舰载直升机-无人机协同作战研究

2018-09-01王庆国谢福超

现代导航 2018年4期

王庆国，谢福超

（1 中国人民解放军海军91404部队，秦皇岛，066001；2 中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

0 引言

随着海上装备要素的迅速发展，海上战场环境变得日趋严峻。首先，随着舰载反舰导弹射程的不断增加，水面舰艇编队进行远程对海攻击时，对远程目标侦察及目标指示提出了更高的要求[1]。其次，空袭兵器随着科技的发展，具有飞行速度快，突防能力强等特点，能在很短的时间内飞临被攻击目标。同时，空袭兵力、兵器多采用低空、超低空、多方向、饱和攻击等突防战术，使得水面舰艇编队对空防御的难度空前增大[2]。

目前水面舰艇主要依靠舰载雷达和舰载直升机来实现对空中、水面目标的探测预警，但舰载雷达受地球曲率的影响，存在雷达低空盲区，使舰载雷达对超视距目标的探测具有先天不足。传统的超视距目标的探测预警任务主要由陆基预警机、卫星、舰载预警直升机等担任。但在实际作战使用中，受敌方防空拦截和续航能力影响，陆基预警机的实际侦察预警范围会被压缩，卫星存在重返周期问题，不能对重点区域进行长时间持续侦察，同时可能会受到敌方的干扰或摧毁而失去作用。舰载直升机探测距离远，搜索范围广，在很大程度上弥补了舰载雷达超视距探测预警的缺陷，但其造价高、灵活性差、出勤率低，且工作时易暴露水面舰艇的位置，不宜执行高风险任务，不能满足高强度海战中水面舰艇对超视距目标的探测预警需要[3]。

舰载无人机具有航程远、续航时间长、隐身性能良好、侦察能力强、经济性好等特点，可代替有人平台执行“枯燥的、恶劣的、危险的、纵深的”（Dull，Dirty，Dangerous，Deep，4D）任务[4]。除雷达侦察装备（SAR/GMTI）外，无人机携带的传感器主要以无源探测设备为主，天然具备抗“电子对抗、反辐射导弹、隐身飞机和超低空突防”的能力。当前主流水面舰艇已逐步装备舰载无人机。但考虑到当前无人机的自主能力发展水平，为充分利用无人机潜在作战优势，克服无人机单平台作战能力的不足，无人机的作战使用必然由单平台逐步向有人机-无人机协同作战方向发展。因此，采用舰载直升机-无人机协同的方式来提升水面舰艇的作战效能不失为一种行之有效的方法。

1 国外研究现状

目前世界范围内，装备有舰载无人机的国家主要有美国、俄罗斯、英国、加拿大等国家，其中以美国的舰载无人机最具代表性。本文主要针对“非航母”类水面舰艇，因此主要介绍“先锋”、“扫描鹰”、“火力侦察兵”等舰载无人机的发展现状。

图1 “先锋”舰载无人侦察机

图2 “扫描鹰”无人机

早在 1986年，美国海军便首次在依阿华级战列舰上部署了以色列生产的“先锋”无人侦察机，用于炮火观测。该无人机采用气动滑轨弹射或液体火箭助推器发射，舰上垂直网回收。在 1991年的海湾战争中，“先锋”舰载无人侦察机（见图1）为战列舰上的406毫米火炮提供了弹道修正，并向多国部队提供战场信息[5]。“扫描鹰”无人机（见图2）是由波音公司与英国因斯特公司联合研制的小型舰载无人机，采用气动弹射发射，撞网回收。受限于无人机机身尺寸及载重能力，“扫描鹰”无人机不具备搭载重型载荷及长时间续航能力，主要装载光电或红外摄像机，用于战场监视和侦察任务[6]。

