2024年军工行业专题报告：水下作战之海外复盘，无人化、智能化、深海化是发展方向

一、水下作战是夺取“水下制权”的重要途径，深度赋 能未来联合作战体系

（一）隐蔽性强、破坏力大、无人化、体系化，水下成为重要作战区域

水下战场有望成为未来联合作战体系中的重要作战区域。水下战场以其良好的隐蔽 性成为当今重要主战场之一。水下攻防体系的发展是现代战争向跨域作战、全域作 战的重要一环，并有望成为提升联合作战能力、形成水下制权的重要途径，从而对 作战格局产生重要战略影响。根据《水下攻防对抗体系及其未来发展》（谢伟等， 《中国工程科学》，2019），为顺应现代海战的演进趋势，水下攻防对抗正朝着体 系化方向发展，综合了水下预警、侦察、探测、攻防等一系列行动。虽然单一领域的 武器装备发展迅速，但水下攻防仍存在对抗体系的能力建设、作战样式、未来发展 重点不甚清晰等问题。然而目前，以美国为首的世界各军事强国高度重视水下作战， 不断加速发展水下武器装备，其中美海军以提高水下战能力为重点开展了一系列水 下战概念和技术手段的创新，并由此带动了水下战概念、技术与装备的迅速发展。

水下战为利用潜艇和其他水下系统在水下及从水下发起的进攻性或防御军事行动。 根据《美海军水下作战体系发展及启示》（刘晓伟等，《飞航导弹》，2021）及其 引用的美国智库发布的《水下战的新时代》报告，水下战定义为：利用潜艇和其他水 下系统在水下及从水下发起的进攻性或防御军事行动。水下作战实行多域、跨域作 战，构建了由天域、空域、水面、岸基反潜力量和水下力量等构成的联合作战网络。 水下战具体包括潜艇战和反潜战，布雷战和反水雷战以及海床战、反无人潜航器战 和电磁机动战等创新式作战需求。其中，潜艇战是以潜艇为主体的水下作战，而反 潜战是进行海域控制的关键；布雷战和反水雷战也是一组相对的概念；电磁机动战 是利用网络空间领域和电磁频谱执行进攻和防守任务的作战。就水下战内涵而言，需要关注并区分几个重要作战概念：水下无人作战（突出无人装备的作用）、海底 战（侧重海底火力打击以及向水面等领域的延伸）和水下攻防对抗体系（强调探测、 指控、打击、保障等作战要素的组织搭建和跨域联合）。

（1）水下无人作战指水下无人装备在水下作战的应用，是构建信息感知体系和支撑 作战任务的重要节点。根据《美军水下作战概念探析》（栾玉佳等，《军事文摘》， 2023），2017年，美海军成立了第一个水下无人中队（UUVRON-1），并在此基础 上建立了潜艇发展中队（DEVRON-5）以搭配无人潜航器，验证潜艇与无人潜航器 水下协同作战能力。美海军水下无人作战的关键要素包括核潜艇、无人潜航器、水 下传感器、无人机和无人艇，主要起到构建信息感知体系和支撑作战任务两方面的 作用。①构建信息感知体系的典型场景是核潜艇或大型无人潜航器布放小型无人潜 航器及水下传感器，通过侦察、声探测等手段获取相关海域水下目标信息，构建分 布式网络化态势感知体系，并以无人机、无人艇作为通信中继，与岸基、舰基指挥通 联，实现水下战场态势感知共享，提升联合作战指挥机构跨域获取目标信息能力； ②支撑作战任务主要包括联合作战指挥机构利用卫星、飞机、水面舰艇等作战平台 获取全域多维战场信息，传输至水下有人作战指挥中心，核潜艇根据战场需求，控 制各类无人系统完成反水雷、反潜、反舰等不同作战任务。

（2）海底战重点在于利用预置装备获取海底情报以及进行海底火力打击，作战空间 可向水面等领域延伸。根据《美军水下作战概念探析》（栾玉佳等，《军事文摘》， 2023），美军在2016年发布的《2025无人潜航器需求》中提到海底战作战概念，指 通过预先部署或者由无人潜航器临时布置大量水下传感器及水下武器，用以执行反 潜作战、水雷战和反水面舰艇作战，通过监视、侦察和打击等手段，实现海底情报获 取、海洋持续监视、海底侦察干扰及海底火力打击等作战任务。针对海底战，美军海 军提出黄色和橙色两种杀伤箱概念。根据《美海军研究生院模拟海底战概念》（蓝海 星智库，2019）及其引用的《联合出版物3-09联合火力支援》，杀伤箱是一种三维 火力支援协调措施（FSCM），能够协调、整合相关武器，减少指挥官对作战任务的 介入。美军通常在地面或水面目标上应用杀伤箱概念，包括蓝色杀伤箱和紫色杀伤 箱。其中，蓝色杀伤箱仅用于空战，紫色杀伤箱用于空战和地面作战。美军海军提出的黄色和橙色两种杀伤箱主要用以区分美海军海底作战系统是否能够独立完成对进 入杀伤区域目标的火力打击。当海底作战系统无法使用杀伤箱内部系统独立完成火 力打击任务时，可利用水面系统对杀伤箱内系统进行火力支援。由此可见，海底战 不仅是水下作战力量之间的较量，其作战空间已拓展至水面、空中、太空、电磁等作 战领域。从长远来看，深海作战有望成为决定未来海战胜负的关键因素之一。

（3）水下攻防对抗体系强调探测、指控、打击、保障等作战要素的组织搭建，以及 跨域作战的协调行动能力，凸显放大水下对抗的作战效能。根据《水下攻防对抗体 系及其未来发展》（谢伟等，《中国工程科学》，2019），水下攻防对抗体系是指 跨域作战单元按照统一部署，综合运用探测、指控、打击、保障等作战要素，形成执 行水下攻防作战任务的有机整体。其形态是动态、开放的复杂网络系统，又是水下 战场探测感知、信息传递、指挥控制、决策交战、综合评估等全过程相关的作战资源 有序集合。这一体系内的各分系统在功能上相互作用、性能上相互补充。

（二）有机整合探测、指控、打击、保障等要素，水下作战体系化发展

水下攻防体系的搭建包含探测、指控、打击、保障等作战要素，形成执行水下攻防 作战任务的有机整体。根据《“星云”一体化水下攻防对抗及关键技术研究》（赵宝 鑫 张磊，《2022年无人系统高峰论坛（USS2022）论文集》，2022），水下攻防 对抗体系由水下预警监视系统、指挥通信系统、攻防作战系统和综合保障系统四部 分构成。其中（1）水下预警监视系统运用水声监视、太空监控、电磁监控、空中监 控等手段对水下、水面和空中进行监视；（2）指挥通信系统包括各种通信技术如水 下通信和蓝绿激光通信，并且随着无人化和智能化装备的快速发展，美海军研究总 署推出“水下自治采样网络”项目以推进水下通信向着组网互联方向加速发展；（3） 攻防作战系统由水下力量、空中、水面和岸基反潜力量组成，其中水下力量正朝着 无人化、智能化的方向不断发展，水下无人作战系统得到较大发展，2013年美国 DARPA公布了“Upward Falling Payloads”（UFPs）计划，旨在研发可在大洋下长 时间潜伏的无人分布式作战系统；（4）综合保障系统包括海洋地理环境、海洋水文 气象、海洋工程建设、搜索救援、导航定位、基础数据建设保障等。

