軍用UUV的發(fā)展與應(yīng)用前景展望＊

李德遠(yuǎn) 吳汪洋 李曉晨

（海軍駐四三一廠軍代表室 葫蘆島 125004）

1 前言

水下無(wú)人航行器（Unmanned Undersea Vehicle，UUV）作為一種海上力量倍增器，有著廣泛而重要的軍事用途，在未來(lái)海戰(zhàn)中有不可替代的作用。隨著UUV及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，UUV被已經(jīng)用于執(zhí)行掃雷、偵察、情報(bào)搜集及海洋探測(cè)等任務(wù)，在未來(lái)海戰(zhàn)中還可能作為水下武器平臺(tái)、后勤支持平臺(tái)等裝備使用。

UUV主要分為遙控水下航行器（Remotely Operated Vehicle，ROV）和自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）兩類。ROV后面拖帶電纜或光纜，在人的控制下進(jìn)行工作。其研制開始于20世紀(jì)50年代，70～80年代已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。隨著微電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、小型導(dǎo)航設(shè)備、指揮與控制硬件、邏輯與軟件技術(shù)的發(fā)展，AUV脫穎而出，目前正處在蓬勃發(fā)展階段。AUV自帶能源，采用自治控制方式，靈活自如，可廣泛應(yīng)用于偵察監(jiān)視、情報(bào)收集、跟蹤、預(yù)警、通訊中繼、水下攻擊等各方面。

2 軍用UUV的應(yīng)用與發(fā)展

為了在海戰(zhàn)中取得優(yōu)勢(shì)，各海洋大國(guó)都在開發(fā)各種用途的軍用水下航行器，包括探雷型水下航行器、掃雷型水下航行器、偵察型水下航行器、攻擊型水下航行器等。其中美國(guó)、俄羅斯、歐洲和日本在水下航行器領(lǐng)域居于世界先進(jìn)水平。

執(zhí)行水下打撈和救助任務(wù)是水下航行器發(fā)展初期的典型使命，一般采取有纜方式。在水下航行器的發(fā)展進(jìn)程中，UUV多次成功執(zhí)行過(guò)水下打撈和救助任務(wù)。

UUV的隱蔽性使它更能夠適應(yīng)于水下偵察和警戒任務(wù)，在敏感海區(qū)、爭(zhēng)議海區(qū)或可能的未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)，由于種種原因，常規(guī)海上軍事力量無(wú)法去收集信息、偵察目標(biāo)；或者在潛艇無(wú)法活動(dòng)的淺水區(qū)域，需要一些秘密裝備或者說(shuō)無(wú)人系統(tǒng)能夠滲透到上述地區(qū)進(jìn)行搜集情報(bào)、監(jiān)視和偵察偵察。顯然，UUV是執(zhí)行上述任務(wù)的最好載體。在危險(xiǎn)度很高而且環(huán)境狀況隨時(shí)變化的淺海，UUV可以長(zhǎng)時(shí)間、自主地進(jìn)行隱秘性工作，收集水中和水面上的所有情報(bào)。美國(guó)、日本、加拿大、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等許多國(guó)家都研制了執(zhí)行水下搜索和偵察的UUV。

在UUV的發(fā)展過(guò)程中，探雷、掃雷是一項(xiàng)重要的使命。其工作模式主要有以下幾種：對(duì)水雷場(chǎng)進(jìn)行隱蔽偵察，根據(jù)偵察信息，母船可以得到雷區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)，從而選擇安全航線，或者采用其它裝備掃雷；聲吶發(fā)現(xiàn)水雷后，先給出其大致方位，然后給ROV裝上掃雷戰(zhàn)斗部，再把ROV放入水中。操作人員控制ROV駛向目標(biāo)，在進(jìn)一步對(duì)目標(biāo)精確定位，由ROV把炸藥在水雷旁放好，然后返回母艦，最后引爆水雷。掃雷型UUV是一種一次性UUV，肩負(fù)探雷和滅雷兩種使命，一旦探測(cè)到敵人的水雷，則以與水雷同歸于盡的方式除掉水雷。

為了保護(hù)本國(guó)領(lǐng)海，不少國(guó)家都在研究和敷設(shè)水下通訊網(wǎng)絡(luò)，作為未來(lái)海戰(zhàn)偵察、通訊和中繼網(wǎng)絡(luò)。而UUV既可以通過(guò)該水下通訊網(wǎng)絡(luò)與水面進(jìn)行雙向通訊，也可以作為該水下通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊中繼裝置。如果用多條UUV可以在水下組成一個(gè)具有作戰(zhàn)、偵察、通訊、警戒等功能的局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在海戰(zhàn)中將發(fā)揮極大的作用。

