UUV：伸向大洋深处的人类之手

徐渊

4月29日，关于马航MH370失联航班的空中搜索宣告结束，参加搜索的美国、印度、日本等国的飞机陆续返回本国。但是，这并不意味着马航MH370失联航班的全部搜索任务都已经结束，而是将重点从空中搜索转向了水下搜索。这水下搜索中，担当主力的就是水下无人潜航器（UUV），英国海军将派出“回声”号无人潜航器用于水下搜索，而在这之前，美国海军的潜深4500米的“蓝鳍金枪鱼”号水下自主潜航器已经在疑似海域完成了大量搜索任务，但是毫无所获。

无人潜航器又称水下机器人，是可以通过遥控或者自主控制在水下航行作业器具，主要用于水下突发任务以及复杂海况下的作业。

美国海军长期以来一直在投入资金发展无人潜航器（UUV），已经在舰艇保护方面发挥着越来越重要的作用。因为无人潜航器非常适用于探测水雷和反水雷（MCM），能在高度混乱的濒海环境中探测锚系和掩埋水雷，所以很受美国海军的重视，并希望把这种系统装备到濒海战斗舰（LCS）等上边。

美国海军定义的9个重点辅助任务包括ISR；海洋学；通信/导航网络节点；MCM；反潜；探查/识别；有效载荷投送；信息作战；时间关键目标攻击，其中4个就要使用无人潜航器。美国海军当前部署的无人潜航器已经在完成的任务包括超视域监视、潜在目标的细节成像、远程攻击等，它们也可以携带其他水下机器人，在远离作战人员的水域执行任务。

聪明能干的UUV

UUV系统的设计、组件和构造，包括压载系统、能源、通信、指挥和控制、推进和小型UUV/潜航器存储装置等模块。为此，美国海军在“无人潜航器总体规划”中专门列出了要发展9070千克以上大排水量（LD）的自主无人潜航器（AUV）平台，能与大型舰艇、濒海战斗舰（LCS）、核动力导弹潜艇（SSN）、核动力弹道导弹潜艇（SSBN）、核动力攻击潜艇（SSN）兼容，并能携带其他小型无人潜航器和多种水下攻击武器。

由于无人潜航器的结构在水下要承受非常大的压力载荷，所以设计难度比无人飞行器增加很多，而大排量无人潜航器设计重点是要提高潜航器的持久性，携带的任务载荷能够在无需人工干预的情况下完成多个任务，因此对能源和自主性等技术也是重大挑战，特别是因为美国海军要求这种无人潜航器在加油前能够行驶数千海里。而当今大部分AUV的持续工作能力是1～3天，然后必须在海床上着陆和进入休眠状态，等充电电池充完电后才能重新工作，所以为了给潜航器能在海中长时间航行提供动力，工程师们正在探索新的动力技术，例如使用固体氧化物、直接硼氢化物和氢系统等的先进燃料电池技术。

增大型的“海神”

美国蓝鳍公司和美国巴特尔公司/美国哥伦比亚集团联手，正在第三代悬停无人自主潜航器（HAUV 3）的基础上研制了一种名为“海神”（Proteus）的LD AUV。HAUV 3是美国海军研究局（ONR）和美国蓝鳍公司联合研发的，用以探检测军舰底部的水雷，外形类似于一种水下飞碟，因为美国海军认为水雷和水下爆破弹的威胁日益增加，所以使用HAUV 3解决这种威胁尤为重要。

HAUV 3外形小巧，2名船员即可搬运，当其在船只附近行动时，可通过声呐摄像机发射信号，一旦完成外形评估，即可探测出iPhone尺寸大小的水雷，同时还能在开阔水域搜索水雷。

蓝鳍公司声称，“海神”的直径为1.5米、长7.8米，采用可选有人驾驶/无人驾驶双模式，已完成100小时的有人驾驶试验和175小时无人驾驶试验，现在正在进行集成试验，预定将在今年夏天入水。

相比HAUV 3，“海神”增加了一些额外的功能，如垂直和水平推进器，有更高的航行速度，有主动的配平功能，能够在水中悬停的触底停留，能够在无人直接干预下长时间工作。哥伦比亚集团预期“海神”的最高速度为3～5节/时，续航能力约为324海里或92小时，虽然还远达不到美国海军设定的标准，但是毕竟迈出了一大步，争取最终目标是能在水下滞留9个月。