体系化建设是未来水下攻防作战的重要发展趋势，水下相关概念繁多，从系统工程 角度进行搭建有助于厘清各要素之间的关联关系。根据《基于系统科学体系的水下 攻防体系发展模式研究》（宁云晖等，《指挥控制与仿真》，2023），水下攻防体 系由需求要素、装备要素和逻辑要素构成。其中，（1）需求要素明确水下攻防体系 的应用场景，包括有人/无人协同水下区域控制、有人/无人协同远海火力打击、空海 一体联合反潜作战、水下特种作战等典型作战场景；（2）装备要素即为构成水下攻 防体系所需的武器装备，包括预警探测装备、指挥控制装备、攻防武器装备、通导保 障装备以及运行平台装备等；（3）逻辑要素即为体系中的各决单位与制度，如作战运用方案、技术体制规范、核心作战指标、作战指挥控制、体系试验验证等。由此构 成的水下攻防作战体系通过综合运用预警探测、指挥控制、攻防对抗、通导保障等 各类跨域要素，构建水下攻防体系作战运用、技术体制、战技指标、指挥控制、体系 试验等各类要素的有序集合，形成执行水下区域控制、远海火力打击、联合反潜作 战、特种作战等任务的有机整体。

（三）跨域覆盖六大作战能力，水下作战涵盖各类有人/无人装备和体系

水下作战全面覆盖侦察预警、指挥控制、隐蔽突防打击、防御作战、信息作战和综 合保障六大能力，跨域特征明显。根据《水下攻防对抗体系及其未来发展》（谢伟 等，《中国工程科学》，2019），水下攻防对抗的基本过程为：攻击方发现并识别 防御方，在跟踪并确定目标信息后，根据上级指挥所指示或预设的攻击策略实施攻 击；防御方在发现攻击方或声纳报警后实施防御；相关回合持续进行，直至攻击方 失去攻击能力，如弹药用尽、防御方被击沉、防御方成功逃逸等。

上述对抗任务涉及六方面能力：（1）侦察预警能力，能够综合运用各种固定和机动 侦察预警手段，发现、跟踪、识别和报知水下威胁目标，及时准确地提供水下目标情 报信息；（2）指挥控制能力，建成多手段并用、节点联接紧密、信息传输快捷、辅 助决策高效、覆盖范围广泛的指挥网络与控制系统；（3）隐蔽突防和打击能力，通 过提高水下平台的综合隐身性能，使先进水下兵器能够对敌方的航母编队、港口基 地等重要目标构成有效威胁；（4）水下防御作战能力，运用多种反潜、反水雷、反 水下特种作战手段及时可靠地消除水下威胁；（5）水下信息作战能力，对敌方的潜 艇和水中兵器实施信息对抗，干扰、欺骗、压制、摧毁敌方的水下警戒系统和水下网 络信息系统；（6）综合保障能力，实现对全球重要海域的全时环境测量监测，导航 定位精度和水下目标特性数据满足水下长时间航行和武器使用要求，具备深远海援 潜救生能力。

水下作战装备基于作战能力需求分为机动装备、固定装备和基础设施。针对上述水 下攻防对抗过程及所需能力，水下攻防对抗体系中的有人/无人装备综合水下预警、 侦察、探测、攻防等一系列行动，主要可分为机动装备、固定装备和基础设施。

（1）机动装备可分为有人机动装备和无人机动装备，其中,有人机动装备主要涵盖 传统的反潜水面舰船、潜艇、反潜机等，负责水下攻防体系的整体侦察预警、指挥决 策、兵力投送、火力打击等，还可为无人装备提供能源、物资器材补给。有人装备既 是水下攻防体系的指挥中枢，也是集火力打击、战略威慑、兵力投送等为一体的大 型综合作战装备；无人机动装备主要包括智能无人水面艇（USV）、无人潜航器（UUV）、 潜射无人机和水中兵器等，重点执行情报监视、侦察、跟踪、反潜、反水雷、隐蔽打 击等任务。

（2）固定装备指水下预置武器系统，一般提前部署在关键海区，长期在海底待机， 在战时唤醒，对敌方舰艇进行导弹或鱼雷打击，分为深海和浅海使用两类。深海预 置武器主要为上浮式有效载荷，任务载荷包括潜射无人机、UUV、导弹、鱼雷等， 可执行侦察、打击、航路、封锁等任务。系统远程唤醒后，按照目标指示信息，快速 发射导弹、释放无人机或布放传感器，执行战场信息支援和伏击任务；典型的浅海 预置武器系统是美国的“海德拉”，该系统能在水深300 m以内的海区连续静默潜伏 数月，携带潜射无人机、UUV、导弹、鱼雷等载荷，能够融入海军整体作战网络， 并可协同其他有人/无人平台开展作战。

（3）基础设施为水下建设的基础设施。通过水下基础设施建设，可以形成近海海峡、 咽喉要地和具有战略意义海区的长期固定水下警戒能力。包括水下监听网络系统、 水下声学通信网络、水下导航网络、浮标潜标网络、水下充电站等。水下监听网络系 统将水下监听器用电缆串联成为探测阵列，执行水下预警和情报搜集任务；水下声 学通信网络用于解决水下高带宽通信问题，为水下装备提供战时信息保障；水下导 航网络通过水下信标提供精度导航定位支持；浮标与潜标网络提供海域水上、水下 的环境信息，并可作为导航、通信的中继节点；水下充电站为水下无人潜航器等水 下装备提供能源。

二、复盘美国：战略需求牵引理论演变，实现信息主导 +体系对抗+资源共享

（一）战略需求牵引水下作战理论演变，信息化+新装备部署更广阔空间

加强水下战研究以应对复杂多变的现代化战争成为各海军强国的重要方向。水下战 作为一个蓬勃兴起且快速发展的全新作战领域正在深度影响着当今海战模式，成为 给联合作战体系中的个重要节点。根据《美国海军水下战概念的发展分析及思考》 （王天忠等，《舰船科学技术》，2021），二战中德国的潜艇战一度对盟军的海上 交通运输线造成了极大破坏，让世界各海军强国认识到了水下战的巨大威力。自此， 传统的海战场由水面向水下深度延伸，同时随着近年来各类新型无人水下作战装备 的发展与应用，水下作战的理念研究持续深入，作战效用持续拓展，战略重要性倍 持续强化，水下战场也因此成为未来大国军事角逐的主战场之一。

战略需求牵引水下作战理念演变，核心目的为保持优势。21世纪以来，为应对复杂 多变的水下作战模式，以及国家战略的不断调整，美海军高度重视并积极开展水下 战概念和作战手段创新，接连发布数份战略性指引文件，总体趋势为从强调构建水 下作战网络的“网络中心化”，到着重构建多域联合作战体系的“空海一体化”，进 一步探索水下作战新装备，“全频谱反潜战”明确水下战作战方式与手段，再到以 “分布式杀伤”为核心的分布式海上作战理念，“超越计划”推动美海军智能化改 造，同时从明确概念和作战理念向装备应用发展。

1. 1998年的《网络中心化反潜战》顺应信息化作战要求，汇集整合多平台作战信息， 注重保持好传感器端、指挥控制端和作战端的平衡

根据美国海军研究所官网，互联网技术的规模化应用改变了美国社会模式，并进一 步促进了信息技术在战争中的应用，美军在1998年发布《网络中心化反潜战》，着 重回答了（1）什么是“网络中心战”？（2）“网络中心战”是否是一种作战概念？ （3）“网络中心战”对于各类作战种类尤其使反潜战有什么意义？等问题。

