劉彥伯 劉志浩

（海軍潛艇學(xué)院 青島 266199）

1 引言

無(wú)人潛航器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）是一種可長(zhǎng)期潛入水下，依靠自帶能源、自推進(jìn)、遙控或自主控制，通過(guò)配置任務(wù)載荷執(zhí)行作戰(zhàn)或作業(yè)任務(wù)，能回收和反復(fù)使用的海上無(wú)人潛航器［1］。

隨著UUV在20世紀(jì)90年代后相關(guān)技術(shù)相對(duì)成熟，其在軍事領(lǐng)域的重要價(jià)值逐漸凸顯。根據(jù)美國(guó)海軍提交國(guó)會(huì)的報(bào)告顯示［2］，大型無(wú)人潛航器直徑大于914mm，排水量可達(dá)9t；超大型UUV直徑大于2.134m，需要在碼頭布放。相對(duì)于輕型及便攜性UUV，大型UUV載荷攜帶能力突出，自持力強(qiáng)，還可作為潛艇的任務(wù)搭載模塊，具有諸多優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)新概念水下戰(zhàn)的核心節(jié)點(diǎn)。

2 大型UUV的主要特點(diǎn)

2.1 自持能力強(qiáng)

UUV自持力主要指的是UUV出航后在不補(bǔ)給的情況下能維持的最多天數(shù)，當(dāng)前各國(guó)主要采用銀鋅電池、鋰離子電池、燃料電池和半燃料電池等為其主要?jiǎng)恿υ矗?～4］。銀鋅電池作為傳統(tǒng)電池，性能較落后且維護(hù)費(fèi)用較高，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。相比傳統(tǒng)電池，鋰電池的電性能更好，但無(wú)法滿足UUV的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。隨著UUV在軍事領(lǐng)域快速發(fā)展，對(duì)續(xù)航能力提出了更大的要求，美國(guó)海軍在其《無(wú)人航行器主計(jì)劃》中建議大型UUV使用技術(shù)發(fā)展較為成熟、成本較低的高密度燃料電池或混合動(dòng)力系統(tǒng)。燃料電池以及半燃料電池具有比能量高、功率范圍廣、轉(zhuǎn)換效率高、低噪聲、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)受到高度關(guān)注。德國(guó)的Deep C，美國(guó)的曼塔、海馬，日本的Urashima等均使用燃料電池作為其動(dòng)力源，美國(guó)海軍研究局研制的大排量無(wú)人潛航器創(chuàng)新型原理樣機(jī)（LDUUV-INP），采用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，最高續(xù)航可達(dá)30天。波音公司研發(fā)，使用油電混合動(dòng)力系統(tǒng)的“回聲旅行者”（Echo Voyager）可攜帶約3800L燃油，續(xù)航時(shí)間超過(guò)6個(gè)月［5］。

2.2 多采用模塊化設(shè)計(jì)

大型UUV大多采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同任務(wù)加裝不同的任務(wù)模塊，使其具有可拓展性、低成本、維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，以遂行多樣化任務(wù)［5］。美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）早在2013年便正式發(fā)布旨在開發(fā)一種可在戰(zhàn)場(chǎng)隱蔽運(yùn)輸并部署小型無(wú)人機(jī)、小型UUV的大型UUV項(xiàng)目招標(biāo)公告，該項(xiàng)目被稱為“水螅計(jì)劃”?！八！被匦蚒UV通過(guò)開放式標(biāo)準(zhǔn)模塊化技術(shù)，可使母艇通過(guò)模塊化載荷艙段組合快速具備情報(bào)、監(jiān)視和偵察（Intelligence Surveillance and Reconaissance，ISR）、反水雷（Mine Counter Measures，MCM）等能力。

2.3 作戰(zhàn)能力先進(jìn)

