简氏：无人潜航器彻底改变反潜战争？

水下战场远比这复杂

 编译：远望智库技术预警中心  谌为 乐天

• 无人潜航器技术应用的前景
  

• 国外无人潜航器的发展现状与展望

• 美海军分析2025年自主潜航器需求
  

• 美海军提交《2025年自主潜航器需求》报告
  

• 氢燃料电池将成为下一代无人潜航器改变游戏规则的技术
  

• 美国着力开发高速高效潜航器

• 无人潜航器将成未来“全能战士”
  

• 美海军测试新型仿生无人潜航器“幽灵泳者”

● 海洋将变得无处藏匿，是过分简单和夸大的。

● 从反介入/区域拒止的观点看，美国无法在沿岸水域操作，这将影响潜艇舰队的任务和更广泛的部署.

● 水下潜航器似乎有无限期的潜力，续航时间极长，但速度缓慢。

● 无人潜航器的尺寸和形状必须兼容母艇的运输和发射设施，这受限于潜艇设计。

过去几年中，科技的光环让很多人认为无人潜航器会彻底改变反潜战争。在2016年年初，英美安全信息委员会（BASIC）发布了一份报告，旨在影响英国对于替换搭载三叉戟导弹的核动力潜艇的辩论。这份报告认为，空中无人机和无人潜航器能力不断增强，水下非声探技术不断发展，处理海量数据的能力不断提升，将导致潜艇没有藏身之处。

（Remus600鱼雷状无人潜航器）

无处藏身是夸大

其实，据《简氏国际海军》2月指出，英美安全信息委员会的这份报告仅收集了无人潜航器技术的进展，而没有权衡海洋庞大的规模，和考量在一个敌对、不均衡和不确定的环境中操作可能遇到的种种困难，其所做出的结论——海洋将变得无处藏匿，是过分简单和夸大的。

毫无疑问，技术进步将带来新的攻防方式，同时改变水下战场的作战模式。

核攻击潜艇发展已经有超过60年的历史，其特点为速度快、潜航续航能力无限，巨大的能源储备保证船体搭载大量多套复杂的传感器、数据处理系统和能执行多重任务的武器。美国海军的核动力潜艇已经逐步其降噪和隐形能力。

自冷战结束以来，核攻击潜艇面对的通常是实力比它弱得多的对手，其主要功能——在公海中寻找、跟踪并最终摧毁敌方潜艇——已经极大扩展，现在情报、监视和侦察(ISR)，混编入特种部队，和使用巡航导弹对陆地进行攻击已经成为其关键角色，并且这些任务已经拓展到沿海水域。

直到最近，对核攻击潜艇最具威胁的情况才出现，来自浅海水域的空中，部署声纳浮标的海上巡逻机，或者吊放声呐的直升机。尽管如此，这些平台的续航能力和海域搜索能力都是有限的，这极大地削弱了其威胁。

潜艇尽管具有强大的进攻能力，但其自卫能力仍非常有限，并且主要依靠隐身能力来生存。潜艇的反制手段和诱饵提供了一定程度上挫败攻击的能力，但和水面舰艇没法比。

此外，低频声纳(LFAS)已经证明是在公海寻找潜艇的有效手段，但在深海和复杂海洋环境中却远未如此。

低频声纳对有争议领域进行更全面的海底扫描，更好的海洋图形建模和更精细的信号处理都归功于，增加潜艇在沿海水域被探测到的风险。中国已重资投入低频声纳，用可变深度和拖曳声纳来装备越来越多的驱逐舰、护卫舰和巡洋舰。试验已经开始探索无人地面车辆(USV)的适配性系统，在海上提供扩展型持续监测。

磁异探测，激光雷达，弱探测和其他非声学传感器并不是新技术，而且迄今为止在反潜战中影响极小。

然而，他们的潜力可能通过小型化而实现，减少能源需求，提高信号处理，使它们为无人驾驶飞行器（UAV）提供更多的有效载荷。通过快速转换和空中平台协同互联，这可以在有限而多变的区域提供持续监视。

这些传感器也可能适合安装在海底。自1950年代初声监测系统首次部署后，海底声学传感器成为美国反潜战的关键部分。据信，俄罗斯和中国目前已经具有类似的系统部署。早在十年前，美国展示了先进部署系统的可移动临时版本概念，以向沿海地区和港口公开部署无人潜航器。在2015年年底的一个展览，中国船舶工业集团公司展示的模型表明，海底声学阵列和其它传感器极其可能和武器都已联网。

海底已经成为反潜战环境中日益重要的要素。这些变化有可能限制核攻击潜艇操作，需要接受沿岸海域无法进入的决定，或尽量适应能够减少威胁和风险的平台。这不是潜艇战的新现象。以往，通信拦截、雷达和声纳技术方面的进步，都威胁到潜艇的生存能力，但潜艇每一次都能自我演化以降低威胁。

未来道路

从反介入/区域拒止的观点看，美国无法在沿岸水域操作，这将影响潜艇舰队的任务和更广泛的部署，尤其是两栖和舰载航空。美国因此设置课程，以适应其平台和能力来维持在沿海的水下作战能力，其他国家的海军也不得不对其未来做出决定。

在很大程度上，核攻击潜艇的风险与它的大小有关，这是由其核动力决定的，需要部署大量各型设备，装配大型的足够的武器，以产生长期而重要的影响，还需要足够的人员来操作和维护所有的系统。

