国外海军无人自主系统反潜战创新运用研究

程之年，周明贵，高 萌

（中国船舶集团有限公司第七一四研究所，北京 100101）

0 引言

随着各国拥有潜艇数量和战技水平不断提高，反潜战难度亦不断增大。美欧等国认为现有反潜战战法仅在敌方潜艇部署强度不大时有效，敌方一旦开始面向战争大规模部署潜艇，则现有反潜体系将难以应对，迫切需要加大无人自主系统的应用，创新反潜战战法，以重获并巩固水下优势。

1 当前反潜战面临的主要挑战

过去10年，不依赖空气推进的常规动力潜艇大量装备各国海军，这些潜艇拥有极佳的安静性，往往拥有更先进的传感器、通信系统和武器。中俄新一代核动力攻击型潜艇和弹道导弹核潜艇已开始服役，规模不断扩张[1]。

1.1 现有反潜战法面临失效风险

美国海军认为目前的反潜战法与冷战初期的方法变化不大，反潜战主要任务是情报搜集和监视，而不是战斗。这种反潜战概念依靠固定的海底传感器，如声学监视系统，或依靠配备拖曳阵列传感器系统的舰艇来探测和初步跟踪潜艇。随后，由多架海上巡逻机和导弹驱逐舰对每艘敌方潜艇进行监控，然后将其交由攻击型核潜艇进行长期监视。空射和水面平台发射的鱼雷杀伤力较低，很难直接击沉潜艇[2]。当有人平台和消耗品（如声呐浮标或鱼雷）耗尽或被用于执行其他任务时，反潜战行动会转换为保护高价值目标的防御策略，而不是压制靠近敌方水域的敌方潜艇行动。这可能导致敌方潜艇在公海活动，从而威胁美国及其盟国的航运和海上行动。

1.2 反潜战耗资高且需消耗大量资源

美欧等国目前采用的反潜战法需要消耗大量经费和人力资源，并需要其他多任务平台的支持，如驱逐舰和攻击型核潜艇，而这些平台还可能用于其他更重要的作战任务中，如防空或反舰作战。在各国国防预算持平或紧缩的情况下，这种反潜战方法已成为日常运维的巨大负担[3]，且在对抗或冲突中，很难持续应对敌方先进潜艇部队的大规模部署。此外，目前反潜战法使用的各类武器装备，难以有效摧毁敌方潜艇。因此，美欧等都在发展创新反潜战概念，积极将无人自主系统引入反潜战体系，以提高反潜战行动的有效性，降低作战成本，并解放其他多任务平台用于更重要的作战任务中。

2 基于无人自主系统的反潜战概念

美国基于无人自主系统的发展应用，提出了新型反潜战概念，可分为进攻性反潜战和防御性反潜战2类。

2.1 进攻性反潜战概念

进攻性反潜是新型反潜战概念的主要手段，旨在迫使敌方潜艇困守本土水域，或使其忙于躲避跟踪或攻击。该方法主要依靠无人系统来探测、跟踪和压制敌方潜艇。

无人自主、可部署声呐、自动声学处理和通信网络等成熟技术为潜艇探测、跟踪和交战创造新的机会，通过与更具进攻性的反潜战战略和战术相结合，可提升反潜战力量压制和拒止敌方潜艇的效率，并降低作战成本。

新型无人反潜战系统及构成要素如图1所示，主要分为如下几个阶段。

图1 新型进攻性反潜战概念及构成要素Fig.1 Concept and components of new offensive ASW

1）获取线索和探测。

使用传感器在潜艇通过咽喉点和可能的运输通道时进行探测，包括：①固定传感器，如声学监视系统；②电子情报或电光/红外卫星；③可重新定位的传感器，如“可靠声学路径转换系统”；④移动传感器，如由无人水面艇或超大排量无人潜航器配备的拖曳式被动声呐阵列[4]，以及由中型无人水面艇配备的拖曳阵列传感器系统[5]。无人被动声呐将使用目标自动识别算法，并通过越来越多的机器学习来增强识别效率，以从海洋背景噪声中识别特定潜艇。

