论文部分内容阅读
美国无人水下机器人发展及作战使命
2007～2013年间，美国国防部先后发布了4版《无人系统（一体化）路线图》，将天、空、海、陆各类无人系统集成在统一的发展规划中。此后，美国于2016年发布了《2025年自主水下机器人需求》报告，报告对无人水下机器人的作战使命、当前作战任务、未来任务挑战、后续发展规划进行了阐述，提出了海床战、反AUV战等新兴作战概念，旨在通过无人水下机器人的系列发展，构建新型完整的水下无人作战体系。
美国无人水下装备的4个发展阶段：首先发展的无人水下机器人系统，为战区指挥官提供了一种有限能力的水雷侦察，是一种由潜艇实施的秘密侦察水雷阵系统。其次演进的无入水下机器人系统，使得水雷阵秘密侦察能力和水雷躲避能力有极大地提高和改进。随后发展的无人水下机器人系统，满足海军的侦察、情报收集、军事海洋学的需要。最后，探索先进的无人水下机器人设计，为未来更大的需求作准备。
对于无人水下机器人（UUV），美国赋予它若干项作战使命。
在潜艇战中，无人水下机器人是水下作战最理想的装备，它不必像载人潜艇那样冒巨大的风险。利用无人水下机器人上装备的探测设备和攻击武器，跟踪和攻击敌方潜艇，支持己方潜艇作战，可作为诱饵把敌方潜艇引开、骗走，甚至可将敌潜艇骗至埋伏区，然后协同围歼之。美国将无人水下机器人作为潜艇远距离水下通信的中继站，增加母艇的隐蔽性和生存能力。其还能为艇外水声或尾流传感平台进行区域侦察，以扩大潜艇的搜索范围。如在敌人经常出人的潜艇基地、港口或运输区域附近，秘密进行水下跟踪，随时将可靠数据源源不断传输回来，进行专门的情报收集。
在反潜战中，无人水下机器人可执行警戒任务，组成警戒线。无人水下机器人携带水听器阵，探测和跟踪敌潜艇，把获取的情报自动传送给己方潜艇、水面舰艇或卫星。
在海洋侦察中，在交战海域、政治敏感海域或敌方水域进行侦察、水下测量、绘制海图、布设水声应答器等。无入水下机器人用被动声呐按预定程序在上述海域或其他海域进行巡逻和侦察，通过其布放的水声应答器或无人水下机器人自身作为主动声呐源，用固定式水声监视系统或水声拖曳阵监视系统来监视无人水下机器人（或水声应答器）发出声脉冲遇到的物体反射信号而进行侦察。
在水雷战中，装有特殊探测装置的自主式无人水下机器人，能安然无恙地穿越敌人布雷区，绘制出敌方布雷区图并存储下来，引导己方或友方潜艇和水面舰艇通过雷区以及供以后猎、扫该雷区之用。无人水下机器人能进行“航路维护”，定期穿越己方雷区，以确保敌潜艇没有在己方潜艇使用的安全航道上布雷。
无人水下机器人还可以执行特殊使命，在己方重要港口、基地周围以及近岸水域进行巡逻、侦察和防御，防止敌方潜艇进入上述区域进行侦察和破坏。另外，无人水下机器人能承担对敌方的海上破坏活动，暗中切断敌电缆，破坏其重要通信干线和供电电路;对敌方水下通信进行监视和干扰，干扰敌方的水声阵列，干扰敌方导航应答等等。
在水中兵器的试验、鉴定、操练中，无人水下机器人可充当目标靶（又称靶雷）。在无人水下机器人上装上靶雷相关设备，以执行专用靶雷任务。
无人水下机器人亦可执行非作战使命，寻找和回收己方或敌方沉入海底的物件，包括导弹、鱼雷等各种先进武器及人造卫星等。
美国无人水下装备世界领先
美国无人水下装备发展较早，技术先进，处于世界领先水平，以下就是其4种典型的无人水下装备。
Hydroid公司REMUS-100微小型智能水下机器人
美国Hydroid公司研制出REMUS（Remote Environmental Monitoring）智能水下机器人系列，其中有REMUS-100（微小型）、REMUS 600（小型）、REMUS-6000（中型）3个型号。REMUS-100是目前知名度最高也是最成功的超小型水下机器人，最大直径0.19m，长1.6m，质量约37kg，最大潜深100m，其上的传感器可搜集3～150m水深中的声呐信号、环境数据，特别适用于3～60m水深中的目标。REMUS 100可在浅水区进行快速的水雷侦察，对水雷进行识别和定位，将数据传送给控制人员用于评估。REMUS
