潛射大型無人機垂直發射技術探討

符 拯，苗佩云

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

潛射大型無人機是潛艇和無人機兩類裝備的創新性結合，是一種可在攻擊型核潛艇或大型水下武器平臺上發射，能攜帶多種任務載荷，可執行情報偵察、目標指示、信息中繼、火力打擊、毀傷評估等多種作戰任務的偵打一體化的新型無人作戰平臺。與偵察無人機相比，大型無人機具有橫截面尺寸大(≥2 m)、質量大(≥4 t)的特點。分析潛艇上的對外孔道和發射通道，要想在潛艇上發射大型無人機，只有將其裝載于直徑>2 m的大口徑發射裝置(如彈道導彈垂直發射井和后續有可能采用的大口徑通用垂直發射裝置)才能實現。因此，潛射大型無人機只能采用垂直發射方式[1-2]。

垂直發射時，如何將大型無人機集成到潛艇中，確保機艇結構的適配性、發射時潛艇的隱蔽性，是需要重點研究的內容。

1 潛射大型無人機垂直發射要求

為提高水下發射平臺的作戰效能，對潛射大型無人機的發射要求如下。

1)充分利用發射裝置空間，使潛艇能夠攜帶更多數量的無人機。

2)能夠實現“隱蔽、寂靜”發射。潛艇被發現就意味著被擊沉。如果因為釋放了無人機，而導致潛艇被發現，就得不償失。

3)與潛射現有垂直發射裝置共架，不再另設專門發射裝置。

2 潛射無人機垂直發射技術

潛射無人機的發射是指潛射無人機在一定水下作戰平臺上，通過一定方式，到達空中一定高度、速度的過程，它往往被認為是無人機作戰運用中最困難、最關鍵的階段之一，直接影響著無人機系統作戰的機動靈活性、地域適應性、重復使用性和生存能力等戰技指標及要求。

根據發射部位不同，垂直發射無人機可從現有導彈垂直發射井、模塊式桅桿、未來大口徑水下通用垂直發射裝置發射。采用模塊式桅桿發射方式，發射時潛艇處于潛望鏡航行狀態，頂部裝有發射裝置和無人機的桅桿伸出水面進行發射。此種方式發射雖不存在水下發射的技術難題，但無法對無人機進行水下回收，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人機。

根據無人機發射時是否與水接觸，分為干式發射和濕式發射2種。干式發射時，無人機需被折疊后再裝入運載器內，在水下航行和點火時始終處于干燥狀態，完全依靠運載器將其送至水面；濕式發射時，無人機直接從水下發射，對無人機尺寸、質量等的限制較小，但無人機需解決水密和抗壓問題[5-6]。

根據發射動力不同，可分為自力發射、彈射和漂浮發射3種。自力發射是指無人機起飛時依靠火箭助推器的推力離開發射裝置。彈射是指無人機起飛時依靠無人機以外的推力離開發射裝置，常用的彈射方式有燃氣彈射。漂浮發射是指無人機起飛時所受的浮力大于自重離開發射裝置[7]。

上述發射方式各有優缺點。發射方式的選擇既對無人機總體設計有很大影響，又與水下作戰平臺這一載體有很大關系，應根據具體情況選擇合適的發射方式。

3 美國潛射無人機垂直發射技術現狀及啟示

美國是最早開展潛射無人機技術研究的國家之一，于20世紀90年代即開展了擁有潛艇使用背景的無人機相關關鍵技術攻關工作。迄今美國主要研制了“海上搜索者”“海上哨兵”“鸕鶿”和“彈簧刀”潛射無人機，這些潛射無人機仍處于研制、論證和試驗階段，并未實際裝備潛艇使用。其中，采用垂直發射的是“海上哨兵”和“鸕鶿”兩型。

3.1 “海上哨兵”潛射無人機

“海上哨兵”無人機為小型無人機，儲放在潛艇圍殼“通用模塊式桅桿(UMM)”內并從中發射，一套UMM最多可裝載4架折疊“海上哨兵”(見圖1)。發射時，潛艇處于潛望航行狀態，頂部裝有無人機和發射裝置的桅桿伸出水面，再以冷發射方式將無人機彈離潛艇[8-9]。

3.2 “鸕鶿”潛射無人機

“鸕鶿”無人機重4 100 kg，機長5.8 m，翼展4.9 m，屬大型無人機，利用“俄亥俄”級巡航導彈核潛艇導彈發射筒(見圖2)進行折疊儲存、發射和回收。平時，“鸕鶿”無人機安放在發射筒內的一個鞍形固定裝置上，該裝置與從導彈發射管中延伸出的臂架相連。發射時，潛艇釋放“鸕鶿”無人機，讓其沿發射筒內滑軌發射出管；無人機上浮到海面時，先調整好發射位置，然后在2臺固體火箭發動機助推下起飛，再轉由渦輪風扇發動機驅動和展開機翼飛行[10]。

圖1 “海上哨兵”發射裝置

圖2 “俄亥俄”潛艇大口徑發射筒

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

“鸕鶿”無人機是目前潛射無人機發展水平最高的一種，因此，通過分析其垂直發射技術應用現狀，可以得出如下啟示。

1)充分利用潛艇現有的垂直發射裝置，不再另設專用于發射無人機的發射裝置。

2)采用漂浮發射方式，較好保障潛艇的發射隱蔽性。

4 我國潛射大型無人機垂直發射技術建議

我國潛射無人機的研究目前還處于起步階段。在借鑒美國潛射無人機垂直發射的基礎上，結合我國國情，我國潛射大型無人垂直發射技術的發展趨勢如下。

1)宜采用干式發射方式。

采用濕式發射方式時，無人機直接與海水接觸，對無人機尺寸、質量等的限制較小，無人機只需解決水密和抗壓問題。濕式發射方式又可分為2種：一種是無人機直接從水下點火發射，例如“鸕鶿”無人機，但因存在助推火箭燃氣排導的問題，無人機一般需先伸出艇外才能發射，因此發射裝置體積較大，對潛艇適裝性要求較高；另一種方式是無人機先裝在密封的運載器內，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的問題[11]。

考慮到我國目前還未解決不規則形狀武器的水下濕式發射問題，潛射大型無人機宜采用干式發射方式。潛射大型無人機的回收可以利用水面艦艇等進行回收。

2)宜在大尺寸發射井中發射。

戰略導彈核潛艇是潛艇中排水量最大的一種，利用其上的戰略導彈發射井裝載無人機，對無人機設計的限制最小。因此，后續可以在戰略導彈核潛艇改裝時，兼顧考慮潛射大型無人機的發射。

3)宜采用漂浮發射動力方式。

潛射大型無人機具有偵打一體化功能，尺寸較大，質量較大，采用干式發射時，外加的保護筒可產生較大的正浮力，控制浮力的大小即可滿足潛射多功能無人機“隱蔽、寂靜”的發射要求。此外，與美國等國家相比，我國潛艇面臨的反潛威脅更大，為減小潛艇暴露的機率，潛射無人機應具備較小的發射特征和較好的隱身性能。

5 結語

潛射大型無人機最大的技術難點是其發射技術，本文在借鑒美國潛射大型無人機垂直發射技術的基礎上，給出了我國潛射多功能垂直無人機發射的建議：1)宜采用干式發射方式；2)宜在后續戰略導彈核潛艇改裝時兼顧考慮潛射大型無人機的發射；3)宜采用漂浮發射動力方式。