于治強,涂天佳, 劉麗君

(中國直升機設計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

隨著戰(zhàn)爭信息化程度的不斷提高，聯(lián)合作戰(zhàn)已經(jīng)成為信息化戰(zhàn)爭的基本作戰(zhàn)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(lián)合，將實現(xiàn)空中、水面、水下態(tài)勢的全感知，從而大大提升海軍的作戰(zhàn)能力和任務效能。本文的空中與水下裝備聯(lián)合是指反潛直升機與無人潛航器的協(xié)同作戰(zhàn)。反潛直升機具有強大的機動性、空中和水面?zhèn)刹煲约叭蝿蛰d荷能力;但反潛直升機受留空時間、作戰(zhàn)環(huán)境等條件影響較大，并且戰(zhàn)勤人員培養(yǎng)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(yōu)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(zhàn)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(yōu)勢, 實現(xiàn)反潛直升機和無人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)是一種優(yōu)先可發(fā)展和可實現(xiàn)的作戰(zhàn)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(jīng)開展了關于空中與水下裝備聯(lián)合作戰(zhàn)的研究。2015年，美軍以反潛戰(zhàn)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(xiàn)信息通聯(lián)，而后“滑浪者”與模擬“火力偵察兵”無人機的貝爾直升機實現(xiàn)通聯(lián)；無人潛航器將發(fā)現(xiàn)識別的目標信息數(shù)據(jù)在經(jīng)過處理后，融入模擬“火力偵察兵”的機載目標系統(tǒng)；最終目標數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o人武器操作人員，操作者經(jīng)過確認后控制“火力偵察兵”發(fā)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(xié)同作戰(zhàn)。演習中，潛艇發(fā)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(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務?！昂谝怼睙o人機完成潛艇與“鯊魚”間的通信中繼，實現(xiàn)水下和水面的跨域通信和指控。在美軍的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)體系中，潛艇、UUV等水下作戰(zhàn)平臺通過連接其他潛艇、UUV、水面艦艇以及空中、太空各作戰(zhàn)層次的傳感器網(wǎng)絡獲得全方位的信息，并借助水下指控數(shù)據(jù)鏈在水下節(jié)點和水上節(jié)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(wǎng)絡化協(xié)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(lián)合反潛作戰(zhàn)具有極大潛能。國外已經(jīng)對跨域協(xié)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(xié)同反潛作戰(zhàn)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(zhàn)效能進行探索。

1 直升機/無人潛航器協(xié)同反潛的特點

隨著潛艇技術的發(fā)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(zhàn)的需求，不同裝備體系協(xié)同作戰(zhàn)是未來海上反潛作戰(zhàn)的重要手段。直升機/無人潛航器協(xié)同反潛的特點體現(xiàn)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(zhàn)中，受反潛直升機可監(jiān)聽浮標數(shù)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(huán)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(fā)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(zhí)行探測任務。反潛直升機可在無人潛航器發(fā)現(xiàn)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(fā)揮各自特長，形成優(yōu)勢互補

反潛直升機與無人潛航器的聯(lián)合作戰(zhàn)，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，實現(xiàn)功能互補。例如，無人潛航器可長時間在水下執(zhí)行重復性的偵察、監(jiān)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(fā)現(xiàn)可疑目標后，反潛直升機可快速出動至目標區(qū)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(zhàn)術運用更加靈活

反潛直升機與無人潛航器各自的優(yōu)勢為指揮員制定戰(zhàn)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(qū)域進行巡邏搜潛，發(fā)現(xiàn)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(xié)同控制要求高

要實現(xiàn)直升機與無人潛航器的協(xié)同，需要在直升機上加裝無人潛航器的指控系統(tǒng)。由于兩型裝備的戰(zhàn)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(xié)同控制的任務規(guī)劃系統(tǒng)要根據(jù)任務需求，綜合兩型裝備的特點，制定最優(yōu)的協(xié)同模式，以便形成密切配合，發(fā)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(jiān)控，飛行員的操作負荷較大，因此對指控系統(tǒng)的人機功效提出了更高的要求。

5) 對信息傳輸系統(tǒng)要求高

反潛直升機與無人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)，勢必要建立兩者之間的通信，實現(xiàn)兩者的協(xié)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(xié)同作戰(zhàn)的信息傳輸需求。

2 直升機/無人潛航器協(xié)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(zhí)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(jīng)過的區(qū)域持續(xù)、反復地巡邏搜索，對大范圍海域進行持續(xù)監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)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(qū)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(fā)現(xiàn)目標后，引導無人潛航器對目標進行跟蹤監(jiān)視

受留空時間限制，反潛直升機不適合執(zhí)行跟蹤監(jiān)視任務。為此，反潛直升機在發(fā)現(xiàn)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(jiān)視。示意圖見圖2。

