美軍水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀及啟示

周 亮 周 浩 張勇明

（海軍工程大學(xué),湖北 武漢 430033）

美國是最早開展研究水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的國家。為了應(yīng)對蘇聯(lián)潛艇的威脅，美國迫切需要對進(jìn)入大西洋和太平洋的海底通道實(shí)施監(jiān)視。因此，自20世紀(jì)50年代起，美國開始發(fā)展“岸基聲吶監(jiān)視系統(tǒng)（SOSUS）”[1]。隨著美軍作戰(zhàn)需求的提升和海底作戰(zhàn)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，20世紀(jì)90年代開始，美國開始研制和部署具有水下監(jiān)測、水下導(dǎo)航、水聲通信和自組網(wǎng)功能的水聲傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即“海網(wǎng)”(Seaweb)，并將其用于廣域反潛預(yù)警[2]。

美國一直以來都將水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)視為海戰(zhàn)中能夠有效制海和奪取水下占優(yōu)勢的海上力量倍增器。隨著無人潛航器（UUV）相關(guān)技術(shù)不斷取得突破，在提高自身作戰(zhàn)能力的同時(shí)，也推動(dòng)了水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展[3]。目前，世界上很多軍事強(qiáng)國都在無人水下作戰(zhàn)系統(tǒng)研發(fā)中都取得了重大進(jìn)展。

1 美軍典型水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)

美國國防部在2007—2013年發(fā)布了4版《無人系統(tǒng)路線圖》，為美軍各類無人作戰(zhàn)系統(tǒng)制定了頂層發(fā)展規(guī)劃[4]，極大地推動(dòng)了水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展。其中，美國研發(fā)的分布式敏捷反潛系統(tǒng)（DASH）、近海水下持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)（PLUSNet）、無人水下預(yù)置系統(tǒng)[5]為典型代表。

1.1 分布式敏捷反潛系統(tǒng)（DASH）

美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）于2010年開始研發(fā)DASH。2013年完成了大潛深測試，2016年完成相應(yīng)的海試。和以往水下反潛系統(tǒng)不同，DASH是移動(dòng)式深海探測系統(tǒng)，它由淺海反潛子系統(tǒng)和深海反潛子系統(tǒng)兩部分組成。DASH作戰(zhàn)能力如圖1所示。

圖1 DASH深海、淺海反潛子系統(tǒng)作戰(zhàn)能力示意圖

淺海反潛子系統(tǒng)主要由裝備非聲傳感器的無人機(jī)組成，自上而下監(jiān)測淺海目標(biāo)，搜集目標(biāo)尾流等非聲學(xué)特征。深海反潛子系統(tǒng)由可靠聲學(xué)路徑轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（TRAPS）和潛艇風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)（SHARK）兩部分組成。TRAPS主要由布設(shè)在海底的被動(dòng)聲納節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，SHARK主要由裝備有主動(dòng)聲納的無人潛航器構(gòu)成。TRAPS和SHARK系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是無人潛航器可在位于水下6 000 m深處，“從下自上”探測目標(biāo)，從而有效避免常遇到的聲波折射造成目標(biāo)信息模糊問題，有效降低海底地形地貌對探測的影響。

DARPA研究結(jié)果表明，水下6 000 m深的單個(gè)無人潛航器，它的監(jiān)測范圍直徑在55～75 km。多個(gè)無人潛航器組成的編隊(duì)，以接力方式探潛，可以對500×500 km海域?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)實(shí)時(shí)態(tài)勢感知，基本上滿足美國海軍水下作戰(zhàn)的基本需求。戰(zhàn)時(shí)，DASH可以根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)需求，由水面艦艇或潛艇等作戰(zhàn)平臺(tái)布放和回收，也可以由水面艦艇載至特定區(qū)域預(yù)置，需要時(shí)才啟用，大大增強(qiáng)了實(shí)用性、可行性和效費(fèi)比。

1.2 近海水下持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)（PLUSNet）

PLUSNet項(xiàng)目是由美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）發(fā)起，賓夕法尼亞州大學(xué)承擔(dān)，在2008年進(jìn)行了首次演示。PLUSNet是一種海底固定加水中機(jī)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施，由水面艦艇、無人潛航器、水下滑翔機(jī)、固定節(jié)點(diǎn)、漂浮移動(dòng)節(jié)點(diǎn)等共同組成 (如圖2所示)，能夠自適應(yīng)地加強(qiáng)和處理對淺水區(qū)低噪聲柴電潛艇的探測、識(shí)別、定位和跟蹤，是一個(gè)革命性的反潛理念。

圖2 近海水下持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)

