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无人机的反潜作战研究分析

2020-08-22 458 上传者：管理员

摘要：本文采用场景分析方法，从作战需求分析入手，阐述了空中反潜的几种主要形式及特点，在此基础上重点研究了无人机反潜作战模式，并从无人机反潜任务、无人机与搜潜攻潜武器的匹配性等方面进行了深入的研究和阐述。这将对无人机反潜作战技术层面的研究提供理论性指导。

关键词：
作战
军事技术
军事武器
反潜
无人机
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1、研究背景

在第二次世界大战中，潜艇已发展成为种类最多的战斗舰艇，其足迹几乎遍及各大洋，共击沉战舰和运输船4900余艘，总吨位达1469万吨，占被击沉舰船单吨位的68%。可以说潜艇是现代海战中最重要的武器装备之一，在战争中发挥着至关重要的作用[1]。二战结束后，潜艇在隐蔽性、机动性、携载武器和作战区域等方面获得长足进步，其攻击能力变得异常强大，不但对水面舰船和海上交通线，而且对陆上目标也构成了日益严重的威胁[2]。所以，反潜作战已经成为现代海洋战争中的重要任务之一，它将直接影响整个战争的进程与结果。世界许多国家都在不断加强反潜平台和及反潜武器装备的建设，以提高自身反潜能力。

2、反潜的主要形式及特点

反潜的主要形式分为空中反潜、水面反潜和水下反潜三种形式，其中空中反潜是综合效能最优，反潜能力最强、最核心的力量[2]，本文主要对空中反潜进行详细的分析和研究。

空中反潜目前主要的形式有固定翼反潜巡逻机和反潜直升机两大类。但是随着无人机技术的高速发展，无人机反潜作战应用也得到了越来越多国家的重视，通过查阅大量文献，将固定翼反潜巡逻机、反潜直升机和无人机反潜的能力需求进行比较，如表1所示。

由表1可见，虽然固定翼反潜巡逻机拥有活动范围大、飞行速度快、携带搜潜设备和攻潜武器多、搜索面积大、机动性好及响应速度快等优点，但也存在反潜巡逻机本身防卫能力弱、遂行搜潜任务时间长、搜潜成功率低、本身造价昂贵等弱点，所以用造价相对低廉的无人机来代替反潜巡逻机的反潜任务，特别是在搜潜环节就成为很大的可能。[3,4]

目前，在已投入实战运用的众多无人机中，美制“全球鹰”无人侦察机的续航时间己达42小时。如美制小型无人机FQM一151A“短毛猎犬”，造价仅为5000美元，加拿大研制的cL一227“哨兵”无人机，造价45000美元，即使“全球鹰”战略无人侦察机的造价，也仅为1100万美元。此外，与有人驾驶飞机相比，无人机具有经济实用、无人员伤亡和训练维修成本低等独特优势。所以本文重点研究并提出基于无人机反潜的作战方式，这在反潜领域可能会带来最大化的作战效果。

表1无人机遂行反潜作战的能力需求

3、无人机反潜任务描述

从表1可以看出，大多数无人机在续航能力、低空巡航能力等方面能够满足能力需求，可靠性和维修性、保障性方面比起有人机更具有较大的优势。但是无人机单机有效载荷较低，不可能携带大量的搜潜设备和攻潜武器，也限制了反潜控制和操纵系统的规模，所以独立遂行反潜作战的可能性较低。但是可以通过以下技术和方式实现无人机反潜能力的要求：

(1）借助于集群技术的发展，一定量的异构无人机集群，构成一套完整的无人机反潜系统，基本能够完成固定翼反潜巡逻机和反潜直升机的反潜作战任务；

(2）无人机可以与有人机协同，完成反潜作战中某一环节的活动，特别是搜潜环节，由于占用整个反潜作战的时间比高，有人机暴露在敌攻击区的时间过长，是遭致敌方攻击的主要时段。用无人机完成搜潜任务具有较高可能性；

(3）同构无人机集群可以独立完成一些布防性反潜任务，比如在敌方潜艇航路上进行阻吓反潜。

基于无人机群的协同反潜能力和灵活性，还可以创新多种作战模式：

(1）远洋单舰反潜巡逻，对于无法搭载反潜直升机的舰艇执行连续反潜巡逻，用舰载无人机群执行24小时反潜巡逻。

(2）远海固定区域的不间断搜潜，派遣一个无人机群，在我方关注的远海固定区域驻扎反潜，保障基地建立于海上固定或移动平台之上，比如小岛、钻井平台等。

图1港口反潜场景

3.1 异构无人机集群反潜任务场景分析

以港口（驻泊点）反潜场景为例说明，示意图如图1所示。

从场景分析可以看出，异构无人机集群能够完成反潜任务主要环节的相关活动，即一部分无人机承担搜潜任务，少数无人机担任信息处理与转收的任务，一部分无人机承担攻潜任务。每两个相邻无人机的搜潜范围相互重叠，这样就可以做到持续反潜，保持远程反潜区域的全时段工作，提高阻拒敌方潜艇的能力。

