UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的問題探究*

蔣文民，馮林平，屈亮

（1.海軍潛艇學院，山東 青島 266199；2.空軍裝備部，北京 100843）

0 引言

潛艇水下作戰(zhàn)最突出的特性就是它的隱蔽性好、攻擊力強，然而，潛艇一旦暴露位置，無論是在水下還是水上都面臨著嚴重的威脅。按照不同的威脅平臺，潛艇的威脅主要來自潛艇、水面艦艇以及反潛飛機和直升機。其中，潛艇面對空中威脅時，其生存概率最低。長期以來，由于缺少基本對空攻擊手段，潛艇在遭遇反潛飛機時，只能靠緊急下潛和機動規(guī)避來擺脫飛機的搜索跟蹤［1］，在潛艇與空中反潛飛機的對抗中，據(jù)稱其生存概率在30%以下［2］。

1 研究現(xiàn)狀

為了有效解決潛艇的防空問題，自從20 世紀70年代以來，美國、俄羅斯、英國、法國、德國和挪威等國家相繼進行了潛空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的研制，主要包括英國的“斯拉姆”（SLAM）潛空導(dǎo)彈，美國的“西埃姆”（SIAM）潛空導(dǎo)彈，法德意聯(lián)合研制的“獨眼巨人”潛空導(dǎo)彈，德國和挪威聯(lián)合研制的IDAS 導(dǎo)彈，法國的潛射“米卡”導(dǎo)彈，以及美國的潛射防空“海蛇”導(dǎo)彈［3］，具體性能情況詳見表1。

表1 世界各國潛空導(dǎo)彈性能對比Table 1 Performance comparison of submarine-to-air missiles in various countries

由于潛空導(dǎo)彈存在發(fā)射時容易暴露潛艇位置以及對空探測能力弱等問題，一直以來，潛空導(dǎo)彈的發(fā)展備受爭議，研制進度緩慢。隨著網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的提出，潛艇需要考慮的威脅因素越來越多，面臨的防空手段選擇也越來越多，例如采取多武器平臺進行協(xié)同防空，可以有效減輕潛艇的防空壓力。但是，當潛艇單獨執(zhí)行任務(wù)時，防空的問題始終得不到很好的解決，考慮到潛艇發(fā)射容易暴露位置和對空探測能力弱的問題，如何有效解決潛艇水下防空問題成為當前的熱點問題。

水下無人航行器（unmanned undersea vehicle，UUV）作為一種海上力量倍增器，有著廣泛而重要的軍事用途，在海戰(zhàn)中有不可替代的作用［4］。UUV能夠用來執(zhí)行掃雷、偵察、情報搜集、海洋探測以及水下攻擊等任務(wù)，美國海軍曾提出5 種不同大小型號的UUV，詳見表2。UUV 作為武器搭載平臺，目前提出的研究方向主要是攜帶魚雷及水雷進行攻擊，在搭載導(dǎo)彈特別是防空導(dǎo)彈執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)方面研究極少。如果UUV 能夠有效代替潛艇發(fā)射潛空導(dǎo)彈，并進行空中探測，潛艇的生存概率將大幅度提高，且其應(yīng)對空中威脅的手段也更加多樣，而UUV能否有效代替潛艇執(zhí)行潛空導(dǎo)彈發(fā)射和空中探測任務(wù)的影響因素是多種多樣的［5］。

表2 美國海軍提出的五種型號UUVTable 2 Five models of UUV proposed by the U.S.Navy

2 潛、空平臺作戰(zhàn)能力對比分析

2.1 反潛飛機平臺作戰(zhàn)性能

（1）速度方面。反潛飛機速度范圍一般在250～850 km/h，每小時可搜索1 500 km2［6］，搜索范圍大、速度快。

（2）探測方式方面。反潛飛機探測手段豐富，對潛艇的探測包括目視、雷達、聲納、磁探儀等多種手段，探測能力較強。

（3）協(xié)同作戰(zhàn)方面。由于反潛飛機通信手段的多樣化，使得其在作戰(zhàn)中同其他作戰(zhàn)力量進行協(xié)同作戰(zhàn)更為便利。

