0 引　言

潜艇是典型的时敏目标^[1]。无人化反潜作战体系^[2]中，搭载轻型鱼雷^[3]武器的无人水面艇可以实现对潜艇目标“发现即打击”，轻型鱼雷武器已是无人水面艇反潜任务载荷^[4]的重要组成部分。由于无人水面艇反潜作战使用方式和无人水面艇平台自身的特殊性，使得无人水面艇鱼雷武器应用与传统有人作战平台的轻型鱼雷武器应用有很大的不同，对无人水面艇轻型鱼雷武器应用特点进行分析，可用于指导反潜型无人水面艇以及反潜任务载荷论证、设计以及使用。

1 无人水面艇轻型鱼雷武器典型配置

有人/无人水面舰艇所使用的轻型鱼雷一般采用气动发射方式^[5]。在无人水面艇平台上，轻型鱼雷、发射模块、发射控制模块、运行调节模块、远程监控模块等，组成一套完整的轻型鱼雷武器载荷。配备单枚轻型鱼雷的轻型鱼雷武器，总重量和尺寸一般较大，如美国的MK32鱼雷发射装置，单管重量超过400 kg，长度超过3 m。考虑到轻型鱼雷装载和卸载操作要求，MK32鱼雷发射装置后部一般需要留有至少3 m的无遮挡操作空间，安装、维护、使用操作空间要求较大。

按照美国对无人水面艇以艇长来划分，艇长为12 m以下划归为微小型和小型无人水面艇，艇长在12～50 m之间，划归为中型无人水面艇，艇长在50 m以上，划归为大型无人水面艇^[6]。综合各型无人水面艇载荷搭载能力和轻型鱼雷武器安装条件，一般在中型无人水面艇和大型无人水面艇上应用轻型鱼雷武器。世界范围内，无人水面艇轻型鱼雷武器典型配置如图1所示。

世界范围内已有多型无人水面艇按照图1所示典型配置应用轻型鱼雷武器，如美国的“天龙星”反潜无人艇（Darco）^[7]、以色列“海鸥”反潜无人艇（SEAGULL）^[8]和土耳其“指挥官”反潜无人艇（MIR）^[9]，最具代表性是“海鸥”反潜无人艇和“指挥官”反潜无人艇，分别如图2和图3所示。以色列“海鸥”反潜无人艇在其艇后部左右舷各安装一部324 mm口径鱼雷发射装置，使用高压空气发射MK46、MK54和MU90等北约标准轻型鱼雷，鱼雷发射方向为艇首方向。土耳其“指挥官”反潜无人艇在艇后部安装一部上下结构的两联装324 mm口径鱼雷发射装置，使用高压空气发射MK44、MK46和MK54北约标准轻型鱼雷，以及土耳其的ORKA轻型鱼雷，鱼雷发射方向为艇尾方向。以色列“海鸥”反潜无人艇和土耳其“指挥官”反潜无人艇均已完成海上轻型鱼雷射击验证。

2 无人水面艇轻型鱼雷武器应用问题分析 2.1 无人自主控制方面

有人作战平台轻型鱼雷武器运行过程中，操作人员现场操作各种设备。无人水面艇应用轻型鱼雷武器，由于无人在现场，相较于有人作战平台，需要解决运行自动化和智能化的问题。当前基于无人水面艇轻型鱼雷武器的安全性考虑，基本采用“人在回路中”控制模式^[10]，要求远程监控端高频次介入轻型鱼雷武器控制链路。受控制链路带宽、实时性、电磁干扰等限制，易出现控制信息延迟、丢失、变异等问题，导致轻型鱼雷武器控制失效，引发任务失败和安全问题。无人水面艇应用轻型鱼雷武器，必须提升轻型鱼雷武器自主控制能力，不仅能完成正常控制流程，也能完成应急控制流程，还能一定程度上自主处理控制流程中出现的异常情况。

2.2 安全性分析设计方面

无人水面艇应用轻型鱼雷武器，需要针对无人水面艇平台状况和轻型鱼雷武器技术特点，进行安全性分析设计，解决轻型鱼雷武器在无人艇平台上的储存、发射安全性问题：1）无人水面艇平台空间小，环境控制能力弱，对轻型鱼雷长期任务状态下的安全储存要求更高；2）为确保轻型鱼雷发射后安全有效入水，需要对轻型鱼雷武器高度、角度，以及无人水面艇鱼雷发射姿态进行综合分析与设计^[11]；3）无人水面艇轻型鱼雷武器需要设计智能化处理方法，自主解决轻型鱼雷发射过程中气压不足、控制动作不执行、卡滞等发射故障，以及相关设备自身故障，确保平台、设备安全。

