舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (24): 119-123    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.24.024   PDF    
反潜无人艇适配武器发展现状和趋势
靳安, 潘树国, 台经华     
中国船舶集团有限公司第七一三研究所,河南 郑州 450015
摘要: 随着无人技术的快速发展,无人水面艇应用于反潜作战逐渐受到关注。本文在对反潜无人水面艇的军事需求和面对威胁的分析基础上,梳理和分析了国内外无人水面艇及其配置武器载荷的发展现状,针对各型无人艇的武器配置进行深入分析并提出无人艇相应的适配武器类型,以及适配的武器应具有的能力和技术特点,想定了无人艇典型作战场景,为反潜无人艇的武器配置发展提供理论和技术支撑,对无人艇的顶层设计、作战体系搭建等具有重要意义。
关键词: 反潜无人水面艇     武器载荷     无人技术    
Review on development status and trend of the adapted weapon for anti-submarine unmanned surface vehicle
JIN An, PAN Shu-guo, TAI Jing-hua     
The 713 Research Institute of CSSC, Zhengzhou 450015, China
Abstract: With the rapid development of unmanned technology, the use of unmanned surface vehicle(USV) on anti-submarine combat is gradually received by countries. It was combed and analyzed the development status of USV and its configuration weapon load on the analysis of the military demand and the threat that Anti-submarine unmanned surface vehicle(AUSV) face in combat this article. In addition, The corresponding adaptation weapon plan was proposed according to the indepth analysis of adapted weapon and the typical combat scenarios of AUSV were drawn, which can provide theoretical and technical support for the typical combat scene of AUSV and has great significance to the top-level design, combat system construction of USV.
Key words: anti-submarine unmanned surface vehicle(AUSV)     weapon load     unmanned technology    
0 引 言

近年来,随着信息技术的快速发展,无人化作战平台的发展达到前所未有的高度,无人化作战时代已经到来[1]

由于先进常规潜艇静音技术的快速发展和作战性能不断提高,先进常规潜艇不断在更多国家列装,其利用隐蔽性好、突击威力大、打击能力强的特点,对前沿部署的水面舰艇构成潜在威胁,并且在一定程度上能够有效应对传统的反潜手段,各国海军逐渐感到反潜作战形势的日益严峻[2-4]

为此,随着智能技术、通信技术、避障技术等在无人艇应用方面逐渐趋于成熟,开发低成本、长航时的无人水面艇(USV)应用于反潜作战成为可能。本文围绕反潜无人艇攻潜需求,通过梳理和分析无人艇及配备武器的发展现状,重点剖析无人艇典型作战目标和面对威胁,从而获得反潜无人艇的武器总体配置方案,并根据相应武器构想作战形式,为无人艇需求牵引提供理论和技术支撑,对无人艇的顶层设计、作战体系搭建等具有重要意义。

1 反潜无人艇军事需求分析

目前反潜作战主要存在以下问题:

1)有人反潜作战平台数量有限,尽管海底布设的先进声呐阵列可作为作战反潜探测的有效补充,但主要仍依靠反潜机、驱护舰或潜艇执行反潜任务;

2)有人操控反潜平台成本高,无法形成规模化反潜作战,难于实现大规模全覆盖反潜任务;

3)反潜机在执行反潜任务时,自卫能力较差,且长时间持续飞行也会造成作战人员疲劳,从而导致反潜搜索效率低下。

与有人舰艇相比,无人艇具有机动灵活、隐蔽性好、活动区域广、使用成本低和作战人员零伤亡等优点。

无人艇可最大限度地减少反潜作战力量投入,在反水雷、反潜战,以及情报监视与侦察方面都展示出巨大的发展潜力[5]。无人艇服役部署后,不仅能够在战区或全球独立部署,独立实施反潜作战,而且能够与其他作战平台进行联合作战。因此,反潜无人艇是反潜网络中心战的重要组成部分,在未来的战场上可以完成大部分的前沿侦察、监视,获得稳定连续的信息。无论对兵力调集、兵力部署还是兵力的生存能力都将会改变单纯依靠兵力发展实施对抗的传统作战模式,使更多有人平台解放出来去执行关键任务,无人艇在未来高技术战争中将发挥重要作用。