（4）武器作戰(zhàn)效能方面。反潛飛機可供選擇的作戰(zhàn)武器多樣，有魚雷、深水炸彈、火箭彈及反潛導(dǎo)彈等，其武器威力大，可靠性高，整體作戰(zhàn)效能較高。

2.2 潛艇平臺作戰(zhàn)性能

（1）速度方面。目前潛艇的水下航行速度一般不超過35 kn，其經(jīng)濟航速和通氣管狀態(tài)航速更是要低的多。

（2）探測方式方面。潛艇對空探測，在水面和潛望狀態(tài)時通常只有被動雷達、潛望鏡等，在水下時更多只能靠聲納偵察來的接收信號獲取大致的空中信息，對空探測能力差［7］。

（3）協(xié)同作戰(zhàn)方面。由于潛艇隱蔽性要求對其通信方式選擇上的限制，潛艇在平臺間的通信實現(xiàn)上較為困難，協(xié)同作戰(zhàn)難度較大。

（4）武器作戰(zhàn)效能方面。潛艇對空作戰(zhàn)武器單一，目前只有潛空導(dǎo)彈，且其技術(shù)發(fā)展不成熟，缺少實戰(zhàn)經(jīng)驗。

2.3 潛空平臺對抗性能比對

通過對以上潛空平臺作戰(zhàn)性能的總結(jié)描述，可以把反潛飛機與潛艇的相關(guān)性能進行比對分析。

（1）反潛飛機的速度可以達到潛艇速度的幾倍甚至幾十倍，速度上占有巨大的優(yōu)勢。

（2）反潛飛機探測方式比潛艇更為豐富，作戰(zhàn)應(yīng)用更為靈活多樣。

（3）反潛飛機由于通信方式上優(yōu)勢使得其協(xié)同作戰(zhàn)能力比潛艇更強。

（4）反潛飛機相比潛艇而言，作戰(zhàn)武器選擇更多，武器作戰(zhàn)效能更好。

雖然，反潛飛機相對潛艇占有很大優(yōu)勢，但在實際作戰(zhàn)中潛艇也有其自身的優(yōu)勢，比如：

（1）潛艇的隱蔽性較好。在戰(zhàn)場環(huán)境中，潛艇可以通過潛深進行隱蔽，通常在不進行主動通信的情況下很難被發(fā)現(xiàn)。

（2）潛艇的環(huán)境適應(yīng)性更好。飛機在面對復(fù)雜天氣和惡劣環(huán)境時，適應(yīng)性很低；相比之下，潛艇對復(fù)雜海洋環(huán)境的適應(yīng)性要好很多。

（3）潛艇的續(xù)航力比飛機要好。潛艇的續(xù)航力是飛機續(xù)航力的幾十甚至上百倍。

通過性能比對分析，可以看出潛艇水下防空面臨的空中目標探測和目標打擊能力薄弱的問題較突出，且目前缺少有效的解決措施，使得反潛飛機在性能上比潛艇占有明顯的優(yōu)勢，因而在反潛作戰(zhàn)中形成了“非對稱”的優(yōu)勢。

3 利用UUV 平臺發(fā)射潛空導(dǎo)彈優(yōu)劣勢探討

目前，UUV 在作戰(zhàn)使用方面的研究已經(jīng)成為熱點，其具有目標小、續(xù)航力長、可回收、機動靈活，功能多樣化的優(yōu)點，且潛艇通過布放UUV 作戰(zhàn)減少了自身被發(fā)現(xiàn)的概率，可以有效執(zhí)行偵察探測、遠程打擊、潛艇防御和水下網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)等多方面任務(wù)，若能夠?qū)崿F(xiàn)UUV 搭載潛空導(dǎo)彈進行有效作戰(zhàn)將會極大提升潛艇的防空作戰(zhàn)能力，減輕潛艇空中威脅［8］。

