“水下幽靈”無(wú)人潛航器大起底

壁千刃

目前，無(wú)人化戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出相對(duì)清晰的藍(lán)圖：空中武器無(wú)人化、士兵機(jī)器人化以及水上武器無(wú)人化。其中，無(wú)人潛航器雖然還沒(méi)有經(jīng)歷戰(zhàn)火的洗禮，但由于它可攜帶各種傳感器和武器，能執(zhí)行一系列重要的軍事支援任務(wù)，極大擴(kuò)展海軍的作戰(zhàn)能力，因此，對(duì)其的研究已成為發(fā)達(dá)國(guó)家軍事海洋技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。

由于海洋安全環(huán)境日趨復(fù)雜且軍事沖突不斷發(fā)生，全部使用價(jià)格昂貴的有人潛艇耗費(fèi)的財(cái)力過(guò)大，特別是會(huì)發(fā)生人員傷亡事件，因此加速研制和使用無(wú)人潛航器已被各國(guó)海軍提到議事日程，目前世界上至少有10個(gè)國(guó)家、近40個(gè)機(jī)構(gòu)在從事軍用或民用無(wú)人水下航行器的研究工作。

種類(lèi)五花八門(mén)

（一）智能自主式無(wú)人潛航器

智能自主式無(wú)人潛艇（簡(jiǎn)稱(chēng)自主潛航器）在執(zhí)行任務(wù)時(shí)無(wú)需對(duì)其遙控，從承載平臺(tái)發(fā)射后，由任務(wù)管理軟件自行控制，確定航向、航速、潛深、規(guī)避機(jī)動(dòng)，它能遠(yuǎn)離母艦，獨(dú)立活動(dòng)。自主潛航器最近10多年得到了迅速發(fā)展，代表著無(wú)人潛艇發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。自主潛航器執(zhí)行作戰(zhàn)使命時(shí)，無(wú)需人員在場(chǎng)，從而避免傷亡問(wèn)題，適宜承擔(dān)高風(fēng)險(xiǎn)使命，可以最大化靠前、靠近接敵，使有人作戰(zhàn)平臺(tái)居于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。所謂的自主是指自主水器在限定的時(shí)間和空間中，不需要人的干預(yù)執(zhí)行預(yù)定使命。自主潛航器一次補(bǔ)充能源后，連續(xù)航行距離可達(dá)幾百至幾千公里。自主潛航器可由多種平臺(tái)運(yùn)載和投放，如潛艇、直升機(jī)、艦船、適當(dāng)改裝的民船以及岸基支持等，投放設(shè)備簡(jiǎn)單，不像魚(yú)雷需要專(zhuān)用發(fā)射裝置，也不像潛艇需要專(zhuān)用基地，出航靈活，易偽裝。與遙控潛航器相比，無(wú)論制造成木還是運(yùn)行成本都比較低，且遠(yuǎn)低于有人潛航器，有可能大量制造和使用。有報(bào)道稱(chēng)，美國(guó)的一艘自主潛航器橫跨大西洋到達(dá)西班牙。自主潛航器體積小，比潛艇至少要低3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，目標(biāo)特征小、易于實(shí)現(xiàn)低噪聲和隱形，因而很難被敵發(fā)現(xiàn)，極易隱蔽進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)。

（二）動(dòng)力傳送式潛航器

動(dòng)力傳送式潛航器由水面操作控制臺(tái)、電纜絞車(chē)、吊放系統(tǒng)、主纜、中繼器、系纜以及水下載體等基本單元組成。通常情況下，由水面支持母船通過(guò)電纜向水下載體提供動(dòng)力，位于母船控制臺(tái)上的操作者，根據(jù)水下載體傳回來(lái)的電視或聲吶圖像及各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，作出判斷并發(fā)出操控指令和數(shù)據(jù)，控制水下載體執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，由此構(gòu)成人機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)機(jī)動(dòng)完成觀察、探測(cè)、檢查等工作，還能通過(guò)機(jī)械手或作業(yè)工具完成回收海底物體、水下切割、拆卸部件和安裝設(shè)備等復(fù)雜工作，相當(dāng)于將人的四肢和視覺(jué)功能向水下延伸，使之能執(zhí)行復(fù)雜的水下作業(yè)使命。動(dòng)力傳送式潛航器一般采用模塊化開(kāi)放式框架結(jié)構(gòu)，提供幾十到上百公斤的載荷能力，便于加裝、更換載荷或換裝不同工具。

