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潜射无人机正在改变海战场态势

 逍逍遥遥 2024-05-24 发布于湖北

潜射无人机是由潜艇携带,可通过鱼雷发射管、导弹发射筒等通用装置,或其他专用装置发射,承担侦察预警、目标定位、中继制导、战果评估、干扰攻击等作战任务的无人机。潜艇的作战能力随着无人机的“出水”插上了“腾飞”的翅膀,潜艇可有效克服协同指挥难、水下通信难、探测距离近等不足,同时也具备了威胁反潜机安全的能力,从而提高潜艇的综合作战性能。

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一、发展现状

美军潜射无人机引领发展。据悉,美军海上系统司令部计划从加利福尼亚州的航宇环境公司购买多达120架“黑翼”10C型无人机。作为该系列的最新型号,“黑翼”10C在机头装有小型光电和红外传感器,是美军潜射无人机系统(SLUAS)计划的重要一环。“黑翼”潜射无人机是一种侦察和通信中继无人机,巡航速度80km/h~160km/h, 航时间约1小时,可由美军现役各型水下平台,包括无人潜航器等发射,配备先进的微型光电/红外传感 器、GPS全球定位系统、Link-16数据链等装备,可执行战场侦察、对潜通信等任务,可增强潜艇部队的态势感知能力,为潜艇防空作战和反潜作战提供 新思路,从而极大提升美军反介入/区域拒止的能力。

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除了利用“黑翼”这样的微型无人机为单独一艘潜艇服务,潜射无人机同样可以模仿在陆地上空的使用方式,实施“蜂群战术”。“战区”文章称,无人机编队不仅能覆盖更广的监视范围,还可以扮演多重角色,包括充当诱饵、携带作战载荷如电子干扰设备甚至小型弹药。从潜艇发射的武装无人机也能用来防御近距离威胁,尤其是敌军的小型舰艇。同步操作的无人机“蜂群”能够相对容易地实现通讯中继功能,比如,美军设想用4艘改装的“俄亥俄”级核潜艇组成水下特遣队,这些潜艇中的每一艘都可以向敌对水域送出几十名特种兵。在这种场合,无人机可以部署到大部队前方,提供武装掩护并监控行动过程,并在特种兵和潜艇之间建立情报通道。

以色列打造全球最先进潜射无人机。据外媒报道,2022年6月,以色列无人机系统开发商推出一款名为“鹰鸮”-103的潜射无人机,该无人机能够从潜艇上发出,并延迟离开水面发射到空中,通过提供远程情报,支援部队作战行动。据悉,“鹰鸮”-103无人机是目前全球“最先进的封装型无人机”,能够在30米至50米的水下进行发射,离开潜艇后,可在海面上休眠24小时后再升空,还能在空中悬停。另外,“鹰鸮”-103无人机采用人工智能技术,能够利用光电或红外传感器侦察和自动获取目标信息。据该公司官方网站发布的资料显示,作为一款潜射型四轴无人机,“鹰鸮”-103无人机可直接与潜艇的发射系统进行集成,不仅操作简单,作战运用也较为灵活。公开资料显示,该机可采取“预置”与“即时”两种发射方式。通过延迟发射方式,潜艇可在预定作战海域分批预置该无人机,需要时进行唤醒。紧急情况下,也可采取即时发射方式,支援潜艇作战。另外,通过搭载不同任务载荷,“鹰鸮”-103无人机不仅能够担负情报收集任务,必要时还可作为巡飞弹药,或为潜艇和其他水下平台的加密通信建立跨域连接。除此之外,“鹰鸮”-103无人机还具备较低的信号特征,以保证潜艇的安全。

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德国热衷潜射无人机研发。对潜射小型无人机最热衷的是德国,德军正在使用的“阿拉丁”手持发射无人机,将发射系统安装在潜艇升降桅杆的顶端密封耐压器中,容器最多可以携带3架无人机,潜艇在潜望镜深度伸出桅杆使用弹射方式自动发射无人机,并通过通讯桅杆顶端的天线实时接收无人机在飞行过程中侦察到的图像。德国飞鱼座潜射无人机系统可用于实时获取海岸附近目标的图像信息,为搭乘潜艇的特战队员进入敌方海岸展开特种作战 提供信息支持。飞鱼座潜射无人机与潜艇之间的 通信距离较小,仅有不到30km,如侦察距离过远, 无人机需要先行飞抵目标区域附近,完成空中侦察 后将图像信息存储起来,并按照预先协同计划将侦 察数据传输给潜艇。