通信能力方面，由于電磁波在水中傳播時(shí)將會(huì)造成嚴(yán)重衰減，水聲通信由于隱蔽性要求和實(shí)際效果較差，幾乎不用。這使得潛艇跨域通信和指控十分困難。為解決這一問(wèn)題，美軍曾在2016年8月的“先進(jìn)海上技術(shù)演習(xí)”（ANTX）中試驗(yàn)由潛艇布放大型 UUV“藍(lán)鰭金槍魚-21”（Bluefin-21），再由大型UUV布放2艘小型UUV和1架無(wú)人機(jī)，通過(guò)無(wú)人機(jī)和小型UUV作為通信中繼，成功驗(yàn)證無(wú)人潛航器的通信節(jié)點(diǎn)功能和大型UUV布放小型UUV的能力［6］。

裝載能力方面，相對(duì)于小型UUV，大型UUV強(qiáng)大的裝載能力使得其可攜帶大量武器。處于時(shí)敏打擊模式的“曼塔”（Manta）UUV可裝載數(shù)枚重型魚雷、導(dǎo)彈和水雷作為武器。同時(shí)大型UUV可以儲(chǔ)存和攜帶各種物資和裝備，為任務(wù)部隊(duì)提供后勤保障，例如美國(guó)海德羅伊公司開發(fā)的LDUUV攜帶有一個(gè)大型有效載荷艙，可用于布放傳感器、通信浮標(biāo)、小型UUV和武器等［7］。

3 大型UUV發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 “虎鯨”（Orca）無(wú)人潛航器

“虎鯨”無(wú)人潛航器作為美國(guó)海軍無(wú)人系統(tǒng)裝備體系建設(shè)的重要部分，是美國(guó)海軍因應(yīng)聯(lián)合緊急作戰(zhàn)需求（JEON）而開發(fā)的一種超大排水量長(zhǎng)航程自主平臺(tái)?！盎ⅥL”由美國(guó)波音公司“回音旅行者”（Echo Voyager）改進(jìn)而來(lái)，增加了12.1m的中段。根據(jù)美海軍發(fā)布的《2025年無(wú)人潛航器需求》，布雷是“虎鯨”的首要任務(wù)，之后再進(jìn)一步發(fā)展反水雷、反潛、反艦、電子戰(zhàn)等相關(guān)任務(wù)能力。其正常排水量45.36t，最大工作深度3000m，最高航速8.0kn，最大航程可達(dá)12000km。采用模塊化設(shè)計(jì)，從艏至艉可分為控制、有效載荷、平臺(tái)、動(dòng)力和推進(jìn)五個(gè)模塊，其核心運(yùn)載器具備制導(dǎo)控制、導(dǎo)航、自主行動(dòng)、態(tài)勢(shì)感知、核心通信、動(dòng)力分配、能源和動(dòng)力、推進(jìn)和機(jī)動(dòng)以及任務(wù)傳感器等功能。在尾部布置柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組、蓄電池艙等能源、動(dòng)力系統(tǒng)，并帶有折倒式通氣管和通信桅桿、X操縱面和泵噴推進(jìn)器［8］。

3.2 “大鍵琴”（Harpsichord）無(wú)人潛航器

“大鍵琴”無(wú)人潛航器可由水面艦艇或潛艇搭載。第一代的“大鍵琴-1R”在21世紀(jì)初由弗拉迪沃斯拓克的俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東分院海洋技術(shù)研究所研制，長(zhǎng)度5.8m，殼體直徑900mm，重2.5t，實(shí)測(cè)下潛深度可達(dá)6083m，航速約3kn，作業(yè)時(shí)由運(yùn)載艦船上的遙控臺(tái)控制。第二代的“大鍵琴-2R-PM”專供海軍特種部隊(duì)使用，由“紅寶石”海上裝備中央設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)。殼體直徑約1m，重量約3.7t，可由經(jīng)過(guò)現(xiàn)代化改裝的949M型核潛艇以及BS-64“莫斯科郊外”號(hào)和K-329“別爾哥德羅”號(hào)特種核潛艇搭載［9］。

“大鍵琴”系列無(wú)人潛航器可進(jìn)行海底探測(cè)、攝像，并向地面接收站傳送高分辨率圖像。俄羅斯曾多次將其用于北極地理考察，測(cè)定北極大陸架的高緯度邊界。還可為石油和天然氣公司提供地質(zhì)勘探服務(wù)，或用于監(jiān)視海底管道和通信線路的狀態(tài)［10］。