1990年，日本海事科學(xué)技術(shù)中心研制出“海溝”號(hào)纜控式遙控潛航器，全長(zhǎng)3米，全重5.4噸，耗資5000萬(wàn)美元，屬于纜控式水下機(jī)器人，裝備有復(fù)雜的攝像機(jī)、聲吶和一對(duì)采集海底樣品的機(jī)械手。1995年3月24日，“海溝”號(hào)無(wú)人潛艇歷時(shí)3個(gè)半小時(shí)下潛到馬里亞納海溝的最底部，重新標(biāo)定了那里的水深為10911.4米，改寫(xiě)了世界深潛紀(jì)錄。

（三）信號(hào)控制式潛航器

動(dòng)力控制式潛航器突出的特征是細(xì)纜僅傳送信息不傳送動(dòng)力，所用電纜或光纜的直徑一般在10厘米以下，一般屬于中小型潛航器，軍事上主要用于反水雷作戰(zhàn)，其作業(yè)半徑一般不超過(guò)1000米，攜帶聲吶和攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)、近距離探測(cè)，送回圖像供操作者識(shí)別目標(biāo)，使用攜帶的切割工具或炸藥包清除水雷。國(guó)外有多種型號(hào)，有代表性的是法國(guó)ECA SA的FAP 104，后來(lái)發(fā)展為Mark 5和PAPPlus，世界上20多個(gè)國(guó)家的海軍購(gòu)買(mǎi)了該裝備，總銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)500臺(tái)。另一型出色的滅雷具是意大利蓋馬林公司的plu-to，以及后來(lái)發(fā)展的Pluto cigas，PlutoPlus，現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)約1000臺(tái)。美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、德國(guó)、挪威、瑞典和瑞士等國(guó)也都有裝備同類(lèi)設(shè)備，型號(hào)多達(dá)數(shù)十個(gè)，是軍用潛航器的主要類(lèi)型。

當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)，有人參與的細(xì)纜遙控方式，仍將奇是軍用潛航器發(fā)展的重要方向。

十八般武藝

軍用潛航器雖在近期才悄然興起，卻被賦予新的作戰(zhàn)使命，改變著未來(lái)水下作戰(zhàn)樣式。

（一）挑起反潛作戰(zhàn)重任

軍用潛航器不僅能實(shí)施對(duì)水雷的偵察與探測(cè)，而且還是反潛作戰(zhàn)的高手。同時(shí)，軍用潛航器還可探測(cè)和跟蹤駛離港口、穿越警戒線(xiàn)的敵潛艇。作為潛艇的外部水聲傳感器平臺(tái)，軍用潛航器可以進(jìn)行區(qū)域性搜索和偵察，以擴(kuò)大潛艇的搜索和偵察范圍。一旦在敵經(jīng)常出入的潛艇基地、港口和運(yùn)輸線(xiàn)附近水域秘密埋伏軍用潛航器，組織水下監(jiān)視和跟蹤，可獲取大量第一手情報(bào)，并源源不斷地傳送給己方部隊(duì)。作為反潛戰(zhàn)工具，軍用潛航器除了上述用途外，還可執(zhí)行水下警戒任務(wù)，組成警戒線(xiàn)以對(duì)付敵潛艇：可作為誘餌把敵潛艇引開(kāi)或誘騙，然后在其他兵力的協(xié)同下圍殲敵艦艇。因此，軍用潛航器未來(lái)將在反潛作戰(zhàn)行動(dòng)中大顯身手。

美國(guó)海軍在冷戰(zhàn)時(shí)期就在太平洋地區(qū)部署了針對(duì)前蘇聯(lián)潛艇的水下偵聽(tīng)系統(tǒng)，目前正在開(kāi)發(fā)可執(zhí)行攻擊任務(wù)的無(wú)人潛艇，“曼塔”就是其中之一。該無(wú)人潛艇載有多種先進(jìn)的攻擊型裝備，能在危險(xiǎn)的前沿海區(qū)執(zhí)行此前有人潛水器才能完成的任務(wù)，如將水聲傳感器部署到高危險(xiǎn)的淺水帶，通過(guò)它對(duì)敵潛艇進(jìn)行跟蹤，在敵潛艇沖人己方戰(zhàn)斗群之前用小型超空泡武器對(duì)其進(jìn)行攻擊等。據(jù)最近報(bào)道稱(chēng)，一個(gè)用于搜索別國(guó)潛艇，以及對(duì)海底地形、海流和水質(zhì)等狀況進(jìn)行調(diào)查的日本海上自衛(wèi)隊(duì)無(wú)人遙控潛水器ROV，于去年11月在津輕海峽失蹤，原因是其與“日南”號(hào)海洋觀測(cè)艦連接用來(lái)進(jìn)行遙控操作的光纜被切斷。盡管動(dòng)用數(shù)艘艦艇尋找了9天，但最終未能找到。

