蘇金濤

(江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222061)

0 引 言

傳統(tǒng)有人反潛作戰(zhàn)平臺(tái)（水面艦艇、反潛直升機(jī)、固定翼反潛機(jī)），以及水下對(duì)潛警戒網(wǎng)絡(luò)和天基對(duì)潛警戒網(wǎng)絡(luò)，共同構(gòu)筑了當(dāng)前最有效的反潛作戰(zhàn)體系。但潛艇戰(zhàn)和反潛戰(zhàn)歷來是不對(duì)稱作戰(zhàn)，現(xiàn)有的反潛作戰(zhàn)體系的高成本，是該體系的一大短板。無人水面艇可以以十幾分之一、甚至幾十分之一的成本，彌補(bǔ)對(duì)潛艇發(fā)現(xiàn)、跟蹤和打擊能力的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)更加廣域海區(qū)的水下控制，提高執(zhí)行反潛任務(wù)的效率和效費(fèi)比，使之前不可能完成的任務(wù)變?yōu)榭赡?，充分抵消潛艇?zhàn)帶來的不對(duì)稱性，從而帶來傳統(tǒng)反潛作戰(zhàn)模式的改變。反潛戰(zhàn)載荷是無人水面艇執(zhí)行反潛作戰(zhàn)任務(wù)的核心部分，由于無人水面艇反潛作戰(zhàn)、無人水面艇平臺(tái)以及作戰(zhàn)環(huán)境的特殊性，使得無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷與傳統(tǒng)有人平臺(tái)的反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)有很大的不同，對(duì)無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷進(jìn)行詳細(xì)分析，是指導(dǎo)反潛型無人水面艇以及反潛戰(zhàn)載荷設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及使用的有效途徑。

1 無人水面艇反潛任務(wù)需求

一般而言，常規(guī)潛艇以及攻擊型核潛艇所構(gòu)成的威脅主要在于：1）進(jìn)行抵近情報(bào)搜集和特種作戰(zhàn)；2）對(duì)港口、島礁等重要目標(biāo)進(jìn)行攻擊；3）對(duì)主要航道進(jìn)行封鎖；4）對(duì)遠(yuǎn)海艦艇編隊(duì)進(jìn)行伏擊作戰(zhàn)。針對(duì)以上潛艇威脅，無人水面艇加入現(xiàn)有的反潛作戰(zhàn)體系，可與傳統(tǒng)有人反潛作戰(zhàn)平臺(tái)協(xié)同執(zhí)行對(duì)潛警戒、搜索、確認(rèn)、跟蹤、攻擊任務(wù)。根據(jù)無人水面艇的特點(diǎn)，其在反潛作戰(zhàn)體系中可承擔(dān)2項(xiàng)任務(wù)：1）近岸反潛巡防；2）艦艇（編隊(duì)）對(duì)潛搜索和攻擊。

近岸反潛巡防時(shí)，利用無人水面艇（群）長航時(shí)、大范圍、低成本的特點(diǎn)，可在離岸一定范圍內(nèi)，特別是重要航道附近保持全天候、全遮蓋對(duì)潛警戒搜索，無人水面艇近岸反潛巡防作戰(zhàn)概念如圖1所示。

圖 1 無人水面艇近岸反潛巡防作戰(zhàn)概念圖Fig. 1 The concept of offshore anti-submarine scout

艦艇（編隊(duì)）反潛搜索和攻擊時(shí)，無人水面艇可作為重要反潛方向上前出兵力，彌補(bǔ)艦艇水下探測(cè)距離不足的短板，彌補(bǔ)艦載反潛直升機(jī)留空時(shí)間短的短板，拓展艦艇水下探測(cè)范圍和攻擊范圍，對(duì)確認(rèn)目標(biāo)及時(shí)進(jìn)行誘騙和首輪打擊，無人水面艇艦艇（編隊(duì)）對(duì)潛搜索和攻擊作戰(zhàn)概念如圖2所示。

圖 2 無人水面艇艦艇（編隊(duì)）對(duì)潛搜索和攻擊作戰(zhàn)概念圖Fig. 2 The concept of along with ship anti-submarine

