潛射大型無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射技術(shù)探討

符 拯，苗佩云

(1.海裝駐北京地區(qū)第三軍事代表室，北京 100074；2.北京機(jī)電工程研究所，北京 100074 )

潛射大型無(wú)人機(jī)是潛艇和無(wú)人機(jī)兩類(lèi)裝備的創(chuàng)新性結(jié)合，是一種可在攻擊型核潛艇或大型水下武器平臺(tái)上發(fā)射，能攜帶多種任務(wù)載荷，可執(zhí)行情報(bào)偵察、目標(biāo)指示、信息中繼、火力打擊、毀傷評(píng)估等多種作戰(zhàn)任務(wù)的偵打一體化的新型無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)。與偵察無(wú)人機(jī)相比，大型無(wú)人機(jī)具有橫截面尺寸大(≥2 m)、質(zhì)量大(≥4 t)的特點(diǎn)。分析潛艇上的對(duì)外孔道和發(fā)射通道，要想在潛艇上發(fā)射大型無(wú)人機(jī)，只有將其裝載于直徑>2 m的大口徑發(fā)射裝置(如彈道導(dǎo)彈垂直發(fā)射井和后續(xù)有可能采用的大口徑通用垂直發(fā)射裝置)才能實(shí)現(xiàn)。因此，潛射大型無(wú)人機(jī)只能采用垂直發(fā)射方式[1-2]。

垂直發(fā)射時(shí)，如何將大型無(wú)人機(jī)集成到潛艇中，確保機(jī)艇結(jié)構(gòu)的適配性、發(fā)射時(shí)潛艇的隱蔽性，是需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

1 潛射大型無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射要求

為提高水下發(fā)射平臺(tái)的作戰(zhàn)效能，對(duì)潛射大型無(wú)人機(jī)的發(fā)射要求如下。

1)充分利用發(fā)射裝置空間，使?jié)撏軌驍y帶更多數(shù)量的無(wú)人機(jī)。

2)能夠?qū)崿F(xiàn)“隱蔽、寂靜”發(fā)射。潛艇被發(fā)現(xiàn)就意味著被擊沉。如果因?yàn)獒尫帕藷o(wú)人機(jī)，而導(dǎo)致潛艇被發(fā)現(xiàn)，就得不償失。

3)與潛射現(xiàn)有垂直發(fā)射裝置共架，不再另設(shè)專(zhuān)門(mén)發(fā)射裝置。

2 潛射無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射技術(shù)

潛射無(wú)人機(jī)的發(fā)射是指潛射無(wú)人機(jī)在一定水下作戰(zhàn)平臺(tái)上，通過(guò)一定方式，到達(dá)空中一定高度、速度的過(guò)程，它往往被認(rèn)為是無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用中最困難、最關(guān)鍵的階段之一，直接影響著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)的機(jī)動(dòng)靈活性、地域適應(yīng)性、重復(fù)使用性和生存能力等戰(zhàn)技指標(biāo)及要求。

根據(jù)發(fā)射部位不同，垂直發(fā)射無(wú)人機(jī)可從現(xiàn)有導(dǎo)彈垂直發(fā)射井、模塊式桅桿、未來(lái)大口徑水下通用垂直發(fā)射裝置發(fā)射。采用模塊式桅桿發(fā)射方式，發(fā)射時(shí)潛艇處于潛望鏡航行狀態(tài)，頂部裝有發(fā)射裝置和無(wú)人機(jī)的桅桿伸出水面進(jìn)行發(fā)射。此種方式發(fā)射雖不存在水下發(fā)射的技術(shù)難題，但無(wú)法對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行水下回收，還受限于潛艇桅桿尺寸[3-4]。因此，此種方式只適用于小型無(wú)人機(jī)。