水下战拥有多平台、多系统的特点，网络中心化反潜作战整合多平台作战信息，解 决多平台不连贯的缺点。根据《从平台中心反潜战向网络中心反潜战的转型》（纪 金耀等，《现代防御技术》，2005），反潜作战的全过程包括：搜索，跟踪和识别， 定位，攻击，撤离，任何一种基本机动反潜兵力均装备了对潜艇搜索、跟踪和识别、 定位、攻击的系统，主要包括反潜水面舰艇、反潜潜艇、反潜飞机（直升机）。网络 中心反潜战（ASW）是使用反潜战网络进行的反潜战。反潜战网络是根据反潜作战 过程，在将反潜作战编队各个平台所载的具有同样 反潜战功能的资源组成的几个子 网的基础上相互耦合形成的网络。不但同一个子网中的节点，而且不同子网中的节 点也能够在一定程度上互通、互连和互操作。美军将反潜战分为三类：远海、公海和 濒海区域的反潜战，反潜作战实行的是典型的多平台作战模式，尤其对于濒海反潜 作战，更是集合了空中、水面、水下和岸基的各个作战平台，故各个平台不连贯的缺 点就会显现出来，而“网络中心反潜战”将所有平台的信息汇总至一个统一的指挥 控制端，并由其为各个作战平台下达及时全面的作战指令。

网络中心化反潜战的核心在于注重保持好传感器端、指挥控制端和作战端的平衡。 美国发布的《网络中心化反潜战》提出了“网络中心战”的概念与原则。“网络中心 战”会随着作战策略、作战概念的进步而变化，但其核心是多域战场由多个传感器 连接成一个整体并将信息传递至决策平台进行统一决策，从而有助于形成连贯的战 术以及提高决策能力。需要注意的是，“网络中心战”是一种全新的作战概念，并不 是一味强调战场信息的收集，而是着重于保持好传感器端、指挥控制端和作战端的 平衡，侧重于如何将战场上收集的有效信息通过指挥控制端转化为快速且正确指令， 并在作战端成功实行。“网络中心战”有四项原则：（1）信息优势向武力的转化： 创造战场信息并将其转化为指挥的速度与准确性以及对于战场的适应能力；（2）保 持传感器端、基于信息的指挥控制端之间和作战端之间的平衡：网络中心化可以使 三者优劣势互补；（3）指挥与控制的灵活性是发挥网络优势所必需的：指挥控制的 灵活性有利于适应战场的不可预测性；（4）网络信息利用最大化：确定战场信息的 适用对象和手段。

由平台中心反潜战向网络中心反潜战的转型顺应信息化作战的要求。20世纪末低频 声纳技术得到快速发展，相对于中频声纳，低频声纳可以实现更大范围的监测，而 这也进一步要求建设一个中心设备以获取所有平台的信息进行实时地处理，来最大 效率地应用所搜集到的信息，“网络中心化”也因此在水下战中得到了广泛的应用， 以增强信息共享与态势感知。以“网络中心化”为指导，美海军发展浅海水下持续监 视网络、可部署自动分布式系统、深海主动探测系统等，进而通过“广域海网” （Seaweb）拓展成为水下信息网络，以利用多点定位和网络计算方法，提高对安静 型潜艇的定位和攻击速度，夺取水下战场控制权。

2. 2010年的“空海一体战”，到2015年的“全球公域介入与机动联合”，强调对抗 “反介入与区域拒止”挑战，加强与盟国空海军力量在西太平洋地区的作战效能

根据《美军“空海一体战"信息作战发展与启示》（梁湲等，《指挥信息系统与技术》， 2015），2010年美国智库战略和预算评估中心的《空海一体战的初步构想》报告发 布后，迄今为止美国国防部已先后发布《空海一体战主执行计划》、《空海一体战： 各军种合作应对反介入／区域拒止挑战》等一系列指导性文件。2015年1月8日，美国国防部正式将“空海一体战”作战概念更名为“全球公域介入与机动联合概念” （JAM-GC：Joint Concept for Access and Maneuver in the Global Commons）。 “空海一体战”概念的更新，体现出美军以海、空作战力量为主的介入作战思想，向 以海、陆和空联合实施的大规模介入和机动作战发展的趋势。

为应对部分国家“反介入/区域拒止”（A2/AD：Anti-Access/Area Denial）能力的 不断加强，美军提出了“空海一体战”的概念。根据《空海一体战的演变》（任雅 广，《航空电子技术》，2016），“空海一体战”概念的思想源于“空地一体战” 理论。上世80年代初，为对抗苏军的大纵深立体作战，美军推出了“空地一体战” 理论，强调运用空中和地面火力对敌实施全纵深打击，旨在欧洲战场打击庞大的苏 联地面部队。根据《美国海军水下战概念的发展分析及思考》（王天忠等，《舰船科 学技术》，2021），2010年美国战略与预算评估中心发布研究报告《空海一体战的 初步构想》，设计了“空海一体战”的作战构想以应对“反介入/区域拒止”能力。 该构想依托核心水下兵力潜艇的良好隐蔽性，渗透至被敌方所控制的作战海域执行 封锁、侦察和攻击等任务，以达成不受敌国“反介入/区域拒止”能力限制威胁的目 的。根据中国军网2014年文章《美公布“空海一体战”概要文件》，“空海一体战” 概念的核心思想是：通过发展可实施纵深打击的、网络化、一体化的力量，干扰、摧 毁并击败对手的实力(NIA/D3)，进而化解全球共域的A2/AD挑战。

“空海一体战强调在未来陆、海、空、天、网络和电磁等全维战场中各军兵种作战 力量的高度融合。根据海军潜艇联盟官网，“空海一体战”是一种联合作战介入概 念，强调多战域（天空、海洋、陆地、太空和网络空间）的协调与配合，通过网络化、 整体地、深度地破坏、摧毁和击败A2/AD力量。报告将跨域作战定义为可以将在某一 领域具有不对称优势的战力布置于另一战域的作战模式，并强调有效实行跨域作战 的关键是具有反区域拒止能力。自“空海一体战”概念的提出以来，美军实施了一系 列措施以加强应对“反介入/区域拒止”的能力，包括开发针对A2/AD环境的多军种 战术、技术和程序，开展多军种军事演习并重点关注海空作战概念在现实作战场景 中的应用等。

美军以“空海一体战”理论为指导，不断加强与盟国空海军力量在西太平洋地区的 作战效能。根据《美军“空海一体战"信息作战发展与启示》（梁湲等，《指挥信息系统与技术》，2015），“空海一体战”理论强调美军应充分利用在航空航天、网 络和电子技术等方面的优势，以美国关岛和日韩等盟国的作战和后勤基地为依托， 以空海作战力量、太空及网络空间作战力量为主导，在全维空间内实现各种作战力 量的有效融合，强化在西太平洋战区组织实施战役级作战行动的能力。因此，美海 军重点建造发展“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇和长航时大型自主式的无人潜航器用 于执行多种水下作战任务，并着力构建水下组网将各水下兵力连接起来，形成水下 渗透网络来反制“反介入/区域拒止”能力。

3. 2011年《水下战纲要》应对各国快速发展的潜艇技术，寻求发展新的水下作战装 备，建立新的水下优势

根据《美国海军水下战概念的发展分析及思考》（王天忠等，《舰船科学技术》， 2021），随着世界各国海军在役潜艇数量和性能显著提高，对美海上控制权带来极 大压力， 2011年7月《水下战纲要》由美海军潜艇部队司令部发出，指出急需通过 创造性构建水下优势的方法来应对良好隐身性潜艇的飞速发展，未来既要在水下保 持稳定的核力量，也要同时发展其他水下作战装备，美国防部由此将水下战列入“第 3次抵消战略”初步确定的6大颠覆性能力之一，美海军反潜战样式也开始加快变革， 推进新型水下战能力和装备技术论证、研发和验证以加快构建综合新型水下战体系。 根据美海军2011年发布的《水下战纲要》，美海军为水下作战部队提出三个发展方 向：提供预备军队、最大化作战效率和发展未来军队作战能力，并详细阐述了强化 此三方面需要关注的具体领域。