除了遂行以港口（驻泊点）反潜任务以外，异构无人机集群同样可以完成护航反潜、特定海域巡逻反潜等任务。

3.2 无人机与有人机协同反潜

其工作方式为一架有人机和若干无人机组成反潜机群，无人机主要承担搜潜任务，而有人机则承担信息处理与收发和攻潜任务，由于无人机群体数量可以巨大，每个无人机搜索的范围较小，所以搜潜效果应该可以得到大幅提高，同时对于有人机（如固定翼反潜巡逻机）可以携带更多的武器种类和数量，以达到更好的攻潜效果。

无人机与有人机协同，同样可以遂行以港口（驻泊点）反潜、护航反潜、特定海域巡逻反潜等任务。

3.3 同构无人机集群完成特殊海区反潜阻吓任务

在敌潜艇经常活动的区域，以及经常使用的航道，无人机可以开展定点搜潜，布成线式或圆形阵型，每架无人机可以携带一枚或两枚声呐浮标，悬停在海面上空，或者降落栖息在海面上，组成一个较大范围的声呐浮标阵列，不间断对敌潜艇进行搜索，若敌潜艇通过声呐系统探测到这些搜索阵列，将会被阻吓。如果需要对敌潜艇展开攻击，则召唤攻击型舰艇或反潜巡逻机来开展攻击。

3.4 异构无人机集群完成远洋探潜护航任务

在某型舰独立执行远洋任务过程中，采用异构无人机集群执行搜潜任务，将执行搜潜的无人机群布成圆形或扇形阵型随舰航行；执行探测水面、半潜潜艇任务的无人机装配红外夜视探测仪、无线电监测仪、雷达等设备，执行探测深度航行潜艇任务的无人机装配声纳浮标、磁探仪，搜潜无人机在执行任务时采用超低空飞行，探测水面或半潜潜艇可采用图像识别、尾流识别、排气红外识别等多种手段自动识别，发现疑似目标及时上报舰上指挥所。

3.5 异构无人机群远洋固定海域搜潜

以建立的海上小岛，固定或浮动平台为保障基地，异构无人机群可以分批次、24小时不间断执行固定海域搜潜工作，其工作方式同远洋单舰护航反潜任务，通常只需具备搜潜功能，当发现敌潜艇时，召唤其他反潜武器遂行反潜任务。

4、搜潜攻潜武器与无人机匹配性初步分析

4.1 搜潜设备的种类与功能

(1）搜潜雷达：主要用于对浮出水面或者水面下10m深度航行的潜艇进行搜索，对潜艇的发现距离更远，抗干扰能力也不断加强，目前，世界上几乎所有的反潜机均装有雷达。但随着潜艇性能的不断提升，其浮出水面的时间越来越少，尤其是核潜艇和AIP潜艇的出现，使得搜潜雷达的使用受到了极大的限制。

(2）声呐浮标的发展：目前已有50多种不同类型、不同型号的声呐浮标，有主动、被动、定向及非定向等多种类型及工作方式之分；此外，还有声通信浮标和海水温度梯度测量浮标等。声呐浮标是探测水下目标的主要设备，在反潜作战中大量使用。

(3）吊放声呐和拖曳声呐：也用于搜索水下目标，吊放声呐主要用于反潜直升机，而拖曳声呐主要装备在大型舰船上。

(4）磁探仪：目前磁探仪的作用距离在400-600m之间，同时考虑潜艇潜行深度，要用航空器携带磁探仪进行搜潜任务，需要飞机飞行高度在海面100m以下，这对固定翼巡逻反潜机来说，是难以实现的，所以用机载磁探仪难以用于大范围的反潜搜索。实际使用时，一般是在水声设备发现目标信号后，进行最后定位和攻击实用，也可以用于在狭窄的海峡和水道搜索潜艇。

除此之外，搜潜设备还包括红外线探测仪、低能见度电视、搜潜电视、水下激光等。

4.2 攻潜武器的种类和功能

(1）航空深弹：航空深水炸弹是最早用于反潜作战的主要武器之一，主要用于攻击海面到海面300m以内的水下目标，到目前为止，深弹仍然是各国海军重点发展的反潜武器之一，各种当量、各种触发引信的深弹不断发展和翻新。

