直升机/无人潜航器协同反潜作战模式探析

于治强,涂天佳, 刘丽君

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

随着战争信息化程度的不断提高，联合作战已经成为信息化战争的基本作战形式。海军装备体系包括空中、水面、水下装备，空中与水下装备的联合，将实现空中、水面、水下态势的全感知，从而大大提升海军的作战能力和任务效能。本文的空中与水下装备联合是指反潜直升机与无人潜航器的协同作战。反潜直升机具有强大的机动性、空中和水面侦察以及任务载荷能力;但反潜直升机受留空时间、作战环境等条件影响较大，并且战勤人员培养难度大、周期长。无人潜航器具有良好的水下和水面探测能力；并且具有长航时、重量轻、隐蔽性好、适应复杂海况以及可有效避免伤亡等优点；但是其机动性较差，需要上浮至水面与水面装备进行通信，容易导致目标丢失。另外目前的潜航器载荷能力有限，基本不具备武器搭载能力，对敌打击能力非常有限。反潜直升机与无人潜航器在平台能力(隐身性、机动性、滞空时间、作战半径等) 以及传感器性能、武器性能等方面存在能力互补的天然优势, 实现反潜直升机和无人潜航器协同作战是一种优先可发展和可实现的作战样式, 是弥补直升机和无人潜航器能力不足的重要途径。

目前国外已经开展了关于空中与水下装备联合作战的研究。2015年，美军以反潜战为背景，演示验证了无人潜航器、无人艇、无人机之间的跨域信息互通：REMUS-600型自主式无人潜航器与液体机器人公司的“滑浪者”无人艇之间实现信息通联，而后“滑浪者”与模拟“火力侦察兵”无人机的贝尔直升机实现通联；无人潜航器将发现识别的目标信息数据在经过处理后，融入模拟“火力侦察兵”的机载目标系统；最终目标数据传输到无人武器操作人员，操作者经过确认后控制“火力侦察兵”发射模拟武器，对水下目标实施“打击”。2016年，美国在“海军技术演习”中，演示了潜艇、无人机、无人潜航器的协同作战。演习中，潜艇发射了一个“蓝鳍-21”无人潜航器，“蓝鳍-21”再释放两个微型“鲨鱼”无人潜航器和一架“黑翼”无人机，执行情报、监视与侦察任务。“黑翼”无人机完成潜艇与“鲨鱼”间的通信中继，实现水下和水面的跨域通信和指控。在美军的网络中心战体系中，潜艇、UUV等水下作战平台通过连接其他潜艇、UUV、水面舰艇以及空中、太空各作战层次的传感器网络获得全方位的信息，并借助水下指控数据链在水下节点和水上节点之间进行信息传输，建立天上、空中、水面、水下对敌方潜艇、UUV和蛙人等的网络化协同探测，以及对已方潜艇的指挥引导和UUV精确测控。

空中与水下装备联合反潜作战具有极大潜能。国外已经对跨域协同反潜进行了研究和验证，而国内在这方面的研究尚属空白。为此，本文通过探析直升机/无人潜航器协同反潜作战模式，找出存在的技术瓶颈，进而提出更加具体的装备和技术需求方案，为显著提高反潜的作战效能进行探索。

1 直升机/无人潜航器协同反潜的特点

随着潜艇技术的发展，潜艇的机动性、隐身性越来越好。单一体系反潜装备由于存在自身局限，越来越难满足反潜作战的需求，不同装备体系协同作战是未来海上反潜作战的重要手段。直升机/无人潜航器协同反潜的特点体现在以下几个方面：

1) 提高反潜兵力使用效率

在实际反潜作战中，受反潜直升机可监听浮标数量的限制，其可控的海域范围有限。另外，受飞行安全和气象环境等因素的影响，反潜机使用浮标、磁探仪和红外探测仪等设备的搜潜效能并不高，这些都极大地限制了航空兵反潜效能的发挥。此时，就可利用无人潜航器长航时、隐蔽性好的特点，由无人潜航器携带搜潜装备执行探测任务。反潜直升机可在无人潜航器发现可疑目标后，携带相应反潜装备快速出动，对目标进行确认和打击。

2) 发挥各自特长，形成优势互补

反潜直升机与无人潜航器的联合作战，可以充分发挥两者的优势，实现功能互补。例如，无人潜航器可长时间在水下执行重复性的侦察、监视等任务，在很大程度上弥补了反潜直升机留空时间的不足；在发现可疑目标后，反潜直升机可快速出动至目标区域，利用其携带的传感器进行确潜和攻潜，弥补了无人潜航器机动能力和载荷能力不足的短板。

3) 战术运用更加灵活

反潜直升机与无人潜航器各自的优势为指挥员制定战术对策提供了更多的选择空间。例如，反潜直升机可以对水面、水下潜艇进行搜索，引导无人潜航器对可疑目标进行长时间隐蔽跟踪；相反，也可以由无人潜航器长时间在重点区域进行巡逻搜潜，发现目标后引导反潜直升机携带反潜武器进行确潜和攻潜。

