舰载无人直升机作战运用研究综述*

2022-11-05门金柱张本辉姚科明王建国孙心丰

舰船电子工程 2022年9期

门金柱张本辉姚科明王建国孙心丰

（海军大连舰艇学院舰船指挥系大连 116018）

1 引言

世界上30多个国家和地区，拥有数百种型号几万架无人机，然而，发展和装备舰载无人机的仅有美国、以色列、加拿大、俄罗斯等约10个国家[1]。随着海军装备现代化、信息化和一体化的不断发展，舰载无人机已成为各国海军优先发展的一种舰载作战系统[2]。相较于舰载固定翼无人机而言，舰载无人直升机具有起降灵活、回收简单等诸多优点，已经成为舰载武器系统中不可替代的重要组成部分。为提高水面舰艇的综合作战能力，越来越多国家的海军开始发展舰载无人直升机[3]。

舰载无人直升机的发展，以美海军的“火力侦察兵”系列最为著名，最新型的MQ-8C装备有新型多功能吊舱，可根据作战任务灵活搭载光电/红外扫描系统、激光测距仪、地狱火导弹、电子战设备等多种装备载荷[4]，可支持其执行多种作战任务。然而，对于舰载无人直升机作战而言，其战术运用理论尚不够成熟，研究成果的总结还有待加强。因此，本文对舰载无人直升机所能执行的情报侦察监视、对潜作战、电子对抗、中继制导、火炮校射、毁伤评估以及其它作战运用的国内研究现状等进行综述。目前，直接针对舰载无人直升机作战运用的研究文献较少，但在无人机、无人直升机、舰载无人机等领域存在一些关于作战运用的研究成果，同样具有借鉴意义，本文一并予以引用。

2 舰载无人直升机作战运用研究现状

2.1 情报侦察监视

舰载无人直升机，利用所搭载的雷达、光电载荷，在水面舰艇附近空域执行情报侦察监视任务，可有效弥补舰载侦察监视系统的不足。

文献[5]阐述了舰载无人机作为编队探测预警的手段的配置方式及配置要求，文献[6]分析了舰载无人机低空预警的优点，提出了舰载无人机在对低空目标预警时的配置原则和方法。文献[7]提出了舰载预警直升机机载雷达断续主动搜索与舰载无人机“Z”字形航线被动搜索相结合的协同对海搜索方式与策略，为舰载无人机与舰载预警直升机协同对海搜索提供了方法和依据。

文献[8]构建了光电载荷对海面目标收容能力分析和“搜索参数”限制分析模型，为光电载荷对海搜索理论与方法的研究确定了逻辑起点。文献[9]建立了舰载无人机光电载荷搜索宽度计算模型，为舰载无人机系统搜索效率和搜索力的配置提供了决策依据。文献[10]构建了光电载荷瞬时发现概率模型和舰载无人机最大允许搜索飞行速度模型，为舰载无人机光电载荷系统对海上目标搜索效率、搜索方式、搜索方法以及搜索力配置的研究提供了理论和技术基础。

2.2 对潜作战

舰载无人直升机，可以搭载声纳浮标和磁探仪，持续进行对潜搜索作业，而不必考虑飞行员的疲劳问题。

文献[11]规划出单圆浮标阵监听方案，并对所规划航路的技术指标进行了研究。文献[12]重点研究无人机监听航线的规划问题，并对所规划航路的技术指标进行了分析和研究，可为无人机监听浮标阵的实际应用提供了参考。文献[13]规划出无人机矩形监听浮标阵方案，可为无人机监听浮标阵的实际应用提供了理论决策依据。文献[14]以无人机独立执行监听线形浮标阵任务为背景，规划出了平行监听和垂直监听两种方案，并对所规划航路的技术指标进行分析。文献[15]根据典型磁探仪应召反潜使用方法，建立了基于多平行段搜索的空投磁探无人机集群应召反潜数学模型。文献[16]介绍了探潜方式与探潜策略并行的新概念多无人机协同探潜技术，并对基于磁探仪传感器和无人机编队技术的探潜方式进行了展望。

此外，文献[17]从分析舰载无人直升机的发展现状和反潜任务载荷类型入手，引入模糊AHP法对设定战术背景下的反潜载荷应用方案进行优选。文献[18]结合国外探潜无人机技术发展动态，提出基于探潜无人机的反潜装备发展能力需求，分析探潜无人机关键技术，探索探潜无人机与有人反潜巡逻机协同反潜的新模式。文献[19]重点探讨有人/无人机协同反潜的5种典型模式，基于协同反潜任务需求，提出协同任务规划、协同数据链、反潜机和无人机平台的能力需求及实现协同反潜作战所需解决的关键技术。