3 軍用UUV的組成

從作戰(zhàn)的角度來(lái)說(shuō)，UUV應(yīng)當(dāng)分為兩個(gè)基本部分：1）為執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)提供保障條件的部分，即航行器基本載體模塊；2）具體執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的部分，即作戰(zhàn)任務(wù)模塊。

3.1 基本載體模塊

基本載體模塊主要反映UUV的共性要求或共性特征，無(wú)論執(zhí)行哪一種作戰(zhàn)使命都需要把任務(wù)模塊送至一定的地方，這就需要UUV首先是一個(gè)能夠自主航行的水下武器載體或武器平臺(tái)?；据d體模塊的功能和性能參數(shù)應(yīng)當(dāng)采取盡量包容的原則，即盡可能覆蓋各作戰(zhàn)使命個(gè)性特征的要求，然后綜合考慮各相關(guān)因素，進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最優(yōu)的性能。航行器基本載體部分主要包括導(dǎo)航控制段、航行控制段、輔助推進(jìn)段、動(dòng)力艙、螺旋槳、水平鰭、推進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)組件、尾軸組件等裝置。作戰(zhàn)相關(guān)的UUV主要技術(shù)參數(shù)包括載體、發(fā)射回收方式、航程、航行時(shí)間、航速、最大航深、導(dǎo)航定位精度、動(dòng)態(tài)控制精度、遙控距離、搭載能量等。

3.2 作戰(zhàn)任務(wù)模塊

作戰(zhàn)任務(wù)模塊是UUV執(zhí)行軍事作戰(zhàn)任務(wù)的核心部分，主要反映UUV執(zhí)行不同作戰(zhàn)使命的個(gè)性要求或個(gè)性特征。作為能夠反復(fù)使用的平臺(tái)，模塊化的設(shè)計(jì)使UUV的使用和維護(hù)更加靈活多樣。同樣的UUV可以通過(guò)配置不同的任務(wù)模塊，完成多樣化的任務(wù)。因此，UUV在水下作戰(zhàn)中是一個(gè)多面手，例如執(zhí)行警戒、探測(cè)任務(wù)時(shí)，需要探測(cè)裝置和通訊裝置，不需要主動(dòng)聲源，也不需要更大的功率；而執(zhí)行攻擊任務(wù)時(shí)，需要大功率的聲源和精確的定位系統(tǒng)，而執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)，則需要配置相應(yīng)的作戰(zhàn)設(shè)備，所以執(zhí)行不同的作戰(zhàn)使命需要使用不同的任務(wù)模塊。相應(yīng)地為完成不同的任務(wù)，也會(huì)對(duì)基本載體模塊的性能參數(shù)如：航程、載重、速度、續(xù)航力等有不同的需求。

4 UUV的布放與回收方式

UUV雖然可自主航行，但無(wú)論是人工實(shí)時(shí)遙控還是按預(yù)設(shè)程序自主航行工作，UUV均需有一個(gè)基地或母船作為保障平臺(tái)，完成對(duì)UUV的投放、控制、回收和維護(hù)等工作，由于UUV的多樣性，其保障平臺(tái)也各不相同，既可以是岸基固定式的，也可以是水面水下航行的機(jī)動(dòng)平臺(tái)，甚至可以是人工或空中平臺(tái)。現(xiàn)在UUV的布放和回收多以水面或水下平臺(tái)為主。

水面布放相對(duì)實(shí)施起來(lái)比較簡(jiǎn)單、可靠，可分為滑道型、甲板起重型、船塢型以及人工布放等，其中甲板起重型布放方式是目前采用最多的方法，起重機(jī)架、絞盤等的發(fā)展都比較成熟，發(fā)射時(shí)碰撞很少，有利于保護(hù)UUV及內(nèi)部設(shè)備，人工干預(yù)也少。船塢型布放方式將發(fā)射過(guò)程轉(zhuǎn)移到水下，受海情的影響相對(duì)較小，布放較安全。水面回收方式適用于從海面艦艇上回收UUV，同樣可以分為滑道型、甲板起重型、船塢型以及人工回收等方式。水面平臺(tái)對(duì)UUV實(shí)施保障較易受到海情的影響，對(duì)于軍事任務(wù)而言可能會(huì)減弱UUV執(zhí)行任務(wù)時(shí)隱蔽性。