(2）航空反潜鱼雷：航空反潜鱼雷下潜深度可达到1200m，水下速度快，具有主被动声呐自导装置，是反潜作战的主要武器装备。

(3）航空反潜导弹：航空反潜导弹是一种新发展起来的反潜武器，能够攻击水面下600m以内的目标。

4.3 无人机装备搜潜设备和反潜武器的可能性初步分析

无人机作为载体，携带搜潜设备和反潜武器，主要考虑的是载体的质量、相关搜潜反潜信号处理能力、接口相容性、工作可靠性、维修性、与机体的适应性、电磁兼容性等方面的问题，而载体质量是最为关键的因素，其他因素可以通过无人机的适应性改进设计来得到满足，所以初步分析可行性主要从载体质量开展论述，其他相关问题将随着课题的深入研究而逐步展开。

目前各类无人机的有效载荷各不相同，以下分析以机身质量在200-300kg，有效载荷50-100kg来开展，之所以这样分析，主要考虑为：无人机机身质量大，其相应的单机价格高，在生存效率相当的情况下，使用经济性就成为了主要考虑因素；无人机机身质量较小，则载荷过小，同时其适应海洋性环境的能力堪忧。

4.3.1 无人机携带搜潜设备的能力

(1）浮标声呐：主动浮标声呐的质量一般在15kg左右，而被动浮标声呐的质量一般低于10kg，如果考虑声呐信号接收与转发装置，可以挂装3-5枚主、被动浮标声呐。

(2）吊放声呐：反潜直升机上携带的吊放声呐加上吊放装置的质量一般大于120kg，必须进行减重设计改进，才能用于无人机携带。考虑到吊放声呐的设计主要是为了满足反潜直升机的技战术指标要求，对吊放声呐的收放有速度和加速度方面的技术考虑，导致吊放声呐在设计时考虑了过载方面的因素，导致质量较大，经咨询相关专家，如果用旋翼无人机携带吊放声呐，可以较少考虑无人机本身的安危和其他技战术因素，吊放声呐的质量可以大大降低，完全能够满足无人机的使用要求。

(3）磁探仪：磁探仪的质量较小，信号处理装置功能也比较简单，用无人机携带磁探仪进行搜潜任务，可以有两种方式：一是将磁探仪固定在无人机本体上，使无人机贴近海面飞行；二是用类似于携带吊放声呐的方式，将磁探仪吊放在海面以下，进行搜潜。

除此之外，红外线探测仪、低能见度电视、搜潜电视、水下激光等设备，经过一定的改装改造，也能够用无人机进行装载搜潜雷达、拖曳声呐阵由于质量大、控制复杂等因素，不太适合由无人机进行携带。

4.3.2 无人机携带反潜武器的能力

(1）航空鱼雷：航空鱼雷的质量跨度范围较大，通常主要决定于其入水后的航速和航程范围，以及战斗部装药多少，在无人机集群搜潜的作战模式下，采取多艘无人机携带质量较小的航空鱼雷，初步认为技术上具有可行性。

(2）深弹：在深弹的发展历程中，也出现过质量低于30kg的深水炸弹，但随着潜艇防卫能力的进一步提升，目前世界各国装配的航空深弹的质量一般都比较大，力求在反潜作战时取得对敌潜艇的击沉或重创效果，对于我们所关注的如此大小的无人机，携带深弹的可能性不大，但是深弹的投放和使用比较简单，为配合无人机使用，开发研制质量较小的深弹，值得我们进一步关注。

航空反潜导弹等其他武器，由于本身质量加上导弹悬挂装置，以及复杂的导弹发射控制系统，不太适合配备在无人机上。

5、结论

随着无人机技术的发展，无人机反潜在未来战争中将会发挥越来越重要的作用，本文研究了无人机在反潜作战中的使用，既符合打赢局部战争的国家战略方针，又能在一定经济承受范围内大大增强反潜作战的能力，提高反潜作战的总体效能，为下一步深入开展技术领域的研究打下坚实的基础。

参考文献：

[1]欧阳绍修.固定翼反潜巡逻飞机[M].北京:航空工业出版社,2014.

[2]王群.反潜作战面面观[N].中国国防报,2014-06-10,第014版.

[3]罗木生,侯学隆,王培源.反潜巡逻机与反潜直升机协同反潜建模[J].火力与指导控制,2014,39(1):53-57.

[4]张石磊,左平洋,刘柳.探潜无人机技术发展概况及关键技术分析[J].飞机导弹,2016(6):18-21.

[5]罗德林,徐扬,张金鹏.无人机集群对抗技术新进展[J].科技导报,2017,35(7):26-31.

邓兴民,杨超,魏延萍.无人机反潜作战研究[J].科学技术创新,2020(24):1-3.