100不仅降低了人员探测的风险，还可用于支持港口和码头防恐怖袭击，施行搜索和救援行动等。2003年伊拉克战争中，REMUS-100水下机器人成功地执行了反水雷任务。
“蓝鳍金枪鱼”Bluefin-21无人水下机器人
在2014年马来西亚航空公司失事客机的搜寻工作中，美军的“蓝鳍金枪鱼”Bluefin-21很好地展示了无人水下机器人在海洋领域的作用，引起各国高度关注。“蓝鳍金枪鱼”Bluefine-21是一种高度模块化的螺旋桨推动自主式无人水下机器人，可搭载多种传感器，具有相当强的携带能力。其可完成海底勘测、海洋地理研究、扫雷等工作。在3节（5.6km/h）的速度和标准载重下，续航能力可达25小时，最大下潜深度达到4500m，由于电池组实现了模块化，可进行快速更换，提高了作业效率。
“海神”（Proteus）无人水下机器人
“海神”无人水下机器人由金枪鱼机器人公司和哥伦比亚集团公司联合研制，质量3.7吨，有效载荷1.6吨，航速6节（11km/h）时持续工作时间为92小时，以5～9节（9～17km/h）的平均速度航行时续航里程达600km，最大航速10节（18.5km/h），计划2020年开始试生产10台。“海神”配置有货舱，可搭载180kg载荷，包括各种传感器、通信设备、爆炸装置（物）等。还可以携带MK67水下机动水雷或MK54鱼雷，必要时能对所跟踪的目标实施打击。
“斯洛克姆”G2水下滑翔机器人
美国特立达因公司研制的“斯洛克姆”水下滑翔机器人，质量为52kg，全长1.5m，直径213mm，2组碱性蓄电池供电，装备2种动力装置（电动力装置和热动力装置）。下水时，潜水器沿平缓倾斜轨迹以0.8节（1.5km/h）的平均速度下潜至200m以内深度，然后沿上升轨迹上浮，周而复始。其自持力20～30天（取决于所搭载的设备），在沿1500km的航线航行时可向岸上传输信息。系统由其搭载的处理器程序控制。每2～3小时上浮至半潜状态，用“铱”星系统设备与岸上信息收集与处理中心交换数据，并根据“导航星”空间导航系统（GPS）的数据校正位置。空间导航系统接收机的天线装置和无线电通信设备安装在垂直稳定鳍上。
苏联/俄罗斯：世界上最早研制无人水下机器人
1976～1979年，苏联科学院远东分院技术控制部研发了一系列无人水下机器人，包括潜深2000m的L-1和潜深6000m的L-2样机，为后续研发奠定了基础。1980～1981年，L-1和L-2无人水下机器人完成海试后交付海軍。1982～1989年，L-2系统完成了157次潜水作业，包括在比斯开湾4680m深度搜索K-8核潜艇，在马尾藻海5000多米搜索K-219战略核潜艇等。苏联解体导致研发受阻，后俄罗斯继续研发无人水下机器人。其典型的水下机器人包括：“大键琴-2”、“视野”-600、马尔林”-350无人水下机器人系统。
“大键琴-2”无人水下机器人系统
“大键琴-2”无人水下机器人系统研制于1980年代。俄罗斯海军司令部称，“大键琴-2”是国内第二代自动无人水下机器人系统，军事代号2P52。其看起来更像是一艘微型潜艇。系统长约7m，直径约1m，质量约4吨，上面还有一个小型凸起部分，可深潜水下6000m。该机器人系统比其上一代更现代化，也更加完善。2P52系统可用经过现代化改装的949AM型核潜艇及BS64“波德莫斯科维耶”号核潜艇携带。到达预定区域后，水下机器人系统与母艇分离，并根据预先编制的程序工作，活动范围约50km。如有必要，操作员可给水下机器人下达新任务。其可携带包括声呐、电磁传感器和摄像机等多种设备。未来，该水下机器人系统将在大西洋海底进行活动，可切断特种通信电缆，并可能切断半个世界的互联网。
“视野”-600小型无人水下机器人
