0 引　言

近年来，随着信息化、智能化时代的迫近和零伤亡作战理念的不断发展，无人作战系统已成为各国军事装备发展的重点，作为无人作战力量的重要组成部分，无人潜航器（UUV）在未来海战中将发挥不可替代的作用^[1] ，UUV已成为各军事强国争相研制并投入作战运用的热点装备。本文在综合分析其装备技术发展现状的基础上，梳理典型作战运用样式，展望未来发展趋势，并提出我军UUV发展建议，为打赢信息化条件下具有智能化特征的海战提供参考。

1 基本概念及发展现状 1.1 基本概念

UUV是一种以水面舰艇/潜艇为投送平台，能长期在水下自主航行，并可通过搭载多种载荷执行特定任务的智能化装置^[2] 。当前UUV具有智能化程度高、隐蔽性能好、机动能力强、性价比高等优点，受到各军事强国的青睐，并被广泛应用于情报侦察、反水雷、反潜、通信中继等一系列重要军事场景，未来还将承担更为重要的作战角色。根据指控方式的不同，UUV可分为遥控式水下航行器（Remotely Operated Vehicle, ROV）和自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle, AUV）^[3] ，ROV由电缆或光缆与后方控制平台连接，由操作人员手动遥控，AUV则采取自主控制模式，因而在军事领域的应用更加广泛^[4] ，本文主要讨论对象为AUV。

1.2 各军事强国发展现状 1.2.1 美国海军发展现状

美国海军在UUV技术和军事应用层面都处于世界领先水平，早在21世纪初就提出了UUV发展计划蓝图，明确其发展目标是建立全自主工作的UUV舰队，规定了各个发展阶段UUV的级别、作战任务、优先级等关键要素，并计划在2030年前实现不同级别UUV协同发展的水下联合舰队，实现执行反潜、反水雷、侦察监视、情报收集等多样化任务的能力^[5] 。美军UUV总体发展规划如图1所示。

在标准划分层面，美国海军在最新的《2025年UUV需求》报告中按照尺寸和功能将UUV分为超大型、大型、中型、小型4个级别^[6] 。其中超大型UUV直径大于2133 mm，排水量大于2 t，水下续航时间100～300 h，主要利用起吊装置从港口布放航行，可携带干扰装置、鱼雷、水雷、导弹、深水炸弹等武器载荷实施情报侦搜、诱骗干扰、攻势布雷、水下攻击等综合作战行动；大型UUV直径为533～2133 mm（大型潜艇鱼雷管发射直径），排水量为300～2000 kg，主要使用潜艇大型垂直导弹发射管发射，可通过搭载各类集成模块遂行水下搜救、诱骗干扰、反水雷作战、反潜作战、特种作战等任务；中型UUV直径为254～533 mm（常规潜艇鱼雷发射管直径），排水量为50～300 kg，续航时间20～40 h，由潜艇的鱼雷发射管布放回收，可携带测扫声呐、高清水下照相机等设备执行战场调查、水文信息采集、水下目标定位等任务；小型UUV直径为76～254 mm，排水量小于50 kg，重量40 kg以下，航程约10 nmile，续航时间10～20 h，主要搭载声呐、磁探仪等水下探测设备执行水下侦察、近岸反水雷、反蛙人等任务^[7] 。

在作战使用方面，美国海军按优先级将UUV任务划分为侦察识别、载荷投送、核生化作战、爆炸物检测、浅海作战、特种作战支援、定点打击、通信/导航节点、反潜作战、反水雷作战、信息作战、时敏目标打击、海洋信息勘测、干扰诱饵、海底地形测绘等不同种类，并针对每种特定任务分别设计研发对应型号UUV。

在典型装备方面，美军先后推出“虎鲸”（Orca）、“蛇头”（Snake Head）、“曼塔”（MANTA）^[8] 、“远海环境监测单元”（REMUS）、“蓝鳍金枪鱼”（Bluefin）、“加维亚”（Gavia）等多型UUV，部分型号通过测试验证已成功服役部队，部分型号还处于产品预研或概念论证阶段。

1.2.2 其他军事强国发展现状

除美国外，英国、法国、德国、挪威、俄罗斯、日本等国也投入了大量精力研发UUV，典型装备包括“自动潜航”（Autosub）、“泰里斯曼”（Talisman）、“奥尔斯特”（Oilster）系列、“深度-C”（Deep C）、“休金”（Hugin）系列、MT-88、“波塞冬”（Poseidon）、r2D4等具体型号^[9] 。总的来说，各军事强国UUV装备技术发展各有特色，并在动力性能、通信导航、水下探测等关键技术领域与美军水平相当或接近。

2 关键技术概要

按照UUV的装备组成归类，关键技术包括推进动力、水下通信、水下导航、水下探测、布放回收、指挥控制等，如图2所示。

2.1 推进动力

当前多数UUV采用蓄电池作为推进动力，蓄电池具有安全性好、隐蔽性强、耐低温高压、成本低廉等优势。常用蓄电池种类包括铅酸电池、传统酸/碱性电池、锂离子电池、燃料电池等。其中，传统酸/碱性电池由于使用寿命短、比能量较小等缺陷已逐渐被淘汰。锂离子电池因其寿命长、推重比大，目前已成为绝大多数UUV的选择；燃料电池的推重比较高，适用于大型UUV，但其技术不够成熟，目前仅在少数实验平台使用。现阶段UUV推进动力技术的研究重点是综合使用多种电池技术，以实现更为优化的推进动能。