（1）提供预备军队方面，花费大约5年时间，①强化指挥部门的主动性并提高其在 水下作战中的地位，包括明确指挥部门准备作战舰船的责任与权威，通过整合组织 来最大化指挥部门的决策效率；②在部署期间保持战备状态，调整指挥链内的互动， 将战术主动性交还给作战部队； ③设立水下作战指挥条例，强化有人和无人水下系 统的综合指挥控制。并指出急需通过创造性构建水下优势的方法来应对良好隐身性 潜艇的飞速发展，未来既要在水下保持稳定的核力量，也要同时发展其他水下作战 装备。 （2）最大化作战效率方面，花费大约5年时间，①制定协调的水下作战计划，加强 水下作战力量；②有计划地展示水下作战能力尤其是潜艇装备以增强对于美海军作 战能力的信任。 （3）发展未来军队作战能力方面，花费5年及以上的时间，研究未来水下作战综合 能力，协调各平台作战模式；制定战略以强化战域进入能力，并通过强化军人训练 加强军队的力量；定义水下作战未来的作用，并制定策略应对水下作战的全球趋势； 发展攻击性核潜艇、弹道导弹核潜艇和巡航导弹核潜艇。

水下无人艇进入美海军最新兵力结构。根据《美海军最新兵力结构和造舰计划，提 出3个未来30年舰船建造方案和相应的兵力结构调整》（联合参考公众号，2023）， 2016年12月，美国海军发布兵力结构目标，要求实现并维持一支由特定类型和数量 的355艘舰船组成的舰队。2018财年国防授权法案（H.R. 2810/P.L. 115-91）第1025 条规定，355艘舰船的保有目标正式成为美国政策。355艘船的目标早于特朗普和拜 登政府提出的国防战略，也未反映海军希望在未来几年转向的新的分布式舰队结构。 自2019年以来，美海军和国防部长办公厅一直试图制定一个继355艘舰之后的海军 兵力结构目标，以反映最新的国防战略和新的舰队结构。2022年4月20日发布的海军 2023财年（FY2023-FY2052）30年造舰计划，呈现了三项研究结果，探讨了海军未 来的兵力结构目标，建议未来海军应由321至404艘有人舰船和45至204艘大型水面 和水下无人艇组成。

4. 2014年“全频谱反潜战”进一步明确水下战作战方式与手段，对美国保持濒海地 区优势具有战略意义，使信息化战争时代的水下战成为可能

根据《美国海军水下战概念的发展分析及思考》（王天忠等，《舰船科学技术》， 2021），美海军在其发布的《21世纪反潜战概念》中指出，必须改变之前传统的“潜 反潜”作战样式，将反潜作战样式由“平台密集型”转向“传感器密集型”，以达到快速 反应、密切监视和精确打击的目的。 “全频谱反潜战”包含10个阶段的作战任务，使美国在水下攻防领域持续保持领先 优势。美海军于2014年提出新的作战概念，根据潜艇活动的一般规律，将一艘潜艇 在出海行动中的行程细分为10个阶段，针对各阶段制定对策，最终将此作战概念命 名为“全频谱反潜战”。根据《寻找全频谱反潜战》，美海军将这10个阶段的作战 任务分为：（1）迫使对手不使用潜艇：美海军可创造出相关条件，让对手从战略成 本效应分析的角度，打消使用潜艇攻击美军的念头；（2）威慑失效时，美国海军将 敌方潜艇消灭在港内：在地方潜艇尚未出港前或回母港进行补给时将其击毁；（3） 摧毁敌方潜艇的岸基指挥和控制设施：使潜艇失去岸基指挥和控制设备的支持，从 而无法从外部获取目标信息，难以发现和定位美军舰船等目标；（4）在敌方潜艇港口外水域消灭潜艇：在敌方潜艇出港或进港时，在对方的防御圈内将潜艇摧毁；（5） 在咽喉要道上消灭敌方潜艇：大多数敌方潜艇必须经过一些咽喉要道才能威胁到美 军，美军可在这些地区通过浅水探测、浅水攻击、岸基攻击等手段，设法将敌方潜艇 摧毁；（6）在公海上消灭敌方潜艇：公海上的反潜战属于深水反潜，战斗的性质从 攻击转向防御，要求美军能进行广域搜寻，在敌方潜艇进入设计阵位前将其击败； （7）按己方选择的时间与地点对敌方潜艇进行诱歼：潜艇在海上感知能力优先，可 设法将其引诱至指定地点进行歼灭；（8）采取欺骗手段，使敌方潜艇难以探测到真 正目标：制造大量假目标，增加“战争迷雾”，使敌方潜艇难以判断出哪些是需要攻 击的真正目标；（9）在近战中消灭敌方潜艇：要求美军能够在敌方潜艇开火接敌前 将其击败。（10）躲避来袭鱼雷：设法使敌人的攻击失效。“全频谱反潜战”作战概 念能够适应当时美海军的水下作战战略，使其在水下攻防领域持续保持较大的领先 优势。

“全频谱反潜战”理念对美国在濒海地区优势的维系具有战略意义。根据《信息化 战争时代的“全谱反潜战”》（中国舰船研究公众号，2015），各国静音潜艇和无 人潜艇以及大数据的广泛应用使对美国来说非常重要的濒海地区成为美国潜艇的高 危地带。濒海地带是地缘政治理论中边缘地带的重要组成部分，但浅水区海洋水声 环境十分复杂，随机变化因素较深水区更多，因此在浅水区反潜作战难度较大。对 此，美国学者认为必须采取以下措施进行反制：采用低频主动声呐、非声学探测或 其他一些之前尚未被利用的先进技术；建立“水下作战网络”；采取进攻性水下作战 行动，并使用大型无人水下航行器和其他已经部署的更加小型的和低探测性的系统 替代有人驾驶潜艇来执行战术任务，如，沿海岸搜集情报、对陆攻击或反舰任务；大 力建设水下基础设施。上述措施充分利用了美国在信息时代所取得的军事高科技的 成果，并发挥了美国面向两洋，军队前沿部署的优势，将会在很大程度上改变水下 战的作战方式与手段及理念，使信息化战争时代的水下战成为可能。

5. 2018年《维持海上优势的计划2.0》确定“分布式海上作战”定义，作战力量部署 于更广阔的空间和平台范围，从概念需求向装备应用发展

分布式海上作战的概念来源于“分布式杀伤”作战概念，2018年美海军发布战略文 件《维持海上优势的计划2.0》确定了“分布式海上作战”的定义，即将作战力量分 散部署于广阔的空间范围、多个作战域和各种搭载平台上，以获取和维持海洋控制 必须的作战能力。该文件是美海军对2016年《维持海上优势的计划》1.0版进行再评 估的结果，确保与国家最新战略指南保持一致，即美总统特朗普2017年12月发布《国 家安全战略》和国防部长马蒂斯2018年1月发布《国防战略》。 分布式作战理念由单一兵种向跨兵种应用，在整个体系层面为美军从跨域作战向全 域作战提供装备应用牵引，显著提升己方的精确打击、抗毁伤和战略反击能力。根 据《未来海上分布式作战装备发展思考》（秦瑞，《舰船电子工程》，2022），分布式作战概念是美军针对现有作战网络中心化、过于依赖关键探测或火力节点导致 战术灵活性不强等问题而提出的，美军分布式作战理论自20世纪90年代至今，先后 经历了作战概念起步发展、带动装备应用、体系迅猛发展促进作战能力生成等三个 重要阶段，实现由作战概念牵引装备研制应用的发展过程。其中，美海军近年来分 布式作战项目主要探索水面舰船分散部署的作战形式、可在舰船或滩涂发射的小型 无人机蜂群技术、执行侦察监视或对陆、对海攻击等任务。在作战概念推演能力牵 引下，分布式作战最早在空中作战中进行项目布局。相较于分布式空中作战，海上 分布式作战更加强调围绕海战场形成分布式的作战能力。