相對(duì)水面布放而言，水下平臺(tái)的支撐作用更具隱蔽性。UUV水下布放主要有魚雷管發(fā)射型、水下發(fā)射管發(fā)射型、艇外垂直發(fā)射型等方式。水下回收方式包括：牽引回收、機(jī)械臂回收、直接對(duì)接回收、附著在潛艇外側(cè)回等。總之，水下回收較水面回收更不易受外界環(huán)境影響，而且可以保證回收時(shí)的隱蔽性，適用于軍用UUV的回收。但是，水下回收對(duì)UUV控制精度要求高，必須盡量減小碰撞及水壓帶來(lái)的破壞。

不同的支撐平臺(tái)各有特色，優(yōu)缺點(diǎn)涇渭分明，對(duì)于不同的任務(wù)，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

5 UUV在水下作戰(zhàn)中的應(yīng)用

根據(jù)UUV的定義，現(xiàn)在使用的多種武器（如魚雷、聲誘餌、具有智能化的水雷等）都可以納入U(xiǎn)UV都范疇。然而，UUV的作用決不僅限于此，由于它目標(biāo)小、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、使用方式更靈活，功能更強(qiáng)、外形和布放形式更多樣化，而且多數(shù)情況下可以反復(fù)使用，在搜索偵查、遠(yuǎn)程攻擊、潛艇防御、自主作戰(zhàn)以及水下網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)等方面都可擔(dān)負(fù)更重要的任務(wù)或提高現(xiàn)有設(shè)備的作戰(zhàn)性能。

5.1 搜索和偵察

搜索和偵察功能主要是收集和傳送多種形式的數(shù)據(jù)，在敏感區(qū)域或潛艇難以到達(dá)的區(qū)域，UUV自主完成水下搜索任務(wù)，它可作為一個(gè)艇外傳感器或獨(dú)立武器平臺(tái)，在不增加母艦危險(xiǎn)的前提下擴(kuò)大探測(cè)范圍。

5.1.1 海洋戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)收集

傳統(tǒng)的海洋數(shù)據(jù)收集一般是依靠艦船表面安放或牽引各種探測(cè)系統(tǒng)，這種方式受到水面艦船速度和設(shè)備操作方面的限制，效率較低。如果采用UUV收集海洋戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，其靈活自主的性能可以更小的成本收集到更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，而且數(shù)倍于水面艦船的效率。特別是在有領(lǐng)土爭(zhēng)議的海區(qū)或地理?xiàng)l件復(fù)雜的淺海區(qū)，UUV的隱蔽性和自主性更加具有優(yōu)勢(shì)。此外還可以采用UUV建立長(zhǎng)期的活動(dòng)觀測(cè)站。

5.1.2 搜索和偵察

在危險(xiǎn)的海域，我方潛艇可以使自己保持在安全海域，由攜帶先進(jìn)探測(cè)系統(tǒng)的UUV在前方長(zhǎng)時(shí)間的執(zhí)行偵察警戒任務(wù)，該區(qū)域可以是敵方艦艇經(jīng)常出入的潛艇基地、港口和重要運(yùn)輸線附近的水域，一旦發(fā)現(xiàn)敵方艦艇，則及時(shí)與指揮中心通訊，并根據(jù)指揮中心的命令執(zhí)行跟蹤或攻擊使命。多艘偵察型UUV可以組成一個(gè)移動(dòng)的水下偵察、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，該水下偵察、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)可以布放于某一固定海域執(zhí)行任務(wù)，也可以根據(jù)作戰(zhàn)需求前往某一敏感海域布放，執(zhí)行偵察和監(jiān)視任務(wù)。

5.2 反水雷作戰(zhàn)

由水面艦艇或潛艇在距離敵人海岸數(shù)十公里外的安全位置發(fā)射一艘或多艘UUV，UUV自主航行或操作人員通過(guò)光（電）纜控制隱蔽搜索敵近岸的水雷，將偵察信息發(fā)回母船或者依靠自身的軟件系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。如果確認(rèn)了敵方水雷后，可以通過(guò)線導(dǎo)遙控型UUV在水雷附近放置戰(zhàn)斗部滅雷，或由自主式UUV直接攻擊，以同歸于盡的方式掃雷。

5.3 水下潛伏式自主作戰(zhàn)平臺(tái)