“视野”-600属于小型无人水下机器人，由俄罗斯地中海公司研制，2011年9月加入黑海舰队服役，潜深600m，质量15kg，配备的机械手可持重20kg，最大航速3.5节（6.5km/h），装备声呐设备，可探测100m外的水下目标，并可传输彩色或黑白图像。因其小巧、灵活，适用于复杂或狭窄水下环境。
“马尔林”-350远程控制无人水下机器人
欧亚多国积极推进无人水下机器人研制
欧亚国家根据本国的技术情况，有选择性地发展无人水下作战系统，形成了局部技术优势。如挪威、瑞典等北欧国家为了在波罗的海周边复杂的浅海峡湾里高效率地执行各种水下任务，开发了“休金”系列、“双鹰”系列等多种中小型水下机器人。
此外，典型水下机器人还包括德国开发的“海狐”（SeaFox）和英国研制的“泰利斯曼”水下机器人，以及日本研制的Tam-egg水下机器人等。
挪威“休金”1000便携型自主无人水下机器人
“休金”1000便携型自主无人水下机器人由挪威国防研究所和康斯堡西姆拉德公司研制，该系统将储存、电池管理、航行器维修、发射和回收功能部件完全集装到一个6m的标准箱体中，而将任务计划、航行器测试、任务执行、任务后期分析（PMA）功能部件集装到一个3m的标准箱体中。其可执行一系列作战任务，如反水雷（MCM）、路线调查和高质量测探绘图。由于其具备ISO标准化接口，并且配备有自给自足的特性，可快速便捷地上舰。系统配备康斯伯格公司的高精度水声定位（HiPAP）350系统和拖鱼转换器用于声通信，并配备康斯伯格公司的SeaPath定位系统，用于舰船精确定位。6m箱体中还配有“毒刺”两级发射回收系统。
德国SeaFox无人水下机器人
德国ATLAS公司开发的SeaFox无人水下机器人由原“长尾鲛”半自主水下机器人，经过多年的改进形成，是用于反水雷和水面船舶船体检测的微小型水下机器人。其中SeaFox-A全长1.30m，宽0.4m，质量40kg，潜深300m，续航时间为6小时。该水下机器人具有水下攻击能力，用于打击潜水艇。
英国“泰利斯曼”无人水下机器人
英国BAE系统公司的“泰利斯曼”（Talisman）无人水下机器人于2005年8月进行首次试验。系统包括水下航行器、一个开放式结构控制系统、一个遥控台、通信模块、软件以及支持设备。系统质量1800kg，长约4.5m，宽约2.5m。外壳由一些用合成纤维制成的小平板组成，这种结构用于分散主动声呐发出的声波，减小目标回波强度。
“泰利斯曼”通过6個矢量推进器来控制系统的前进和机动，推进器可以提供5节（9.3km/h）的航速。其具有零速度悬浮的能力，导航设备包括惯性测量单元、多普勒速度计以及测深和测高传感器。当其浮出水面时，能进行GPS位置数据更新。水上联系通过WiFi数据链和卫星通信实现，还安装了水声通信链用于水下通信。可以携带超过500kg的有效载荷，既可以装在壳体内也可以挂载在壳体外。采用自主导航和感知试验研究（ANSER）技术，这项技术由BAE系统公司澳大利亚分公司开发。ANSER技术允许在多个无人系统之间共享传感器和地图信息，因此可以允许多个无人水下机器人像“蜂群”一样行动。
日本Tam-egg无人水下机器人
日本东京大学研制的微小型无人水下机器人“Tam-egg”，长1.22m，宽0.58m，高0.5m，质量为131kg，潜深100m，装配有4个100W的推进器，搭载有磁罗经、压力传感器、光纤陀螺、2台摄像头、4个声学搜索传感器、2台LED照明灯，适用于对海底复杂环境进行勘查。
未来无人水下机器人展望
随着无人地面战车、无人机和无人水面艇等逐渐在战场上显示出越来越高的作战效能，无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用。无人水下机器人是无人平台的一个重要发展方向。美国战略与预算评估中心的高级分析家罗伯特·沃克认为，未来美军对海权的掌握，将通过无人水下机器人实现，而非传统认为的静音潜艇。可见无人水下机器人在未来海战中的重大意义越来越得到军事专家的认可。加快发展无人水下机器人，占据战略制高点，对于取得未来战争局部优势至关重要。
编辑/高燕燕