2.3 电子对抗

舰载无人直升机，可携带有源、无源干扰等电子战设备，进行积极、消极干扰或充当电子诱饵，可对敌方的预警雷达、来袭导弹、通信设备等进行干扰压制。

文献[20]回顾了电子战无人机的发展现状，讨论了面向未来网络化、立体化作战环境下电子战无人机与其他系统协同作战关键技术。文献[21]在分析舰载无人机系统作战使命的基础上，通过研究舰载无人机系统电子对抗应用领域，得出了典型战术运用方法，并进一步总结了舰载无人机系统存在的不足，提出了改进对策。文献[22]通过雷达信号转发干扰仿真，得到舰载无人机搭载转发干扰载荷能有效干扰敌雷达的结论。文献[23]建立跑道形和“8”字形两种典型压制干扰航路的数学模型。文献[24]基于电子干扰无人机对舰载雷达网的压制策略和舰艇对岸舰导弹的抗击策略，研究了无人电子干扰机支援对岸舰导弹突防能力的影响。文献[25]结合舰载无人机对水面舰艇编队指挥通信干扰的特点，构建了舰载无人机通信干扰有效干扰区分析模型。

2.4 中继制导

随着远程精确打击技术的不断发展，战场空间越来越广阔，作战平台越来越分散；中继制导类舰载无人直升机，可执行通信中继和导弹中段制导任务。

文献[26]分析了无人机中继制导技术的突出优势和对反舰导弹作战能力的影响，具体论述了反舰导弹作战能力对无人机中继制导设备、制导功能、机体性能的需求。文献[27]分析了无人机用于反航母作战的5个优势，并列举了无人机能够协助反舰弹道导弹遂行的任务。文献[28]介绍了舰载无人机在超视距导弹对岸攻击时，中继指示目标的组织与实施方法。文献[29]提出了利用舰载无人机辅助反舰导弹突防的观点，从技术和战术两个层面证明该应用设想具有较强的可行性。

2.5 其它作战运用

文献[30]通过对舰载无人机传输舰艇毁伤信息能力的研究，分析舰载无人机传输舰艇毁伤信息中的信息传输组织，明确舰载无人机传输舰艇毁伤信息能力指标，建立舰载无人机传输舰艇毁伤信息能力模型，为海战场打击效果评估提供重要支持。

文献[31]分析了舰载无人机的技战术使用特点及岛屿登陆作战的特点，并对舰载无人机在岛屿登陆作战中的主要作战任务加以分析、归纳和总结。

在和平年代，舰载无人直升机可执行护航过程中海盗的识别侦查与监视、钻井平台外围可疑船只预警和驱离、海上缉毒、海上维权、应急搜救等非战争军事行动。

3 舰载无人直升机作战运用研究存在的不足

虽然，国内对舰载无人直升机作战运用问题的研究已有所关注，但仍然面临着许多困难，存在一些不足，具体如下。

3.1 研究成果不够丰富

论文发表是研究成果的重要体现之一，在中国知网输入主题或者关键词，可以对“无人机”、“舰载无人机”、“无人直升机”、“舰载无人直升机”的年度发表趋势进行检索，其2010年度～2020年度论文发表数量统计，如表1所示。

表1 各年度论文发表数量统计

从表1可知，从2010年～2020年，以无人机为主题的论文数量逐渐增加，甚至在2020年突破了10000篇，然而，关于无人直升机、舰载无人机的论文基本上维持在100篇～200篇、10篇～20篇左右，而舰载无人直升机的论文基本上维持在5篇以下，其中大部分仅涉及无人直升机系统、起降着舰等研究领域，对于作战运用的关注则相对较少。随着舰载无人直升机地位的逐渐提升，水面舰艇编队搭载舰载无人直升机的型号、数量将会越来越多，其作战运用问题的研究需要得到足够重视。

3.2 作战水平等级不高

纵观世界各国海军的舰载无人直升机发展历程，可根据飞行能力、任务能力以及作战能力程度，将舰载无人直升机的作战运用水平分为可用级、实用级、战术级三个等级[3]，各等级应具备的能力及代表机型，如表2所示。

表2 各作战应用水平等级应具备的能力程度

由表2可知，当前大多数舰载无人直升机的能力作战水平等级还比较弱，居于可用级的较多，主要执行情报侦察监视任务；有较少部分舰载无人直升机达到了实用级，如美海军的MQ-8B，可搭载武器载荷执行察打一体任务；仅美国的MQ-8C将能达到战术级的作战应用水平，其飞行、任务、作战能力较MQ-8B有较大提升，但作战运用仍存在诸多约束。总体上而言，舰载无人直升机参与重大演习演练的深度不够，其作战运用尚处于进一步探索之中。