图3 MQ-8B“火力侦察兵”无人机

“火力侦察兵”无人直升机是美军当前发展较为成功的舰载无人机，于 2000年开始由诺格公司研制，采用垂直起降的方式，行动灵活，经历“RQ-A”、“MQ-8B”、“MQ-8C”三个不同系列。当前较为成熟的是 MQ-8B（见图 3），被广泛部署到滨海战斗舰上，其最高飞行高度6100m，最大航程为 1430km，有效载荷 272kg，可搭载光电/红外扫描系统和激光测距仪、合成孔径雷达/动目标指示雷达（SAR/GMTI）、通信情报与信号情报组件以及武器系统等，可以根据不同任务需求在机上进行更换，用于执行反舰、反潜、反水雷和中继通信、目标指示、情报监视侦察等任务[7]。2012年，美国海军组建了第一个由 MH-60R“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机组成的混编直升机中队，即第 35直升机海上攻击中队，为濒海战斗舰和太平洋舰队的其他舰只提供支持。2014年美海军同时在滨海战斗舰上部署MH-60R“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机，MQ-8B可充分发挥其机动能力强的特点，为MH-60R与战斗舰提供持续的态势感知、精确目标保障与补充，拓宽滨海战斗舰与MH-60R的海上态势感知能力[8]。2017年，“科罗拉多”号濒海战斗舰发射了一枚RGM-84D“鱼叉”反舰导弹，MH-60S“海鹰”直升机和MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机用雷达、光电和其他传感器确定目标位置，并通过数据链把瞄准信息回传到舰上以修正导弹打击方案，使得“鱼叉”导弹成功击中远在战舰视距范围外的目标。

2 舰载直升机-无人机协同作战应用设想

针对装备可见光照相机、电视摄像机、合成孔径雷达、光电设备和红外传感器等中小型探测设备的非航母舰载无人机，舰载直升机-无人机协同作战模式可分为三种形式：

作战模式 1：舰载直升机在敌防区外发射空舰或空空导弹，由舰载无人机对目标进行精确定位和照射，支持舰载直升机静默攻击和舰载直升机-无人机接力制导，水面舰艇担负指挥角色。

作战模式 2：水面舰艇在敌防区外发射舰空或舰舰导弹，舰载直升机与舰载无人机组成混合编队在威胁区域内巡航，共同担负探测、预警、搜索、定位等任务，水面舰艇担负指挥角色。

作战模式 3：舰载直升机与（或）水面舰艇在危险区外围，指挥和引导舰载无人机在威胁区域内巡航、搜索并执行时敏目标打击。

3 关键技术

3.1 舰载直升机-无人机协同探测

依据舰载直升机-无人机协同作战任务，利用舰载直升机、舰载无人机对目标环境的认知反馈信息，形成对探测信息质量具有不同要求的协同探测任务，针对协同探测任务进行资源优化分配，将舰载直升机雷达、舰载无人机载雷达成像、红外成像、ESM、GMTI等传感器进行有效链接，将获得的多源异构探测信息进行分布式层次化融合与优化处理，从空间、时间、频率方面对所有传感器搜索/跟踪资源进行使用规划，从而实现分层协同探测，提高对目标的发现概率和识别正确率，对舰载/机载武器提供信息保障。

3.2 舰载有人机-无人机协同指挥控制

纳入舰载无人机平台后，需要对舰载无人机与舰载直升机以及舰上操控人员之间的交互机制、多个平台之间的协作机制以及所必需的其它支撑技术进行深入研究。帮助舰载无人机准确快速实现操控人员控制意图、充分发挥舰载无人机作战效能，达到战术任务目标，主要包括舰载无人机自主决策机制、舰载直升机/舰上操控人员干预机制、舰上操控人员与舰载直升机指控权交接、舰载直升机/无人机可变自主监督控制技术研究。

3.3 网络化数据传输技术

当前无人机测控与信息传输主要以点对点传输为主，制约了侦察探测信息的大范围共享应用，不能很好的支持机间、舰机协同作战。为了满足舰载无人机、舰载直升机以及水面舰艇的数据传输需求，应深入研究网络化数据传输技术，主要包括：跟踪、测控、通信一体化信道综合技术、视频图像编码技术、测控与通信数据抗干扰传输技术、超视距中继传输技术等。