鄧興民 楊 超 魏延萍

（慶安集團有限公司，陜西 西安710077）

1 研究背景

在第二次世界大戰(zhàn)中，潛艇已發(fā)展成為種類最多的戰(zhàn)斗艦艇，其足跡幾乎遍及各大洋，共擊沉戰(zhàn)艦和運輸船4900 余艘，總噸位達1469 萬噸，占被擊沉艦船單噸位的68%。可以說潛艇是現(xiàn)代海戰(zhàn)中最重要的武器裝備之一，在戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。二戰(zhàn)結(jié)束后，潛艇在隱蔽性、機動性、攜載武器和作戰(zhàn)區(qū)域等方面獲得長足進步，其攻擊能力變得異常強大，不但對水面艦船和海上交通線，而且對陸上目標(biāo)也構(gòu)成了日益嚴(yán)重的威脅[2]。所以，反潛作戰(zhàn)已經(jīng)成為現(xiàn)代海洋戰(zhàn)爭中的重要任務(wù)之一，它將直接影響整個戰(zhàn)爭的進程與結(jié)果。世界許多國家都在不斷加強反潛平臺和及反潛武器裝備的建設(shè)，以提高自身反潛能力。

表1 無人機遂行反潛作戰(zhàn)的能力需求

2 反潛的主要形式及特點

反潛的主要形式分為空中反潛、水面反潛和水下反潛三種形式，其中空中反潛是綜合效能最優(yōu)，反潛能力最強、最核心的力量[2]，本文主要對空中反潛進行詳細的分析和研究。

空中反潛目前主要的形式有固定翼反潛巡邏機和反潛直升機兩大類。但是隨著無人機技術(shù)的高速發(fā)展，無人機反潛作戰(zhàn)應(yīng)用也得到了越來越多國家的重視，通過查閱大量文獻，將固定翼反潛巡邏機、反潛直升機和無人機反潛的能力需求進行比較，如表1 所示。

由表1 可見，雖然固定翼反潛巡邏機擁有活動范圍大、飛行速度快、攜帶搜潛設(shè)備和攻潛武器多、搜索面積大、機動性好及響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但也存在反潛巡邏機本身防衛(wèi)能力弱、遂行搜潛任務(wù)時間長、搜潛成功率低、本身造價昂貴等弱點，所以用造價相對低廉的無人機來代替反潛巡邏機的反潛任務(wù)，特別是在搜潛環(huán)節(jié)就成為很大的可能。[3-4]

目前，在已投入實戰(zhàn)運用的眾多無人機中，美制“全球鷹”無人偵察機的續(xù)航時間己達42 小時。如美制小型無人機FQM 一151A“短毛獵犬”，造價僅為5000 美元，加拿大研制的cL 一227“哨兵”無人機，造價45000 美元，即使“全球鷹”戰(zhàn)略無人偵察機的造價，也僅為1100 萬美元。此外，與有人駕駛飛機相比，無人機具有經(jīng)濟實用、無人員傷亡和訓(xùn)練維修成本低等獨特優(yōu)勢。所以本文重點研究并提出基于無人機反潛的作戰(zhàn)方式，這在反潛領(lǐng)域可能會帶來最大化的作戰(zhàn)效果。

3 無人機反潛任務(wù)描述

從表1 可以看出，大多數(shù)無人機在續(xù)航能力、低空巡航能力等方面能夠滿足能力需求，可靠性和維修性、保障性方面比起有人機更具有較大的優(yōu)勢。但是無人機單機有效載荷較低，不可能攜帶大量的搜潛設(shè)備和攻潛武器，也限制了反潛控制和操縱系統(tǒng)的規(guī)模，所以獨立遂行反潛作戰(zhàn)的可能性較低。但是可以通過以下技術(shù)和方式實現(xiàn)無人機反潛能力的要求：

（1）借助于集群技術(shù)的發(fā)展，一定量的異構(gòu)無人機集群，構(gòu)成一套完整的無人機反潛系統(tǒng)，基本能夠完成固定翼反潛巡邏機和反潛直升機的反潛作戰(zhàn)任務(wù)；