根據(jù)無(wú)人機(jī)發(fā)射時(shí)是否與水接觸，分為干式發(fā)射和濕式發(fā)射2種。干式發(fā)射時(shí)，無(wú)人機(jī)需被折疊后再裝入運(yùn)載器內(nèi)，在水下航行和點(diǎn)火時(shí)始終處于干燥狀態(tài)，完全依靠運(yùn)載器將其送至水面；濕式發(fā)射時(shí)，無(wú)人機(jī)直接從水下發(fā)射，對(duì)無(wú)人機(jī)尺寸、質(zhì)量等的限制較小，但無(wú)人機(jī)需解決水密和抗壓?jiǎn)栴}[5-6]。

根據(jù)發(fā)射動(dòng)力不同，可分為自力發(fā)射、彈射和漂浮發(fā)射3種。自力發(fā)射是指無(wú)人機(jī)起飛時(shí)依靠火箭助推器的推力離開(kāi)發(fā)射裝置。彈射是指無(wú)人機(jī)起飛時(shí)依靠無(wú)人機(jī)以外的推力離開(kāi)發(fā)射裝置，常用的彈射方式有燃?xì)鈴椛?。漂浮發(fā)射是指無(wú)人機(jī)起飛時(shí)所受的浮力大于自重離開(kāi)發(fā)射裝置[7]。

上述發(fā)射方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。發(fā)射方式的選擇既對(duì)無(wú)人機(jī)總體設(shè)計(jì)有很大影響，又與水下作戰(zhàn)平臺(tái)這一載體有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的發(fā)射方式。

3 美國(guó)潛射無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射技術(shù)現(xiàn)狀及啟示

美國(guó)是最早開(kāi)展?jié)撋錈o(wú)人機(jī)技術(shù)研究的國(guó)家之一，于20世紀(jì)90年代即開(kāi)展了擁有潛艇使用背景的無(wú)人機(jī)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作。迄今美國(guó)主要研制了“海上搜索者”“海上哨兵”“鸕鶿”和“彈簧刀”潛射無(wú)人機(jī)，這些潛射無(wú)人機(jī)仍處于研制、論證和試驗(yàn)階段，并未實(shí)際裝備潛艇使用。其中，采用垂直發(fā)射的是“海上哨兵”和“鸕鶿”兩型。

3.1 “海上哨兵”潛射無(wú)人機(jī)

“海上哨兵”無(wú)人機(jī)為小型無(wú)人機(jī)，儲(chǔ)放在潛艇圍殼“通用模塊式桅桿(UMM)”內(nèi)并從中發(fā)射，一套UMM最多可裝載4架折疊“海上哨兵”(見(jiàn)圖1)。發(fā)射時(shí)，潛艇處于潛望航行狀態(tài)，頂部裝有無(wú)人機(jī)和發(fā)射裝置的桅桿伸出水面，再以冷發(fā)射方式將無(wú)人機(jī)彈離潛艇[8-9]。

3.2 “鸕鶿”潛射無(wú)人機(jī)

“鸕鶿”無(wú)人機(jī)重4 100 kg，機(jī)長(zhǎng)5.8 m，翼展4.9 m，屬大型無(wú)人機(jī)，利用“俄亥俄”級(jí)巡航導(dǎo)彈核潛艇導(dǎo)彈發(fā)射筒(見(jiàn)圖2)進(jìn)行折疊儲(chǔ)存、發(fā)射和回收。平時(shí)，“鸕鶿”無(wú)人機(jī)安放在發(fā)射筒內(nèi)的一個(gè)鞍形固定裝置上，該裝置與從導(dǎo)彈發(fā)射管中延伸出的臂架相連。發(fā)射時(shí)，潛艇釋放“鸕鶿”無(wú)人機(jī)，讓其沿發(fā)射筒內(nèi)滑軌發(fā)射出管；無(wú)人機(jī)上浮到海面時(shí)，先調(diào)整好發(fā)射位置，然后在2臺(tái)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)助推下起飛，再轉(zhuǎn)由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和展開(kāi)機(jī)翼飛行[10]。