图1为用于作战的中型无人艇基本架构,其中各武器系统模块可根据无人艇使命任务不同进行相应选配。随着无人艇大型化发展,未来大型无人艇可配备垂直发射系统,配备的武器系统更加复杂化,对海打击、对陆打击、对空防御、水下反潜等武器均可装入垂直发射架,执行全域立体作战任务。

图 1 攻击无人艇基本架构 Fig. 1 Basic architecture of attack unmanned vehicle
2 典型目标和面对威胁

环视中国周边,从东北亚、东部海域直到南海,西太平洋水域正在成为世界上潜艇数量最密集的区域,其中不乏当今世界最先进的美日潜艇[6]

智能无人反潜水面艇作为应对日益严峻的潜艇威胁的有效手段,其主要目标是周边国家最为先进的潜艇。

2.1 水下威胁

无人艇的主要使命是执行反潜作战,在作战中首要攻击目标为敌潜艇,而敌潜艇为了保护自己安全,必然会首先对无人艇进行探测、确认并摧毁,因此无人艇面对的首要威胁是敌潜艇。潜艇配备的探测系统包括声呐、潜望镜,攻击武器包括反舰导弹、鱼雷等。如SII和AK级攻击核潜艇装备的MTK540鳐-3圆柱阵声呐,被动工况下探测距离可达60~80 km,主动工况下可达35 km左右。

2.2 水面威胁

无人艇执行警戒型反潜任务时,在离岸一定范围内的特定海域、海岛和重要航道,会面临来自近岸的武装快艇(FIAC)以及敌方人员配备有机关炮、火箭筒和其他轻武器的自动漂浮装置的威胁(小型汽艇、充气艇和滑行艇等)。这些小艇的集群使用或在特种情况下使用装备有爆炸装置、炸药和炸弹的遥控艇将给无人艇带来致命的危险。另外,蛙人从事水下侦察、爆破、反恐、武装泅渡、应急救援以及执行特殊作战任务。周边国家可能会利用蛙人这种非对称手段来达到反制、破坏甚至捕获无人艇,这也是目前无人装备普遍面临的威胁。

2.3 空中威胁

反潜机是担任搜索、标定与攻击潜艇和中小型舰艇的军用飞机,一般分为固定翼反潜巡逻机和反潜直升机。其配备包括声呐、磁探仪、综合光电探测器等探测设备,能够在短时间内进行大面积海域搜索目标并进行快速打击。

此外,侦察型无人机可以对智能无人反潜水面艇进行战术侦察和袭扰。

综合来看,无人艇面对的最大威胁是敌方潜艇、水面舰艇、反潜直升机、反潜巡逻机发射的反舰导弹或鱼雷的攻击,主要是轻型鱼雷、轻型反舰导弹等。其次,无人艇要面对在航渡、巡逻期间敌武装快艇、蛙人的突袭和骚扰以及其配备的机枪等轻武器攻击。另外,在面对敌航母编队时,还可能遇到编队的反潜直升机、反潜巡逻机携带的武器如反舰导弹、机枪等攻击。

3 适配武器分析 3.1 无人水面艇及武器配置发展现状

自2007年7月美国颁布《海军无人水面艇主计划》以来,美国每年都发布有关无人艇的技术发展规划,表明美国在未来相当长一段时间内将持续无人艇的技术开发[7,8]。美国国防部高级研究计划局和美国海军联合探索研究一种新型自主式反潜无人水面作战系统——反潜战持续跟踪无人艇(ACTUV)[9]。该型无人艇具备稳定性好、续航能力突出、自动化程度高和性价比高等特点,能够实现与其他作战平台联合作战,从而大幅提升反潜作战体系能力。