系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的布設(shè)和回收工作，主要是由前沿的水面艦艇或潛艇完成。系統(tǒng)中所有的節(jié)點(diǎn)都能夠互相通信，并且可以根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境進(jìn)行重新部署。在沒有人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)自身能夠做出基本決策，履行多種功能，并可以對10 000 km2海域內(nèi)的潛艇進(jìn)行數(shù)月的探測、識(shí)別、定位和跟蹤。任何探測到目標(biāo)信息的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都要通過通信網(wǎng)絡(luò)（主要是通過聲學(xué)通信或者無線電射頻通信完成）進(jìn)行共享，隨后無人潛航器組成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，再次對目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與定位，需要時(shí)可以形成火力攻擊方案。與廣域海網(wǎng)（Seaweb）不同，PLUSNet更加注重移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的作用，從而加大了監(jiān)測的區(qū)域范圍，增強(qiáng)了監(jiān)測效果。

1.3 無人水下預(yù)置系統(tǒng)

無人水下預(yù)置系統(tǒng)是指通過特種封艙，將無人機(jī)、無人潛航器，甚至是導(dǎo)彈等有效載荷布設(shè)在敏感區(qū)域的海域底部。它的潛伏期可達(dá)數(shù)年之久，一旦出現(xiàn)危機(jī)或戰(zhàn)爭，遠(yuǎn)程就可以喚醒封艙，釋放有效載荷，快速完成兵力部署，從而實(shí)現(xiàn)隱蔽打擊敵方的目的。目前，在研或已完成的無人水下預(yù)置系統(tǒng)主要有深海浮沉載荷（UFP）、“海德拉”水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、先進(jìn)水下武器系統(tǒng)（AUWS）和“賽艇”海底導(dǎo)彈系統(tǒng)等。文章主要介紹UFP，其他3種水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)工作方式和UFP相似。

UFP是一種分布式無人水下預(yù)置系統(tǒng)，由多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的有效載荷都置于特種艙內(nèi)，由水面艦艇或飛機(jī)預(yù)先部署。UFP的關(guān)鍵能力屬性為“毫無征兆接近目標(biāo)，毫無延遲激活系統(tǒng)”。2016年5月，DARPA公布了樣機(jī)。樣機(jī)全長4.5 m，其工作深度6 000 m左右，可以在全球50%以上水域使用。DARPA宣稱UFP可以在接收指令后2小時(shí)內(nèi)投入戰(zhàn)斗，UFP執(zhí)行偵測任務(wù)的方式如圖3所示。

圖3 UFP執(zhí)行偵測任務(wù)示意圖

圖中有5個(gè)UFP節(jié)點(diǎn)，其中有3個(gè)節(jié)點(diǎn)位于海底，對目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)偵測，第4個(gè)節(jié)點(diǎn)正在升空，第5個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)升空并監(jiān)視海上的艦艇。一旦偵測到目標(biāo)位置、速度等信息后，可以將信息分享給己方作戰(zhàn)兵力，也可以通過自身攜帶的導(dǎo)彈等武器對目標(biāo)進(jìn)行攻擊。

2 美軍水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)能力

通過上文對美軍目前水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)分析，結(jié)合水下無人作戰(zhàn)基本規(guī)律和特點(diǎn)，可以總結(jié)出美軍水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)主要包括5方面的能力。

（1）探測偵查。水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通過有人水面艦艇、潛艇或者飛機(jī)，前出分散部署在重要海域、關(guān)鍵位置的海峽和港口附近，獨(dú)立或者和有人平臺(tái)進(jìn)行組網(wǎng)，發(fā)揮大深度、遠(yuǎn)距離探測目標(biāo)優(yōu)勢，能及早發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)。探測到的數(shù)據(jù)通過預(yù)設(shè)的海底通信鏈路或其它水下通信手段及時(shí)回饋給己方作戰(zhàn)平臺(tái)，從而及時(shí)掌握戰(zhàn)場態(tài)勢信息。

（2）潛伏。提前在重要海域或海峽，預(yù)置固定或機(jī)動(dòng)式無人作戰(zhàn)平臺(tái)。有效載荷、水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)和通信系統(tǒng)等都置于特種艙內(nèi)，平時(shí)處于休眠待機(jī)狀態(tài)，只保留自身通信能力。需要時(shí)，可以通過預(yù)定指令遠(yuǎn)程喚醒，快速執(zhí)行指定任務(wù)。

（3）擾動(dòng)。利用聲納探測水下，特別是深海空間目標(biāo)發(fā)現(xiàn)難、識(shí)別難等特點(diǎn)，水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)利用UUV機(jī)動(dòng)擾敵，釋放大量水聲、電磁等虛假信號(hào)，隱真示假、以假亂真，擾敵亂敵、疲敵耗敵，可以極大耗費(fèi)敵方作戰(zhàn)資源和精力。

（4）接力。充分利用目前現(xiàn)有的水下設(shè)備（例如水下充電樁），在海底建立無人值守的持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，為己方水下作戰(zhàn)兵力提供情報(bào)、通信、導(dǎo)航等信息保障，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵方水下作戰(zhàn)力量的動(dòng)向。

（5）快速攻擊。利用水下無人作戰(zhàn)平臺(tái)的隱蔽性，采用預(yù)先部署、提前突破、多點(diǎn)待機(jī)等方式，根據(jù)需要對敵方常規(guī)潛艇（核潛艇）等重要目標(biāo)實(shí)施快速突然攻擊。攻擊后依托深海空間立即變?yōu)殡[蔽狀態(tài)，使被攻擊方探測不到目標(biāo)，無法還擊。