2 無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷適裝性

將反潛戰(zhàn)裝備集成到無人水面艇上并形成戰(zhàn)斗力，要從3個(gè)方面進(jìn)行考慮：

1）無人水面艇反潛任務(wù)需求。用于大面積海域，以及重點(diǎn)海域的對(duì)潛警戒、搜索，要首先考慮探潛設(shè)備的探測(cè)效率；在外部信息支援下，用于潛艇目標(biāo)的確定和跟蹤，要首先考慮探測(cè)設(shè)備的探測(cè)精度；對(duì)潛艇目標(biāo)進(jìn)行打擊，需要考慮裝備攻潛武器。目前可用于無人水面艇的探潛設(shè)備主要有拖曳線列陣聲吶、吊放聲吶和磁探儀3種。拖曳線列陣聲吶探測(cè)距離較遠(yuǎn)，可在無人水面艇連續(xù)航行過程中使用[1]；吊放聲吶探測(cè)距離較近，需要進(jìn)行跳躍式探測(cè)，在一個(gè)探測(cè)點(diǎn)和下一個(gè)探測(cè)點(diǎn)之間，需要對(duì)吊放聲吶進(jìn)行收放[2]；磁探儀對(duì)潛作用距離短，有效搜索寬度小，一般作為鑒別器材，可以較準(zhǔn)確地測(cè)得潛艇的位置以及運(yùn)動(dòng)要素。目前可用于無人水面艇的攻潛設(shè)備主要有輕型魚雷和深水炸彈。輕型魚雷是水面艦艇最有效的反潛武器，國外聲自導(dǎo)輕型魚雷對(duì)潛命中概率可達(dá)50%以上；火箭助飛式深水炸彈一次齊射對(duì)潛摧毀概率僅為10%左右[3]，目前一般不用于對(duì)潛攻擊，更不適合載重量小的無人水面艇平臺(tái)用作攻潛武器。

2）無人水面艇任務(wù)載荷搭載能力。按美國無人水面艇等級(jí)劃分，艦隊(duì)級(jí)無人水面艇任務(wù)載荷重量可達(dá)到2 300 kg[4]，如美國的Spatan Scouter 11米版[5]和Darco[6]，及以色列的Seagull[7]；港口級(jí)無人水面艇任務(wù)載荷重量可達(dá)到1000 kg[4]，如美國的Spatan Scouter 7米版[5]和以色列的Protector[8]。再大級(jí)別的無人水面艇隨母艦出行有困難，只能依托基地部署；再小級(jí)別的無人水面艇（X級(jí)[4]），載荷搭載能力有限，只能執(zhí)行一般偵查、監(jiān)視、警戒任務(wù)。按照目前反潛裝備技術(shù)發(fā)展水平，全套拖曳線列陣聲吶系統(tǒng)的重量從幾噸到幾十噸，但輕型拖曳線列陣聲吶重量可滿足小型平臺(tái)使用要求；全套的吊放聲吶系統(tǒng)和全套的磁探儀系統(tǒng)，重量均在幾百千克以內(nèi)。如果無人水面艇搭載魚雷武器具備對(duì)潛攻擊能力，單枚魚雷武器系統(tǒng)（包括發(fā)射裝置、魚雷及配套設(shè)備）總重量之和為1 000 kg以上。對(duì)于艦隊(duì)級(jí)無人水面艇，有足夠的空間同時(shí)安裝拖曳線列陣聲吶、吊放聲吶、磁探儀，以及魚雷武器系統(tǒng)；對(duì)于港口級(jí)無人水面艇，具備單獨(dú)安裝拖曳線列陣聲吶、吊放聲吶和磁探儀的空間，魚雷武器則不作考慮。