“斯巴达侦察兵”无人艇[10]已在美海军部署并参加多项作战任务。该型艇主要包括7 m和11 m两种平台类型,其中7 m无人艇配备红外摄像机、导航雷达等设备,用于侦察监视;11 m无人艇配备了如“标枪”、“海尔法”小型导弹作为武器单元,可执行攻击作战任务。

另外,以色列拉斐尔公司于2003年研制“保护者”无人艇[11],可根据任务需求配置不同武器模块。其主要武器为1门30 mm的机关炮,并在主炮侧面加装新型舰载导弹。能够执行部队保护、反恐、监视侦察、水雷战、电子战和精确打击等多种任务。

以色列与意大利合作的“海鸥”无人水面艇[12],可执行反潜、反水雷、电子战等任务,采用机载鱼雷发射系统架构,装备A244/S MOD3轻型鱼雷,直径324 mm,长2.75 m。

俄罗斯正在研究将无人艇和海军航空兵的反潜机(负责搜寻和消灭敌方潜艇)配合使用的可能性。研制的多功能无人艇可与直升机联合探潜、攻潜、扫雷,以及检查船只和救助落难船员,可以安装武器站、导弹等武器,显著提高俄罗斯反潜航空兵的战力。

目前国内无人艇相关技术的研究尚处于起步阶段,多项关键技术较为薄弱,并且无人艇的应用主要集中在民用领域,军用领域与美国、以色列等无人艇技术雄厚的国家相比还存在差距。

JARI-USV多用途无人战斗技术验证艇[13]。艇长15 m,排水量20 t,配备4部相控阵雷达、30 mm舰炮、2×4垂直发射导弹装置,选装2具324 mm口径鱼雷发射管和艇载声呐系统。

各类无人艇武器配置情况如表1所示。综合已公开的资料来看,目前的海上无人艇大多是以情报侦察、信息搜集等非直接对抗类作战任务为主。部分无人艇配备有遥控机枪,个别配备少量鱼雷和小型导弹,但仍为技术验证艇,距离实战还需要攻克一系列关键技术。

表 1 现有无人艇武器配置情况 Tab.1 Existing unmanned vehicle weapon configuration
3.2 武器配置分析

从上文分析可以得到,无人艇配置武器需要满足无人艇的作战需求,能够对无人艇可能面临的主要威胁得以有效针对,因此无人艇主要可配备武器有如下几类:

1)反潜武器

无人艇配备的鱼雷、反潜火箭深弹(反潜深弹)武器系统用于反潜,打击目标对象主要为常规潜艇、先进静音潜艇和核潜艇等。反潜深弹也可兼顾用于拦截攻击无人艇的鱼雷,防御敌潜艇发射的鱼雷攻击无人艇,也可用于反水雷、反水下蛙人或未来用于作战的无人潜航器。

2)对空防御武器

无人艇配备的机枪或小口径舰炮等武器系统用于一定自卫。在进行航渡和巡逻时,敌方有人快艇、无人艇逼近并攻击我无人艇时,吓阻和防止敌方人员登艇或损坏无人艇。

无人艇配备的舰空导弹武器系统或小口径舰炮用于有限对空末端防御,拦截目标对象主要为反舰导弹,攻击威胁无人艇的反潜直升机、反潜巡逻机等,避免无人艇遭受来自空中的反潜直升机、反潜巡逻机发射的导弹以及飞机配备的机枪等武器的攻击,提高无人艇的生存能力。

3)对海自卫武器

通过分析无人艇的国内外发展现状以及适配无人艇的武器发展情况,结合无人艇发展趋势,并针对反潜无人艇面临的主要威胁,提出大、中、小型无人艇可配备的武器类型,具体见表2。随着新概念武器的发展,除了表中的常规武器,未来无人艇也可配备激光武器、电磁炮等。

表 2 无人艇适配武器类型 Tab.2 Unmanned vehicle adapter weapon type
4 无人艇作战场景展望

无人艇服役部署后,不仅能够在战区或全球独立部署,独立实施反潜作战,而且能够与其他作战平台进行联合作战。根据不同型无人艇的技术特点提出几点未来反潜作战体系的作战形式和场景。