（2）無人機可以與有人機協(xié)同，完成反潛作戰(zhàn)中某一環(huán)節(jié)的活動，特別是搜潛環(huán)節(jié)，由于占用整個反潛作戰(zhàn)的時間比高，有人機暴露在敵攻擊區(qū)的時間過長，是遭致敵方攻擊的主要時段。用無人機完成搜潛任務(wù)具有較高可能性；

（3）同構(gòu)無人機集群可以獨立完成一些布防性反潛任務(wù)，比如在敵方潛艇航路上進行阻嚇反潛。

基于無人機群的協(xié)同反潛能力和靈活性，還可以創(chuàng)新多種作戰(zhàn)模式：

（1）遠洋單艦反潛巡邏，對于無法搭載反潛直升機的艦艇執(zhí)行連續(xù)反潛巡邏，用艦載無人機群執(zhí)行24 小時反潛巡邏。

（2）遠海固定區(qū)域的不間斷搜潛，派遣一個無人機群，在我方關(guān)注的遠海固定區(qū)域駐扎反潛，保障基地建立于海上固定或移動平臺之上，比如小島、鉆井平臺等。

圖1 港口反潛場景

3.1 異構(gòu)無人機集群反潛任務(wù)場景分析

以港口（駐泊點）反潛場景為例說明，示意圖如圖1 所示。

從場景分析可以看出，異構(gòu)無人機集群能夠完成反潛任務(wù)主要環(huán)節(jié)的相關(guān)活動，即一部分無人機承擔(dān)搜潛任務(wù)，少數(shù)無人機擔(dān)任信息處理與轉(zhuǎn)收的任務(wù)，一部分無人機承擔(dān)攻潛任務(wù)。每兩個相鄰無人機的搜潛范圍相互重疊，這樣就可以做到持續(xù)反潛，保持遠程反潛區(qū)域的全時段工作，提高阻拒敵方潛艇的能力。

除了遂行以港口（駐泊點）反潛任務(wù)以外，異構(gòu)無人機集群同樣可以完成護航反潛、特定海域巡邏反潛等任務(wù)。

3.2 無人機與有人機協(xié)同反潛

其工作方式為一架有人機和若干無人機組成反潛機群，無人機主要承擔(dān)搜潛任務(wù)，而有人機則承擔(dān)信息處理與收發(fā)和攻潛任務(wù)，由于無人機群體數(shù)量可以巨大，每個無人機搜索的范圍較小，所以搜潛效果應(yīng)該可以得到大幅提高，同時對于有人機（如固定翼反潛巡邏機）可以攜帶更多的武器種類和數(shù)量，以達到更好的攻潛效果。

無人機與有人機協(xié)同，同樣可以遂行以港口（駐泊點）反潛、護航反潛、特定海域巡邏反潛等任務(wù)。

3.3 同構(gòu)無人機集群完成特殊海區(qū)反潛阻嚇任務(wù)

在敵潛艇經(jīng)?；顒拥膮^(qū)域，以及經(jīng)常使用的航道，無人機可以開展定點搜潛，布成線式或圓形陣型，每架無人機可以攜帶一枚或兩枚聲吶浮標(biāo)，懸停在海面上空，或者降落棲息在海面上，組成一個較大范圍的聲吶浮標(biāo)陣列，不間斷對敵潛艇進行搜索，若敵潛艇通過聲吶系統(tǒng)探測到這些搜索陣列，將會被阻嚇。如果需要對敵潛艇展開攻擊，則召喚攻擊型艦艇或反潛巡邏機來開展攻擊。

3.4 異構(gòu)無人機集群完成遠洋探潛護航任務(wù)

在某型艦獨立執(zhí)行遠洋任務(wù)過程中，采用異構(gòu)無人機集群執(zhí)行搜潛任務(wù)，將執(zhí)行搜潛的無人機群布成圓形或扇形陣型隨艦航行；執(zhí)行探測水面、半潛潛艇任務(wù)的無人機裝配紅外夜視探測儀、無線電監(jiān)測儀、雷達等設(shè)備，執(zhí)行探測深度航行潛艇任務(wù)的無人機裝配聲納浮標(biāo)、磁探儀，搜潛無人機在執(zhí)行任務(wù)時采用超低空飛行，探測水面或半潛潛艇可采用圖像識別、尾流識別、排氣紅外識別等多種手段自動識別，發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)及時上報艦上指揮所。

