許 彩 鄧 林

（1.海軍裝備部駐武漢地區(qū)第三軍事代表室 武漢 430205）（2.武漢第二船舶設(shè)計研究所 武漢 430205）

1 引言

潛艇傳統(tǒng)的作戰(zhàn)手段和作戰(zhàn)樣式已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)代化海戰(zhàn)的需要，為了更加充分地發(fā)揮潛艇在高技術(shù)局部海戰(zhàn)中的重要作用，各國正在積極研制和不斷更新潛艇的武器裝備，潛射無人機以其強大的偵察探測與信息中繼能力逐步進入各國的視野。

無人機具有高隱蔽性、強機動性和遠航程的優(yōu)勢，使其能在無制空制海權(quán)的條件下，對戰(zhàn)場環(huán)境進行隱蔽的偵察，使?jié)撏г跐摵綘顟B(tài)下即可獲取周邊的環(huán)境信息，搶占信息優(yōu)勢，從而大幅提升潛艇對戰(zhàn)場環(huán)境的感知能力和體系作戰(zhàn)能力，有效解決潛艇偵察能力弱、指揮協(xié)同難度大等問題，將潛艇融入海陸空天聯(lián)合作戰(zhàn)體系之中。

2 國外潛射無人機發(fā)展歷程

2.1 美國

20世紀90年代，諾思羅普·格魯曼公司和洛克希德·馬丁公司聯(lián)合研制了“海上搜索者”潛射無人機，采用折疊機翼，可從潛艇的533mm 魚雷發(fā)射管發(fā)射，潛航狀態(tài)下的潛艇通過露出水面的天線前段對其進行控制，并攜帶有5kg～10kg 戰(zhàn)斗部，具備偵察預(yù)警、通信導(dǎo)航、目標搜索和打擊能力，1996 年，美軍利用“阿什維爾”號潛艇成功發(fā)射“海上搜索者”潛射無人機。

20世紀90年代末，洛克希德·馬丁公司開始研制“鸕鶿”潛射可回收多用途無人機，“鸕鶿”無人機折疊后可采用“俄亥俄”級戰(zhàn)略核潛艇的三叉戟彈道導(dǎo)彈的2110mm 發(fā)射筒發(fā)射，提供情報監(jiān)視、武裝偵察和戰(zhàn)場毀傷評估等任務(wù)支持。2006 年11月，洛馬公司臭鼬工廠進行了“鸕鶿”無人機的濺落與回收試驗。

圖1 “鸕鶿”無人機發(fā)射想定圖

2002 年，美海軍開始對“俄亥俄”級戰(zhàn)略核潛艇進行改裝，設(shè)想利用改裝后的“俄亥俄”級核潛艇發(fā)射波音公司的“掃描鷹”無人機，“掃描鷹”無人機翼展3.1m，最大可攜帶6kg 載荷，續(xù)航時間可達到15h，可作為通信中繼節(jié)點，并提供超視距偵察結(jié)果。

2009 年，為滿足偵察監(jiān)視與攻擊作戰(zhàn)需求，雷神公司完成“彈簧折刀”潛射無人機開發(fā)，“彈簧折刀”潛射無人機為單兵小型無人機，重量不足2kg，裝載于水下發(fā)射運載器中，通過垃圾拋棄裝置投出艇外完成發(fā)射，“彈簧折刀”潛射無人機具備實時視頻傳輸能力，作戰(zhàn)半徑大于5km，續(xù)航時間大于5min，速度可達55kn～85kn，由于該機型具有極低的熱成像與噪聲痕跡，隱蔽性很強，當前已開發(fā)“彈簧折刀”2.0無人機，其續(xù)航時間可達0.5h。

2013 年12 月5 日，美海軍“洛杉磯”級攻擊核潛艇“普羅維等斯”號利用“魴鮄”發(fā)射裝置成功發(fā)射XFC 無人機，XFC 可搭載光電探測載荷，續(xù)航時間超過6h，巡航速度可達55km/h，試驗中XFC 無人機成功執(zhí)行了數(shù)小時任務(wù)，將實時偵察視頻畫面?zhèn)骰亓恕捌樟_維等斯”號核潛艇和其他水面艦艇。