3.3 “波塞冬”（Poseidon）無(wú)人潛航器

“波塞冬”核動(dòng)力無(wú)人潛航器與世界其他國(guó)家研發(fā)的無(wú)人潛航器相比，具有深度大、航程遠(yuǎn)、速度快、核常兼?zhèn)涞膬?yōu)勢(shì)。該無(wú)人潛航器由紅寶石中央海洋技術(shù)設(shè)計(jì)局和圣彼得堡孔雀石海洋機(jī)械制造設(shè)計(jì)局聯(lián)合研制。核動(dòng)力使其巡航距離超過(guò)10000km，最高巡航速度超過(guò)60kn，最大潛深為1000m，既可搭載常規(guī)戰(zhàn)斗部，也可搭載核戰(zhàn)斗部，可對(duì)航母編隊(duì)、基地等多種目標(biāo)實(shí)施打擊［11～13］?！安ㄈ钡难兄埔鸭{入俄羅斯《2018-2027年俄聯(lián)邦國(guó)家武器裝備綱要》內(nèi)，計(jì)劃2027年-2030年間服役，首批裝備數(shù)量為32艘。

4 大型UUV主要作戰(zhàn)任務(wù)

4.1 時(shí)敏打擊任務(wù)

大型UUV攜帶彈藥量大，可對(duì)目標(biāo)實(shí)施時(shí)敏打擊［14］。時(shí)敏打擊是指在極短時(shí)間內(nèi)完成從探測(cè)目標(biāo)到打擊目標(biāo)的一系列過(guò)程，將彈藥投向目標(biāo)。大型無(wú)人潛航器可攜帶武器或裝備武器發(fā)射艙，在敵方未察覺(jué)的情況下隱蔽接近，因此能以更快的反應(yīng)時(shí)間消滅目標(biāo)?？蓪?duì)航道、港口和基地的敵方水面艦艇、潛艇、輔助船等時(shí)敏目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視、跟蹤和攻擊［15］。

4.2 負(fù)載投送任務(wù)

由于水下運(yùn)輸物資可避免倍空天偵察設(shè)備探測(cè)，且不受海況和氣候影響，大型無(wú)人潛航器可攜帶儲(chǔ)存裝備、燃料彈藥以及耗材，為特種作戰(zhàn)部隊(duì)和時(shí)敏打擊任務(wù)提供后勤支援保障［16］。也可為執(zhí)行其它任務(wù)而攜帶傳感器、部署或預(yù)置水雷武器等，將其運(yùn)送至預(yù)定水域并布放，可對(duì)敵近岸海域的航道、港口和基地實(shí)施攻勢(shì)布雷［17］。

4.3 情報(bào)、偵察和監(jiān)視任務(wù)

由有人兵力投放或從己方海域自行隱蔽抵近敵方海岸或重要目標(biāo)附近，進(jìn)行長(zhǎng)期潛伏，收集重要的水聲、電磁和光電情報(bào)數(shù)據(jù)，可大大增強(qiáng)己方的情報(bào)、偵察和監(jiān)視能力。通過(guò)各型聲納、水下電視等可對(duì)敵方航道、港口和基地附近的水下防潛網(wǎng)、水聲基陣等目標(biāo)實(shí)施偵察；通過(guò)配置水聲測(cè)量裝置功能模塊，可測(cè)量并收集敵方目標(biāo)的輻射噪聲、主動(dòng)聲納信號(hào)以及海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)［18］。美海軍水下戰(zhàn)中心開發(fā)的“曼塔”（Manta）巨型UUV可攜帶熱成像儀、雷達(dá)偵聽接收機(jī)以及能夠以11Gb/s的速度處理數(shù)據(jù)的無(wú)線以太網(wǎng)鏈路，并且還在其前端部署了“雷摩斯”（Remus）無(wú)人潛航器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)。

4.4 模擬潛艇任務(wù)