2）跟踪。

在探测传感器获取线索的情况下，配备拖曳式主动或被动声呐的中型无人水面艇将持续跟踪敌方潜艇。为了进一步定位或识别潜艇，中空长航时无人机可通过部署声呐浮标，用雷达探测海洋情况，并使用无源信号情报能力来探测电磁传输。无人系统的搜索和跟踪行动可通过固定或可部署的海底传感器、现有配备拖曳阵列传感器系统的舰艇或其他有机会配备拖曳式阵列的舰艇进行补充。

3）尾随。

利用配备拖曳式主动或被动声呐的中型无人水面艇，以及带有雷达、光电/红外和视觉传感器的中空长航时无人机，在开阔海域自由地跟踪敌方潜艇。在敌方潜艇本土水域外保持对潜艇的跟踪，使其在冲突开始时能够更快地参与战斗，并通过反潜战传感器平台尾随潜艇获取的线索，简化本土防御中的反潜战任务。公开尾随时，可使用中型无人水面艇拖曳轻型低频主动可变深声呐，或使用滑翔式无人水面艇拖曳被动声呐阵列，在数十海里外对敌方潜艇进行监视；秘密尾随时，可使用大量滑翔式无人水面艇或超大型无人潜航器拖曳被动声呐阵列，并配合以布放无源声呐浮标的无人机，在十几海里远的距离上追踪敌方潜艇。

4）交战。

根据一战、二战以及冷战的经验教训，在条件允许的情况下，反潜战的交战将优先压制潜艇而不是摧毁潜艇。中空长航时无人机使用小型、廉价的空射鱼雷（如超轻型鱼雷、深水炸弹或火箭推进深水炸弹）进行压制攻击。或者，尾随中的中型无人水面艇在可接受的风险范围内接近目标潜艇，并发射短程防区外反潜武器，如带有超轻型鱼雷或深水炸弹战斗部的反潜火箭弹，干扰目标潜艇的行动，使其更易于跟踪。当必须摧毁潜艇时，反潜攻击将集中在咽喉要塞的位置，部署无人系统，并有效地使用威力更大、更致命的武器，例如携带重型鱼雷和水雷的超大型无人潜航器[6]。

5）指挥与控制（C2）。

无人反潜战概念将采用人类指挥与机器控制相结合的指挥与控制方法。在敌方本土水域和咽喉点进行的无人搜索和跟踪操作将高度自动化，传感器将遵循由人工智能工具实时制定和修改的搜索计划，以减少操作员的工作量。部署到该地区的操作员将通过在行动前和行动期间审查搜索计划、为自主控制系统提供导航和指控，并在必要时接管这些系统，从而管理进攻性反潜战行动。搜索计划将由指挥官批准。人工指挥和机器控制将比全载人或全无人的部队更有效，而且高技能人员及高价值平台将更专注于认知任务和情景作战，而不是持续的搜索和跟踪活动。

2.2 防御性反潜战行动

如果进攻行动失败或敌方潜艇数量过多，可转而采用防御性反潜战行动，要求其海上编队具备先发制人破坏敌方潜艇攻击的能力。

如图2新型防御性反潜战概念所示，在敌方潜艇可能的行动区域，陆基中空长航时无人机和舰载无人机以常见的干扰敌方卫星通信的频率进行电子战，削弱敌方潜艇接收第三方目标的能力；带有低频主动可变深声呐的中型无人水面艇搜寻敌方潜艇或阻止其靠近；带有被动拖曳阵列的中型无人水面艇、驱逐舰和护卫舰将监听低频主动声呐信号以及抵进的敌方潜艇的频率；指挥控制由美国海军部署的P–8A或海军编队的驱逐舰或护卫舰的指挥控制单元负责，可实现与P–8A直接进行视距范围内的通信，或通过舰载垂直起降无人机中继（如MQ–8C）实现与驱逐舰或护卫舰通信。

图2 新型防御性反潜战概念及构成要素Fig.2 Concept and components of new defensive ASW

探测到敌方潜艇时，可以使用装备小型鱼雷和深水炸弹的陆基中空长航时无人机进行交战。如果未部署中空长航时无人机，则可以使用P–8A海上巡逻机或舰载无人机。如果在距离美海军和海上部队约50 n mile的范围内发现潜艇，则可通过驱逐舰或护卫舰使用改进的反潜火箭弹进行攻击[7]。