二、作战运用

潜射无人机飞行速度快、平台体积小、隐身性能好,并且具有较远的航程,具有重大应用前景,极有可能催生未来“潜艇革命”,给潜艇的作战模式带来新的变革。

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侦察监视。潜射无人机升空后,可以对广阔的战场区 域进行实时的侦察、监视、预警,潜艇则仅需使用通信浮标或天线接收无人机侦搜到的实时情报即可。潜射无人机还可以采用较低航速长时间留空,为潜艇搜集视距外的战场环境信息,协助潜艇对作战区域内的目标实施不间断的跟踪监 视,有效提高潜艇对水面以上敌情信息感知,进而提高潜艇平台战斗力。

精确打击。潜射无人机可在敌防区外进行隐蔽侦察,引导潜艇对敌方近岸或内陆重要目标发动远距离攻击,这样既可以有效打击敌岸基目标,又可以延长预警时间,充分保护己方兵力安全;可利用飞行高度优势,引导潜射反舰导弹对水面舰艇进行攻击,同时有效隐蔽己方潜艇位置;配备合成 孔径雷达、磁探仪的潜射无人机,可在较远距离上发现处于水面、半潜、通气管状态,以及浅近海面的敌方潜艇,如果无人机配有攻潜武器,还可对其直接发起攻击,提高己方潜艇反潜作战行动效率。

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通信中继。潜艇可隐蔽地将 搜集到的情报通过卫星传递给己方指挥所,上级指挥所也可将战场信息实时分发给潜艇,下达命令或下一步行动计划,既提高了潜艇行动的隐蔽安全 性,也提高了协同的效率和准确性。在局部战场,潜射无人机还可用于潜艇、水面舰艇、航空兵以及潜潜之间的通信中继,实现情报共享,对准确、全面 掌握战场态势具有重要作用,有利于增强作战平台间的战术协同配合。

目标引导。潜射无人机可以为潜射防空导弹提供目标引导,有效打击反潜巡逻机/直升机等空中目标。

观点评析

分析认为,无论是美国的“黑翼”10C潜射无人机还是以色列的“鹰鸮”-103无人机,其设计要求基本趋同,即能通过现役潜艇的已有装备在一定深度发射,无人机上搭载有光电红外传感器,可在空中续航较长时间和距离,通过加密安全数据链向潜艇传递视频、图像等信息,以大幅提升潜艇的感知力和通信水平。潜艇无人机的出现,有效弥补了潜望镜无法大范围准确感知战场环境的短板,而其从水下发射升空或采用“短暂休眠”后发射的模式则有效保证了潜艇的安全性。同时,它可以弥补对空作战能力不足,在更远距离更早发现反潜飞机,为潜艇规避和准备作战留出时间,甚至可引导潜艇发射潜空导弹,改变昔日空中反潜“一边倒”态势。

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但客观来说,潜射无人机并未从根本上解决潜艇在深海潜行时接收或发送信号的问题,使用加密安全数据链依然须面对与电磁波一样的问题,即如何在潜艇不必上浮的情况下,把更多信息高效传递至深海。由此可见,如何帮助潜艇实现高效通信,潜射无人机只是一个开端,前面还有很长的路要走。

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“游隼”长航时折叠翼无人机在陆地大仰角发射过程

潜射无人机:潜艇的“飞行潜望镜”

世界各国不断增强无人机能力建设,完善无人机谱系,凭借低廉的成本和较强的信息搜集能力,无人机和潜艇的搭档会怎样?潜射无人机的发展将给潜艇的作战能力带来巨大提升,通过增强潜艇的指挥通信、预警探测、态势感知和对空打击等能力,改变目前“空优潜劣”的战场格局。
2020年美国海军太平洋舰队潜艇部队司令布雷克·匡威在接受美国“商业内幕”网站采访时提到,“将无人机作为'飞行潜望镜’能显著扩展潜艇的传感器侦测范围,进而将这些数据提供给联合打击部队,为'鱼叉’和'战斧’导弹等多种武器系统的运用提供方便。”