《维持海上优势的计划2.0》报告阐述了在世界上越来越多的国家参与海洋领域的争 夺，作战信息体系不断发展，以及装备技术的不断进步的背景下，美国国家安全面 临的严峻挑战，并在此基础上提出三个工作方向和四大工作路线。 （1）三个工作方向：随着世界不断多极化，美海军的优势地位受影响，为此美海军 海上作战将做出调整，使海上作战更加灵活和具有可持续性，并更加注重联合部队 和盟友合作。为了应对世界局势的变化，1）设计对应于战场局势谱系中不同时刻的 美海军作战模式，以灵活不同的局势；2）增强美海军海上作战的可持续性，以应对 战场的下一步行动；3）明确美海军是联合部队应对敌军的关键要素，并且美海军将 保护美国和盟友之间的海上交通线。 （2）四大工作路线：为应对紧张的国防局势，美军制定了四项相互关联的工作路线： 强化海军海上作战力量、以更快的速度获得成果、强化未来海军部队、扩展并强化 盟友网络。

分布式作战从概念需求向装备应用发展。在分布式海上作战的作战概念中，美海军 可以利用其大量且分布广泛的舰队令对手的探测、识别和打击的态势复杂化，导致 对手决策困难。“分布式海上作战”对大范围大规模作战提出了要求，美海军需要增 加对于水下无人装备的需求以降低成本，扩大打击范围，例如得益于信息技术的发 展，海上无人装备（USV和UUV）可以部署于人类无法生存的区域，或者承受超出 人类极限的负载等，大幅提高作战效能。在此基础上，美海军逐步形成了以“认知、 动态与分布”为特点的海上跨域分布式作战样式。美国将进行“重回制海”的战略转 型，发展中型舰艇和无人舰艇组成“分布式海上作战”重要节点。作为全球水下战体 系化建设起步最早，技术发展最先进的国家，美国将在原有技术基础上进一步推进 “分布式海上作战”概念，将舰队兵力结构由“集中式”转变为“分布式”。此外， 无人平台将在水下作战发挥更强大的作用，美海军将增加超大型无人潜航器的采购 并推动研发水下无人装备项目，优化无人平台技术，优化有人与无人平台水下通信 能力，并加强UUV的水下作战能力。

6. 2020年“超越计划”推动智能化发展，助力实现大型航母编队内部所有作战舰艇、 武器平台的智能化改造

当前美军正处于智能化战略转型的增速期，美海军2020年底启动的“超越计划”通 过推动智能化发展维持美国海军的海上优势。根据防务快讯2021年4月文章《美海军 “超越计划”：利用人工智能、机器学习保持海上优势》（戴钰超）和《美海军“超 越计划”新进展：设计作战架构、建立云端软件库》（戴钰超），美国海军2020年 底启动的“超越计划”（Project Overmatch），旨在加速交付人工智能、机器学习 及工具，从而使舰队能够分散化部署、实施大规模火力、整合无人舰艇，海军领导者 认为该计划能够在未来维持美国海军的海上优势。美国海军作战部长Mike Gilday称， “除了对水下核威慑力量进行资本重组外，该计划在美国海军内享有最高的发展优 先级。”在适应日益复杂的安全环境的同时，海军必须开发一个作战网络，支持由有 人和无人舰船组成的未来舰队。“超越计划”将为海军提供一个超越对手的决策优 势，并帮助海军在未来交付一个更具致命性、互连程度更好的舰队。Gilday上将所构 想的作战网络被称为海军作战架构（Naval Operational Architecture，简称NOA）， 是美军联合全域指挥控制（JADC2）的组成部分。海军要求在10年内部署NOA，负 责作战需求和能力的美国海军作战部副部长James Kilby中将在2021年1月的活动中 表示，“超越计划”将在2023年向“西奥多·罗斯福”号航母打击群提供“可实现 的最低限度的能力”，其中包括新的人工智能和机器学习作战工具。根据军鹰动态 公众号2023年1月文章《美海军“超越计划”2023年展望》（戴钰超），海军在2023 财年为“超越计划”寻求1.95亿美元的预算，相比前一年的7300万美元大幅增加。

（二）装备体系日益完善，涵盖侦察预警、指挥控制、攻防和综合保障

根据《美海军水下作战体系发展及启示》（刘晓伟，《飞航导弹》，2021），目前 美海军水下作战体系可以分为水下侦察预警系统、指挥控制系统、攻防系统和综合 保障系统4个部分：

（1）水下侦察预警系统

实现态势感知，主要包括天基、空基、海基、潜基侦察预警系统组成的一体化监控体 系。美海军特别重视由海基、潜基侦察预警系统组成的水声监控，主要包括用于广 域监控的水下监听网络、大范围机动监控的音响探测船以及局部监控的水面舰艇、 潜艇等作战平台声纳探测设备等。与此同时，美军非常重视可快速布放、执行战术 水声监控任务的机动式水声监听系统的研制，主要分为近海监听系统和深海监听系 统。冷战结束后，为满足美军在敌对国家近岸监听的需要，开始发展近海监听系统， 主要有先进可布放系统（ADS）、可部署自动分布式系统（DADS）、以及近海水下 持续监视网（PLUSNet）等。随着美海军关注焦点转为海洋控制，作战区域延伸至 （远）海，后续又研发了分布式敏捷反潜系统（DASH），实现远海机动式监听。

（2）水下指挥控制系统

美军水下指挥控制系统包括3个层级，最高层是负责总体作战的海上全球指挥控制系 统（GCCS-M）；负责舰艇编队作战的战术旗舰指挥中心（TFCC） 和旗舰数据显 示系统 （FDDS）；负责具体层级方面的水面舰艇指挥控制系统、潜艇作战指挥系 统以及无人航行器通用控制系统（CCS）。所有层级的指挥控制系统，通过协同作 战能力（CEC）系统，实现作战信息共享，统一协同作战行动。其中，美海军为无 人航行器开发的通用控制系统（CCS），是一种具备通用架构、用户接口和组件的 软件系统，可以集成到一系列无人系统平台上，作为海军无人系统的“大脑”，为无 人系统提供任务规划、任务管理等能力。

（3）水下攻防系统

美军水下攻防系统主要包括空中、水面、岸基反潜力量和水下力量等，主要装备包 括潜艇、鱼雷和水雷，以及用于作战的UUV。

（4）水下综合保障系统

水下综合保障系统进行支援和保障，包括通信与导航定位、海洋地理环境、海洋水 文气象、海洋工程建设、搜索救援、水下无人系统布放与回收等。美海军水下装备主要采用水声通信，无人潜航器水下-水上通信主要通过通信浮标实现，未来也可能采 用蓝绿激光通信。