2.2 水下通信

UUV的通信方式主要包括无线通信、水声通信、卫星通信3种。其中，传统短波无线通信为单向定时方式，时效性、传播距离、通信带宽都不够理想；水声通信为UUV在水下的主要通信方式，其利用声波在水中易于传播的特性，能够较好地保持水下通联状态；卫星通信需要UUV处于通气管状态，将通信电线露出水面以实现与卫星的信号传递，因此使用风险较大。现阶段水下通信技术正向提高通信距离、通信带宽、抗干扰能力的立体化网络式通信发展。

2.3 水下导航

受工作环境、质量大小、隐蔽需求等要素制约，UUV很难实现以实时通联为先决条件的精确导航，因此目前UUV多使用惯性导航和卫星导航2种水下导航方式。其中惯性导航的导航装置成本少、体积小、能耗低，适合长时水下导航；卫星导航是在UUV处于通气管状态时才可使用的辅助导航方式，用于增加水下导航的精确性。现阶段水下导航技术的发展趋势是在传统惯性导航方式中融合海底地形匹配、地磁地貌信息等技术实现智能化实时精确导航。

2.4 水下探测

水下探测技术是指通过声、光、电磁等手段，利用测扫声呐、激光探测仪、水下电视等装置对目标进行探测−观察−识别的技术。目前较为成熟的水下探测手段为光电探测和声学探测。光电探测是综合利用可见光、激光、红外线等光束对水下目标进行探测识别，其中激光探测效果最好，是未来水下目标探测的重点研究方向。如美国雷声公司的LS4096系列水下激光扫描系统，能够实现对不同类型水雷的远距离测扫识别。声学探测是使用合成孔径声呐，通过总结探测目标不同位置信号的移动特征以合成孔径基阵，进而获得高分辨率定位，合成孔径声呐具有覆盖区域广、分辨率高、识别速度快等优势，特别适合水雷、潜艇等水下目标的探测。

2.5 布放回收

UUV的布放回收按照载体的不同可分为水面舰艇式、潜艇式、海底坞站式3种^[10] 。水面舰艇式布放回收又可细分为人工式、专用吊臂式、斜道滑槽式等子类，潜艇式布放回收则可分为鱼雷发射管式、导弹发射管式、背负式等子类，潜艇布放回收方式工作原理及优缺点如表1所示。

2.6 指挥控制

由于UUV需保持长时水下工作状态，导致通信难度较大，因此相较其他无人装备，其实时指挥控制能力偏弱。目前该领域发展前景较为可观的研究方向是通过任务规划将UUV的行动计划和方案预先加载到其指控系统中，并预置具有模型解算、规则分析等功能的智能化模块，使其具备自主航行、自行编组、方案决策、信息共享等智能化指控能力^[11] 。可以预见，UUV指挥控制技术将向以自主控制为主，以基于有限通信窗口的人在回路调控为辅的综合指控方式迭代发展。

3 典型作战运用样式

当前各军事强国都在积极开展以UUV为主要作战力量的作战运用和战法验证工作，并相继提出了侦察监视、警戒巡逻、搜/反潜作战、反舰作战等概念^[12] 。由于受到装备吨位、总体性能、指控模式等诸多现有条件的限制，大部分作战概念仍处在构想阶段，尚不具备实战意义。本文主要介绍几种当前具有实战价值和实现可能的UUV作战运用样式。

3.1 情报侦察监视

情报侦察监视是UUV的主要运用样式。具体来说其既可作为单个平台独立完成水下侦察监视任务，也可作为水面舰艇/潜艇的前置传感器，前出至危险区域执行前期勘察任务，增加母舰/艇探测范围和对敌方目标的反应时间。具体应用场景包括对复杂海域或重要水道的自主性侦察，对敌方重要港口或海岸区域的封锁性侦察，对特定重要目标的拉网式搜索侦察。

3.2 反水雷/布雷作战

反水雷/布雷作战是当前技术水平下UUV可行性较高的运用样式。其中反水雷作战是由水面舰艇/潜艇在疑似雷区安全距离外投放一定数量的UUV，该UUV通过自主航行或者远程遥控的方式搜索区域内的水雷并将具体型号、详细坐标等侦察信息回传母舰。最后使用灭雷载荷执行灭雷任务；布雷作战是指UUV携带水雷载荷，由己方港口出航或由潜艇投送的方式自主航行至敌方港口外侧、关键水道等指定区域，发挥其隐蔽性高、布雷范围广的优势，进行集群攻势布雷，达到封锁毁伤敌高价值水面舰艇的作战意图。