3.3 作战模型过于简化

有的文献中建立的模型可能过度简化，导致与实际作战不够相符，比如大部分研究往往是针对确定环境的，即作战环境、作战对手是明确已知的、甚至在时空上都是静止不动的，面对舰载无人机没有采取任何对抗措施；而实战环境充满了“战争迷雾”，作战对手的位置、目标、性能参数可随着战场态势而不断变化，而且会采取一些博弈手段，甚至在无人机执行过程中，会遭遇意想不到的威胁，即使某些提前预知的威胁，也可能在时空上发生变化；当前的许多作战辅助决策模型还不能完全体现出“不确定性”和“动态性”。此外，还有的文献对舰载无人机诸多技战术性能考虑不够周全，得出的研究结果就未必准确。

3.4 作战模式较为单一

从目前能查阅到文献来看，舰载无人直升机的作战运用，以单平台使用为主，也有部分文献介绍了舰载无人直升机与有人机的兵力协同，如文献[32]分析了无人机携带雷达干扰载荷干扰敌机载雷达掩护预警直升机可行性，并给出了无人机掩护预警直升机的基本方法。有的文献，对舰载无人直升机的协同使用有所提及，不过还比较宏观。未来海战，将是信息化、智能化条件下的体系对抗，并不是仅依靠一架或者几架舰载无人直升机就能完成作战任务的，需要将舰载无人直升机深度融入海军作战体系之中，与更多的兵力进行配合使用，取长补短、优势互补，才能实现舰载无人直升机的价值与潜力，从而突破和拓展其作战运用范围，将对海上作战模式产生重大影响。

4 舰载无人直升机作战运用研究展望

基于上述问题分析，针对舰载无人直升机作战运用的研究，提出如下建议。

4.1 投入更多研究力量，补齐装备短板弱项

舰载无人直升机作战运用存在的不足，大多由于装备层面仍存在较多约束，航程、航时、飞行速度、机动性能等方面存在弱项；任务载荷受平台载重的限制，导致其任务能力比较单一，无法成建制、成系统地形成战斗力。纵观舰载无人直升机的作战运用历程可以看出，无人系统及其相关技术的发展，与作战需求的牵引是密不可分的，也是相互促进的[33]。随着海军使命任务的不断拓展，水面舰艇编队逐渐走向深蓝，舰机一体化作战对空中兵力的需求将会日益强烈，舰载无人直升机以其独特的优势，将发挥更加重要作用。鉴于舰载无人直升机在水面舰艇编队作战使命中的重要价值，需加强舰载无人直升机科研力量的投入，采用更多高新技术和材料，以有效改善舰载无人直升机系统性能，补齐装备短板弱项，为拓展与探索其作战应用奠定基础。

4.2 结合设备任务载荷，聚焦典型作战场景

舰载无人直升机作战使命的完成，需要依赖于所搭载的任务载荷；任务载荷与平台的“接口”通常采用标准化、模块化、集成化的设计方法，使任务载荷即插即用、切换使用灵活，满足不断变化的多种作战任务需求。然而，与大型固定翼无人机相比，受限于平台载重，其任务载荷的种类、性能还存在较大差距；舰载无人直升机的作战运用，要注重与作战实际相结合，聚焦于实战化条件下的典型作战场景，与所搭载任务载荷紧密联系，并考虑作战环境等对载荷性能的影响，以确保仿真结果的现实价值，使研究成果对于提高战斗力水平更有借鉴意义。

4.3 优化兵力作战模型，提升战术决策水平

在舰载无人直升机的作战运用过程中，作战环境、战场威胁均随着时间不断变化，任务目标可随着敌我态势变化采取不同的对抗措施，也即整个战场环境的不确定度越来越高，以往过于简化的作战模型将不再适用。因此，在舰载无人直升机的任务规划过程中，应采取更为优化的兵力运用模型，将深度强化学习、智能优化算法等应用于任务规划系统，来提升战术决策的科学性。

此外，随着水面舰艇吨位的不断增大，将来可能搭载多架无人直升机，其作战模式将必然由单平台逐步向舰机一体化、有人/无人协同作战、多平台集群作战方向发展，在进行作战辅助决策分析时，应考虑多无人机、异构平台在执行多种作战任务时的建模与仿真。

4.4 融入新型作战概念，积极寻求战法革新

随着信息化、智能化和指挥控制技术在军事领域的迅速发展与推动，近年来各国海军在无人系统的研究领域和实际作战过程中取得了很大的进展，并不断提出新的作战概念。对于舰载无人直升机而言，应积极尝试将其融入新型作战概念，通过网络信息技术和数据链，与其它平台或兵力构成多层次立体作战体系，形成远远高出单个平台的合力，使其作战应用范围、作战效能、战场价值发生质的飞跃，从而对未来战争形态、作战样式、作战行动和作战保障产生重要影响。因此，指导传统作战力量运用的理论与方法，可能将不再适合，应与时俱进不断创新，积极寻求战法革新。