UUV可以根據(jù)戰(zhàn)術(shù)需要，進(jìn)行遠(yuǎn)程布放，長(zhǎng)期潛伏在預(yù)定海域。由于其自身背景噪聲低，有利于探測(cè)安靜型潛艇或航母，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，可以實(shí)施近距離偷襲，威力較大。與水雷相比，UUV作為自主作戰(zhàn)平臺(tái)，具有智能性、長(zhǎng)期性、隱蔽性、高性能和可回收的優(yōu)點(diǎn)。UUV可作為自主水雷布放平臺(tái)，也可以用于發(fā)射遠(yuǎn)程魚雷、發(fā)射遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、發(fā)射攻擊UUV、布放水雷防御裝置等。

5.4 水下防御作戰(zhàn)

大航程、隱蔽性使得UUV成為一種有效的信息或武器平臺(tái)，可以隱蔽接近偵察、干擾甚至攻擊毀傷，近距離發(fā)射武器等。因此，UUV的特點(diǎn)非常適合于潛艇的防御作戰(zhàn)，它可以作為欺騙目標(biāo)、壓制設(shè)備或佯動(dòng)目標(biāo)，掩護(hù)潛艇的行動(dòng)。

聲誘餌、聲干擾器也可以視作UUV的一種，可以模擬潛艇的聲學(xué)特性，接收敵主動(dòng)聲納信號(hào)，并復(fù)制模擬欺騙信號(hào)，或直接產(chǎn)生潛艇的模擬聲信號(hào)，達(dá)到混淆敵探測(cè)設(shè)備，保護(hù)我方潛艇的目的。UUV同誘餌區(qū)別在于它可以不受發(fā)射平臺(tái)的限制，體積更大，功能更強(qiáng)，工作時(shí)間也更長(zhǎng)，可以模擬潛艇的運(yùn)動(dòng)特性，同時(shí)可以回收重復(fù)使用，UUV在防御作戰(zhàn)中使用，可以改變現(xiàn)有防御系統(tǒng)在受到威脅時(shí)才進(jìn)行被動(dòng)防御的模式，轉(zhuǎn)而成為更為積極的主動(dòng)防御模式，掩護(hù)并輔助水下作戰(zhàn)平臺(tái)完成攻擊、偵查或通過(guò)威脅海域的任務(wù)。

5.5 戰(zhàn)斗支援功能

UUV可以作為戰(zhàn)斗支援平臺(tái)，參與水下作戰(zhàn)，提高水下作戰(zhàn)的效能，保障我重要作戰(zhàn)目標(biāo)的安全性。利用其隱蔽性和智能化的特點(diǎn)，UUV在水下可以完成攻擊目標(biāo)指示、通訊中繼、輔助導(dǎo)航、信息中轉(zhuǎn)等輔助作戰(zhàn)功能。

當(dāng)被攻擊目標(biāo)有著強(qiáng)大的反潛能力時(shí)。我潛艇難以接近對(duì)方目標(biāo)，就需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊，UUV能夠?yàn)轸~雷提高目標(biāo)指示，在輔助作戰(zhàn)過(guò)程中，UUV主要用于不同平臺(tái)之間，海上、岸上甚至是空中和太空中重要的通訊及導(dǎo)航連接。如UUV可以作為一個(gè)水下平臺(tái)和艦隊(duì)之間的信息中轉(zhuǎn)站，或是可以隱蔽地浮到水面展開天線，進(jìn)行通訊和導(dǎo)航。如果敷設(shè)了水下通訊網(wǎng)絡(luò)，作為未來(lái)海戰(zhàn)的偵察、通訊網(wǎng)絡(luò)。則UUV既可以通過(guò)該水下通訊網(wǎng)絡(luò)與指揮中心進(jìn)行雙向通訊，及時(shí)傳輸偵察信息；也可以作為該水下通訊網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，作為通訊中繼裝置。作為導(dǎo)航的輔助，UUV可作為臨時(shí)浮標(biāo)布置到指定的區(qū)域，或者迅速浮到水面為軍事行動(dòng)提供信息或通訊服務(wù)；UUV也可以在水下平臺(tái)與GPS或其它導(dǎo)航工具之間提供連接，避免水下平臺(tái)的暴露危險(xiǎn)。