3）作戰(zhàn)使用環(huán)境影響。對(duì)于艦隊(duì)級(jí)無人水面艇，一般可在4級(jí)海況下工作，6級(jí)海況下生存；對(duì)于港口級(jí)無人水面艇，一般可在3級(jí)海況下工作，5級(jí)海況下生存。無人水面艇本身對(duì)海深無特殊要求，一般艦隊(duì)級(jí)無人水面艇滿載吃水深度小于1 m，港口級(jí)無人水面艇滿載吃水深度小于0.5 m，沿海岸區(qū)域亦可保證其工作安全。但聲吶的使用對(duì)于環(huán)境有特殊要求，當(dāng)使用拖曳線列陣聲吶時(shí)，不僅要考慮海深和海況，還要考慮海中障礙（漂浮物、暗礁、人工建筑）的影響，近海使用有所限制；相比較而言，吊放聲吶和磁探儀使用時(shí)對(duì)于環(huán)境要求較為寬松，滿足海況、使用最小海深和平臺(tái)噪聲條件即可。當(dāng)搭載反潛魚雷武器時(shí)，魚雷武器發(fā)射時(shí)對(duì)無人水面艇有姿態(tài)穩(wěn)定的要求。

港口級(jí)無人水面艇由于使用環(huán)境限制和載荷搭載能力限制，只能在近海執(zhí)行巡邏警戒任務(wù)，雖然便于岸基或隨母艦部署，但在反潛方面實(shí)用性存在很大的不足；大型無人水面艇在環(huán)境適應(yīng)能力、載荷搭載能力、平臺(tái)運(yùn)行能力等方面皆可滿足近海、遠(yuǎn)海反潛作戰(zhàn)需求，可作為岸基部署的首選，但隨母艦部署時(shí)要求較高，深海反潛作戰(zhàn)時(shí)對(duì)其保障存在一定的困難。從使用需求和具備的使用條件來講，艦隊(duì)級(jí)無人水面艇是目前反潛型無人水面艇的最佳選擇。艦隊(duì)級(jí)無人水面艇可適應(yīng)6級(jí)以上海況，續(xù)航里程一般能達(dá)到400 nmile，巡航時(shí)間96 h以上，即可滿足岸基部署，又較方便部署在各型水面艦艇上，隨編隊(duì)進(jìn)行深海反潛作戰(zhàn)[5–7]；載荷搭載能力可達(dá)到2 300 kg，通過平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)和載荷優(yōu)化設(shè)計(jì)，可攜帶有效的探潛裝備和攻潛裝備，滿足反潛作戰(zhàn)需要。

3 無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷集成方式

遵循無人水面艇“平臺(tái)通用化、功能多樣化、載荷模塊化”的設(shè)計(jì)理念，無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷應(yīng)采用“搭積木”方式構(gòu)建。無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷是一塊大積木，同時(shí)反潛戰(zhàn)載荷又是由輕型拖曳線列陣聲吶、吊放聲吶和輕型魚雷發(fā)射裝置等小積木搭建而成，積木與積木之間在物理上是松耦合的，在信息上和功能上是緊耦合、動(dòng)態(tài)化的。根據(jù)無人水面艇反潛任務(wù)的不同，能夠敏捷地進(jìn)行反潛戰(zhàn)載荷構(gòu)建，并便捷地將反潛戰(zhàn)載荷集成到無人水面艇平臺(tái)上。

無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷的全集如圖3所示。反潛戰(zhàn)載荷的全集包含無人水面艇艇上部分和岸基/母艦部分2部分，無人水面艇艇上設(shè)備全集包括：輕型拖曳線列陣聲吶系統(tǒng)、吊放聲吶系統(tǒng)、磁異探測(cè)儀系統(tǒng)、輕型魚雷發(fā)射裝置及魚雷和反潛任務(wù)管理單元，岸基/母艦部分設(shè)備是反潛任務(wù)遙控單元。

無人水面艇“模塊化”反潛戰(zhàn)載荷“搭積木”構(gòu)建方法如圖4所示。

由圖4可知，無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷以及反潛戰(zhàn)載荷內(nèi)的各個(gè)組成部分采用“即插即用”的靈活部署模式，要實(shí)現(xiàn)此種方式，可通過物理層和信息層2個(gè)層面實(shí)現(xiàn)。

圖 3 無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷全集組成示意圖Fig. 3 The total composition of anti-submarine module

圖 4 無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷“搭積木”構(gòu)建示意圖Fig. 4 The building method of anti-submarine module