（三）系列研发项目推动进程，未来实现信息主导+体系对抗+资源共享

未来水下攻防力量体系呈现“信息主导，体系对抗，资源共享”的新格局。根据《水 下攻防对抗体系及其未来发展》（谢伟等，《中国工程科学》，2019），未来海上 作战已不再是武器对武器、平台对平台的对抗，单纯依赖平台的水下对抗模式将逐 步丧失竞争力，而是转变为体系之间的对抗，综合运用跨域、立体、多节点的资源， 构建攻防兼备、协同一体的水下攻防力量体系，呈现“信息主导，体系对抗，资源共 享”的新格局。为进一步推进分布式海上作战概念，将分散在广阔区域内的各种探测装置、传感装置、指挥中心和各种武器系统集成为一个统一高效的大系统，实现 战场态势的信息共享和武器的高效优化使用，美国海军展开了系列研发项目，覆盖 指控、火力、保障、侦察、反潜、特种作战和投送等方面，以期整体提高美海军水下 综合作战能力。

美海军系列研发项目推动水下作战发展进程。根据《美海军水下战未来发展重点技 术解析》（戴钰超，防务快讯公众号，2021），美国是全球水下战体系化建设起步 最早，技术发展最先进的国家。为应对潜在对手来自水下战场的威胁，美海军在作 战构想和技术手段等多领域开展创新，推动其水下兵力运用模式优化改进和装备论 证研发，近年来启动了多个研发项目，覆盖协同作战、指挥控制通信、无人系统自主 性与运用等不同技术领域。

三、科技创新牵引未来水下作战发展方向，新装备+新 材料+新工艺不断涌现

（一）强调科技创新引导作用，智能化+体系化+规模化的深度协同作战

科技创新牵引水下作战未来发展方向。作为近年来迅速发展的新型作战理念，水下 作战的作战理论、模式和手段与新兴技术的发展息息相关。根据《美国海军水下战 概念的发展分析及思考》（王天忠等，《舰船科学技术》，2021），美海军2011年 发布的《水下战纲要》和2016年发布的《水下战科学和技术战略目标》都明确指出 了科技创新对未来水下战的重要地位。随着DARPA创新项目、无人潜航器和新型核 潜艇对未来水下战争形态影响的日益加重，未来水下战作战理论和海战模式也将产 生颠覆性变化，美海军未来的水下战正朝着“作战形态智能化、作战空间深海化、对 抗模式体系化、平台功能多样化、无人装备规模化、指挥控制分布化”的方向发展。

总体来看，水下作战的发展注重网络信息化、无人智能化、集群协同化、态势感知 化。水下作战虽有广阔的作战空间，但海洋环境复杂恶劣，要求水下作战要素具有 高度关联性，战场具有多维联动性。针对未来水下作战的军事需求，美军提出了新的作战样式，强调作战力量一体性、战场空间的整体性和作战对抗的系统性，注重 网络信息化、无人智能化、集群协同化、态势感知化。

（1）网络体系化：未来水下作战中战场的信息获取成为关键要素，需以信息网络为 支撑，实现水下独立作战向联合作战过渡，这也与美军的信息化支撑下“网络中心 战”的作战理念一致。信息化对水下无人作战具有重要影响，而核潜艇、潜航器或水 下传感器可以通过侦察、声探测等手段获取相关海域水下目标信息，构建分布式网 络化态势感知体系，并以无人机、无人艇作为通信中继，与岸基、舰基指挥通联，实 现水下战场态势感知共享，提升联合作战指挥机构跨域获取目标信息的能力。

（2）无人智能化：人工智能技术飞速发展，水下作战以无人作战平台为末端节点， 智能化特征明显，使水下作战的侦察、追踪与作战更加精准和有效。例如水下固定 装备中的海底声音监测装置或装置在无人水面舰艇的可移动声纳监测装备可通过使 用自动识别算法，并通过机器学习不断增强算法，以从总体海洋噪声中识别出特定 的潜艇的音调。美军现有在研、在役多型水下无人潜航器，覆盖各种排水量和多种 作战用途，其中大排水量无人潜航器，续航时间长，可搭载多种载荷，布放多个小型 无人潜航器，这些无人潜航器可通过水下组网方式，实现对水域内敌方潜艇或舰艇 的侦察、探测和打击。

（3）集群协同化：以潜艇为水下作战体系的核心，水下“鱼群”作战样式展现，潜 艇地位逐渐转变为对无人装备进行指挥控制的母舰以及进行主要战略威慑力量。受 益于传感技术和微型化的快速发展，集群式作战愈发收到各国军队的重视，以从多 个方向对水下目标实施攻击，以更小的成本达到去中心化的打击能力。未来水下战 斗将以核潜艇作为母舰，其角色也逐渐从传统的作战平台向指挥调度平台角色转变， 使有人平台与无人装备高度集成，掌控水下域战场全局。

（4）态势感知化：水下战场态势感知作为未来水下战的重要环节，可以为军队实现 发现、跟踪、识别水下威胁的目的，未来将以水下传感器为基础，构建水下战场态势 感知体系。美军为提升水下作战力量的预警监视能力，综合运用各种固定和机动式 水下传感器实施侦察预警。水下传感器主要分为两大类：一是固定式水听器阵，预 先布设在关键海域，可长时间水下待机，持续对重要海区进行监视、侦察；二是水下 无人潜航器，通常由核潜艇布放，用以执行情报、监视和打击任务，进一步扩大了核 潜艇控制范围。

（二）聚焦 UUV 和声纳等新装备，传统材料再选择，新材料新工艺可期

1. 新装备

（1）无人潜航器（UUV）是无人装备核心代表，与潜艇协同的 “海上力量倍增器”

无人潜航器有广泛军事用途，可利用自身传感器和武器载荷执行一系列军事任务。 无人潜航器（unmanned underwater vehicle，UUV）是一种以潜艇或水面舰船为支 援平台，能长时间在水下自主航行的智能化装置，由于隐蔽性强、智能化程度高、活 动受限小、作战成本低，在未来海战中的作用正日趋凸显。在危险海域，由携带水声 探测声呐的无人平台游弋于前方，自主长时间地执行探测任务，一旦发现敌方潜艇，则自动实施跟踪，或者及时与指挥中心通信，根据指挥中心的命令实施相应的操作。 它可作为一个艇外传感器或探测器，在既保证自身隐秘性，又不增加母艇危险的前 提下扩大探潜范围。按照动力操控方式，无人潜航器可分为电缆连接的遥控无人潜 航器（ROV）及无电缆连接的自主执行任务的自主无人潜航器（AUV）。UUV通常 备有通信装备、探测装备、武器装备等，用于执行侦察探测、火力攻击等军事任务 并将数据传输至有人平台。根据《无人潜航器在水下攻防作战中的应用分析》（刘 洋等，《海军工程大学学报》，2021年），UUV既可进行水下搜索和侦查，还可用 于反/仿水雷、水下潜伏式自主作战平台、战斗支援等战斗任务，在水下攻防作战中 作用突出。

上世纪60年代美国研发出世界上第一代无人潜航器，目前有多个国家开发了上百种 不同类型的UUV。据不完全统计，美国、俄罗斯和挪威等国共有几十个型号无人潜 航器列装使用，现役和在研UUV装备主要以水下侦察监视、战场环境调查、探雷和 反潜等作战应用为主。根据《国外海军无人潜航器发展综述》（智达，《船舶工程》， 2022），早在1957年，美国最早开始研发的无人潜航器（Self-Propelled Underwater Research Vehicle, SPURV），水下连续工作超4 h。20世纪80年代起，无人潜航器 在海底勘察和研究领域开始逐步发挥作用。1994年美国率先提出优先发展具有水雷 探测能力的无人潜航器。美国水下无人潜航器基本架构在2000年、2004年、2011年 等3版《无人潜航器主计划》发布后呈现多维度、全方位和体系性的特点。根据未来 战斗需求，美国海军构想的水下无人系统型谱包含小型、中型、大型和超大型水下 无人潜航器，主要目的是维持水下优势。美国海军目前已经在使用的水下无人潜航 器包括：“莱姆斯-600”（Remus 600）、“蓝鳍金枪鱼-21”（Bluefin-21）、“黑鱼” （Snakehead）、“回声”号（Echo Voyager）和“刀鱼”（Knifefish）等。美国 海军无人潜航器发展历程可以三个阶段。