“海神”潜航器可以携带更小的如23厘米和55厘米直径的小型无人潜航器到各种作战区域，而且还可以挂接到其他无人潜航器上，给它们充电/加油，并取回收集到的数据，同时还能与远程操作点维持稳定的安全通信。在理想情况下，“海神”还可以与其他无人潜航器建立一个可在水下储存或运输多种物品的工作网络，长时间在沿海浅水区域和港口部署。

“海神”作为蓝鳍公司新一代无人潜航器，能够承载的有效载荷也最大。其干货舱的承载能力达到4.8立方米或重1630千克的有效载荷，这意味着可以携带很多传感器和摄像机，用以发现潜伏在深处的水雷。特别是可以携带输送潜水者的水下人员运载器（Swimmer Delivery Vehicles），能在高危环境中隐蔽地将特战人员及其装备输送到敌方控制下的海岸进行秘密登陆，必要时一次可以运送最多7名全副武装的特战队员。

“海神”不仅可以在码头上部署和发射，也可以由其他“母舰”（包括较大的潜艇）携带和发射。此外“海神”还可以携带像阿特拉斯电子公司制造的“海狐”（Sea Fox）这种一次性的水雷探测识别/摧毁的自杀性潜航器，用于水雷的定位和摧毁，续航时间大约为100分钟，并能在水深300米处以6节的速度航行。其中有一种没有战斗部的“海狐”- T，专门用来拖曳系留水雷。而新研制的“海狼”（Sea Wolf）无人潜航器携带有泥沙穿透声呐，能够确定水雷的位置，再用强大的战斗部将其摧毁。阿特拉斯电子公司正在研制的被称作“海猫”（Sea Cat）的无人潜航器既可以自主操作，也可以系缆操作，并采用了模块化设计，能够根据将要执行的任务，方便地改变有效载荷。

试验中的REMUS 100

与此同时，康斯博格子公司所属的美国水下舰艇制造商海德罗伊德公司（Hydroid）表示，他们目前也在试验一个水下自主发射和回收的自主无人潜航器REMUS 100。2013年4月，该公司向美国海军水下作战司令部交付了一艘用于试验的的REMUS 100 AUV，重40千克，长1.5米，下潜深度可达100米，续航力为8～10小时。REMUS 100采用直流无刷电机和3叶螺旋桨作为动力装置，并配备有多普勒航位推算装置、惯性导航系统和全球定位系统，最高航速达4.5节，能对许多任务提供支援，包括反水雷、港口安全、搜救行动、水文测量、环境监视以及科学取样和绘图等。这种自主无人潜航器可以一次在水下待120天，而通过水底停靠可以延长到240天，海德罗伊德公司表示这种自主无人潜航器的技术可以应用于任何尺寸的自主无人潜航器，包括LD AUV。美国海军水下作战司令部已经把REMUS 100的试验成果用于目前在进行的各种研发项目中，并和公司共同探讨更大的LD AUV研制方案。

模块化的“九头蛇”

DARPA则在研制一种名为“九头蛇”（Hydra）的无人潜航器，这是一种更大的平台，可携带更大的有效载荷，具有更好的操作和控制自主性，但也需要消耗更多的能量，使其具有更长的续航能力以完成相应任务，从而成为水下潜航器发展的一个新领域。

“九头蛇”系统设计有一系列的任务载荷模块，能插入到传统平台标准化附件中，可以安全的运输并“发射”，能更快和更经济地部署到需要的地方。它们在脱离母体后能工作几个星期甚至几个月，执行一系列任务，包括消除视域局限、远程攻击目标、以及潜在目标的细节成像等，并在回收后还可以快速地重新布局任务载荷，等待下一次任务。其目的是建立一种配合有人驾驶舰船的，由无人潜航器组成的分布式海底网络（见图）。

这种作战概念的优点，是确保海上和水下的“无缝”作战，包括，通过超视距的通信和指挥（C2）快速到达作战区，增加作战覆盖面，为其他水下潜航器的ISR传感器进行充电，以及未来能整合新的有效载荷等。“九头蛇”系统特别强调部署的可扩展性。美国海军可以使用轮船、潜艇或飞机将其部署到沿海海域，并能快速的重新布局和保证任务载荷的最大化。