無人機反潛作戰研究

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

在第二次世界大戰中，潛艇已發展成為種類最多的戰斗艦艇，其足跡幾乎遍及各大洋，共擊沉戰艦和運輸船4900 余艘，總噸位達1469 萬噸，占被擊沉艦船單噸位的68%。可以說潛艇是現代海戰中最重要的武器裝備之一，在戰爭中發揮著至關重要的作用[1]。二戰結束后，潛艇在隱蔽性、機動性、攜載武器和作戰區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，而且對陸上目標也構成了日益嚴重的威脅[2]。所以，反潛作戰已經成為現代海洋戰爭中的重要任務之一，它將直接影響整個戰爭的進程與結果。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，以提高自身反潛能力。

表1 無人機遂行反潛作戰的能力需求

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，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的高速發展，無人機反潛作戰應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、攜帶搜潛設備和攻潛武器多、搜索面積大、機動性好及響應速度快等優點，但也存在反潛巡邏機本身防衛能力弱、遂行搜潛任務時間長、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，特別是在搜潛環節就成為很大的可能。[3-4]

目前，在已投入實戰運用的眾多無人機中，美制“全球鷹”無人偵察機的續航時間己達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，無人機具有經濟實用、無人員傷亡和訓練維修成本低等獨特優勢。所以本文重點研究并提出基于無人機反潛的作戰方式，這在反潛領域可能會帶來最大化的作戰效果。

3 無人機反潛任務描述

從表1 可以看出，大多數無人機在續航能力、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備和攻潛武器，也限制了反潛控制和操縱系統的規模，所以獨立遂行反潛作戰的可能性較低。但是可以通過以下技術和方式實現無人機反潛能力的要求：

（1）借助于集群技術的發展，一定量的異構無人機集群，構成一套完整的無人機反潛系統，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任務；

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

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

基于無人機群的協同反潛能力和靈活性，還可以創新多種作戰模式：

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

（2）遠海固定區域的不間斷搜潛，派遣一個無人機群，在我方關注的遠海固定區域駐扎反潛，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 異構無人機集群反潛任務場景分析

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，異構無人機集群能夠完成反潛任務主要環節的相關活動，即一部分無人機承擔搜潛任務，少數無人機擔任信息處理與轉收的任務，一部分無人機承擔攻潛任務。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反潛，保持遠程反潛區域的全時段工作，提高阻拒敵方潛艇的能力。

除了遂行以港口（駐泊點）反潛任務以外，異構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。

3.2 無人機與有人機協同反潛

其工作方式為一架有人機和若干無人機組成反潛機群，無人機主要承擔搜潛任務，而有人機則承擔信息處理與收發和攻潛任務，由于無人機群體數量可以巨大，每個無人機搜索的范圍較小，所以搜潛效果應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量，以達到更好的攻潛效果。

無人機與有人機協同，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。

3.3 同構無人機集群完成特殊海區反潛阻嚇任務

在敵潛艇經?；顒拥膮^域，以及經常使用的航道，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，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陣列，不間斷對敵潛艇進行搜索，若敵潛艇通過聲吶系統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 異構無人機集群完成遠洋探潛護航任務

在某型艦獨立執行遠洋任務過程中，采用異構無人機集群執行搜潛任務，將執行搜潛的無人機群布成圓形或扇形陣型隨艦航行；執行探測水面、半潛潛艇任務的無人機裝配紅外夜視探測儀、無線電監測儀、雷達等設備，執行探測深度航行潛艇任務的無人機裝配聲納浮標、磁探儀，搜潛無人機在執行任務時采用超低空飛行，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，發現疑似目標及時上報艦上指揮所。

3.5 異構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，異構無人機群可以分批次、24 小時不間斷執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，通常只需具備搜潛功能，當發現敵潛艇時，召喚其他反潛武器遂行反潛任務。

4 搜潛攻潛武器與無人機匹配性初步分析

4.1 搜潛設備的種類與功能

（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，對潛艇的發現距離更遠，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，使得搜潛雷達的使用受到了極大的限制。

（2）聲吶浮標的發展：目前已有50 多種不同類型、不同型號的聲吶浮標，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，還有聲通信浮標和海水溫度梯度測量浮標等。聲吶浮標是探測水下目標的主要設備，在反潛作戰中大量使用。

（3）吊放聲吶和拖曳聲吶：也用于搜索水下目標，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，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，一般是在水聲設備發現目標信號后，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的主要武器之一，主要用于攻擊海面到海面300m 以內的水下目標，到目前為止，深彈仍然是各國海軍重點發展的反潛武器之一，各種當量、各種觸發引信的深彈不斷發展和翻新。

（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裝置，是反潛作戰的主要武器裝備。

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

4.3 無人機裝備搜潛設備和反潛武器的可能性初步分析

無人機作為載體，攜帶搜潛設備和反潛武器，主要考慮的是載體的質量、相關搜潛反潛信號處理能力、接口相容性、工作可靠性、維修性、與機體的適應性、電磁兼容性等方面的問題，而載體質量是最為關鍵的因素，其他因素可以通過無人機的適應性改進設計來得到滿足，所以初步分析可行性主要從載體質量開展論述，其他相關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：無人機機身質量大，其相應的單機價格高，在生存效率相當的情況下，使用經濟性就成為了主要考慮因素；無人機機身質量較小，則載荷過小，同時其適應海洋性環境的能力堪憂。

4.3.1 無人機攜帶搜潛設備的能力

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

（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量一般大于120kg，必須進行減重設計改進，才能用于無人機攜帶?？紤]到吊放聲吶的設計主要是為了滿足反潛直升機的技戰術指標要求，對吊放聲吶的收放有速度和加速度方面的技術考慮，導致吊放聲吶在設計時考慮了過載方面的因素，導致質量較大，經咨詢相關專家，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術因素，吊放聲吶的質量可以大大降低，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，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、水下激光等設備，經過一定的改裝改造，也能夠用無人機進行裝載搜潛雷達、拖曳聲吶陣由于質量大、控制復雜等因素，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，以及戰斗部裝藥多少，在無人機集群搜潛的作戰模式下，采取多艘無人機攜帶質量較小的航空魚雷，初步認為技術上具有可行性。

（2）深彈：在深彈的發展歷程中，也出現過質量低于30kg 的深水炸彈，但隨著潛艇防衛能力的進一步提升，目前世界各國裝配的航空深彈的質量一般都比較大，力求在反潛作戰時取得對敵潛艇的擊沉或重創效果，對于我們所關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，開發研制質量較小的深彈，值得我們進一步關注。

航空反潛導彈等其他武器，由于本身質量加上導彈懸掛裝置，以及復雜的導彈發射控制系統，不太適合配備在無人機上。

5 結論

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