以美国为首的军事强国对大型和特大型UUV研制已形成阶段性成果。根据《美国和 俄罗斯大型无人潜航器现状及发展趋势》（任奕，《舰船电子工程》，2023），当 今世界各国在大型及超大型无人潜航器的装备方面均有一定发展，其中美国在此领 域的发展最为迅速，其发展重点针对满足大型及超大型无人潜航器功能需求的各种 先进技术的研发，已研制多型原理样机，并已进入实质采办阶段。美国典型的大型 和超大型无人潜航器包括“回声旅行者”（EchoVoyager）、“大直径创新原理样机” （LDUUV-INP）、“蝠鲼”（MantaRay）、“海神”（Proteus）、“虎鲸”（OrcaXLUUV）。

微小型UUV隐蔽性强，灵活度高，其发展受益于低成本、小型化趋势。根据《微小 型无人潜航器（UUV）研究现状及应用分析》（刘星璇等，《信息系统工程》，2022）， 随着电池技术和材料的发展进步，对于中大型无人平台，不仅开发周期长，且成本 高昂，因此更多款微小型UUV投入市场应用。微小型UUV体积小、重量轻，便于存 储、布放和回收，可以遂行多样任务，具有隐蔽性强、灵活性强和执行任务多样化等 优势。随着人工智能技术和计算机技术的迅猛发展，UUV向着模块化、集成化、小 尺寸等目标发展。

潜艇-UUV协同作战系统是水下作战体系的核心部分，UUV已成为海军重点发展领域。 据《潜艇与UUV协同作战发展现状及关键技术》（张鑫明等，《水下无人系统学报》， 2021年），潜艇和无人水下航行器组成的异构协同作战系统，是水下作战体系的核 心部分，其以各类功能型UUV无人系统为前出力量，以潜艇为后方遥控指挥及远程 打击核心，通过水下或跨域通信进行信息传输和指挥控制，可充分发挥UUV的“倍 增器”效能，大幅提升潜艇综合作战能力，并可降低舰艇装备损失和人员伤亡。潜艇 和UUV协同作战，既可发挥人的决策经验优势，又可发挥无人平台的机动自主能力， 将成为未来水下作战的主要样式。国外海军均已进行多项潜艇与UUV协同作战研究 项目，美国较早布局潜艇-UUV协同作战系统建设，目前其已具备潜艇与UUV协同作 战能力，效能已在先进海军技术演习中得到验证，俄罗斯、英国等也均已开展潜艇 与UUV协同作战系统的研究。

水下无人系统重要性愈发突出，促进新型水下作战装备发展。为顺应未来水下战趋 势，将为无人潜航器配备新型鱼雷以加强无人平台水下打击能力，并研发超大型无 人潜航器以提升单体UUV续航能力、负载能力和多作战任务能力。根据人民网2020 年6月文章《美军列装新型超轻鱼雷应对未来水下战争》（何天玉等），2020年，诺 斯罗普·格鲁曼公司成功为美海军研制出超轻型鱼雷，该原型机长只有2.15米，重 量不到100公斤，比美国海军目前使用的传统尺寸的鱼雷轻16倍，几乎小3倍。虽然 此种超轻型鱼雷射程较短，但可以安装至无人潜航器上，并凭借UUV噪声较小的优 势靠近目标进行火力打击。此外，为了推进水下无人系统的建设，美海军研发了Orca 超大型无人潜航器（XLUUV），UUV可以通过Orca的可重新配置有效载荷舱进行布 放和回收，弥补了中小型UUV续航时间短的缺点，并有望构建起以XLUUV为母艇的 混合无人舰队群。

（2）声呐受益信息化需求未来渗透率有望持续提升，非声学探测技术快速发展

声波在水中优异的传播性能使声呐成为水下目标预警探测和火力控制的核心装备。 在传统的反潜战概念中，对声音的监测一直是水下作战的重点，主动和被动声纳技 术也被广泛应用于无人机、浮标、无人潜航器上以监测固定海域，而同时潜艇也在 一直朝着降低噪音发展。根据《声呐技术原理与前景展望》（王琪智，《数字通信世 界》，2017年）、《舰艇声呐技术的应用与发展分析》（楼建洋，《机械化工》， 2019年），电磁波在海水中传播会受到极大的衰减，无法可靠地传递储存在电磁波 内的信息，而声波的传播有效范围广，频率低的声波甚至可以传播至深海几千米， 是在水中进行测量和观察的最为有效的工具。声纳通过向海水中发射声波并接收反 射回来的超声波发现目标、进行定位和通信的电子设备。舰艇声呐是当前海军进行 水下监测过程中使用的主要设备，可以进一步探测定位、分类、跟踪水下的目标，并 且进行水下的导航和通讯，确保反潜机、舰艇、反潜直升机的战术机动以及引导一 些水下武器的使用。

声呐系统安装平台不限于舰艇，不同平台之间的声呐可组成多基地探测系统。根据 《美、俄潜艇声呐系统对比》（张绅，《舰载装备》，2004年）、微信公众号“海 洋防务前沿”《水下声呐技术、浅海声学及典型装备综述》，声呐系统可安装于舰艇 的首、尾、舷侧等多个位置，也可采用拖曳阵的形式由舰艇拖动使用。同时，声呐也 可以水下声信标、海上浮标等方式应用，并可装备于海岸、飞机与直升机等多种反 潜平台。目前，舰壳（艇载）声呐可以和载机声呐、拖曳阵声呐、舷外投放的以及无 人航行器搭载的声学传感器等组成多基地探测系统，也可进一步在舰艇平台间组成 编队多基地声呐系统，甚至可与固定式海底声呐网络组成多基地声呐，实现水下战 的监视范围扩大，并提高了整体探测效率。

声纳系统从第二次世界大战开始进入高速发展时期，已经历四代系统迭代并向第五 代发展。根据《美、俄潜艇声呐系统对比》（张绅，《舰载装备》，2004年）、《国 外声呐技术研究现状与发展趋势》（赵培聪，《舰船科学技术》，2016年）、《国 外声呐技术发展综述》（杜召平等，《舰船科学技术》，2019年），目前海军强国 主战水下作战信息保障装备为第三代与第四代声纳系统，其中第三代声纳系统以电 子计算机控制的数字化为主要特征，采用艇首声呐、战术被动拖线阵声呐和舷侧阵 声呐配合使用，可充分发挥各自的长处，声呐探测性能较第二段获得突破性进展； 第四代声纳系统以多阵列多频段探测信息综合处理和一体应用为主要特征，将具有 更高的综合控制、综合管理、集中处理、集中显示的特点。近年来，随着对大区域水 下目标探测需求的不断增大和无人反潜技术的发展，开始出现第五代多功能无人操 作声呐，典型代表是美国雷声公司为DARPA反潜持续跟踪无人艇（ACTUV）项目开 发的模块化可缩放声呐系统（MS3）。当前潜艇与海上编队协同作战的需求对声呐 技术提出了更高的要求，集中体现在5个方面：（1）不断向低频、大功率、大基阵 方向发展；（2）广泛采用数字信息技术；（3）系统综合化程度不断提高；（4）不 断提高声呐的可靠性和可维修性；（5）重视环境适应能力。

