美军水下无人作战系统开发现状及启示

2021-11-01张勇明

中阿科技论坛(中英文) 2021年10期

周亮周浩张勇明

（海军工程大学,湖北武汉 430033）

美国是最早开展研究水下无人作战系统的国家。为了应对苏联潜艇的威胁，美国迫切需要对进入大西洋和太平洋的海底通道实施监视。因此，自20世纪50年代起，美国开始发展“岸基声呐监视系统（SOSUS）”[1]。随着美军作战需求的提升和海底作战系统相关技术的不断发展，20世纪90年代开始，美国开始研制和部署具有水下监测、水下导航、水声通信和自组网功能的水声传感网络系统，即“海网”(Seaweb)，并将其用于广域反潜预警[2]。

美国一直以来都将水下无人作战系统视为海战中能够有效制海和夺取水下占优势的海上力量倍增器。随着无人潜航器（UUV）相关技术不断取得突破，在提高自身作战能力的同时，也推动了水下无人作战系统的发展[3]。目前，世界上很多军事强国都在无人水下作战系统研发中都取得了重大进展。

1 美军典型水下无人作战系统

美国国防部在2007—2013年发布了4版《无人系统路线图》，为美军各类无人作战系统制定了顶层发展规划[4]，极大地推动了水下无人作战系统的发展。其中，美国研发的分布式敏捷反潜系统（DASH）、近海水下持续监视网（PLUSNet）、无人水下预置系统[5]为典型代表。

1.1 分布式敏捷反潜系统（DASH）

美国国防部高级研究计划局（DARPA）于2010年开始研发DASH。2013年完成了大潜深测试，2016年完成相应的海试。和以往水下反潜系统不同，DASH是移动式深海探测系统，它由浅海反潜子系统和深海反潜子系统两部分组成。DASH作战能力如图1所示。

图1 DASH深海、浅海反潜子系统作战能力示意图

浅海反潜子系统主要由装备非声传感器的无人机组成，自上而下监测浅海目标，搜集目标尾流等非声学特征。深海反潜子系统由可靠声学路径转换系统（TRAPS）和潜艇风险控制系统（SHARK）两部分组成。TRAPS主要由布设在海底的被动声纳节点构成，SHARK主要由装备有主动声纳的无人潜航器构成。TRAPS和SHARK系统之间可以实现数据实时传输，从而实现数据共享。该系统的特点是无人潜航器可在位于水下6 000 m深处，“从下自上”探测目标，从而有效避免常遇到的声波折射造成目标信息模糊问题，有效降低海底地形地貌对探测的影响。

DARPA研究结果表明，水下6 000 m深的单个无人潜航器，它的监测范围直径在55～75 km。多个无人潜航器组成的编队，以接力方式探潜，可以对500×500 km海域实现目标实时态势感知，基本上满足美国海军水下作战的基本需求。战时，DASH可以根据实际作战需求，由水面舰艇或潜艇等作战平台布放和回收，也可以由水面舰艇载至特定区域预置，需要时才启用，大大增强了实用性、可行性和效费比。

1.2 近海水下持续监视网（PLUSNet）

PLUSNet项目是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）发起，宾夕法尼亚州大学承担，在2008年进行了首次演示。PLUSNet是一种海底固定加水中机动的网络化设施，由水面舰艇、无人潜航器、水下滑翔机、固定节点、漂浮移动节点等共同组成 (如图2所示)，能够自适应地加强和处理对浅水区低噪声柴电潜艇的探测、识别、定位和跟踪，是一个革命性的反潜理念。

图2 近海水下持续监视网

系统中节点的布设和回收工作，主要是由前沿的水面舰艇或潜艇完成。系统中所有的节点都能够互相通信，并且可以根据战场环境进行重新部署。在没有人为干预的情况下，系统自身能够做出基本决策，履行多种功能，并可以对10 000 km2海域内的潜艇进行数月的探测、识别、定位和跟踪。任何探测到目标信息的网络节点都要通过通信网络（主要是通过声学通信或者无线电射频通信完成）进行共享，随后无人潜航器组成移动网络，再次对目标进行识别与定位，需要时可以形成火力攻击方案。与广域海网（Seaweb）不同，PLUSNet更加注重移动节点在监测网络中的作用，从而加大了监测的区域范围，增强了监测效果。

1.3 无人水下预置系统

无人水下预置系统是指通过特种封舱，将无人机、无人潜航器，甚至是导弹等有效载荷布设在敏感区域的海域底部。它的潜伏期可达数年之久，一旦出现危机或战争，远程就可以唤醒封舱，释放有效载荷，快速完成兵力部署，从而实现隐蔽打击敌方的目的。目前，在研或已完成的无人水下预置系统主要有深海浮沉载荷（UFP）、“海德拉”水下无人作战系统、先进水下武器系统（AUWS）和“赛艇”海底导弹系统等。文章主要介绍UFP，其他3种水下无人作战系统工作方式和UFP相似。

UFP是一种分布式无人水下预置系统，由多个节点构成，每个节点的有效载荷都置于特种舱内，由水面舰艇或飞机预先部署。UFP的关键能力属性为“毫无征兆接近目标，毫无延迟激活系统”。2016年5月，DARPA公布了样机。样机全长4.5 m，其工作深度6 000 m左右，可以在全球50%以上水域使用。DARPA宣称UFP可以在接收指令后2小时内投入战斗，UFP执行侦测任务的方式如图3所示。