3.3 反潜作战

反潜作战是UUV比较有发展潜力的作战样式。UUV可以单艇和集群的方式遂行反潜作战，以弥补有人反潜力量搜索跟踪难的问题，实际运用中主要有以下3种场景：1）区域搜潜，即UUV由水面舰艇/潜艇在安全区域布放，自主航行至指定区域对敌方潜艇进行搜索定位，随后可将情报回传至母舰/艇，也可利用自身导弹、鱼雷等反潜载荷直接打击；2）预置反潜，即将UUV提前预制在关键航道或港口要域，等待敌方潜艇通过并对其实施突然打击；3）协同反潜，即UUV通过水面舰艇/潜艇释放，在水下配合主力反潜力量协同对敌方潜艇实施反潜作战，该场景UUV可在侦察定位、诱骗干扰、协同攻击等多个环节承担重要角色。

3.4 水下伏击作战

水下伏击作战样式对UUV的续航力、隐身性、武器载荷等技术指标要求较高。具体是将UUV根据任务需提前布放，利用其隐蔽性好、潜伏周期长的优势，长期预置在重点海域或海上要道，保持低功耗的被动搜索状态。一旦发现敌大型潜艇、航空母舰等高价值目标，立即激活战斗模式，并使用自身携带的鱼雷、导弹等武器载荷对目标实施近距突击，取得出其不意的作战效果。

3.5 辅助有人平台作战

有人/无人协同作战是无人平台的重要运用方式。在此作战样式下，UUV可以搭载相关功能模块，借助一定技术手段与水面舰艇编队或潜艇等有人平台编组并协同完成作战任务，具体实现形式包括：1）成为“探路先锋”，即使用UUV对可疑海域的敌方目标实施侦察定位，为己方有人平台下一步作战行动提供目标指示信息；2）实施诱骗干扰，即让UUV搭载诱饵干扰设备，模拟己方潜艇的声学特性，产生相似的声学信号，诱骗干扰敌方作战单元，以掩护己方有人平台达成作战目标；3）充当通信节点，主要针对潜艇处于水下航行状态时难以与己方单元实时通信的问题，可将UUV携带通信载荷，与潜艇保持连接，并隐蔽上浮至水面与各级节点保持实时通信，从而在保证潜艇隐蔽的情况下提高通信效率。辅助有人平台作战具体形式如图3所示。

4 未来发展趋势

综合分析各军事强国UUV装备技术发展现状和实际作战运用，总结未来几方面发展趋势。

4.1 技术指标不断攀升

随着各军事强国不断加大对UUV装备研发的投入，可预见其各类关键技术都将得到颠覆性的提升：一是通信系统向立体化发展。如前所述，当前UUV的通信方式以水声通信和无线通信为主，通信带宽和时长都严重受限，未来将大力发展光、电磁、声波等多维融合通信方式，并综合利用日趋成熟的组网技术提升数据交换效率，实现多维立体化通信。二是导航系统向综合化发展。目前UUV的导航系统以惯性导航和卫星导航为主，导航精度和范围不佳，未来将综合利用GPS定位、海底地形匹配、地球磁场匹配、引力匹配等技术集成综合导航体系，减少对外界依赖，真正实现UUV的水下精确导航。三是指控系统向智能化发展。未来将深度学习、大数据分析等智能化技术引入UUV的指控系统，会极大提升其在复杂水下环境中的自主任务规划和执行能力，补齐UUV实时指控能力弱的先天短板。

4.2 集群协同成为主流

UUV受航速、尺寸、探测范围、通信能力等要素的限制，作战活动半径较为有限，所以将不同任务载荷的UUV以任务网络的形式组成集群，可最大化其作战效能。当前各军事强国已计划将UUV集群协同模式应用于反潜、水雷搜扫、水下目标探测等任务领域，如美军正验证水下UUV蜂群作战模型的可行性，其蜂群中UUV数量可达100个以上。相信随着智能化技术的不断成熟完善，以小/轻型UUV为主，以固定式水下坞站为基地的集群协同作战将成为未来UUV的主流运用方式。

4.3 灵活多能全面发展

在设计思路方面，未来UUV将向模块化、集成化方向发展，即根据任务搭载反水雷、反潜、电子战、诱饵等不同模块，甚至根据需要集成武器、动力、通信等系统，使其具备灵活多样的全维作战能力，成为水下新的霸主。

4.4 体系化作战颠覆模式

当前各军事强国都正将无人作战平台纳入其综合作战体系，以适应未来联合作战的军事需求。可以预见，未来UUV将成为体系化作战的水下终端节点，形成以地面指挥中心、航空母舰、预警机等平台为体系中枢，以各作战实体为具体任务编组的有人/无人协同作战体系，进而彻底颠覆现有作战模式。

5 结　语

本文提出无人潜航器基本作战概念，总结了各军事强国发展现状和关键技术，并根据发展现状和技术实际构想了多种典型作战运用样式，最后展望了无人潜航器的未来发展趋势。可以预见，随着智能化水平的不断跃升，以UUV为关键节点的无人作战力量必将颠覆现有作战模式，成为战争的制胜砝码。只有不断加大对UUV的研究力度，发展关键技术、钻研战术战法、创新作战运用，才能在未来战争中立于不败之地。