表1 三型潛射無人機基本數(shù)據(jù)對比

2016 年5 月，美海軍計劃采購150 架“黑翼”潛射無人機，可通過攻擊型核潛艇、彈道導(dǎo)彈核潛艇、無人潛航器等平臺發(fā)射，該機型質(zhì)量約1.8kg，長度0.5m，并擁有著1h 的續(xù)航時間，巡航速度可達80km/h～160km/h，攜帶有先進的微型傳感器，可執(zhí)行相應(yīng)的偵察任務(wù)。

圖2 黑翼無人機

2016 年8 月，洛克希德·馬丁公司在海軍演習時利用“槍魚MK2 型”無人潛航器發(fā)射微型固定翼無人機Vector Hawk，并對Vector Hawk 無人機的跨域通信和指揮控制能力進行了驗證。

2.2 德國

德國加貝勒機械制造有限公司與EMT 工程技術(shù)公司合作研制海軍空中光學偵察系統(tǒng)（VO?LANS），也被稱為飛魚座系統(tǒng)，安裝在升降桅桿頂端的密封耐壓容器內(nèi)，通過耐壓容器折合蓋的開閉控制無人機的彈射，同時最多可攜帶三架可自動發(fā)射的無人機。

3 潛射無人機發(fā)展技術(shù)難點分析

潛射無人機發(fā)展的技術(shù)難點不在于無人機的飛行控制與作戰(zhàn)決策，而是如何將無人機系統(tǒng)完整集成到潛艇系統(tǒng)中，保證潛艇與無人機的適配性，包括潛射無人機的發(fā)射方式、發(fā)射裝置、干式發(fā)射的運載裝置以及發(fā)射后的回收等。

圖3 飛魚座系統(tǒng)

3.1 發(fā)射方式

潛射無人機發(fā)展過程中的一大技術(shù)難點是其發(fā)射方式。根據(jù)無人機發(fā)射時所處的狀態(tài)可將潛射無人機的發(fā)射方式分為兩大類，水上發(fā)射和水下發(fā)射。水上發(fā)射方式分為兩種，一種直接將無人機從上浮的潛艇上發(fā)射出去，技術(shù)難度比較小，但極容易暴露潛艇目標，降低潛艇的生存能力；另一種則是利用潛艇的模塊化桅桿將無人機與發(fā)射裝置送出水面，由于模塊化桅桿承載力有限，因此只能發(fā)射輕小型無人機，且潛艇的暴露幾率也很大。

水下發(fā)射方式隱蔽性相對較高，能夠有效提高潛艇的生存能力，因此受到各國重視，得到了迅速的發(fā)展。根據(jù)發(fā)射過程是否與水接觸又可將水下發(fā)射分為濕式發(fā)射與干式發(fā)射，濕式發(fā)射直接在水下發(fā)射無人機，因此對無人機的尺寸、重量等限制較少，但對無人機的密封性、耐腐蝕性和可靠性要求較高。干式發(fā)射方式即將無人機裝載在密封的運載裝置內(nèi)，利用魚雷發(fā)射管等發(fā)射裝置將其發(fā)射出去脫離潛艇，運載器出水后即可將無人機發(fā)射出去。

在以上幾種發(fā)射方式中，潛艇上浮至水面發(fā)射無人機的水上發(fā)射方式由于極不利于母艇的隱蔽與安全，正逐步淘汰；模塊化桅桿發(fā)射方式的難度最小，但其承載力的限制約束了潛射無人機的作戰(zhàn)效能；濕式發(fā)射方式存在眾多的技術(shù)難題，發(fā)射難度最大，但其作戰(zhàn)效能最好，且反應(yīng)速度快，發(fā)射出的無人機可回收，今后有很大的發(fā)展空間；干式發(fā)射方式解決了濕式發(fā)射的抗壓和密封問題，降低了對新型防水無人機的研發(fā)成本，提高了潛艇的隱蔽能力，因此應(yīng)用相對廣泛，但存在需要設(shè)計裝載無人機的運載裝置和發(fā)射的無人機回收困難的問題。