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游隼”长航时折叠翼无人机在水面漂浮态垂直发射过程

值得关注的是,在成功完成大展弦比折叠翼无人机设计后,西北工业大学团队再把目光投向海空跨域飞行,宣布突破水面摇晃态垂直发射气动力系拓扑结构变体重构技术,实现“游隼”长航时折叠翼无人机的首次深水释放、水面漂浮垂直冷发射无人机自主飞行验证,以及首次电动后推螺旋桨陆地垂直冷发射折叠翼无人机自主飞行验证。
无人机在投入使用前的储存、运输、发射是一门很大的学问。此次试验成功的“游隼无人机”属于管射折叠翼无人机,该研究团队针对串列翼布局能在有限尺寸的发射管满足设计需求,终于找到采用“Z型折叠”方案,并同时成功提出“气动-结构协同的大展弦比折叠翼无人机设计技术”。
我国潜射无人机技术发展晚,目前各国研究重点主要集中在与潜艇配合使用的潜射无人机研发上,研发机构主要集中在欧美等发达国家。尤其是美国,自20世纪90年代至今,已研发出了“海上搜索者”、“海上哨兵”、“鸬鹚”、“矢量鹰”等多种潜射无人机的原理样机,有些已经进入量产和实战部署状态。

美国海军正式装备的

第一款潜射无人机 “黑翼”

据外媒报道,2021年3月美国海军计划为其潜艇部队购买多达120架“黑翼”(BLACKWING)无人机,在装备潜艇部队,作为美国海军采购并正式装备的第一款潜射无人机, “黑翼”是AeroVironment公司基于“弹簧刀”(Switchblade)巡飞弹而研发的潜艇发射的无人机系统。

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“黑翼”无人机官网示意图

根据该公司官网显示,“黑翼”是一种小型低成本无人机,重约1.8公斤、翼展约68.5cm、续航时间1小时,最大巡航速度160千米/小时,拥有惯性/GPS导航系统和用来联络潜艇的加密数据链。具备跨域指挥控制中继能力,可连通水下潜艇、水面舰只和无人潜航器等装备平台,具备与同一区域内同系列无人机的互操作功能。计划今年5月全部交付完毕。

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黑翼无人机还能为不同航行器之间提供高速数据和通信中继的能力

“黑翼”等无人机不仅可以从潜艇上发射,还能从无人水下航行器上发射。该无人机能够在30米至50米的水下进行发射,离开潜艇后,可在海面上休眠24小时后再升空,还能在空中悬停,能够利用光电或红外传感器侦察和自动获取目标信息。

从公开信息看,美军潜艇准备列装的无人机并不限于“黑翼”一款,2020年11月,美军负责潜艇项目的一名少将级官员透露,至少有21种无人机被用于配合潜艇实战研发,这个数字还可能进一步增长。美国海军学会新闻网报道称,早在2012年,美国海军宣布已经成功验证通过潜艇鱼雷发射管发射一架封装的“弹簧刀”无人飞机,从研发测试到正式采购装备“黑翼”大约用了8年。
由于潜射无人机要跨越水空两种完全不同的介质行动,水的密度是空气的800倍,再加上水下发射时潜艇的深度、航速和海情的变化,使问题变得更为复杂,它们对无人机的发射产生很大影响。因此潜艇在水下发射无人机是一项十分复杂的系统工程,研发涉及多项关键技术,包括发射回收、动力装置、机翼折叠、通信技术等,对于潜射这一特殊发射环境而言,无人机的发射回收技术最为关键。

引言

随着科技的不断进步,无人机技术正以惊人的速度改变着人类对空中和水下领域的认知。在这一技术浪潮中,潜射无人机作为一种创新性的技术,引起了各国广泛的关注和兴趣。

潜射无人机,是一种在潜艇或水下平台上部署并从水下发射的无人机系统。与传统的水面或地面发射无人机相比,潜射无人机在海洋、海底等环境中的隐蔽性和灵活性使其具备了独特的优势。潜射无人机通常拥有自主飞行、远程操作、高度集成化的特点,通过先进的感知、控制和通信技术,可以在水下执行多样化的任务,从海洋勘测到军事侦察,再到环境监测,潜射无人机正逐渐拓展其应用范围。


美军从20世纪80年代末开始在水面舰艇上装备多功能舰载无人机,90年代又率先开始研制潜射无人机。进入21世纪后,以美国为首的世界主要海军强国已经在潜射无人机领域投入了大量的人力、物力和财力,并且在潜艇上进行了多次潜射无人机发射试验。自20世纪90年代至今,美国已研发出了“海上搜索者”、“海上哨兵”、“鸬鹚”、“矢量鹰”、“黑翼”等多种潜射无人机,有些已经进入量产和实战部署状态。以色列也于2022年推出潜射无人机——“鹰鸮”-103,号称全球最先进的封装型无人机。