綜合來看，美軍水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)以攻勢作戰(zhàn)行動(dòng)為主，從而發(fā)揮“非對稱”作戰(zhàn)優(yōu)勢。同時(shí)，在防御作戰(zhàn)中，可以及時(shí)掌握目標(biāo)的態(tài)勢信息，對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤、擾動(dòng)、攻擊等作戰(zhàn)行動(dòng)，為己方戰(zhàn)場創(chuàng)造出有利的戰(zhàn)機(jī)。

3 啟示和建議

3.1 啟示

近年來，美軍在全球戰(zhàn)略熱點(diǎn)海域已經(jīng)構(gòu)建了適應(yīng)能力強(qiáng)、覆蓋范圍廣、響應(yīng)能力快的各種無人水下作戰(zhàn)系統(tǒng)。在這些水下信息網(wǎng)絡(luò)軍團(tuán)的協(xié)助下，已形成以陸、海、空、天等裝備構(gòu)成的遠(yuǎn)、中、近多層立體反潛裝備體系。

我國海岸線長1.84萬公里左右，海洋國土300萬平方公里左右，分布有大小島嶼7 600多個(gè)，且海底情況復(fù)雜多變。為了應(yīng)對未來可能存在的威脅，我國必須首先大力發(fā)展以水下情報(bào)、監(jiān)視、偵查功能為主的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，補(bǔ)充和擴(kuò)展現(xiàn)有的ISR能力，使之能夠在極淺水區(qū)域或其他常規(guī)平臺(tái)無法進(jìn)入的水域執(zhí)行任務(wù)，從而確保未來戰(zhàn)場中能夠獲得水下信息優(yōu)勢。

3.2 建議

根據(jù)我國未來的需求，結(jié)合目前國內(nèi)水下無人平臺(tái)技術(shù)現(xiàn)狀，提出以下3個(gè)方面建議。

（1）發(fā)展用于沿海海域的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以作為我國水下無人作戰(zhàn)體系的第一防御層次，從而提高我國沿海海域水下探測警戒能力，徹底解決探測盲區(qū)的問題。該系統(tǒng)可以利用水面艦艇（偽裝的漁船）或潛艇搭載UUV、各種傳感器等在沿海水域布放，依靠母艦傳遞的導(dǎo)航信息，自主航行到指定區(qū)域潛伏，自行收集敏感信息，定期或通過操縱人員使其浮出水面，將信息傳回母艦，加強(qiáng)對沿海海域水下實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（2）發(fā)展用于近海海域的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以作為我國水下無人作戰(zhàn)體系的第二防御層次，用于探測美國、日本、韓國等在相關(guān)海域的水下軍事行動(dòng)，也可以用于探查相關(guān)海域的軍事探測線和布置在我國近海的水下設(shè)施。此系統(tǒng)同樣可以利用水面艦艇（偽裝的漁船）或潛艇搭載UUV、各種傳感器等在相關(guān)海域布放。布放后，母艦離開布放地點(diǎn)，其自身可以按照預(yù)定的作戰(zhàn)方案或母艦給的指令自主航行到戰(zhàn)略要地，收集敏感信息，定期浮出水面，通過衛(wèi)星和其他作戰(zhàn)平臺(tái)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通。相比沿海海域的無人水下作戰(zhàn)系統(tǒng)，用于近海偵查的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，必須具有大范圍的搜索能力和較高的續(xù)航能力，同時(shí)也要具有1 000 m左右的潛深能力。

（3）發(fā)展配備有大中型對抗攻擊型UUV的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)。大中型對抗攻擊型UUV是目前世界海軍裝備無人化、智能化發(fā)展的方向。它可以通過“非對稱”手段，以較小的代價(jià)取得較佳的作戰(zhàn)效果。大中型對抗攻擊型UUV自身就可以攜帶各種有效載荷前出至危險(xiǎn)海域開展抵近式水下信息對抗，從而達(dá)到欺騙、威懾和瓦解敵方的目的，也可以存儲(chǔ)和秘密運(yùn)送各種武器裝備、傳感器、通信設(shè)備、各種耗材和特種設(shè)備，為反水雷戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、通信/導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、海洋調(diào)查、特種部隊(duì)作戰(zhàn)、時(shí)敏打擊等任務(wù)提供后勤保障。

4 結(jié)語

水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，在海底深處就可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的實(shí)時(shí)態(tài)勢感知，具有隱蔽性好、活動(dòng)空間范圍大、無人員傷亡（被俘）等優(yōu)點(diǎn)，是有效制海和奪取水下占優(yōu)勢的力量倍增器。我國在緊跟世界無人技術(shù)的發(fā)展潮流的同時(shí)，需結(jié)合我國國情、軍情，有創(chuàng)造性、有針對性地發(fā)展中國特色的水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，搶占該技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)。