美军潜射无人机及其应用＊

朱清浩 洪 卫

（海军潜艇学院 青岛 266042)

1 引言

自上世纪90年代初冷战结束以来，美军潜艇在大洋中的对手基本消失了，其作战使命任务也随之发生较大变化，更加突出强调针对浅水海域及近岸地区的情报搜集、监视、侦察和特种作战。由于无人机能够进行侦察、监视、通信中继、目标定位、战果评估、甚至攻击目标等，与潜艇结合使用可取得更好的使用效果，因此，美军对潜射无人机产生了较强的发展与使用需求。

2 美军潜射无人机

美军潜射无人机的发展基础是无人机应用成熟及潜艇作战需求日益增长。美国最早在20世纪90年代初开始研制潜射无人机，目的是支援潜艇进行预警侦察、通信导航及地面攻击等。

2.1 先期潜艇控制使用无人机验证

1996年，美军首次成功验证“芝加哥”号攻击型核潜艇对“捕食者”无人机的引航和载荷控制使用，并在视距范围内接收来自“捕食者”获取的成像信息，验证了潜艇控制操纵由海岸发射起飞的“捕食者”无人机的技术可行性及军事应用性。同年12月，“阿什维尔”号攻击型核潜艇在潜望深度、通过使用无人机任务规划和指控硬件及数据链装置，对现有潜艇天线系统进行弥补，对模拟水下发射的一架“海上搜索者”无人机进行控制并获得成功［1］。

2001年6月，美军舰“杰斐逊城”号执行了确定潜艇操纵无人机相关战技指标任务（但不包括无人机发射和回收)，验证了无人机能够独立进行航路导航，并能够在飞行过程中由潜艇对其重新分配任务和潜艇与无人机间指挥控制和传感器数据链性能。

2.2 后期发展的潜射无人机

迄今美国主要研制了“海上搜索者”、“鸬鹚”、“海上哨兵”和“弹簧刀”潜射无人机。这些潜射无人机仍处于研制、论证和试验阶段，并未实际装备潜艇使用［2～3］。

1)“海上搜索者”潜射无人机

美国最早的潜射无人机是诺格公司于1991年开始研制的“海上搜索者Sea Ferret”潜射无人机。该机采用可折叠机翼，利用“鱼叉”反舰导弹运载器、从潜艇21inch鱼雷发射管发射，或通过潜艇声抗器材发射装置、采用漂浮密封舱方式发射［4］。该机重量66kg，长度1.9m，采用涡轮喷气发动机，航程370nm，续航时间接近2h，最高速度550km/h，最低搜索速度148km/h，装备日光摄像机等最多4种探测传感器。该机携带9kg重的战斗部，可像巡航导弹一样攻击类似舰桥指挥中心或防空导弹发射架之类的小型目标。该机用途包括：对抗区域空基和水面反潜兵力威胁、提供实时战场信息（侦察)与中继通信、超视距态势情况预警与目标瞄准、特种作战部队支持、战场损伤评估与二次打击初次打击后未摧毁目标等。

2)“鸬鹚”潜射无人机

2006年11月初，洛马公司完成“鸬鹚Cormorant”潜射可回收多用途无人机溅落与回收全过程验证试验。“鸬鹚”利用“俄亥俄”级巡航导弹核潜艇导弹发射筒进行折叠储存、发射和回收。“鸬鹚”沿发射筒内滑轨发射出管，上浮到海面时，先调整好发射位置，然后在2台固体火箭发动机助推下起飞，再转由涡轮风扇发动机驱动和展开机翼飞行。“鸬鹚”可采取编组作战方式，一架携带高性能传感器的领队“鸬鹚”为后面各搭载4枚小型炸弹或“低成本自主攻击系统”的3架“鸬鹚”提供目标准确位置，以便其攻击目标，领队“鸬鹚”随后进行战斗毁伤评估并指导下一步任务。回收时，“鸬鹚”先由降落伞协助降落到潜艇附近海域，关闭发动机入水，入水后启动声纳信标通知潜艇，潜艇驶近后实施回收，将“鸬鹚”引入潜艇发射筒。“鸬鹚”长5.8m，翼展4.9m，最大重量4082kg，最大速度0.8Ma，最大飞行高度10.7km，续航时间3h，有效载荷452kg，使用半径741～927km。

3)“海上哨兵”潜射无人机

“海上哨兵Sea Sentry”储放在潜艇围壳“通用模块式桅杆（UMM)”内并从中发射，一具UMM最多可折叠装载4架“海上哨兵”。该机主要用于为浅水海域活动潜艇隐蔽收集潜望镜视距外战场环境信息（侦察监视、视距内通信中继、特种作战支持、目标探测与定位、大气监测、磁异探测等)。潜艇在潜望深度以冷发射方式发射该机。“海上哨兵”可以50kn巡航速度持续飞行8h，通过潜艇现有操控台站或岸上操控台站，可控制“海上哨兵”进行GPS辅助的预编程飞行或手动控制飞行；可利用潜艇现有通信设备进行超高频数据链上下链接，以提供详细实时战术数据。“海上哨兵”探测传感器包括彩色CCD/红外摄像机和环境信号传感器。“海上哨兵”在飞行过程中可转交岸上的特种作战部队控制。