3.1 UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的優(yōu)勢

（1）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈可以提高潛艇的生存能力，潛艇受到空中威脅時，可提前預(yù)置UUV，在其攜彈航行到距離潛艇安全距離之外時，進行遠程控制UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈，或者在多UUV 參戰(zhàn)的情況下，利用UUV 進行中繼通信，可以實現(xiàn)更遠距離的發(fā)射控制，有效避免了潛艇暴露自身位置的問題［9］。

（2）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈可以充分發(fā)揮導(dǎo)彈的探測能力，目前，潛艇對空探測能力比較薄弱，發(fā)現(xiàn)并鎖定目標比較困難，導(dǎo)致潛空導(dǎo)彈的有效打擊能力弱，而UUV 具有發(fā)射后可回收的特點，使UUV 搭載潛空導(dǎo)彈水下航行可以實現(xiàn)導(dǎo)彈目標探測、鎖定和跟蹤的效果，即便過程中丟失目標也可以利用UUV 可回收的特性避免導(dǎo)彈的消耗，使導(dǎo)彈得到更為有效的利用［10］。

（3）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈被發(fā)現(xiàn)概率更小，相比潛艇而言，UUV 的噪聲要小的多，其攜帶導(dǎo)彈抵近搜索打擊成功率更高，且不易被反潛飛機發(fā)現(xiàn)。

（4）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈能實現(xiàn)對空協(xié)同作戰(zhàn)，可以實現(xiàn)多個UUV 協(xié)同作戰(zhàn)或者潛艇與UUV 之間的協(xié)同作戰(zhàn)，實現(xiàn)不同平臺間空中探測與打擊的配合或者多枚導(dǎo)彈的協(xié)同打擊，對空打擊的能力將會顯著提升，將會進一步縮小潛空力量對比差距。

（5）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈被打擊的成本代價低，UUV作為無人潛航搭載平臺，即便被摧毀，損失成本將比潛艇小的多。另外，UUV 代替潛艇被摧毀可以避免人員傷亡，最大程度上改善潛空對抗“非對稱”的差距，潛艇主動進行空中打擊和防空反擊作戰(zhàn)的能力將會大幅度提高。

（6）UUV 發(fā)射導(dǎo)彈還可以有效解決防空導(dǎo)彈射程不足的問題，UUV 自身續(xù)航能力較強，如美國的LMRS 型UUV 最長可以續(xù)航40 h，UUV 攜彈發(fā)射可以有效解決目前潛空導(dǎo)彈射程不足的問題。

3.2 UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的劣勢

盡管，UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈有很多天然的優(yōu)勢，但在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，其在作戰(zhàn)中仍然存在很多的缺陷和技術(shù)不足［11］：

（1）由于UUV 自身體積、質(zhì)量和動力的限制，潛空導(dǎo)彈的尺寸、質(zhì)量等參數(shù)也將受到影響，對導(dǎo)彈以后的發(fā)展及作戰(zhàn)使用、效能發(fā)揮都存在一定的影響［12］。

（2）由UUV（特別是潛艇攜帶的UUV）發(fā)射潛空導(dǎo)彈，其攻擊準備時間更長，通常需要提前掌握反潛飛機的動態(tài)信息，提前進行戰(zhàn)斗準備，在緊急情況下進行空中反擊，使用UUV 發(fā)射導(dǎo)彈可能會錯過最佳攻擊時機。

（3）UUV 攜帶潛空導(dǎo)彈會增大其自身的重力，對其動力的要求更高，且對UUV 和潛艇的速度以及機動性都會造成影響［13］。

3.3 利用UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的預(yù)期

通過以上對UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的優(yōu)勢和劣勢進行分析，可以看出，利用UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈可以有效緩解潛艇面臨的防空壓力，在未來作戰(zhàn)體系中具有較大的研究價值，雖然目前階段的研究較少，基礎(chǔ)較為薄弱，還有很多尚未解決的技術(shù)難題，但隨著UUV 自航發(fā)射技術(shù)、能源動力技術(shù)、探測和通信技術(shù)以及布放回收技術(shù)等技術(shù)的進步，利用UUV進行潛空導(dǎo)彈發(fā)射勢必會得到足夠的重視和利用。