通过对国外潜射无人机技术、产品、应用的调研,旨在从中吸取宝贵经验,为我国潜射无人机技术发展提供借鉴和参考。


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【正文目录】
第一章 国外潜射无人机发展概述
第一节 潜射无人机及其类型
一、按尺寸划分
二、按功能划分
三、按航程划分
四、按复用性划分
五、按动力划分
第二节 潜射无人机发展面临的主要问题
一、潜空双向快速通信困难
二、无人机潜射时易暴露自身目标
第三节 重点国家及地区潜射无人机发展概述
一、美国
二、欧洲
三、其他国家
第四节 国外潜射无人机未来发展趋势
第二章 国外潜射无人机关键技术研究
第一节 国外潜射无人机发射技术研究
一、干式发射
二、湿式发射
三、发射方式汇总
第二节 国外潜射无人机鱼雷发射管发射技术研究
一、潜艇鱼雷发射装置基本原理
二、发射方法
三、发射特点
四、潜艇水平发射无人机关键技术
第三节 国外潜射无人机艇载接口方式研究
一、接口方式
二、技术难点
第四节 国外变体无人机智能结构设计技术研究
一、变体无人机智能结构设计特点
二、智能结构设计关键技术
三、智能结构发展趋势
第五节 国外跨介质飞行器动力技术研究
一、目前典型潜射无人机及其动力方案
二、跨介质飞行器动力需求
三、跨介质飞行器动力关键技术
第六节 国外柔性蒙皮技术研究
一、基于材料弹性的柔性蒙皮
二、基于结构的柔性蒙皮
第七节 国外潜射无人机其他关键技术研究
一、多介质导航与控制技术
二、多维空间跨越适航技术
第三章 国外典型潜射无人机及相关项目研究
第一节 美国典型潜射无人机研究
一、“海上搜索者”潜射无人机
二、“鸬鹚”潜射无人机
三、“海上哨兵”潜射无人机
四、“黑翼”潜射无人机
五、“XFC”潜射无人机
六、潜射型“扫描鹰”无人机与“隐身低成本发射舱系统”(SACS)
七、“矢量鹰”潜射无人机
第二节 其他国家典型潜射无人机研究
一、德国海军空中光学侦察系统(VOLANS)
二、英美联合研制“先驱者”潜射无人机
三、以色列“鹰鸮”-103潜射无人机
四、印度潜射无人机(ULUAV)研制计划
第三节 国外潜射无人机相关项目发展研究
一、美国海德拉(Hydra)项目
二、美国深海沉浮有效载荷(UFP)项目
三、美国麻省理工学院的“飞鱼”样机
四、美国斯坦福大学仿生学与灵巧操作实验室跳跃滑翔无人机
五、美国北卡罗来纳州立大学水空跨介质航行器(AquaUAV)
六、美国宾夕法尼亚州立大学“水龙卷”潜射无人机
七、澳大利亚皇家墨尔本理工学院仿生样机
第四章 国外潜射无人机作战运用研究
第一节 现代海战中潜艇面临的主要问题
一、潜艇自身无法为潜射远程巡航导弹提供目标指示
二、潜艇自身无法大范围准确感知战场环境
三、在体系对抗条件下,潜艇自身无法与己方作战体系完全融合
第二节 潜射无人机对潜艇作战的重要作用
一、三型海上主战装备作战特点
二、提供自主探测远程目标和获取目标精确信息的能力
三、使潜艇具备体系对抗能力
四、大幅提升潜艇的隐身能力
第三节 潜艇利用潜射无人机的主要作战样式
一、进行目标侦察
二、实施引导攻击
三、作为通信中继
四、进行信息干扰
五、与潜艇战场协同
第四节 潜射无人机作战使用过程
一、潜射无人机作战体系结构
二、潜射无人机作战流程
第五节 潜射无人机对未来海上作战的影响
一、全面提高潜艇作战能力
二、作为海上突袭作战的核心
第五章 国外潜射无人机发展对我国的启示
第一节 我国潜射无人机技术发展概述
第二节 现代航空反潜兵力面临的挑战及应对举措
一、航空反潜面临的新挑战
二、应对潜射无人机的方法举措
第三节 国外潜射无人机发展对我国的启示

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