严格来说，无人潜航器能力有限，只能是核攻击潜艇的一部分。它们在声、磁或可视方面不起眼，因此难以发现。即便这样的潜航器被发现或摧毁，也无关紧要。核攻击潜艇是一种非常昂贵的资产，需要大约100人操作，如果被摧毁，对环境的破坏是长期的。因此，十多年来，海军对核攻击潜艇到高风险沿海部署无人潜水器任务相当谨慎。

然而，无人潜航器的发展明显滞后于无人机，在很大程度上因为环境的障碍。最重要的因素是海水介质，在低频不支持电磁波的传播。两个重大的挑战：如何远距离控制发射后的潜航器；以及如何传输收集的数据。

动力挑战

开发实用型潜航器的第三大挑战是可用的电源，表现在推进动力和武器载荷。

电池或燃料电池技术的功率限制影响无人潜航器的速度和续航能力，比如环境型波浪推动滑翔机，如2016年12月被中国发现的斯洛克姆G2。水下潜航器似乎有无限期的潜力，续航时间极长，但速度缓慢。

水下滑翔机的两种基本设计已成为主流：一采用低阻力的流线型外壳，水下翅膀然后转换为前进运动；第二组潜航器脐带附有浮漂利用海水膨胀运动传输到底部，进而机翼产生浮力产生向前的运动。

尽管这样的滑翔机有很强的巡航能力，但速度只有1节，他们遵循侧通过特性。这限制了它们在战术上的效用，但适合海洋数据采集等任务，按预定程序可跟踪、传感和记录海洋特征如温度、盐度、和其它数据，可用于改善声纳性能建模。

缺乏战术机动性使得水下滑翔机无法满足核攻击潜艇的要求。与鱼雷类似,无人潜航器的设计选择主要围绕储能电池或燃料推进装置，如Otto燃料发动机，或混合动力。

然而，除非他们是一次性的，而且成本低廉，无人潜航器使用液体燃料具有挑战性。大多数常规动力无人潜航器的重点是电力推进，使用锂离子和其他先进的电池技术。

虽然无人水下潜航器的电池能用几个小时或几天，它必须是受距离和传感器负荷的影响，它们需要充电。无人水下潜航器的回收将带来新的难度和位码头、感应充电选项正在研究中，如在海底创建基础设施。这是海军研究办公室的计划概念，也是DARPA的“水螅”计划重要部分。

无人水下潜航器流体动力学表明，速度翻倍，所需能量要增加8倍。更高效、更慢的速度显然需要更长的时间，才能达到操作区域。性能的妥协导致大多数无人潜航器目前运行在5节之内。类似的权衡需要优化能量存储和负载之间的关系，如大小、动力和续航。

在与母艇保持足够的距离的同时，水下潜航器要求50-100节的发射平台，对网络和数据传输提出了真正的挑战。

无人潜航器一直用于危险的任务，如在近海猎雷/清雷，一般都与母艇相连，而不是远程操作，并非真正的无人潜航器。

深海海洋调查需要做出合乎逻辑的选择，复杂的环境和任务需要更高层次的人工智能。

潜艇的能力取决于许多传感器，靠处理器强大的计算机，仍然需要相对庞大的团队和人员，来解释和过滤信息。

复制所有态势中感知的图像对于小型无人潜航器是一个巨大的挑战，虽然自主水下航行器能只提供核攻击潜艇的子传感器。

水的光通信可以支持更高的数据速率，但目前受限于短视线范围。声学通信距离较长，但不能支持高数据速率,严重限制了无人潜航器水下搜集的情报。

运载工具

从部署的角度，核攻击潜艇可以作为无人潜航器的母船，但是它将对潜航器短期和中期的设计产生不利影响。无人潜航器的尺寸和形状必须兼容母艇的运输和发射设施，这受限于潜艇设计。

无人潜航器可以从船内信号发射装置发出，圆柱形装置直径约为100毫米，长度约为500毫米。略大的炮弹(直径约200毫米和长度1.5米)可以部署在潜艇的反制发射口，但这些必须事先加载。

中型水下潜航器可以利用潜艇的鱼雷发射管。重量级的鱼雷是通常直径约533毫米，长约7米，所以能兼容水下潜航器。俄罗斯潜艇装备有650毫米管，美国海狼级核攻击潜艇有直径660毫米的发射管。

弗吉尼亚级核攻击潜艇有12个单独的战斧巡航导弹垂直发射管，被两个87英寸的多用途弗吉尼亚载荷管（VPT）替换。这种设计是为了重构战斧发射管，以部署大型无人潜航器。俄亥俄级潜艇携带巡航导弹的导弹发射管提供了更大有效载荷，最重要的是能够在核潜艇船体部署更长的水下机器人。

必然需求

美国海军作战部长2016年2月向国会提交了一份报告，涉及 2025年的无人潜航器需求。这表明，潜航器将有助于几乎所有的水下作战任务。例外情况是尾随潜艇、攻击潜艇和水面目标，并执行打击任务。

安装在潜艇桅杆的仪表和信号情报传感器是容易实现的系统，所以开发工作可能会将重点放在如何适应自主操作这样的传感器。支持固定和移动传感器，利用无人潜航器去扰乱或破坏基础设施可能会产生对敌优势。据信，俄罗斯的1851项目和10831项目潜艇与海底军事部署有关，将极大挖掘深潜能力，进行新的海底军事开发。

大量资金致力于无人潜航器，这方面的努力主要集中在排雷，虽然具有挑战性，但更容易实现。