2.3 长时间运行可靠性方面

无人水面艇部署于反潜作战海域后，一般遂行长时间反潜作战任务，轻型鱼雷武器任务剖面长，需要长时间处于工作状态，任务期内无操作人员在无人水面艇进行运行维护，对轻型鱼雷武器长时间工作可靠性提出了更高要求。轻型鱼雷武器不仅需要快速响应无人水面艇作战指挥系统^[12]使用要求，还要满足无人水面艇长时间工作时全艇能量管理的要求，需要综合考虑长时间工作能量消耗与作战响应快速性的问题。需根据无人水面艇使用轻型鱼雷武器的特点，解决轻型鱼雷武器休眠技术和快速唤醒、武器发射气压自动调节、武器发射通路多冗余保护机制、武器通道监控和异常处理、武器使用环境自主调节控制等问题。

2.4 模块化与快速部署方面

平台通用化、载荷模块化是无人作战平台的一项基本要求。在轻型鱼雷武器的快速部署/撤收、通用性、保障性、可靠性等方面，对其模块化提出了新的要求。现有无人水面艇轻型鱼雷武器一般在有人水面舰艇轻型鱼雷武器设备基础上改进，模块化设计不适应无人水面艇武器载荷模块化快速换装和反潜作战能力快速构建要求，战储运、软硬接口、安装拆卸、软件部署等方面都存在着较大差距。需要进一步在传统水面舰艇反潜武器系统模块化设计和运用的基础上，从物理层面和信息层面进行无人水面艇轻型鱼雷武器模块化设计，在轻型鱼雷武器自身架构，组成配置，以及信息接口、安装接口、保障接口等多方面，使之适应无人水面艇平台的技术特点与运用特点。

2.5 作战能力迭代升级方面

包括无人水面艇轻型鱼雷武器在内的无人作战平台作战任务载荷的快速迭代升级是其典型特征之一。无人水面艇轻型鱼雷武器部署后，通过控制算法的迭代升级可实现其作战能力的不断快速增长。传统水面舰艇轻型鱼雷武器设备部署于平台后，在相当长时间内，其作战能力业已固化，升级工作主要在后台完成，然后在前台部署，能力基线升级周期长，能力升级工作复杂，软硬件升级验证困难，不具备利用在线作战/训练数据快速进行作战能力演化和验证的能力，与无人水面艇反潜作战能力快速迭代升级的要求严重不符。实现无人水面艇轻型鱼雷武器自主作战能力迭代升级，需要综合考虑轻型鱼雷武器软硬建构设计、智能控制算法培育环境、离线/在线验证等问题。

3 无人水面艇轻型鱼雷武器应用解决途径 3.1 轻型鱼雷武器可变自主控制

从无人水面艇轻型鱼雷武器工作环境不确定性、任务复杂性、智能控制技术发展水平等因素综合分析，其脱离远程监督和操控而完全自主运行，在相当长时间内难以形成安全可靠的实战能力。发展“人机融合、双向互动、以机为主”的可变自主控制架构^[13]，实现“人在回路上”^[14]控制，是轻型鱼雷武器在内的无人作战平台武器载荷实现自主作战能力的有效途径。一种可用于轻型鱼雷武器自主控制的可变自主控制架构如图4所示，主要包括岸基监督控制、艇端决策控制和艇端行动控制，其主要特点是艇端决策控制实时评估自身能力，适时引入岸基监督控制的协助。

为了实现人机智能融合的无人水面艇轻型鱼雷武器，需要根据其自主能力将其划分为不同的自主等级模式，如参考无人系统自主性等级（ALFUS）^[15]，将其划分为11个等级。在需要的时候通过决策方法确定一种合理的自主等级，自主提示远程监督控制进行任务干预，或者在轻型鱼雷武器完全胜任当前作战任务时忽略远程监督控制的存在完全自主控制。轻型鱼雷武器可变自主控制架构，建立了无人水面艇艇端轻型鱼雷武器控制权与岸基控制权之间的柔性互换机制，将轻型鱼雷武器智能控制算法嵌入该框架，实现轻型鱼雷武器从“有人控制”向“无人控制”控制机理的转变。