4)“弹簧刀”潜射无人机

“弹簧刀Switchblade”潜射无人机系统由雷神公司最新研制，该机原是一种美陆军即将或刚装备的单兵携带使用小型无人机，重量不足2kg，折叠装在专用便携发射管中，具备传输实时视频能力。使用时，“弹簧刀”从发射管中弹射升空，小型电机启动、折叠机翼自动展开，随后可遥控其飞行。确认打击目标后，遥控者向“弹簧刀”发出“准备攻击并锁定目标轨迹”指令，“弹簧刀”即飞向目标。击中目标后，引爆内部小型爆炸物，既实现精确攻击，又最大限度减少附带损害。“弹簧刀”基本性能：作战半径大于5km，速度55～85kn，续航时间大于5min，地平面以上飞行高度500ft（海平面飞行上限大于15000ft)，整个系统全重约5.5lbs（含载荷、发射器和运输包)。该机的热成像与噪声痕迹很低，难以视觉发现，具有很强隐蔽性。为增强视距外隐蔽观测能力，美军核潜艇将配备该机。该机将由水下运载器SLV（Submerged Launch Vehicle)运载，通过潜艇脏物发射器发射出艇并静音上浮到水面，然后再由SLV弹射起飞。2012年环太平洋多国军事演习中，美军将测试使用供潜艇使用的“弹簧刀”无人机系统［5］。

2.3 小结

早期美国潜射无人机的发展略带冷战遗风，在注重攻防兼备同时更加强调攻击，并注重无人机本身发展，但本世纪以来更加强调完成情报/监视/侦察任务，注重用较成熟无人机解决机－舰适配性。“海上搜索者”、“海上哨兵”和“弹簧刀”的有效载荷很小，只能进行有限情报/监视/侦察或打击等任务。“鸬鹚”有效载荷很大，可提供全天候情报/监视/侦察与瞄准、战场毁伤评估、特种部队支持。比较而言，小型比大型潜射无人机的技术发展门槛低，一定时期内发展前景会更为看好。20052030版美国无人系统路线图中没有提及“鸬鹚”［6］，以及美军计划2012年测试“弹簧刀”无人机，似乎都印证了这种说法。

3 美军潜射无人机作战使用

3.1 使命任务

2000年春，由美国军方和工业部门代表召开的一次潜射无人机专题讨论会基本确定了美军潜射无人机的作战使命任务［7～8］，这些使命任务按照级别从高到低依次为：

1)由潜艇激活的秘密情报收集（战术侦察、目标指示、目标定位、目标识别等)；

2)针对特种作战的战术侦察支援；

3)与友邻部队进行通信/数据连通；

4)在特种作战部队与潜艇间提供更大范围的隐蔽连通；

5)战场态势感知。

上述使命任务基本是前述美军各型潜射无人机使命任务的归纳总成，体现了当今及未来美军潜射无人机发展任务需求牵引。

3.2 作战体系

如图1所示，美军潜射型无人机作战体系包括战术控制系统TCS和战术控制数据链TCDL等［7，9～10］。该体系利用高数据率HDR天线、通过Ku波段战术控制数据链进行数据传输，并拥有超视距BLOS低数据率卫星通信能力。

图1 潜射无人机作战体系结构

潜射无人机发射出水并起飞后，通过使用航路规划，无人机将自动完成任务，或者被重新分配任务或是通过战术控制系统、由潜艇人员手动控制飞行。无人机执行任务期间，潜艇主要在潜望深度与无人机保持联系，艇员对控制系统及附属监控站进行操作。无人机系统最有效的工作范围是视距数据链范围内。

无人机上的有效载荷通过预设任务或战术控制数据链上行链路信号进行激活。无人机载荷数据通过战术控制数据链系统、高数据率天线传输给潜艇，或通过卫星传输给潜艇。再或者，先将少量载荷数据存储在无人机上，随后再传输给潜艇，但数据延时可能会对无人机任务和潜艇行动造成影响。潜艇向无人机主动定向传输信号，并只能以极低数据率通过指控信号对无人机进行控制和传感器管理。完成任务后，无人机将飞到指定海域上空，在接到控制信号后沉入水中并终止任务或自毁。

3.3 作战使用样式

美军潜射无人机可能的作战使用样式主要包括对海、对陆和防空作战。

1)对海作战

对海作战分为对水面作战和对潜作战。通常潜艇在海上执行作战任务时，主要依靠自身各种侦测设备和岸上指挥所通报，获取目标和环境等战场态势信息。潜射无人机可有效隐蔽其发射潜艇的位置，能够扩大潜艇对海搜索范围，加大行动预警时间，给出目标指示数据，提供中继制导和攻击效果评估，配有战斗部的无人机还可攻击目标、尤其是在水面及潜望深度航行的潜艇目标。