作战场景1:警戒反潜

为了尽快发现敌方出港、出航或返航途中的潜艇,无人艇部署在敌方重要的港口、基地、航道,主要执行探潜任务。由于敌基地、港口附近水域一般较浅,反潜兵力部署强,一般平台执行情报、侦察、监视任务难度较大,无人艇可自主航行到任务点,对敌基地、港口进行长时监视,把探测到的敌潜艇数据发送到后方指挥中心或作战平台,随时掌握敌潜艇行踪,必要时可执行攻击潜艇。部署前,可依靠其卫星侦察、技术侦察、情报侦察等手段,在初步掌握敌方作战行动信息的基础上,具体确定部署的区域和时机。

为了对港口、基地、航道进行警戒,防止敌潜艇、无人艇、无人潜航器等的偷袭或探测我舰艇活动,在港口、基地、航道一定范围内,保持全天候、全过程、全航态、全方向、网格式对潜探测、警戒、驱离和攻击。

作战场景2:作战反潜

无人艇可部署在关键海区,如美军航母编队或远征战斗群的作战区域附近,执行反潜巡逻等任务。也可组成无人艇编队执行作战反潜任务以及骚扰-诱骗。

作战场景3:协同反潜

伴随编队部署,即随编队进行反潜,前出部署到舰艇编队前方区域,在远离舰艇编队区域探测并攻击敌潜艇,建立海上安全通道,避免我舰艇编队被对方潜艇攻击。

还可以用于分散敌方的反潜力量,将敌方反潜兵力引诱到潜艇并不存在的区域,提高我潜艇的安全,或者迫使敌方改变行动计划,使敌方误以为某海区的危险性较高而放弃在该区域的行动。

作战场景4:机动反潜

进行机动部署,当反潜飞机或水声网等发现目标后,通知指挥中心调动附近的无人艇机动到敌潜艇可能航向前方或必经的航道上进行部署,监视并跟踪通过此处的潜艇,把探测到的敌方潜艇数据发送到后方指挥中心或作战平台,组织阻止和拦截,必要时伺机进行反潜,迫使敌方放弃行动计划。由于无人艇具有加速、减速优势。在跟踪潜艇过程中可以采取“蛙跳”方式,即不断地采取“高速-低速-高速”的机动模式,低速航行时与被跟踪潜艇速度相一致保持对潜艇的声呐跟踪。在对目标潜艇跟踪的同时,无人艇可依据自身位置和目标方位,对目标运动要素进行解算,与目标保持适当的距离,既可以保持对目标的跟踪,又可以减小被目标发现捕捉的可能。

作战场景5:巡航自防御

执行上述反潜任务时,无人艇易遭受反舰导弹、反潜巡逻机、反潜直升机、无人机等空中目标的干扰或打击,以及敌舰艇或潜艇发射的鱼雷、反舰导弹攻击,无人艇配备的防空武器进行对空末端防御,配备的反潜火箭深弹反鱼雷,保护无人艇安全。

敌方有人快艇、无人艇逼近并攻击我无人艇时,无人艇配备的自卫武器可进行有限防卫。

5 结 语

本文总结了国内外无人艇及其配置武器的研究现状,归纳了现有无人艇配置的武器现状,在分析无人艇任务需求和面临威胁的基础上,提出了不同型反潜无人艇的武器适配方案,并针对无人艇的技术特点和发展趋势提出了未来反潜无人艇的作战构想。

随着无人艇朝着大型化、智能化的方向发展,其执行的任务领域已由传统的情报、侦察、警戒,向反潜、反舰等打击任务领域拓展。一旦突破隐身、导航、自主性等关键技术,反潜无人艇将对海军反潜体系作战能力、反潜作战样式以及无人反潜装备技术发展等产生重要影晌,从而大幅提升海军反潜体系作战能力。

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