圖1 “海上哨兵”發(fā)射裝置

圖2 “俄亥俄”潛艇大口徑發(fā)射筒

此外，美國(guó)還有錐形通用浮力發(fā)射器(BUBL)發(fā)射裝置。這是美軍計(jì)劃在2007—2010年投入使用的新型潛射無(wú)人機(jī)的發(fā)射裝置，該裝置將安裝在潛艇殼外。

“鸕鶿”無(wú)人機(jī)是目前潛射無(wú)人機(jī)發(fā)展水平最高的一種，因此，通過(guò)分析其垂直發(fā)射技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，可以得出如下啟示。

1)充分利用潛艇現(xiàn)有的垂直發(fā)射裝置，不再另設(shè)專(zhuān)用于發(fā)射無(wú)人機(jī)的發(fā)射裝置。

2)采用漂浮發(fā)射方式，較好保障潛艇的發(fā)射隱蔽性。

4 我國(guó)潛射大型無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射技術(shù)建議

我國(guó)潛射無(wú)人機(jī)的研究目前還處于起步階段。在借鑒美國(guó)潛射無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，我國(guó)潛射大型無(wú)人垂直發(fā)射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)如下。

1)宜采用干式發(fā)射方式。

采用濕式發(fā)射方式時(shí)，無(wú)人機(jī)直接與海水接觸，對(duì)無(wú)人機(jī)尺寸、質(zhì)量等的限制較小，無(wú)人機(jī)只需解決水密和抗壓?jiǎn)栴}。濕式發(fā)射方式又可分為2種：一種是無(wú)人機(jī)直接從水下點(diǎn)火發(fā)射，例如“鸕鶿”無(wú)人機(jī)，但因存在助推火箭燃?xì)馀艑?dǎo)的問(wèn)題，無(wú)人機(jī)一般需先伸出艇外才能發(fā)射，因此發(fā)射裝置體積較大，對(duì)潛艇適裝性要求較高；另一種方式是無(wú)人機(jī)先裝在密封的運(yùn)載器內(nèi)，然后從潛艇上彈射出去或依靠浮力漂浮出去。但這2種干式方式存在難以回收到潛艇內(nèi)的問(wèn)題[11]。

考慮到我國(guó)目前還未解決不規(guī)則形狀武器的水下濕式發(fā)射問(wèn)題，潛射大型無(wú)人機(jī)宜采用干式發(fā)射方式。潛射大型無(wú)人機(jī)的回收可以利用水面艦艇等進(jìn)行回收。

2)宜在大尺寸發(fā)射井中發(fā)射。

戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇是潛艇中排水量最大的一種，利用其上的戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)射井裝載無(wú)人機(jī)，對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的限制最小。因此，后續(xù)可以在戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇改裝時(shí)，兼顧考慮潛射大型無(wú)人機(jī)的發(fā)射。

3)宜采用漂浮發(fā)射動(dòng)力方式。

潛射大型無(wú)人機(jī)具有偵打一體化功能，尺寸較大，質(zhì)量較大，采用干式發(fā)射時(shí)，外加的保護(hù)筒可產(chǎn)生較大的正浮力，控制浮力的大小即可滿(mǎn)足潛射多功能無(wú)人機(jī)“隱蔽、寂靜”的發(fā)射要求。此外，與美國(guó)等國(guó)家相比，我國(guó)潛艇面臨的反潛威脅更大，為減小潛艇暴露的機(jī)率，潛射無(wú)人機(jī)應(yīng)具備較小的發(fā)射特征和較好的隱身性能。

5 結(jié)語(yǔ)

潛射大型無(wú)人機(jī)最大的技術(shù)難點(diǎn)是其發(fā)射技術(shù)，本文在借鑒美國(guó)潛射大型無(wú)人機(jī)垂直發(fā)射技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了我國(guó)潛射多功能垂直無(wú)人機(jī)發(fā)射的建議：1)宜采用干式發(fā)射方式；2)宜在后續(xù)戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇改裝時(shí)兼顧考慮潛射大型無(wú)人機(jī)的發(fā)射；3)宜采用漂浮發(fā)射動(dòng)力方式。