2)对陆作战

潜射无人机可对敌近岸目标进行侦察，给出目标方位坐标等指示数据，判定武器打击效果。美军在2000年6月进行了持续3天的潜艇与陆上特种作战部队协同作战试验，期间，潜艇与特种部队持续交换无人机控制权，验证了潜艇和特种作战部队利用潜射无人机进行协同的一种新作战方式［11］。

3)防空作战

历来潜艇与反潜航空兵对抗是不对称的，潜艇的对抗手段只能是被动规避机动和水声对抗。潜射无人机可在一定程度上改变这种不对称局面。水下活动潜艇可适时发射无人机，对周边一定范围海域进行空中搜索侦察。如果通过无人机发现反潜航空兵活动，即可获取其数量和位置坐标与运动参数等信息，为潜艇及早机动规避或发射未来可能装备的潜空导弹进行攻击提供更长预警准备时间。如果无人机配有战斗部，其也可在潜艇引导下直接攻击反潜直升机。

3.4 隐蔽发射使用

潜射无人机不同的发射方式会使其发射隐蔽性不同。

1)“弹簧刀”发射

潜艇通过脏物发射器，可在潜望或更大深度发射“弹簧刀”运载器，其发射过程方式较复杂，但可较好保障潜艇隐蔽，如图2所示。

图2 “弹簧刀”运载器隐蔽发射过程

运载器具有独特设计结构。配重压载物用于使运载器在水下悬浮一定时间，以便潜艇发射运载器后有时间远离发射点。水下悬浮时间过后，配重压载物释放，带回压阀的套管接箍充气膨胀，将运载器带至水面。之后，一个伞状结构浮锚展开，保持运载器在波浪起伏海面上的稳定，同时，一个翼板使运载器与风向平行。随后，运载器电子控制设备使运载器绕其水面枢轴偏转至35°角度。之后运载器发射并使无人机升入空中开始飞行。由于配重压载物使运载器出艇后延时发射无人机，无人机出水时与潜艇间隔一定距离，从而利于潜艇隐蔽。

2)“海上哨兵”或“海上搜索者”发射

“海上哨兵”通过潜艇UMM发射，“海上搜索者”通过鱼雷发射管、声抗器材发射装置或采用漂浮密封舱方式发射，这些发射方式均使得潜艇发射点与无人机出水开始飞行位置点基本相同，如果无人机发射时被发现，则潜艇位置易于暴露，不能较好保障潜艇的发射隐蔽性。

3)“鸬鹚”发射

“鸬鹚”通过潜艇导弹发射筒垂直发射，潜艇发射位置点与“鸬鹚”出水开始飞行位置点相同，且“鸬鹚”尺寸比其他潜射无人机大得多，“鸬鹚”发射时对潜艇隐蔽具有一定的破坏性。

综合来看，为保障隐蔽发射使用，类似“弹簧刀”的发射方式较为可取，这也与小型潜射无人机发展与使用前景比较契合。

4 对潜射无人机发展的启示

目前我国无人机发展已具有相当规模，并正朝向长航程、隐身、侦察、攻击等多功能发展，但潜射无人机尚待发展。

4.1 适时发展我国潜射无人机

无人机与潜艇有机结合可大大提升潜艇执行多任务能力。潜艇在远离本土基地的敌方水域、尤其是浅水近岸海域执行侦察监视等任务时，潜射无人机将会发挥无可替代的重要作用。未来我国潜艇将更多更远地走向深海大洋，发展使用潜射无人机也将是未来一定时期我国潜艇和平与战争年代执行各种使命任务的必然需求。但发展潜射无人机会面临许多困难，应该在技术等基本条件成熟的情况下，选择适当时机发展潜射无人机。当然，潜射无人机的发展必须考虑潜艇隐蔽。

4.2 借鉴美军发展经验

潜射无人机的发展不会一帆风顺。美国海军已经发展的无人机中，目前除潜射无人机外，其他基本都已取得很大进展并在实际中得到应用。就目前美军潜射无人机的技术发展状态看，距离实用相差较大。相关研发厂商起初低估了技术发展困难，随着研究深入，可以看到潜射无人机发展面临的最大挑战不是无人机平台飞行与作战，而是如何将其无缝集成到潜艇中，确保机－舰适配。另外，潜艇当初总体设计时并未考虑发射无人机，一旦增加发射无人机用途，就必须做到无缝集成，这必然增加技术风险，一定时期内难以解决。因此，为少走弯路和避免挫折，可借鉴美军“弹簧刀”无人机运载器干式发射等做法，找出一条适合我国潜射无人机发展的捷径。

5 结语

为在未来战场上立于不败之地，美军潜艇正努力增加新的扩展到达范围能力、完全组网能力和更强适应性能力，并实现潜艇综合作战能力的跨越。潜射无人机就能对这些能力提供充分支持。未来美军潜射无人机将如何发展与应用，还需要对其不断观察分析。

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