3.2 發(fā)射裝置

理論上，潛艇的廢物拋棄裝置、對抗發(fā)射器等外孔道均可用來發(fā)射潛射無人機，當前受廣泛認可的發(fā)射裝置主要包括如下幾種：

潛艇魚雷發(fā)射管，可參考潛射反艦導(dǎo)彈發(fā)射技術(shù)，技術(shù)成熟度高，試驗充分；導(dǎo)彈發(fā)射筒，“鸕鶿”無人機即通過此進行發(fā)射；通用模塊式桅桿，可在潛望深度一次性發(fā)射多個潛射無人機；垃圾拋棄裝置，裝載“彈簧折刀”潛射無人機的運載裝置即通過垃圾拋棄裝置發(fā)射。

3.3 運載裝置

要完成無人機的水下潛射，需要考慮無人機從水下到空氣中的過度，應(yīng)用更為廣泛的干式發(fā)射需要將無人機裝載在具有良好密封性能的運載艙內(nèi)，整個發(fā)射過程潛射無人機處在干燥的環(huán)境中，運載裝置可以利用魚雷發(fā)射管、導(dǎo)彈發(fā)射管等發(fā)射裝置進行釋放。如圖4 所示，為利用運載裝置發(fā)射潛射無人機的過程，包括運載裝置與潛艇分離、運載裝置航行到水面、運載裝置方向和角度調(diào)整、無人機與運載裝置分離和無人機自主飛行。利用運載裝置的干式發(fā)射能夠有效解決無人機的防水和抗壓問題，同時降低了發(fā)射成本，提高了發(fā)射安全性。運載裝置需要滿足一定的技術(shù)要求。

圖4 潛射無人機干式發(fā)射流程示意圖

運載裝置需要具備一定的機動能力，能夠?qū)崿F(xiàn)與潛艇的分離，同時具備穩(wěn)定將潛射無人機運送到水面的能力；運載裝置需要具備一定的抵抗海流的能力，能夠在不良海況下保持較好的穩(wěn)定性，并能夠在發(fā)射過程中維持姿態(tài)穩(wěn)定；由于運載裝置工作的海洋環(huán)境具備較強的腐蝕性，因此運載裝置必須具備良好的耐腐蝕性和水密性，并具備一定的抗水壓能力。

3.4 回收系統(tǒng)

相較于空中、陸上或水面上的無人機攜載平臺，潛艇對無人機的回收相對困難，回收過程也極容易暴露母艇的位置。潛射無人機回收使用最為廣泛的為傘降回收方式，其傘降回收系統(tǒng)一般配有控制機構(gòu)、回收傘和開傘裝置。由于陸上回收對潛射無人機的戰(zhàn)術(shù)約束太多，潛射無人機回收系統(tǒng)一般需要能夠?qū)崿F(xiàn)海上回收，而海上回收還需配備能使無人機在水面漂浮規(guī)定時間的漂浮系統(tǒng)。為了避免回收時海水對無人機的侵蝕，潛射無人機需要采用密封結(jié)構(gòu)。大型潛射無人機例如“鸕鶿”的回收，先利用傘降回收系統(tǒng)幫助“鸕鶿”穩(wěn)定降落入水，然后利用潛艇的潛航器或水下機械臂搜尋并移動“鸕鶿”無人機實現(xiàn)回收。小型潛射無人機的回收相比于一次性使用來說費用高很多，回收技術(shù)復(fù)雜與耗時長也增添了其暴露風險，因此小型潛射無人機傾向于一次性使用。