物理層上，在保證相應(yīng)性能指標(biāo)前提下，反潛戰(zhàn)載荷內(nèi)部各組成部分小型化、輕量化、模塊化。小型化和輕量化保證了反潛戰(zhàn)載荷的適裝性，但相應(yīng)增加了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度，需要找到一個(gè)均衡點(diǎn)；模塊化保證了反潛戰(zhàn)載荷“即插即用”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模塊的方法，需要統(tǒng)一設(shè)備信息傳輸接口與工作保障接口，減少設(shè)備信息傳輸接口和工作保障接口類型，多種設(shè)備公用信息處理平臺(tái)，功能模塊通用化，設(shè)備安裝接口盡量簡化對(duì)無人艇平臺(tái)的要求，進(jìn)行快拆設(shè)計(jì)等。

信息層上，基于軟件模塊化設(shè)計(jì)思想，采用“軟總線”和“軟件重部署”的方法，建立反潛戰(zhàn)載荷軟件系統(tǒng)快速重構(gòu)的機(jī)制，以及反潛戰(zhàn)載荷與無人水面艇其它組成部分之間快速鏈接的機(jī)制。反潛任務(wù)遙控單元和反潛任務(wù)管理單元配置反潛戰(zhàn)載荷管理軟件全集，能夠根據(jù)反潛戰(zhàn)載荷組成單元的變化，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別載荷構(gòu)成，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)激活或休眠相應(yīng)軟件模塊，實(shí)現(xiàn)反潛戰(zhàn)載荷內(nèi)部各組成單元，以及反潛戰(zhàn)載荷與無人水面艇系統(tǒng)的“熱插拔”。

4 無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷使用方式

根據(jù)水面艇反潛任務(wù)分析，可將無人水面艇執(zhí)行的反潛任務(wù)劃分為3個(gè)子任務(wù)：近岸巡防、編隊(duì)警戒和應(yīng)招搜攻潛。針對(duì)每個(gè)子任務(wù)的主要關(guān)注點(diǎn)不同，根據(jù)無人水面艇反潛載荷適裝性分析，為無人水面艇配置相應(yīng)的反潛戰(zhàn)載荷，如表1所示。

表 1 反潛戰(zhàn)載荷部署情況Tab. 1 The deployment of anti-submarine module

在每種配置中，都包含反潛任務(wù)遙控單元和反潛任務(wù)管理單元。反潛任務(wù)遙控單元部署于岸基或母艦上，是整個(gè)無人水面艇系統(tǒng)任務(wù)控制系統(tǒng)的組成部分，主要用于無人水面艇執(zhí)行反潛戰(zhàn)任務(wù)的人工干預(yù)，包括作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)人工分析、反潛作戰(zhàn)人工決策、探測(cè)設(shè)備和反潛武器遙控操作等。反潛任務(wù)管理單元部署于無人水面艇上，是無人水面艇上反潛戰(zhàn)載荷的核心設(shè)備，對(duì)無人水面艇上反潛戰(zhàn)載荷其他設(shè)備進(jìn)行綜合管理，完成探潛設(shè)備和反潛武器的控制流程，綜合處理探潛設(shè)備探測(cè)到的目標(biāo)數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的反潛作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，在反潛任務(wù)遙控單元監(jiān)督下，完成自主/半自主反潛作戰(zhàn)決策等。