3 新型反潜战概念作战效能与成本对比案例分析

通过作战场景分析可以发现，基于无人自主系统的反潜战概念可满足对更高反潜战能力的需求，而且采购和运维成本较低。

1）虚拟背景。

美国情报机构提供的信息表明，中国海军南海舰队和东海舰队的潜艇正在开始新的部署，随时准备在西太平洋和菲律宾海发起行动。这些潜艇很可能对美国海军、运输路线以及日本南部和东部沿海地区造成威胁。需要进行为期1个月的反潜战部署[8]。

2）传统反潜战法。

使用带有多功能拖曳阵列的驱逐舰和带有声呐浮标的 P–8A巡逻机搜寻可能通过咽喉点的潜艇。一旦发现潜艇，由攻击型核潜艇负责跟踪和尾随。当双方发生冲突时，攻击型核潜艇负责对敌方潜艇发动攻击。

图3 当前反潜战概念运用Fig.3 Current ASW concept

但是，使用攻击型核潜艇跟踪和尾随无法完全抑制对手，因为中国海军目前有50多艘现代化潜艇，美军估计其中超过24艘都部署在该咽喉点。因此，需要多架 P–8A、驱逐舰和潜艇监视其通行路线，以便在交战规则允许时发动反潜战攻击。

3）基于无人自主系统的新反潜战概念。

用“可部署可靠声学路经转换阵列系统”（TRAPS）等可灵活部署的固定传感器阵列代替声呐浮标搜寻场，只在固定传感器探测到潜艇后，才使用中空长航时无人机部署声呐浮标来跟踪潜艇，大幅减少所需的飞机和声呐浮标的数量，并采用多静态有源相干声呐浮标等精良传感器可进一步改进潜艇跟踪方案。潜艇驶离主动或被动声呐浮标搜寻场后，使用配备低频主动可变深声呐或多功能拖曳阵列的中型无人水面艇进行跟踪，与被动或多静态声呐保持联系。交战规则允许并且符合指挥官的作战计划时，跟踪潜艇的中型无人水面艇就可以发动反潜战攻击。

图4 新反潜战概念运用Fig.4 New ASW concept

4）成本对比。

新反潜战概念可降低反潜战任务的运维成本，进一步节省费用。采用当前有人反潜战方法，美海军的采购成本约为200亿美元[9]，作战支援成本约为1.48亿美元[10]；而采用新反潜战概念，美海军的采购成本约为17.54亿美元[11]，作战成本约为4 218万美元[12]。

表1 传统反潜战法相关采办成本Table 1 Procurement costs associated with manned ASW concept

表2 传统反潜战法相关运维成本Table 2 Operation and sustainment costs associated with manned ASW concept

表3 新反潜战概念相关采办成本Table 3 Procurement costs associated with unmanned ASW concept

表4 新反潜战概念运维成本Table 4 Operations and sustainment costs associated with unmanned ASW concept

4 结束语

就反潜战杀伤链各个部分而言，无人自主系统性价比更高且具有更高的可扩展性。尽管潜艇是一种十分高效的武器，但也存在一定的固有局限性。潜艇通常缺乏高水平的自卫系统，无法做到完全隐藏，速度也不够快。此外，潜艇的传感器系统通常也无法快速评估正在对其发动的攻击是否能够成功。因此，潜艇既无法像水面战舰一样与其他平台进行正面对抗，也无法像战机一样快速躲避攻击。这些局限性决定了反潜作战的一方可以利用大量低成本无人系统，通过侦察、跟踪、干扰和攻击手段对其实现压制。无人自主系统在战场态势感知、自主控制和通信协同等方面能力的快速进步也为这一运用提供了充分的技术基础。

在各国海军大力发展水面、水下、空中无人系统的背景下，新型基于无人自主系统的反潜战概念具有诸多优势，如可以解决当前有人反潜战概念面临的失效风险，显著降低海军反潜战行动的采购和运维费用，并可将驱逐舰、护卫舰等多任务平台用于其他优先等级更高的任务，与传统有人反潜战方法相比可更持续且有效。基于无人自主系统的反潜战概念符合美海军正在实施的“分布式海上作战”概念的要求，有望被美海军采纳，我军应密切关注基于无人自主系统的反潜战概念的发展，积极应对。