4 UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的可行性分析

目前使用UUV 平臺發(fā)射武器的研究主要集中在發(fā)射魚雷和布設(shè)水雷方面，且技術(shù)成熟度不高，并無公開裝備的具體型號可以借鑒參考。而利用UUV 平臺發(fā)射潛空導(dǎo)彈武器的研究則鮮有報道，可見使用水下無人作戰(zhàn)平臺發(fā)射導(dǎo)彈武器還存在許多技術(shù)和使用領(lǐng)域的問題需要解決。然而，“波塞冬”核動力無人潛航器的成功，使UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈具備了一定的技術(shù)儲備和作戰(zhàn)運用基礎(chǔ)。

4.1 UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的技術(shù)基礎(chǔ)

（1）尺寸匹配方面。目前典型的潛空導(dǎo)彈直徑范圍為76～200 mm，UUV 類型劃分標準不一，以美軍劃分為例，UUV 按體積大小可分為小型、輕型、重型、大 型、巨型［14］，直 徑 最小的70 mm，最 大可達1 000 mm 以上，主流的UUV 直徑多在533 mm 以內(nèi)，理論上可以滿足搭載潛空導(dǎo)彈的尺寸要求。

（2）動力方面。文獻［15］通過仿真驗證了UUV攜帶并發(fā)射重型魚雷的可行性，而目前典型的潛空導(dǎo)彈質(zhì)量范圍在11～120 kg，其質(zhì)量是重型魚雷的十幾分之一，可見，UUV 在動力上可以滿足對潛空導(dǎo)彈的攜帶，并且隨著“波塞冬”的研制成功，UUV的動力問題將得到更好的解決。

（3）發(fā)射過程實現(xiàn)方面。UUV 自身體積小、質(zhì)量小，在武器發(fā)射的過程中，自身運動狀態(tài)會受到導(dǎo)彈運動的干擾。為了探討UUV 發(fā)射導(dǎo)彈的可行性，借鑒UUV 發(fā)射重型魚雷的仿真，文獻［15］通過FLUENT 軟件對重型魚雷從啟動到脫離發(fā)射導(dǎo)軌時間段UUV 的運動過程進行仿真，驗證了UUV 自航發(fā)射魚雷的可行性。分析魚雷的發(fā)射過程仿真，對UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈具有很強的理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)性［16］。

（4）對UUV 武器發(fā)射裝置的設(shè)計方面。UUV攜帶潛空導(dǎo)彈首先要解決的是發(fā)射裝置的設(shè)計和選型，目前，UUV 發(fā)射武器是基于對魚雷的研究，文獻［17］分析了UUV 對魚雷發(fā)射裝置的要求，介紹了現(xiàn)有的幾種魚雷發(fā)射裝置并對比分析了各自的優(yōu)缺點，設(shè)計出一套適合UUV 的魚雷發(fā)射裝置。UUV的導(dǎo)彈發(fā)射裝置需要綜合考慮體積、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、控制、發(fā)射深度、發(fā)射準備時間、兼容性等方面，可以借鑒文獻中設(shè)計的魚雷發(fā)射裝置。

（5）UUV 模塊化設(shè)計方面。UUV 的模塊化設(shè)計和任務(wù)重構(gòu)技術(shù)，有利于縮短產(chǎn)品研制周期，降低產(chǎn)品研制成本，提高產(chǎn)品技術(shù)性能與可靠性及維修性，更主要的是有利于產(chǎn)品更新?lián)Q代，有利于根據(jù)不同功能、任務(wù)要求，迅速地進行重構(gòu)。

4.2 UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈的技術(shù)難點與挑戰(zhàn)

（1）UUV 水下通信技術(shù)方面。UUV 作戰(zhàn)時，需要相互或與母艇之間進行大量的指令和數(shù)據(jù)傳輸，這就對其通信能力提出了較高的要求。當前，UUV在水下通常靠光纜和水聲進行數(shù)據(jù)傳輸，水下光纜成本高，使用不方便，而且不符合未來水下作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的要求，水聲傳輸則速度較慢［18］。而作為發(fā)射導(dǎo)彈的武器平臺，將會對UUV 的通信能力提出更高的要求，UUV 目前的水下通信能力將無法適應(yīng)未來作戰(zhàn)的需要。