3.5 異構(gòu)無人機群遠洋固定海域搜潛

以建立的海上小島，固定或浮動平臺為保障基地，異構(gòu)無人機群可以分批次、24 小時不間斷執(zhí)行固定海域搜潛工作，其工作方式同遠洋單艦護航反潛任務(wù)，通常只需具備搜潛功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵潛艇時，召喚其他反潛武器遂行反潛任務(wù)。

4 搜潛攻潛武器與無人機匹配性初步分析

4.1 搜潛設(shè)備的種類與功能

（1）搜潛雷達：主要用于對浮出水面或者水面下10m 深度航行的潛艇進行搜索，對潛艇的發(fā)現(xiàn)距離更遠，抗干擾能力也不斷加強，目前，世界上幾乎所有的反潛機均裝有雷達。但隨著潛艇性能的不斷提升，其浮出水面的時間越來越少，尤其是核潛艇和AIP 潛艇的出現(xiàn)，使得搜潛雷達的使用受到了極大的限制。

（2）聲吶浮標(biāo)的發(fā)展：目前已有50 多種不同類型、不同型號的聲吶浮標(biāo)，有主動、被動、定向及非定向等多種類型及工作方式之分；此外，還有聲通信浮標(biāo)和海水溫度梯度測量浮標(biāo)等。聲吶浮標(biāo)是探測水下目標(biāo)的主要設(shè)備，在反潛作戰(zhàn)中大量使用。

（3）吊放聲吶和拖曳聲吶：也用于搜索水下目標(biāo)，吊放聲吶主要用于反潛直升機，而拖曳聲吶主要裝備在大型艦船上。

（4）磁探儀：目前磁探儀的作用距離在400-600m 之間，同時考慮潛艇潛行深度，要用航空器攜帶磁探儀進行搜潛任務(wù)，需要飛機飛行高度在海面100m 以下，這對固定翼巡邏反潛機來說，是難以實現(xiàn)的，所以用機載磁探儀難以用于大范圍的反潛搜索。實際使用時，一般是在水聲設(shè)備發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號后，進行最后定位和攻擊實用，也可以用于在狹窄的海峽和水道搜索潛艇。

除此之外，搜潛設(shè)備還包括紅外線探測儀、低能見度電視、搜潛電視、水下激光等。

4.2 攻潛武器的種類和功能

（1）航空深彈：航空深水炸彈是最早用于反潛作戰(zhàn)的主要武器之一，主要用于攻擊海面到海面300m 以內(nèi)的水下目標(biāo)，到目前為止，深彈仍然是各國海軍重點發(fā)展的反潛武器之一，各種當(dāng)量、各種觸發(fā)引信的深彈不斷發(fā)展和翻新。

（2）航空反潛魚雷：航空反潛魚雷下潛深度可達到1200m，水下速度快，具有主被動聲吶自導(dǎo)裝置，是反潛作戰(zhàn)的主要武器裝備。

（3）航空反潛導(dǎo)彈：航空反潛導(dǎo)彈是一種新發(fā)展起來的反潛武器，能夠攻擊水面下600m 以內(nèi)的目標(biāo)。

4.3 無人機裝備搜潛設(shè)備和反潛武器的可能性初步分析

無人機作為載體，攜帶搜潛設(shè)備和反潛武器，主要考慮的是載體的質(zhì)量、相關(guān)搜潛反潛信號處理能力、接口相容性、工作可靠性、維修性、與機體的適應(yīng)性、電磁兼容性等方面的問題，而載體質(zhì)量是最為關(guān)鍵的因素，其他因素可以通過無人機的適應(yīng)性改進設(shè)計來得到滿足，所以初步分析可行性主要從載體質(zhì)量開展論述，其他相關(guān)問題將隨著課題的深入研究而逐步展開。