（二）肩負(fù)排雷排頭兵

軍用潛航器能深入敵方水雷區(qū)繪制雷區(qū)圖，以便引導(dǎo)已方潛艇和水面艦艇安全通過(guò)雷區(qū)?；蛘?，通過(guò)光纖電纜或音響信息把雷區(qū)圖傳送給己方部隊(duì)：或者，待軍用潛航器返航之后再提供雷區(qū)圖，為下一步滅雷掃雷行動(dòng)提供情報(bào)支援。軍用潛航器可用主動(dòng)式聲吶探測(cè)水雷，并使用海底地形匹配導(dǎo)航聲吶，測(cè)出實(shí)際的海水深度，與己方已存數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)深度差進(jìn)行水下導(dǎo)航。同時(shí)，與所載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，提供精確的位置數(shù)據(jù)，有助于繪制出精確的雷區(qū)圖或海底地圖。軍用潛航器還可為己方的水雷區(qū)提供巡邏保護(hù)，使之不至于被敵方破壞，防止敵潛艇利用水雷區(qū)中的間隙通道通過(guò)，預(yù)防敵潛艇在己方安全航道上布雷。對(duì)于那些情況不明的海峽和水道，通常也可以派出軍用潛航器進(jìn)行預(yù)先偵察，搜集有關(guān)海域海底地形的分布情況和海底海流等水文資料，以及海底水雷的布放狀況和種類(lèi)數(shù)量等，從而決定己方水面艦艇或潛艇是否能夠通過(guò)，同時(shí)，必要時(shí)可適時(shí)組織具體掃雷作業(yè)。

美國(guó)海軍自動(dòng)化程度很高的“曼塔”軍用潛航器，攜帶有一個(gè)多波束主動(dòng)搜索聲吶和一個(gè)側(cè)掃分類(lèi)聲吶，可在水下進(jìn)行初步搜索，判定是否存在水雷：也可用于精確勘測(cè)，對(duì)類(lèi)似水雷的物體實(shí)施進(jìn)一步的定位并分類(lèi)，具有非常出色的反水雷本領(lǐng)。有報(bào)道稱(chēng)，美國(guó)海軍擬向海灣派遣數(shù)十艘“長(zhǎng)尾鮫”無(wú)人潛航器，配備有一個(gè)水下電視攝像頭、歸航聲吶及炸藥，幫助偵查和摧毀伊朗水雷，防止當(dāng)危機(jī)爆發(fā)時(shí)伊朗實(shí)施封鎖霍爾木茲海峽的戰(zhàn)略。

（三）網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)

美國(guó)海軍認(rèn)為，軍用潛航器在未來(lái)海戰(zhàn)中，特別是在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)條件下，網(wǎng)絡(luò)中的任何一艘大中型潛艇只要它擁有發(fā)射和回收軍用潛航器的能力，就能使作戰(zhàn)范圍明顯擴(kuò)大和增加。每艘軍用潛航器在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，均能充當(dāng)未來(lái)“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”中的信息交換節(jié)點(diǎn)。一艘可釋放和回收若干艘軍用潛航器的母艇，足以形成以母艇為中心、各個(gè)軍用潛航器為節(jié)點(diǎn)的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。軍用潛航器可拖帶一個(gè)被動(dòng)式聲吶基陣前去探測(cè)敵潛艇，并將情報(bào)自動(dòng)地傳送給別的反潛平臺(tái)。大型潛艇遠(yuǎn)距離航渡可將軍用潛航器作為通信中繼站，使?jié)撏Р辉贋橥ㄐ怕?lián)絡(luò)而浮至海面，從而提高潛艇的隱蔽性。軍用潛航器還可以作為遠(yuǎn)程傳感器的節(jié)點(diǎn)，提供連續(xù)不斷的、有價(jià)值的情報(bào)信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他節(jié)點(diǎn)共享情報(bào)資源，構(gòu)成一體化的指揮、控制和信息系統(tǒng)，從而大大改善水下作戰(zhàn)的態(tài)勢(shì)。數(shù)個(gè)軍用潛航器通過(guò)各自艇上的水下聲吶、水面光學(xué)和水面電磁波探頭等傳感器，來(lái)搜集游弋海域的情報(bào)信息，偵察水下雷場(chǎng)。通過(guò)對(duì)海水中化學(xué)痕跡、尾流及其他的海水?dāng)_動(dòng)情況判斷威脅物的特征信號(hào)，并將所搜集到的情報(bào)通過(guò)高效率的通訊手段匯集到母艇上，以供指揮員做出正確的判斷。由于每艘軍用潛航器在其執(zhí)行任務(wù)時(shí)都能夠作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，過(guò)水聲、無(wú)線(xiàn)電或衛(wèi)星通信，為前沿部署的其他傳感器和戰(zhàn)斗部隊(duì)之間提供鏈接。