當(dāng)無人水面艇主要用于執(zhí)行對(duì)潛近岸巡防任務(wù)時(shí)，反潛戰(zhàn)載荷中還包含輕型拖曳線列陣聲吶、吊放聲吶和磁異探測(cè)儀。輕型拖曳線列陣聲吶主要用于開闊水域的大范圍機(jī)動(dòng)搜潛，以提高無人水面艇搜潛的效率；吊放聲吶作用有2個(gè)方面，一是在不適宜使用輕型拖曳線列陣聲吶的海域（如航道、近海岸、島礁或人工建筑復(fù)雜海域）進(jìn)行搜潛作業(yè)，二是在輕型拖曳線列陣聲吶發(fā)現(xiàn)潛艇目標(biāo)后，由吊放聲吶進(jìn)一步確認(rèn)和探測(cè)精確目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，供反潛武器射擊諸元解算使用；磁異探測(cè)儀可用于輕型拖曳線列陣聲吶發(fā)現(xiàn)潛艇目標(biāo)后，進(jìn)一步確認(rèn)和探測(cè)目標(biāo)精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，供反潛武器射擊諸元解算使用，其更主要的用途是，可在重要航道和海底地形復(fù)雜區(qū)域，通過歷史探測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)座底及隱藏目標(biāo)，以及對(duì)于潛艇布放水雷的探測(cè)。由于近岸時(shí)，岸上航空反潛平臺(tái)（主要是反潛直升機(jī)）可以迅速抵達(dá)潛艇出沒區(qū)域，無人水面艇用于對(duì)潛近岸巡防時(shí)，主要側(cè)重于對(duì)潛艇目標(biāo)大范圍、長時(shí)間的搜索，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，即時(shí)通告，由岸上航空反潛平臺(tái)攜帶反潛武器（輕型反潛魚雷、深水炸彈）對(duì)目標(biāo)進(jìn)行驅(qū)離和攻擊。

當(dāng)無人水面艇主要用于執(zhí)行對(duì)潛編隊(duì)警戒任務(wù)時(shí)，反潛戰(zhàn)載荷中還包含輕型拖曳線列陣聲吶和磁異探測(cè)儀。無人水面艇可作為編隊(duì)重要反潛方向上前出兵力，利用輕型拖曳線列陣聲吶對(duì)該方向的海域進(jìn)行大范圍、長時(shí)間的搜索，可以有效彌補(bǔ)水面艦艇艦載聲吶設(shè)備探測(cè)距離不足的短板，彌補(bǔ)艦載反潛直升機(jī)留空時(shí)間短的短板，拓展水面艦艇編隊(duì)對(duì)潛艇目標(biāo)的探測(cè)范圍；磁異探測(cè)儀可用于輕型拖曳線列陣聲吶發(fā)現(xiàn)潛艇目標(biāo)后，對(duì)目標(biāo)的進(jìn)一步確認(rèn)和探測(cè)目標(biāo)精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，為艦載反潛武器系統(tǒng)或艦載反潛直升機(jī)提供目標(biāo)指示，由艦載助飛魚雷或機(jī)載反潛魚雷對(duì)潛艇目標(biāo)進(jìn)行攻擊，同時(shí)可兼顧對(duì)作戰(zhàn)海域內(nèi)水雷的探測(cè)。

當(dāng)無人水面艇主要用于執(zhí)行對(duì)潛應(yīng)招搜攻任務(wù)時(shí)，反潛戰(zhàn)載荷中還包含吊放聲吶、魚雷發(fā)射裝置和輕型魚雷。在有外部情報(bào)支持下，無人水面艇利用速度快、風(fēng)險(xiǎn)低、持續(xù)時(shí)間長的特點(diǎn)，到達(dá)潛艇目標(biāo)可疑區(qū)域，進(jìn)一步對(duì)潛搜索、確認(rèn)后，發(fā)射輕型魚雷武器，擊毀或壓制敵潛艇，彌補(bǔ)艦載反潛直升機(jī)留空時(shí)間短、風(fēng)險(xiǎn)高的短板。

5 結(jié) 語

反潛型無人水面艇的設(shè)計(jì)與使用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，反潛戰(zhàn)載荷是該工程中的重要組成部分。本文著眼于實(shí)用化和現(xiàn)有裝備技術(shù)水平，對(duì)無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷進(jìn)行了系統(tǒng)分析，可為一段時(shí)期內(nèi)反潛型無人水面艇以及無人水面艇反潛戰(zhàn)載荷的實(shí)現(xiàn)提供借鑒。但從無人水面艇的發(fā)展歷程和發(fā)展前景來看，真正實(shí)戰(zhàn)化的反潛型無人水面艇的實(shí)現(xiàn)仍面臨諸多問題，其中自主化作戰(zhàn)是最困難的一點(diǎn)，賦予反潛戰(zhàn)載荷自主運(yùn)行的能力是未來很長時(shí)間內(nèi)的技術(shù)挑戰(zhàn)[9]，也是下一步的研究內(nèi)容。

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