无人水下平台,军民前景广阔。
无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)是一种无人驾驶、通过自主控 制或遥控方式在水下航行、可代替潜水员或小型潜艇执行深海探测、救生、侦察、 排雷等高危险性水下任务的智能化系统。UUV 具有效费比高、隐身性能好、作战 用途广和智能程度高等优势,是未来智能化战争中重要的新质作战装备。 据《水下机器人应用及展望》,可将 UUV 分为自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)和遥控水下航行器(Remotely Operated Vehicle,ROV) 2 类。其中 AUV 自带能源自主航行,可执行大范围探测任务,但作业时间、数据 实时性、作业能力有限。ROV 依靠脐带电缆提供动力,水下作业时间长、数据实 时,作业能力较强,但作业范围有限。
近年来发展的混合式水下机器人-自主/遥控水下机器人(Autonomous & Remotely Operated Vehicle,ARV)结合了 AUV 和 ROV 的优点,自带能源,通过光纤微缆 实现数据实时传输,既可实现较大范围探测,又可实现水下定点精细观测及轻作 业。ARV 是信息型 AUV 向作业型 AUV 发展过程中的出现新型水下机器人。此 外,水下滑翔机作为一种新技术平台,适用于长时间、大范围海洋环境观测,近 年来逐渐成熟。
在军事应用方面,美国海军在最新的《2025UUV 需求》报告中按照尺寸和功能将 UUV 分为超大型、大型、中型、小型 4 个级别。
据《中国国防报》公众号,早期的无人潜航器主要承担沉船打捞、深水勘探和海 底电缆铺设等民用任务。如今随着技术的发展,无人潜航器已经被广泛投入水下 战场,成为水下作战的“尖兵利器”。 据海鹰资讯公众号,20 世纪 50 年代,一些国家开始对无人潜航器的研制。早期 的无人潜航器功能较单一,主要以开发海洋石油和天然气为目的进行研发。到上 个世纪末,无人潜航器技术得到了进一步的发展,其性能更加强大,功能更加丰富,能够完成海底信息探测、水下长时间潜伏侦察以及精确火力打击等多种任务。
2.1、民用领域
海洋工程
海洋石油和天然气开采等海洋工程中,潜水人员需深潜至海底进行水下作业,无 人潜航器可下潜至潜水员难以下潜的深度进行深海作业,克服潜水员在深海作业 中遇到的水压等困难,具有安全、高效等特点。
渔业养殖
以鲍鱼、海参、扇贝、海螺等为代表的底播增殖型水产养殖,需人工在适宜的海 域按规定的密度投放固定数量的水产苗种,使之在海底自然生长增殖,再由人工 采用原始捕捞工具进行采捕。随着水产养殖、加工、捕捞业人工成本的上升,水 产养殖业利润率大幅下降,且人工养殖存在劳动强度大、生产效率低、采捕成本 高等问题,水下智能设备需求量大幅上升。无人潜航器可替代人工深入水域进行 水质、温度、水产情况的实时监测,在大幅降低人工成本的同时可提高生产效率。
科学研究
科学家对水下环境、水下生物的观察研究多采用潜水观察、捕捉放生等方式,存 在干扰正常观察研究水下生物的问题,研究局限性大。水下机器人可深入水下领 域,在近距离且不干扰水下生物的情况下进行观察研究,大幅提升科学研究的真 实性与严谨性。
水下娱乐
随着对水下领域探索的需求不断增加,以潜水、划船、游艇、水下拍摄、钓鱼等 为代表的水下娱乐行业应运而生且发展日益壮大。无人潜航器在水下娱乐行业的 应用可实时监控水域环境避免伤亡事故的发生,并可辅助居民进行潜水、钓鱼、 水下高清摄影等水下娱乐项目。
城市管道检查与清洁
中国部分城市市政饮用水管道、排污管道、下水道等管道存在年久失修、堵塞等 问题。使用人工进行管道检查与清洁,存在管道网络复杂、劳动强度大、工程消 耗大等问题。水下机器人可精准定位破损、堵塞管道,降低人工消耗,提高管道 使用效率。
2.2、军用领域
情报侦察监视
情报侦察监视是 UUV 的主要运用样式。UUV 既可作为单个平台独立完成水下侦 察监视任务,也可作为水面舰艇/潜艇的前置传感器,前出至危险区域执行前期勘 察任务,增加母舰/艇探测范围和对敌方目标的反应时间。UUV 具体应用场景包括对复杂海域或重要水道的自主性侦察、对敌方重要港口或海岸区域的封锁性侦察、 对特定重要目标的拉网式搜索侦察等。
反水雷/布雷作战
反水雷/布雷作战是当前技术水平下 UUV 可行性较高的运用样式。其中反水雷作 战是由水面舰艇/潜艇在疑似雷区安全距离外投放一定数量的 UUV,该 UUV 通过 自主航行或者远程遥控的方式搜索区域内的水雷并将具体型号、详细坐标等侦察 信息回传母舰,最后使用灭雷载荷执行灭雷任务。布雷作战是指 UUV 携带水雷 载荷,由己方港口出航或由潜艇投送的方式自主航行至敌方港口外侧、关键水道 等指定区域,发挥其隐蔽性高、布雷范围广的优势,进行集群攻势布雷,达到封 锁毁伤敌高价值水面舰艇的作战意图。
反潜作战
反潜作战是 UUV 比较有发展潜力的作战样式。UUV 可以单艇和集群的方式遂行 反潜作战,以弥补有人反潜力量搜索跟踪难的问题。实际运用场景包括:区域搜 潜,即 UUV 由水面舰艇/潜艇在安全区域布放,自主航行至指定区域对敌方潜艇 进行搜索定位,随后可将情报回传至母舰/艇,也可利用自身导弹、鱼雷等反潜载 荷直接打击;预置反潜,即将 UUV 提前预制在关键航道或港口要域,等待敌方潜 艇通过并对其实施突然打击;协同反潜,即 UUV 通过水面舰艇/潜艇释放,在水 下配合主力反潜力量协同对敌方潜艇实施反潜作战,该场景 UUV 可在侦察定位、 诱骗干扰、协同攻击等多个环节承担重要角色。
水下伏击作战
水下伏击作战样式对 UUV 的续航力、隐身性、武器载荷等技术指标要求较高。 UUV 根据任务需提前布放,利用其隐蔽性好、潜伏周期长的优势,长期预置在重 点海域或海上要道,保持低功耗的被动搜索状态。一旦发现敌大型潜艇、航空母 舰等高价值目标,立即激活战斗模式,并使用自身携带的鱼雷、导弹等武器载荷 对目标实施近距突击,取得出其不意的作战效果。
辅助有人平台作战
有人/无人协同作战是无人平台的重要运用方式。在此作战样式下,UUV 可以搭载 相关功能模块,借助一定技术手段与水面舰艇编队或潜艇等有人平台编组并协同 完成作战任务:成为“探路先锋”,即使用 UUV 对可疑海域的敌方目标实施侦察 定位,为己方有人平台下一步作战行动提供目标指示信息;实施诱骗干扰,即让 UUV 搭载诱饵干扰设备,模拟己方潜艇的声学特性,产生相似的声学信号,诱骗 干扰敌方作战单元,以掩护己方有人平台达成作战目标;充当通信节点,主要针 对潜艇处于水下航行状态时难以与己方单元实时通信的问题,可将 UUV 携带通 信载荷,与潜艇保持连接,并隐蔽上浮至水面与各级节点保持实时通信,从而在 保证潜艇隐蔽的情况下提高通信效率。