目前各類無人機的有效載荷各不相同，以下分析以機身質(zhì)量在200-300kg，有效載荷50-100kg 來開展，之所以這樣分析，主要考慮為：無人機機身質(zhì)量大，其相應(yīng)的單機價格高，在生存效率相當(dāng)?shù)那闆r下，使用經(jīng)濟性就成為了主要考慮因素；無人機機身質(zhì)量較小，則載荷過小，同時其適應(yīng)海洋性環(huán)境的能力堪憂。

4.3.1 無人機攜帶搜潛設(shè)備的能力

（1）浮標(biāo)聲吶：主動浮標(biāo)聲吶的質(zhì)量一般在15kg 左右，而被動浮標(biāo)聲吶的質(zhì)量一般低于10kg，如果考慮聲吶信號接收與轉(zhuǎn)發(fā)裝置，可以掛裝3-5 枚主、被動浮標(biāo)聲吶。

（2）吊放聲吶：反潛直升機上攜帶的吊放聲吶加上吊放裝置的質(zhì)量一般大于120kg，必須進行減重設(shè)計改進，才能用于無人機攜帶。考慮到吊放聲吶的設(shè)計主要是為了滿足反潛直升機的技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求，對吊放聲吶的收放有速度和加速度方面的技術(shù)考慮，導(dǎo)致吊放聲吶在設(shè)計時考慮了過載方面的因素，導(dǎo)致質(zhì)量較大，經(jīng)咨詢相關(guān)專家，如果用旋翼無人機攜帶吊放聲吶，可以較少考慮無人機本身的安危和其他技戰(zhàn)術(shù)因素，吊放聲吶的質(zhì)量可以大大降低，完全能夠滿足無人機的使用要求。

（3）磁探儀：磁探儀的質(zhì)量較小，信號處理裝置功能也比較簡單，用無人機攜帶磁探儀進行搜潛任務(wù)，可以有兩種方式：一是將磁探儀固定在無人機本體上，使無人機貼近海面飛行；二是用類似于攜帶吊放聲吶的方式，將磁探儀吊放在海面以下，進行搜潛。

除此之外，紅外線探測儀、低能見度電視、搜潛電視、水下激光等設(shè)備，經(jīng)過一定的改裝改造，也能夠用無人機進行裝載搜潛雷達、拖曳聲吶陣由于質(zhì)量大、控制復(fù)雜等因素，不太適合由無人機進行攜帶。

4.3.2 無人機攜帶反潛武器的能力

（1）航空魚雷：航空魚雷的質(zhì)量跨度范圍較大，通常主要決定于其入水后的航速和航程范圍，以及戰(zhàn)斗部裝藥多少，在無人機集群搜潛的作戰(zhàn)模式下，采取多艘無人機攜帶質(zhì)量較小的航空魚雷，初步認(rèn)為技術(shù)上具有可行性。

（2）深彈：在深彈的發(fā)展歷程中，也出現(xiàn)過質(zhì)量低于30kg 的深水炸彈，但隨著潛艇防衛(wèi)能力的進一步提升，目前世界各國裝配的航空深彈的質(zhì)量一般都比較大，力求在反潛作戰(zhàn)時取得對敵潛艇的擊沉或重創(chuàng)效果，對于我們所關(guān)注的如此大小的無人機，攜帶深彈的可能性不大，但是深彈的投放和使用比較簡單，為配合無人機使用，開發(fā)研制質(zhì)量較小的深彈，值得我們進一步關(guān)注。

航空反潛導(dǎo)彈等其他武器，由于本身質(zhì)量加上導(dǎo)彈懸掛裝置，以及復(fù)雜的導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)，不太適合配備在無人機上。

5 結(jié)論

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機反潛在未來戰(zhàn)爭中將會發(fā)揮越來越重要的作用，本文研究了無人機在反潛作戰(zhàn)中的使用，既符合打贏局部戰(zhàn)爭的國家戰(zhàn)略方針，又能在一定經(jīng)濟承受范圍內(nèi)大大增強反潛作戰(zhàn)的能力，提高反潛作戰(zhàn)的總體效能，為下一步深入開展技術(shù)領(lǐng)域的研究打下堅實的基礎(chǔ)。