图3 UFP执行侦测任务示意图

图中有5个UFP节点，其中有3个节点位于海底，对目标进行持续侦测，第4个节点正在升空，第5个节点已经升空并监视海上的舰艇。一旦侦测到目标位置、速度等信息后，可以将信息分享给己方作战兵力，也可以通过自身携带的导弹等武器对目标进行攻击。

2 美军水下无人作战系统能力

通过上文对美军目前水下无人作战系统分析，结合水下无人作战基本规律和特点，可以总结出美军水下无人作战系统主要包括5方面的能力。

（1）探测侦查。水下无人作战系统通过有人水面舰艇、潜艇或者飞机，前出分散部署在重要海域、关键位置的海峡和港口附近，独立或者和有人平台进行组网，发挥大深度、远距离探测目标优势，能及早发现和跟踪目标。探测到的数据通过预设的海底通信链路或其它水下通信手段及时回馈给己方作战平台，从而及时掌握战场态势信息。

（2）潜伏。提前在重要海域或海峡，预置固定或机动式无人作战平台。有效载荷、水下无人作战平台和通信系统等都置于特种舱内，平时处于休眠待机状态，只保留自身通信能力。需要时，可以通过预定指令远程唤醒，快速执行指定任务。

（3）扰动。利用声纳探测水下，特别是深海空间目标发现难、识别难等特点，水下无人作战系统利用UUV机动扰敌，释放大量水声、电磁等虚假信号，隐真示假、以假乱真，扰敌乱敌、疲敌耗敌，可以极大耗费敌方作战资源和精力。

（4）接力。充分利用目前现有的水下设备（例如水下充电桩），在海底建立无人值守的持续监视网络，为己方水下作战兵力提供情报、通信、导航等信息保障，也可以及时发现敌方水下作战力量的动向。

（5）快速攻击。利用水下无人作战平台的隐蔽性，采用预先部署、提前突破、多点待机等方式，根据需要对敌方常规潜艇（核潜艇）等重要目标实施快速突然攻击。攻击后依托深海空间立即变为隐蔽状态，使被攻击方探测不到目标，无法还击。

综合来看，美军水下无人作战系统以攻势作战行动为主，从而发挥“非对称”作战优势。同时，在防御作战中，可以及时掌握目标的态势信息，对目标进行跟踪、扰动、攻击等作战行动，为己方战场创造出有利的战机。

3 启示和建议

3.1 启示

近年来，美军在全球战略热点海域已经构建了适应能力强、覆盖范围广、响应能力快的各种无人水下作战系统。在这些水下信息网络军团的协助下，已形成以陆、海、空、天等装备构成的远、中、近多层立体反潜装备体系。

我国海岸线长1.84万公里左右，海洋国土300万平方公里左右，分布有大小岛屿7 600多个，且海底情况复杂多变。为了应对未来可能存在的威胁，我国必须首先大力发展以水下情报、监视、侦查功能为主的水下无人作战系统，补充和扩展现有的ISR能力，使之能够在极浅水区域或其他常规平台无法进入的水域执行任务，从而确保未来战场中能够获得水下信息优势。

3.2 建议

根据我国未来的需求，结合目前国内水下无人平台技术现状，提出以下3个方面建议。

（1）发展用于沿海海域的水下无人作战系统。该系统可以作为我国水下无人作战体系的第一防御层次，从而提高我国沿海海域水下探测警戒能力，彻底解决探测盲区的问题。该系统可以利用水面舰艇（伪装的渔船）或潜艇搭载UUV、各种传感器等在沿海水域布放，依靠母舰传递的导航信息，自主航行到指定区域潜伏，自行收集敏感信息，定期或通过操纵人员使其浮出水面，将信息传回母舰，加强对沿海海域水下实时监测。

（2）发展用于近海海域的水下无人作战系统。该系统可以作为我国水下无人作战体系的第二防御层次，用于探测美国、日本、韩国等在相关海域的水下军事行动，也可以用于探查相关海域的军事探测线和布置在我国近海的水下设施。此系统同样可以利用水面舰艇（伪装的渔船）或潜艇搭载UUV、各种传感器等在相关海域布放。布放后，母舰离开布放地点，其自身可以按照预定的作战方案或母舰给的指令自主航行到战略要地，收集敏感信息，定期浮出水面，通过卫星和其他作战平台相连，实现数据的互通。相比沿海海域的无人水下作战系统，用于近海侦查的水下无人作战系统，必须具有大范围的搜索能力和较高的续航能力，同时也要具有1 000 m左右的潜深能力。

（3）发展配备有大中型对抗攻击型UUV的水下无人作战系统。大中型对抗攻击型UUV是目前世界海军装备无人化、智能化发展的方向。它可以通过“非对称”手段，以较小的代价取得较佳的作战效果。大中型对抗攻击型UUV自身就可以携带各种有效载荷前出至危险海域开展抵近式水下信息对抗，从而达到欺骗、威慑和瓦解敌方的目的，也可以存储和秘密运送各种武器装备、传感器、通信设备、各种耗材和特种设备，为反水雷战、反潜战、通信/导航网络节点、海洋调查、特种部队作战、时敏打击等任务提供后勤保障。