4 潛射無人機作戰(zhàn)樣式分析

在當前以潛為主的作戰(zhàn)體系中，潛艇的突出優(yōu)勢和戰(zhàn)術(shù)特性是其超高的隱蔽性，能夠給予敵方出其不意的打擊，但現(xiàn)代航空反潛技術(shù)發(fā)展迅速，對潛艇的隱蔽性能需求越來越高。潛射無人機的發(fā)射使用須以保持潛艇的隱蔽性為前提，但現(xiàn)今的大型、中型潛射無人機發(fā)射方式多為濕式發(fā)射，與潛射導(dǎo)彈發(fā)射類似，極易暴露母艇位置?？砂l(fā)展水下隱蔽發(fā)射小型潛射無人機技術(shù)，減小暴露目標可能性的同時滿足潛艇偵察預(yù)警和打擊引導(dǎo)等需求?？傮w來說，潛射無人機用于海上作戰(zhàn)時主要包括以下三種作戰(zhàn)樣式。

4.1 情報搜集、偵察預(yù)警

潛射無人機擁有潛艇完全無法比擬的高度優(yōu)勢，在發(fā)射升空后，能夠充分發(fā)揮無人機的機動性好的優(yōu)勢，減小潛艇偵察距離的限制，有效完成戰(zhàn)場情報搜集、目標偵察預(yù)警任務(wù)，使?jié)撏г跐摵綘顟B(tài)下即可獲取周邊的環(huán)境信息，從而大幅提升潛艇對戰(zhàn)場環(huán)境的感知能力。當前無人機熱成像與噪聲痕跡較低，很難用視覺手段對無人機進行感知，具備較為優(yōu)越的隱身性能，使得其能夠?qū)崿F(xiàn)對目標的“近距”偵察，也可對戰(zhàn)場區(qū)域內(nèi)機動的目標進行跟蹤監(jiān)視，必要的條件下還可對目標的毀傷效果進行評估，為之后打擊決策提供依據(jù)。

4.2 通信中繼、協(xié)同作戰(zhàn)

潛射無人機可通過衛(wèi)星或通用數(shù)據(jù)鏈終端接入戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)，將無人機偵察到的戰(zhàn)場態(tài)勢信息、目標信息，和潛艇收集到的情報信息發(fā)送至信息網(wǎng)絡(luò)，并從信息網(wǎng)絡(luò)獲取與其他作戰(zhàn)系統(tǒng)或作戰(zhàn)平臺協(xié)同作戰(zhàn)所需的各類信息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給潛艇。潛射無人機作為潛艇與戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)的通信中繼，能夠有效實現(xiàn)潛艇與戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)的通信銜接，在保持潛艇隱蔽性的同時提高潛艇通信距離。同時，潛射無人機高機動能力以及高功能性，使其能夠很好地配合潛艇、水面艦艇之間的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同。

4.3 遠距引導(dǎo)、精準打擊

潛射無人機對敵方目標實現(xiàn)遠距引導(dǎo)打擊主要包括以下幾個方面：

1）潛射無人機對敵方岸上重要軍事目標進行戰(zhàn)術(shù)偵察，并將情報信息傳遞給潛艇，引導(dǎo)潛艇利用導(dǎo)航對敵方岸上重要軍事目標進行遠距離打擊，在保證打擊效果的同時保證潛艇的安全；

2）當潛艇利用探測設(shè)備對敵方艦艇進行探測時，經(jīng)常也會受到敵方的探測，而利用潛射無人機對敵方艦艇進行探測偵察可以有效實現(xiàn)己方潛艇的隱蔽，并實時的將目標數(shù)據(jù)傳給潛艇，實現(xiàn)對敵方艦艇的安全精準打擊，使?jié)撏Ь邆溥h程精準打擊敵方機動目標的能力；

3）潛射無人機能對戰(zhàn)場空域進行偵察監(jiān)視，有效監(jiān)測敵方空中反潛力量，并及時向潛艇反饋敵機的信息，為潛艇對敵機打擊贏得時間。

5 結(jié)語

潛射無人機是潛艇技術(shù)和無人機技術(shù)發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物，是協(xié)同體系作戰(zhàn)對潛艇提出的迫切需求，可以提升潛艇的作戰(zhàn)能力并改善潛艇信息能力弱、對抗航空反潛兵力能力弱的劣勢，能夠較好滿足潛艇在未來海上作戰(zhàn)中的需求。