲吶發(fā)展[4]。

3.4 深水導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)

深海導(dǎo)航定位技術(shù)通過在海底上安裝聲音信號(hào)源，如聲吶信標(biāo)，組成類似于GPS的水下導(dǎo)航系統(tǒng)。通過深海導(dǎo)航系統(tǒng)，水下無人平臺(tái)不必上浮至水面就可精確定位。系統(tǒng)以聲音作為傳輸信號(hào)，在遍布海洋的信標(biāo)上安裝揚(yáng)聲器，可像GPS衛(wèi)星一樣播發(fā)時(shí)間;接收機(jī)能夠在非常廣闊的海域上接收到信號(hào);接收機(jī)收到聲音信號(hào)后，就可根據(jù)測(cè)量每個(gè)信標(biāo)聲音到達(dá)的時(shí)間差測(cè)算出位置，實(shí)現(xiàn)長距離和長時(shí)間的航行。

參考文獻(xiàn)

[1] 聶衛(wèi)東，馬玲，張博，等.淺析美軍水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2017（4）：310-318.

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