模擬潛艇可作為信息戰(zhàn)的一種方式，以達(dá)到欺騙、威懾、瓦解敵人的目的。當(dāng)前出至敵方附近危險(xiǎn)海域，可使用潛艇噪聲模擬、回聲模擬和磁場(chǎng)模擬等任務(wù)模塊，以充當(dāng)潛艇誘餌或?qū)撤奖捅鲗?shí)施信息干擾。也可作為反潛戰(zhàn)訓(xùn)練靶（Modular，Adaptive，Stimulator for Training&Test，MASTT），通過(guò)模擬各類潛艇目標(biāo)性能參數(shù)，用于反潛作戰(zhàn)訓(xùn)練以及潛艇傳感器和指揮系統(tǒng)校準(zhǔn)。具有設(shè)計(jì)時(shí)間短、費(fèi)效比高、維護(hù)成本低的特點(diǎn)［18～19］。

5 大型UUV未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

5.1 向著巨大化方向發(fā)展

更大體積和重量的大型UUV意味著具有更大航程和負(fù)載量。美軍20世紀(jì)90年代末研制的用于技術(shù)演示驗(yàn)證的“曼塔”（Manta）大型無(wú)人潛航器重量為 7t～8t，而最新型的“虎鯨”（Orca）大型無(wú)人潛航器已達(dá)到45t。近年來(lái)，為彌補(bǔ)潛艇數(shù)量不斷減少而造成的戰(zhàn)斗力空缺，美國(guó)研制的大型UUV數(shù)量、型號(hào)不斷增加，很有可能在未來(lái)承擔(dān)大部分水下任務(wù)。除美、英、法等傳統(tǒng)海軍強(qiáng)國(guó)，伊朗、韓國(guó)等國(guó)也在積極開展大型UUV的研制［20］。

5.2 向著智能化方向發(fā)展

美國(guó)海軍在其2004年版《無(wú)人潛航器主計(jì)劃》中強(qiáng)調(diào)，無(wú)人潛航器傳感器技術(shù)的發(fā)展要圍繞“增強(qiáng)區(qū)域目標(biāo)覆蓋率、提高目標(biāo)分類與識(shí)別能力”來(lái)進(jìn)行，未來(lái)無(wú)人潛航器要具備“感知核生化和爆炸威脅目標(biāo)、通過(guò)非傳統(tǒng)途徑跟蹤敵方潛艇”等能力。大型UUV與人工智能新技術(shù)的結(jié)合，將使得大型UUV具備高度智能的自主路徑規(guī)劃、信息融合、智能判斷、任務(wù)智能決策等能力，可進(jìn)一步提高作戰(zhàn)效能［21］。

5.3 向著多功能化方向發(fā)展

開放式模塊化發(fā)展是大型UUV一個(gè)最顯著的發(fā)展特點(diǎn)。采用模塊集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可對(duì)航行深度和航行路徑進(jìn)行預(yù)編成控制。通過(guò)更改模塊實(shí)現(xiàn)UUV的任務(wù)重構(gòu)，既減小了設(shè)計(jì)難度，又降低了建設(shè)成本，從單一的任務(wù)平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行多種任務(wù)的功能型任務(wù)平臺(tái)，可對(duì)上級(jí)作戰(zhàn)要求作出快速反應(yīng)［22］。

6 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人潛航器具有隱蔽性強(qiáng)、靈活機(jī)動(dòng)、遂行任務(wù)多樣等特點(diǎn)。隨著各國(guó)不斷加大對(duì)大型UUV的研究力度，大型UUV憑借其強(qiáng)大的載荷搭載能力，配合水面艦艇、潛艇或單獨(dú)行動(dòng)，或?qū)⒋呱鲂碌淖鲬?zhàn)樣式，改變傳統(tǒng)海上作戰(zhàn)格局。在發(fā)展大型UUV的同時(shí)，也應(yīng)開展對(duì)大型無(wú)人潛航器的應(yīng)對(duì)研究工作，提高探測(cè)與攻擊能力，消滅其威脅于無(wú)形之中。