4) 对协同控制要求高

要实现直升机与无人潜航器的协同，需要在直升机上加装无人潜航器的指控系统。由于两型装备的战术运用和技术特点差距较大，对控制的精确性、时效性和鲁棒性也提出了更高的要求。同时，协同控制的任务规划系统要根据任务需求，综合两型装备的特点，制定最优的协同模式，以便形成密切配合，发挥整体合力。除此之外，由于反潜直升机要对无人潜航器进行实时监控，飞行员的操作负荷较大，因此对指控系统的人机功效提出了更高的要求。

5) 对信息传输系统要求高

反潜直升机与无人潜航器协同作战，势必要建立两者之间的通信，实现两者的协同信息传输。反潜直升机与无人潜航器的通信涉及到空中平台与水下平台的跨介质通信。目前国内外在空中-水下跨介质通信方面的研究较少，主要手段有射频通信、水声+固定浮标通信、蓝绿光通信等。由于不同传播介质的物理特性不同，信号在不同介质的传播过程中存在较大的不确定性，使得跨介质通信存在通信深度小、可靠性低、实时性差等问题。因此，迫切需要研究一种适用于空中-水下平台的安全、灵活、实时的通信技术，以满足反潜直升机与无人潜航器协同作战的信息传输需求。

2 直升机/无人潜航器协同反潜模式分析

2.1 无人潜航器前伸广域搜索，引导反潜直升机精确打击

在执行巡逻反潜任务时，无人潜航器可在海峡要道等敌潜艇可能经过的区域持续、反复地巡逻搜索，对大范围海域进行持续监视，一旦发现潜艇踪迹，即可将目标的位置、速度等信息传递给反潜直升机；反潜直升机收到目标信息后，可快速出航接近目标区域，利用其携带的吊放声纳和武器等反潜装备对目标实施确认、跟踪和打击任务。示意图见图1。

图1 无人潜航器前伸广域搜索，引导反潜直升机精确打击

2.2 反潜直升机发现目标后，引导无人潜航器对目标进行跟踪监视

受留空时间限制，反潜直升机不适合执行跟踪监视任务。为此，反潜直升机在发现目标后，可以引导无人潜航器接近目标，利用其长航时、隐蔽性好的特点对目标进行长时间的跟踪监视。示意图见图2。

图2 反潜直升机发现目标后，引导无人潜航器对目标进行跟踪监视

2.3 反潜直升机和无人潜航器分区域协同搜索

在执行较大海域搜索任务时，部队的实际做法是增加反潜机数量，以扩大搜索面积。但随着反潜机数量的增加，指挥协调空中兵力的难度就会增加，同时持续搜索也使得飞行员的精力消耗较大，这些都容易导致潜在威胁的发生。在此情况下，反潜直升机可控制无人潜航器按照预设搜索区域和搜索航路(进出点、转弯点、航向、航速和深度)，实现对较大海域的持续搜索。图 3所示为反潜直升机/无人潜航器区域协同搜索示意图。

图3 反潜直升机/无人潜航器区域协同搜索

在平行搜索方式中，反潜直升机控制2 艘无人潜航器以相反的航向进入到各自的搜索区域，并采取交替跳跃的搜索航路直至搜索完毕。2 架无人潜航器在搜索中不存在互相干扰和碰撞的问题，组织实施起来也比较简单，并能快速完成搜索。反潜直升机在执行搜索任务的同时，实时监控无人潜航器的状态，当情况发生变化或遇到突发威胁时，应能及时对无人潜航器的任务和航路做出在线调整。

2.4 反潜直升机和无人潜航器遂行危险区域协同侦察打击任务

在执行危险区域的协同侦察打击任务时，为了避免有人直升机的损失和伤亡，有人直升机可作为“指挥机”在敌方有效打击范围之外远程控制无人潜航器，利用无人潜航器隐蔽性好的特点接近目标区域进行侦察，并将敌目标信息实时反馈给有人直升机；有人直升机确定目标后向无人潜航器发出攻击命令，由无人潜航器实施打击。示意图见图4。

图4 反潜直升机和无人潜航器遂行危险区域协同侦察打击任务

2.5 无人潜航器实施诱骗，反潜直升机实施打击

无人潜航器受自身载荷能力限制，可携带的武器数量有限，对敌艇的打击能力有限。在进行反潜作战时，无人潜航器可以作为诱饵把敌潜艇引入己方火力范围，然后在其他无人潜航器和反潜直升机的协同下围歼敌艇。示意图见图5。

图5 无人潜航器实施诱骗，反潜直升机实施打击

2.6 反潜直升机为无人潜航器与母舰之间提供通信中继

无人潜航器受自身载荷能力限制，与母舰之间水声通信的距离有限，在执行远距离任务时，只能定时上浮通过卫星与母舰通信，这样容易暴露自身，同时会导致目标的丢失。反潜直升机可以作为潜航器与反潜舰艇的通信中继，扩展无人潜航器任务范围，同时可避免因潜航器上浮通信造成的自身暴露和目标丢失。例如，在远距离支持水面舰艇作战时，无人潜航器可通过反潜直升机进行通信中继，来告知水面部队敌军潜艇正在附近，并说明敌军潜艇所在位置和航向等信息，在确保无人潜航器隐蔽的同时可以给水面部队以充分的反应时间。示意图见图6。