3.2 轻型鱼雷武器安全可靠控制方面

轻型鱼雷武器安全可靠控制可以从以下方面着手：1）无人水面艇与常规有人水面舰艇差异较大，应用轻型鱼雷武器时，其装载方式与常规有人水面舰艇有所不同。考虑无人水面艇纵横摇角度大小由海况、航速等各种因素综合叠加而成，因此，可在控制轻型鱼雷发射角度的同时，在鱼雷发射控制流程中增加发射判断机制，确保鱼雷发射安全有效。2）针对无人水面艇轻型鱼雷武器长时间无人在现场运维问题，可采用自动化的保护、紧固、释放控制技术，以及轻型鱼雷武器环境温度自主调节控制方法，从而有效防止海洋环境侵蚀，克服无人水面艇高速航行状态下传导到轻型鱼雷武器长时间的冲击和振动；3）可以通过采用轻型鱼雷发射通路多冗余保护机制设计，轻型鱼雷武器通道故障诊断和健康管理方法，以及轻型鱼雷武器休眠技术和快速唤醒技术等，能够实时构建和重构可用轻型鱼雷发射控制通道，及时预判可能出现的运行故障，并能一定程度上处理业已出现的故障，从而实现无人水面艇长时间反潜作战需求，保证轻型鱼雷武器最大的可用率。

3.3 轻型鱼雷武器模块化与快速部署方面

平台通用化、载荷模块化是无人水面艇设计的一般性要求。可以采用战储运一体化设计、接口标准化设计、安装拆卸快捷化设计、软件动态部署设计技术，从物理和信息2个层面实现适装无人水面艇的模块化设计。物理层面上，轻型鱼雷武器模块化设计主要包括3个方面：1）组成设备的一体化设计，各个设备自成模块；2）系统接口统一化设计、简化设计和模块之间的链接标准化设计；3）系统快速安装拆卸设计，轻型鱼雷武器自成模块。信息层面上，可采用“软总线”和“软件重部署”的方法，建立轻型鱼雷武器软件系统快速重构的机制，以及轻型鱼雷武器与无人水面艇其他组成部分间快速链接的机制。同时，针对轻型鱼雷武器与不同型无人水面艇快速集成的问题，以及在无人水面艇上快速换装的问题，可通过系统功能和结构划分/聚类方法，建立轻型鱼雷武器模块体系。能够通过采用一体化设计、接口标准化设计、安装拆卸快捷化设计、软件动态部署设计技术，从而在物理和信息2个层面实现适装无人水面艇的模块化轻型鱼雷武器产品族设计^[16]。

3.4 轻型鱼雷武器自主能力迭代升级方面

无人水面艇轻型鱼雷武器的迭代升级设计是其设计的基本内容，涉及轻型鱼雷武器软硬建构设计、智能控制算法培育环境、离线/在线验证等问题。轻型鱼雷武器软硬建构设计方面，可以采用轻型鱼雷武器设备软、硬件松耦合设计，硬件一次部署，软件迭代升级，通过轻型鱼雷武器控制应用软件升级促进其能力不断增长。智能控制算法培育环境和离线/在线验证方面，可以利用构建的无人水面艇反潜作战训练环境，建立轻型鱼雷武器虚实结合的孪生^[17]智能演进系统。在孪生智能演进系统中模拟海战场环境、反潜作战场景、轻型鱼雷武器控制场景、轻型鱼雷武器故障及处理场景等场景，在全流程反潜作战运行环路中，基于海上实战和训练数据，对轻型鱼雷武器智能控制算法模型、参数开展在线和离线并行的训练、优化和验证，促进轻型鱼雷武器自主能力持续演进。

4 无人水面艇轻型鱼雷武器实现与验证

基于可变自主智能控制技术、自动化控制技术、安全性与可靠性分析与设计技术、模块化技术等技术，设计了无人水面艇轻型鱼雷武器，并在某无人水面艇上进行了集成与验证。轻型鱼雷武器发射控制设备与无人水面艇作战指挥系统链接，远程监控设备与无人水面艇岸基控制台链接。发射控制设备与远程监控设备基于可变自主架构设计，轻型鱼雷武器智能控制算法部署于发射控制设备与远程监控设备。经过海上试验验证，所提出的无人水面艇轻型鱼雷武器应用问题解决途径可满足一定海况条件下无人水面艇无人化、自主化应用轻型鱼雷武器的要求。试验情况如图5～图7所示。

5 结　语

无人水面艇自身的诸多特点，使其可以突破传统有人水面舰艇数量有限、采购使用成本高昂、任务匹配性低的限制，更有利于开发新型反潜作战模式，从而抵消潜艇战的不对称性^[18]。然而，无人水面艇应用轻型鱼雷武器，面临两者之间的匹配性，以及与无人水面艇反潜作战模式的匹配性等诸多问题。本文从无人水面艇轻型鱼雷武器技术实现的角度，提出了关键性问题以及问题解决途径，经试验验证可行。今后工作的重点是进一步开展无人水面艇轻型鱼雷武器自主控制技术，尤其是运行异常、设备故障自主处理技术的研究和验证。