（四）水下?tīng)I(yíng)救，海底測(cè)量，打撈能手

軍用潛航器在海底救撈方面有其他任何技術(shù)裝備無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，無(wú)論在沉船打撈，飛機(jī)黑匣子搜索還是危險(xiǎn)品打撈和工程搶險(xiǎn)和人員搶險(xiǎn)等方面，均有出色的表現(xiàn)。改進(jìn)軍用潛航器的重點(diǎn)是提升無(wú)人系統(tǒng)的動(dòng)力和耐久性，使其在執(zhí)行任務(wù)海域惡劣的海洋環(huán)境下性能更加可靠。對(duì)于要在水面下執(zhí)行任務(wù)幾天甚至幾周的精密電子儀器來(lái)說(shuō)，這面臨著巨大挑戰(zhàn)。

1986年1月28日，美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)發(fā)生爆炸，美海軍迅即派出軍用潛航器，組織搜尋、打撈“挑戰(zhàn)者”號(hào)的碎片。然而，當(dāng)時(shí)天氣惡劣，海底太深，導(dǎo)致多數(shù)殘骸沉在305米深的海底，使得通常的潛水作業(yè)極其困難。但是，三臺(tái)軍用潛航器機(jī)敏地在這些殘骸中穿梭游弋，先是超小型軍用潛航器“探索4號(hào)”和重109千克的“短跑”號(hào)軍用潛航器拍攝到了大量照片，幫助確定了聲吶所測(cè)到殘骸的具體位置，發(fā)現(xiàn)了機(jī)組成員座艙的部分殘骸。一臺(tái)重1135千克、名叫“天蝎座”的遙控潛航器，利用兩只機(jī)械手抓住航天飛機(jī)的部分殘骸，并把它們送出海面。

美國(guó)“金槍魚(yú)”號(hào)水下無(wú)人潛航器。僅5米，重約800公斤，可潛入海底4570多米處展開(kāi)搜索。“金槍魚(yú)”號(hào)擅長(zhǎng)在水下尋找殘骸，當(dāng)以緩慢的速度行進(jìn)時(shí)，它可持續(xù)搜尋1天多。據(jù)悉，美軍將出動(dòng)“金槍魚(yú)”號(hào)水下無(wú)人潛航器幫助搜尋馬航失聯(lián)客機(jī)，主要依靠高頻側(cè)掃聲吶（工作頻率在100KHz左右）對(duì)海底進(jìn)行較高分辨率的成像，來(lái)搜索沉入海底的物體：另外，“金槍魚(yú)”號(hào)無(wú)人潛航器還裝有水下攝像機(jī)，可以在近距離拍攝海底物體影像，確認(rèn)度比側(cè)掃聲吶更高?！敖饦岕~(yú)”能夠利用旁側(cè)聲吶和攝像機(jī)下潛搜尋黑匣子，但一次只能裝配一種設(shè)備。通常情況下，它首先使用聲吶探測(cè)，發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后回升至水面，改裝上攝像機(jī)后再次下潛，為搜尋人員提供水下畫(huà)面?！敖饦岕~(yú)”號(hào)無(wú)人潛航器搜尋原理是依靠聲吶設(shè)備在海底掃描，但一整天只能搜尋相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)大小的區(qū)域，搜尋一平方公里可能需要一個(gè)月，工作時(shí)速度只有5公里/小時(shí)左右，搜索速度很慢，所以它最終能否有所發(fā)現(xiàn)馬航失聯(lián)客機(jī)仍需要給予耐心。法國(guó)1985年研制成的“鸚鵡螺”號(hào)潛航器最大下潛深度可達(dá)6000米，累計(jì)下潛了1500多次，完成過(guò)多金屬結(jié)合區(qū)域，深海海底生態(tài)等調(diào)查，以及沉船、有害廢料等搜索任務(wù)。日本1989年建成了下潛深度為6500米的深海6500潛航器，水下作業(yè)時(shí)間8小時(shí)，曾下潛到6527米深的海底，創(chuàng)造了載人潛航器深潛的紀(jì)錄。它已對(duì)6500米深的海洋斜坡和大斷層進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)地震、海嘯等進(jìn)行了研究，已經(jīng)下潛了1000多次。據(jù)稱(chēng)，美海軍將利用無(wú)人潛航器替代部分海洋監(jiān)測(cè)船，無(wú)人潛航器執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)一年，可自主收集水下環(huán)境的鹽度和溫度等多種信息，每隔一小時(shí)左右會(huì)臨時(shí)浮上水面，通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈向后方傳輸數(shù)據(jù)，可改善美軍艦艇聲吶的作戰(zhàn)效能和精度。