6 UUV與潛艇武器系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)

6.1 UUV同水下作戰(zhàn)系統(tǒng)信息交互技術(shù)

UUV的水下作戰(zhàn)并不是空中樓閣，功能再?gòu)?qiáng)大的UUV也需要有足夠的信息支持和水下作戰(zhàn)平臺(tái)的協(xié)同，因此UUV需要完美地融入作戰(zhàn)體系。在UUV使用之前，需要根據(jù)UUV作戰(zhàn)使用需求和艇上作戰(zhàn)系統(tǒng)要求，確定潛射UUV的控制流程、接口方式、信息結(jié)構(gòu)，并對(duì)UUV獲得對(duì)信息對(duì)處理方式。在UUV的使用過(guò)程中，潛艇對(duì)UUV的遙控作為UUV自主控制的補(bǔ)充，是UUV正?？刂频囊粋€(gè)組成部分，也可以是在緊急或特殊情況下才對(duì)UUV實(shí)行控制，另一方面，UUV也需要把探測(cè)到的信息及時(shí)的傳輸?shù)綕撏?，以便潛艇及時(shí)決策和反應(yīng)。在與UUV的雙向通訊中，需要解決如何安全可靠地建立通訊通道、維護(hù)通訊可靠性、確定信息編碼方式以在有限的通訊速率下傳輸更豐富的信息。

6.2 UUV多任務(wù)模塊接口技術(shù)

UUV的模塊化設(shè)計(jì)和任務(wù)重構(gòu)技術(shù)是UUV區(qū)別于現(xiàn)有水下武器裝備和普通UUV的重要區(qū)別，有利于縮短產(chǎn)品研制周期，降低產(chǎn)品研制成本，提高產(chǎn)品技術(shù)性能與可靠性及維修性，更主要的是有利于產(chǎn)品更新?lián)Q代，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化，有利于根據(jù)不同功能、任務(wù)要求，迅速的進(jìn)行重構(gòu)。但不同的任務(wù)模塊，有著不同的功能和性能，也有不同的輸入和輸出的接口關(guān)系和信息內(nèi)容，因此需要協(xié)調(diào)并統(tǒng)一不同任務(wù)模塊間的接口，完成UUV的任務(wù)重構(gòu)。

6.3 通訊技術(shù)

UUV同控制平臺(tái)對(duì)通訊包括電纜通訊、光纖通訊、水聲通訊和無(wú)線電通訊等。其中電纜通訊和光纖通訊屬于有線通訊，信號(hào)傳送速度快，可靠性高，但是需要中繼裝置，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但UUV的機(jī)動(dòng)性和作業(yè)范圍受到限制。

在水下實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊的唯一手段就是水聲通訊，水聲通訊的距離取決于所使用的載波頻率及發(fā)射的功率，對(duì)水下航行器來(lái)說(shuō)，這兩者都受到了很大的限制，因此如何在功率有限的情況下，提高通信距離是一個(gè)難題。

6.4 UUV的水下布放和回收技術(shù)

隨著微電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、小型導(dǎo)航設(shè)備、指揮與控制硬件、通信、邏輯與軟件技術(shù)等的蓬勃發(fā)展，UUV的導(dǎo)航、通信、控制、傳感技術(shù)日漸成熟并已走向?qū)嵱没?。然而?duì)UUV水下回收裝置的設(shè)計(jì)與回收方法的研究卻進(jìn)展較慢，尚有許多工作需要去做。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵就是要在充分研究回收方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出合適的回收裝置以安全、可靠、快速地回收UUV。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，新軍事變革的浪潮蓬勃興起，大批信息化武器裝備如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，并呈現(xiàn)出相互融合、相互滲透和高度集成的發(fā)展新趨勢(shì)，戰(zhàn)爭(zhēng)的手段正在由機(jī)械劃時(shí)代向信息化時(shí)代轉(zhuǎn)變。

新軍事變革的實(shí)質(zhì)是將工業(yè)時(shí)代的機(jī)械化軍隊(duì)改造成為信息時(shí)代的信息化軍隊(duì)，即組建一個(gè)以海、陸、空、天、水下的“傳感器和發(fā)射器”為一體的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與決策者形成一個(gè)大系統(tǒng)，使各作戰(zhàn)平臺(tái)和作戰(zhàn)單位能共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，進(jìn)行自我協(xié)同、整體攻防，成倍提高作戰(zhàn)效果。作為信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，UUV是水下系統(tǒng)的關(guān)鍵探測(cè)和攻擊設(shè)備，從長(zhǎng)期發(fā)展的角度看，UUV必然是信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的關(guān)鍵裝備。

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