图6 反潜直升机为无人潜航器与母舰之间提供通信中继

3 直升机/无人潜航器协同反潜能力需求

直升机/无人潜航器协同反潜作战是一个复杂的体系，不仅需要各作战平台具备与执行自身任务相匹配的能力，更需要协同任务规划、协同控制和协同通信链路技术的支撑。

1) 反潜直升机/无人潜航器协同指挥控制

反潜直升机/无人潜航器协同指挥控制应从作战需求入手，分析两型装备的战术运用和技术特点，考虑如何充分发挥两型装备的协同作战效能。一是发展新型反潜直升机/无人潜航器协同任务规划系统，对现有反潜直升机任务规划系统和无人潜航器任务规划系统进行有机融合，实现有人直升机/无人潜航器协同兵力需求规划、协同模式及作战方式的选择、编队队形的确定及航路规划、任务重规划等；二是有人直升机/无人潜航器的协同决策系统，包括决策信息融合、态势实时预测与威胁评估、针对突发事件及时响应和智能决策等具备实时性、正确性、完备性和可扩充性，能够解决包含不完全或不确定因素的复杂问题；三是设计简单、易于操作的协同交互方式，如语音、手势等控制方式，以保证反潜直升机的控制指令既能很好地被无人潜航器识别，同时无人潜航器传感器信息也能快速、直观地被飞行员感知，从而提高协同作战效能。

2) 反潜直升机/无人潜航器通信链路需求

反潜直升机/ 无人潜航器之间有效通信是联合反潜的核心，也是保证协同任务成功执行的重要前提。因此，一是为实现反潜直升机对多艘无人潜航器集群的指挥控制，反潜直升机/ 无人潜航器混合编队的通信链路应具有传输数据量大、传输距离远、通信时延短、抗打击能力强的特点；二是反潜直升机与无人潜航器之间的通信链路需要经过空气和海水两种介质，因此需具备跨介质通信的能力。

3) 反潜直升机能力需求

直升机/无人潜航器协同反潜作战中，反潜直升机要考虑自身的反潜能力，更为关键的是要完成信息获取、信息处理和战术决策，并给无人潜航器传递信息。可以看出，信息是影响直升机/无人潜航器协同反潜作战整个作战效能的主要因素。因此信息获取的空间范围，信息的全面性、精确性和稳定性极为关键。一是装备功能强大的协同任务规划系统，实现对包含多艘无人潜航器的协同反潜系统的任务规划和态势融合感知；二是机载雷达应具有较强的电子对抗能力，确保其在复杂的电磁干扰环境下能正常工作，提高信息保障能力；三是反潜机应选取体积更大、载重能力更强的平台，为反潜直升机携带反潜装备、武器、通讯设备、无人潜航器控制设备等预留必要的空间。

4) 无人潜航器能力需求

无人潜航器既是协同反潜作战系统中的执行者，也是整个指挥控制的终端环节，其作战能力对整个协同系统作战效能具有直接影响。因此，要求无人潜航器：一是具有长航时、大范围的航行能力，以满足在广阔海域执行持续监视任务的需求，弥补反潜直升机在续航时间上的不足；二是要具备携带多种类型任务载荷的能力，按照反潜直升机和无人潜航器协同反潜的作战模式，能够选择相应的挂载方案并实现快速转换，就需要做好顶层架构，根据作战需要对无人潜航器进行模块化设计，并实现接口的通用化和数据格式的规范化；三是能够精确定位，否则引导过程中积累的定位误差可能导致反潜直升机无法准确掌握无人潜航器的位置，从而导致引导失败；四是为无人潜航器开发小型化高灵敏度探潜传感器，以适应无人潜航器体积小、载荷能力有限的短板，同时拓宽搜索海域面积。作为广域水下监视平台，还应开发综合集成探潜技术，可搭载多种任务载荷，并能根据任务需要任意选择其中几种搭载，实现在无干扰条件下的探潜任务。

4 结论

现代海战是在空中、海上和水下立体空间同时展开的，不同装备体系的联合已经成为信息化战争的重要特点。无人潜航器平台的发展，以及协同控制技术和智能技术的成熟应用，为反潜机和无人潜航器的协同反潜作战提供了有利支撑。反潜直升机与无人潜航器的协同，可以实现水下/水上战场态势高度感知与战术协同，大大提高单个装备的反潜作战能力和任务效能。本文通过对反潜直升机与无人潜航器协同反潜模式的分析，对直升机/无人潜航器协同战术运用、指挥控制和能力需求进行了探讨，对未来协同反潜作战的发展进行了有益探索。