制約瓶頸

軍用潛航器的體積不大，艇內(nèi)空間有限，因此裝載的動(dòng)力裝置功率有限，航程受到比較大的限制。軍用潛航器的探測(cè)與搜尋能力受到裝載設(shè)備的很大限制，無(wú)法與大中型潛艇相比。為了投放、回收一個(gè)水下機(jī)器人，主控平臺(tái)不得不改變其正常操作，因而將承受很大風(fēng)險(xiǎn)。如果由潛艇進(jìn)行投放、回收，則更加危險(xiǎn)。在發(fā)射管有限的情況下，是否將魚(yú)雷換成軍用潛航器將是個(gè)艱難的選擇?，F(xiàn)今的軍用潛航器多由有人潛艇上的魚(yú)雷發(fā)射管發(fā)射，從而限制了軍用潛航器的快速發(fā)射。迄今，軍用潛航器的一些關(guān)鍵性技術(shù)尚待解決和完善。比如，軍用潛航器的通訊如何能確保低截獲率、潛艇的儲(chǔ)能技術(shù)如何提高等等。如果軍用潛航器的通信聯(lián)絡(luò)不能提高保密性，那么敵方就很容易發(fā)現(xiàn)它，甚至可向它發(fā)出假情報(bào)加以迷惑，而遭到對(duì)方打擊。有纜遙控潛航器的電纜嚴(yán)限制了潛航器的活動(dòng)范圍：母船難以在潛航器作業(yè)期間執(zhí)行其他任務(wù)：母船在潛水作業(yè)期間必須處于動(dòng)力定位或多錨定位狀態(tài)，這就對(duì)母船性能提出了較高的要求，且動(dòng)力定位狀態(tài)的油耗也比正常航行有所增加，導(dǎo)致總運(yùn)行成本顯著增加。目前，適合潛航器使用的傳感器品種極少，其中一些還不是專(zhuān)用產(chǎn)品，總體性能如體積、精度、響應(yīng)速度和功耗等技術(shù)指標(biāo)均不能滿(mǎn)足要求，今后仍有很大的發(fā)展空間。

未來(lái)，軍用潛航器不但裝配有前視聲吶，而且還裝配旁?huà)呗晠群秃５桌L圖儀、海底剖面儀等設(shè)備，使?jié)摵狡髀晠忍綔y(cè)寬度和探測(cè)速度增加，在沒(méi)有艦殼獵雷聲吶的條件下也能獨(dú)立完成水雷探測(cè)、識(shí)別任務(wù)，從而使?jié)摵狡飨到y(tǒng)適應(yīng)不同的艦艇使用，而不需專(zhuān)門(mén)的獵雷艦艇。大大地?cái)U(kuò)大了使用范圍。感知是潛航器實(shí)現(xiàn)自主的前提，感知的前端是傳感器。自主潛航器對(duì)傳感器的需求數(shù)量、種類(lèi)巨大。大量傳感器原始信息，需要通過(guò)信息融合技術(shù)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)于內(nèi)外環(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的認(rèn)知。由“感”到“知”，需要大力發(fā)展相關(guān)的理論和方法。合成孔徑聲吶以及其他高清晰度的聲吶將變得很吃香。分布式網(wǎng)絡(luò)化傳感器等新型可配載器件首先作為獨(dú)立項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)，隨后將融入軍用潛航器項(xiàng)目，正如“持久海洋監(jiān)視”示范項(xiàng)目將被融入大排量項(xiàng)目。

未來(lái)海軍武器系統(tǒng)的發(fā)展必將隨之而變化展更加有效，更加隱蔽、無(wú)人化的武器裝備是必然趨勢(shì)，號(hào)稱(chēng)“海底殺手”的軍用潛航器將成為未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)上的新星。軍用潛航器能淺能深、可遠(yuǎn)可近、攻防兼?zhèn)?、亦單亦群和可主可輔的特點(diǎn)，使其作戰(zhàn)功能多樣化，不僅可以是有人作戰(zhàn)平臺(tái)的輔助手段，亦可獨(dú)立成軍，承擔(dān)戰(zhàn)役或戰(zhàn)術(shù)使命，甚至在未來(lái)承擔(dān)戰(zhàn)略使命亦是可能的。

編輯：戴嘉琦