（2）UUV 對空探測技術(shù)方面。UUV 作為潛空導(dǎo)彈的發(fā)射平臺，需要對空中目標具有一定的探測能力，能否快速準確發(fā)現(xiàn)空中目標是對空打擊的關(guān)鍵；目前不管是潛艇還是UUV，對空中目標的探測能力都比較弱。

（3）彈載慣導(dǎo)與UUV 平臺慣導(dǎo)的初始對準問題。不管是潛艇還是UUV，其發(fā)射導(dǎo)彈前都必須完成導(dǎo)彈與基準慣導(dǎo)平臺的調(diào)平對準。由于慣導(dǎo)陀螺漂移產(chǎn)生的誤差影響，目前，常規(guī)潛艇上裝備的慣導(dǎo)平臺定位精度僅能保證短時間內(nèi)的導(dǎo)彈發(fā)射平臺的定位精度和速度精度需求，特別是遠海作戰(zhàn)條件下，UUV 在水下長時間隱蔽機動，慣導(dǎo)誤差隨時間積累越來越大，加上陣風、海浪、機械振動等對慣導(dǎo)系統(tǒng)的干擾［19］，都會對初始對準造成較大地影響，極有可能造成導(dǎo)彈飛行誤差過大或偏離航路等問題發(fā)生［20］，這些問題對UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈同樣是較大的挑戰(zhàn)，慣導(dǎo)初始對準問題是必須要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

（4）UUV 無人化、智能化和自主作戰(zhàn)的技術(shù)問題。UUV 作為未來網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)水下的關(guān)鍵組成部分，要實現(xiàn)其無人化、智能化以及自主作戰(zhàn)還存在諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)。首先精確定位、導(dǎo)航與授時（PNT）是影響UUV 自主作戰(zhàn)的關(guān)鍵前提，只有在精確的PNT 條件下，自主平臺才能正常運行，如何保持PNT 精度和可用性成為普遍關(guān)注的問題。其次，防止發(fā)生服務(wù)中斷也是需要考慮的問題，隨著越來越多的自主系統(tǒng)投入戰(zhàn)場，多入多出（MIMO）通信網(wǎng)絡(luò)將成為一項關(guān)鍵技術(shù)，必須有效和高效利用帶寬，以防出現(xiàn)服務(wù)中斷［21］。此外，由于水聲信道的復(fù)雜性和通信速率的限制，使得UUV 必須具有自主執(zhí)行目標檢測和跟蹤的智能化技術(shù)。目前，UUV 自主檢測器只能根據(jù)已設(shè)定好的程序?qū)δ繕诉M行檢測，但對復(fù)雜背景干擾的適應(yīng)性差，能否找到一種自適應(yīng)門限的設(shè)置方法，使背景噪聲、干擾的隨機性對系統(tǒng)檢測性能的影響盡可能小成為解決問題的關(guān)鍵［22］。

5 結(jié)束語

隨著最新科學技術(shù)研究成果在空中反潛作戰(zhàn)上的不斷應(yīng)用，潛艇面臨的空中威脅也日益加劇。發(fā)達國家在潛空導(dǎo)彈發(fā)展方面已經(jīng)擁有一定的經(jīng)驗，我國的潛空導(dǎo)彈雖然還處于研究探討階段，但是具備相應(yīng)的研發(fā)能力和改裝移植能力。現(xiàn)階段，UUV 的發(fā)展速度迅猛，預(yù)計到2030 年，美國將組建有2 000 艘UUV 的水下無人部隊投入海軍使用，試想未來一體化作戰(zhàn)的背景下，水下的主要作戰(zhàn)平臺由潛艇轉(zhuǎn)變成UUV，大量攜帶潛空導(dǎo)彈的UUV 集群作戰(zhàn)將具有強大的防空作戰(zhàn)能力，那么未來水下防空問題的解決將大程度的依賴UUV 發(fā)射潛空導(dǎo)彈來實現(xiàn)。