圖2 反潛直升機發(fā)現(xiàn)目標后，引導無人潛航器對目標進行跟蹤監(jiān)視

2.3 反潛直升機和無人潛航器分區(qū)域協(xié)同搜索

在執(zhí)行較大海域搜索任務時，部隊的實際做法是增加反潛機數(shù)量，以擴大搜索面積。但隨著反潛機數(shù)量的增加，指揮協(xié)調空中兵力的難度就會增加，同時持續(xù)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(fā)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(qū)域和搜索航路(進出點、轉彎點、航向、航速和深度)，實現(xiàn)對較大海域的持續(xù)搜索。圖 3所示為反潛直升機/無人潛航器區(qū)域協(xié)同搜索示意圖。

圖3 反潛直升機/無人潛航器區(qū)域協(xié)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(qū)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(zhí)行搜索任務的同時，實時監(jiān)控無人潛航器的狀態(tài)，當情況發(fā)生變化或遇到突發(fā)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(qū)域協(xié)同偵察打擊任務

在執(zhí)行危險區(qū)域的協(xié)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(qū)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(fā)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(qū)域協(xié)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(shù)量有限，對敵艇的打擊能力有限。在進行反潛作戰(zhàn)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(xié)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(zhí)行遠距離任務時，只能定時上浮通過衛(wèi)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(zhàn)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(xié)同反潛能力需求

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

1) 反潛直升機/無人潛航器協(xié)同指揮控制

反潛直升機/無人潛航器協(xié)同指揮控制應從作戰(zhàn)需求入手，分析兩型裝備的戰(zhàn)術運用和技術特點，考慮如何充分發(fā)揮兩型裝備的協(xié)同作戰(zhàn)效能。一是發(fā)展新型反潛直升機/無人潛航器協(xié)同任務規(guī)劃系統(tǒng)，對現(xiàn)有反潛直升機任務規(guī)劃系統(tǒng)和無人潛航器任務規(guī)劃系統(tǒng)進行有機融合，實現(xiàn)有人直升機/無人潛航器協(xié)同兵力需求規(guī)劃、協(xié)同模式及作戰(zhàn)方式的選擇、編隊隊形的確定及航路規(guī)劃、任務重規(guī)劃等；二是有人直升機/無人潛航器的協(xié)同決策系統(tǒng)，包括決策信息融合、態(tài)勢實時預測與威脅評估、針對突發(fā)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(xié)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(xié)同作戰(zhàn)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(lián)合反潛的核心，也是保證協(xié)同任務成功執(zhí)行的重要前提。因此，一是為實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(jīng)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(xié)同反潛作戰(zhàn)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(zhàn)術決策，并給無人潛航器傳遞信息?？梢钥闯?，信息是影響直升機/無人潛航器協(xié)同反潛作戰(zhàn)整個作戰(zhàn)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(wěn)定性極為關鍵。一是裝備功能強大的協(xié)同任務規(guī)劃系統(tǒng)，實現(xiàn)對包含多艘無人潛航器的協(xié)同反潛系統(tǒng)的任務規(guī)劃和態(tài)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(huán)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(xié)同反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)中的執(zhí)行者，也是整個指揮控制的終端環(huán)節(jié)，其作戰(zhàn)能力對整個協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)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(zhí)行持續(xù)監(jiān)視任務的需求，彌補反潛直升機在續(xù)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(xié)同反潛的作戰(zhàn)模式，能夠選擇相應的掛載方案并實現(xiàn)快速轉換，就需要做好頂層架構，根據(jù)作戰(zhàn)需要對無人潛航器進行模塊化設計，并實現(xiàn)接口的通用化和數(shù)據(jù)格式的規(guī)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??；四是為無人潛航器開發(fā)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(jiān)視平臺，還應開發(fā)綜合集成探潛技術，可搭載多種任務載荷，并能根據(jù)任務需要任意選擇其中幾種搭載，實現(xiàn)在無干擾條件下的探潛任務。

4 結論

現(xiàn)代海戰(zhàn)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(lián)合已經(jīng)成為信息化戰(zhàn)爭的重要特點。無人潛航器平臺的發(fā)展，以及協(xié)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(xié)同反潛作戰(zhàn)提供了有利支撐。反潛直升機與無人潛航器的協(xié)同，可以實現(xiàn)水下/水上戰(zhàn)場態(tài)勢高度感知與戰(zhàn)術協(xié)同，大大提高單個裝備的反潛作戰(zhàn)能力和任務效能。本文通過對反潛直升機與無人潛航器協(xié)同反潛模式的分析，對直升機/無人潛航器協(xié)同戰(zhàn)術運用、指揮控制和能力需求進行了探討，對未來協(xié)同反潛作戰(zhàn)的發(fā)展進行了有益探索。