现代的探测声纳系统的数字信号处理机是探测声纳系统的重要组成部分，信号处理 部分由DSP芯片完成。以主动探测声纳系统为例，根据《水下航行器探测声纳技术》 （龙建标，西北工业大学硕士学位论文，2002年），其由换能器发射基阵、发射机、 接收转换装置、模拟信号预处理、数据采集系统和数字信号处理系统组成。发射机 产生高频的大功率电脉冲串，经过接收转换将发射信号送到换能器发射基阵，换能 器发射基阵将信号转化为声信号向海水空间定向发射声波。发射声波中的一部分的 声波到达目标，目标反射声波在各个方向上产生声波反射，反射的声波中一部分声 波返回到换能器接收基阵转化为电信号，模拟信号预处理机将信号进行放大与滤波， 把噪声滤掉然后将信号送到数据采集系统进行转换，将模拟信号转化为数字信号， 数字信号送到数字信号处理机中经行信号检测，数字信号处理器是由多个数字信号 处理器芯片（DSP芯片）组成的数字系统，可判断接收到的信号是否为目标信号（波 束形成处理），判断目标的方位（多普勒频移处理），判断目标的相对速度（进行能 量检测），对模拟信号预处理系统进行增益控制。最后把检测到的信号信息送到水 下航行器的控制系统。

光纤矢量水听器和分布式光纤水听器是新型光纤水听器的代表，提升水声目标探测 能力。根据《光纤水听器技术的进展》（孟洲等，《激光与光电子学进展》，2021）， 目前国外许多国家对光纤水听器的研究和制作工艺已经趋于完善，光纤水听器大规 模的阵列技术也基本成熟，在实际民用和军事潜艇装备上已经有了实际应用案例。 与此同时，新型光纤水听器逐渐成熟，光纤矢量水听器通常由光纤声压水听器和相 互正交的三个矢量传感器组成，可同步共点地获得声场的标量和三维矢量信息。分 布式光纤水听器是一种利用分布式光纤声波传感技术探测水下声信号的FOH阵列， 仅有一根光纤组成，简单的组成结构使分布式光纤水听器具备高可靠性和空间连续 获取水下声信号的能力。

2. 新材料：深海化和轻量化推动钛合金和复合材料渗透率有望提升，仿生和超材 料等新型材料研制前景可期

钛金属被称为“海洋金属”，有助于提高下潜深度，已在各国潜艇和深潜器的耐压 壳体应用。根据力航钛业官网文章《钛是建造舰船、潜艇的优选材料》，海洋工程用 材料要求必须具有高强度、耐海水热液腐蚀、抗硫化腐蚀、抗微生物附着、高韧性等 特点。而钛金属质轻、高强、耐蚀，特别对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫 能力，是优质轻型结构材料，被称为“海洋金属”，是重要的战略金属材料，可用于 舰船的动力推进系统、深潜器耐压壳体、声纳导流罩等应用领域。随着人们对钛的 开发利用，发现钛不光是航空器材的理想材料，而且也是建造舰船、潜艇的优选材 料。例如核潜艇的外壳采用钛合金制造，其下潜深度是一般潜艇的两倍以上。

俄罗斯先进舰船用钛占舰船结构重量的15%-20%。根据《钛合金及其在舰船装备上 的应用现状与趋势》（常辉，《中国材料进展》，2014），俄罗斯在潜艇用钛金属 方面最先进，先进舰船用钛占舰船结构重量的15%-20%，率先研制出全钛壳核潜艇。 1968年前苏建造了世界上第一艘钛合金多功能核动力潜艇，排水量5200t，长度100m， 是钛合金应用于大型海装结构革命性的一步。1974-1981年前苏联相继建造了一系 列全钛壳体核动力潜艇（Alfa级到NATO），排水量2300t，长80m。1983年建成潜 深最大的钛壳体核动力潜艇“Komsomolets”号，排水量达到5600t，长度120m。 1983-1992年建成了“Sierra”级到“NATO”系列钛合金壳体核动力潜艇，排水量 6300t，长度110m。根据《钛在海军潜艇上的应用与展望》（董洁等，《海洋金属》， 2015），目前美国、法国、日本深海调查船和潜艇上的耐压壳体一般采用钛合金制 造。美国在20世纪60年代建造而后经过改造的可潜6100 m的Seacliff深潜器，其耐 压壳使用了Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金；法国建造的SM97耐压壳使用了Ti-6Al-4V合 金；日本建造的6000 m级深海考察船的耐压壳使用了Ti-6Al-4V合金；前苏联从20世 纪60年代中期开始，先后共生产了6-7艘双层高压壳的“阿尔法”级全钛潜水艇，一 艘潜水艇需要3000t厚钛板。

复合材料对提高潜艇有效负载能力、降低全寿期成本、增强隐身性能等方面有明显 效果。根据《树脂基复合材料在潜艇装备领域的应用现状》（魏征等，《材料开发与 应用》，2020），树脂基复合材料具有比强度高、可设计性强、耐海水腐蚀、无磁、 质轻等特点，已在国外潜艇声纳导流罩、指挥室围壳、上层建筑、升降桅杆、舵翼、 螺旋桨等部位实现了应用，实践证明其对提高潜艇有效负载能力、降低全寿期成本、 增强隐身性能等方面有明显效果。根据《复合材料在船舶上的应用及发展趋势探讨》 （朱昊，《信息记录材料》，2023），复合材料在船舶上应用具有多重优势。一是 轻量化的优势可降低燃油消耗和运营成本，二是耐腐蚀特性，海水、潮湿空气、环境 污染物等使得船舶容易被腐蚀，采用复合材料的船舶可以有效地降低腐蚀问题，从 而延长使用寿命，三是高强度、高模量等高性能特点在满足船体强度需求的同时， 能够实现局部应力调整，提高设计自由度，四是可塑性的优势可以灵活地控制尺寸、 形状和流线外形，为船体设计带来更大的空间，创造更多的外形和特性，有效提高 制造效率和船体质量。根据《NASA 联合开发碳纤维复合材料壳体深海潜艇》（纤 维复合材料，2020），美国Ocean Gate深海探测公司宣布与美国宇航局NASA签署 合作协议，共同开发能够经受深海高压环境和宇宙真空环境的碳纤维高压壳体。

仿生材料带动新型仿生无人潜航器的研发，使UUV具有更强隐蔽性和机动性。仿生 UUV指模拟水生生物建造的UUV，相比常规UUV，其具有较强的隐蔽性，以及由于 其模拟水生动物的推进模式，具有更高的推进效率以及机动性能。仿生技术发展较 快，且前景广阔，近年来陆续研发出以海豚、金枪鱼、蝠鲼为原型的仿生UUV。目 前新型的仿生材料为仿生UUV的研制与发展注入新的活力，包括形状记忆合金、压 电体、离子电动聚合物、离子导电聚合物薄膜等，如爱沙尼亚Tallinn大学尝试利用电 活化聚合物（Electro active Polymer，EPA）的人工肌肉作为驱动器仿制鱼类波动长 鳍，取得了突破性进展。根据《智能自主式水下航行器技术发展研究》（侯海平等， 《舰船科学技术》，2022），最近被关注的是新型仿生AUV“幽灵泳者”（Ghost Swimmer），是美海军作战部长快速创新单位（CRIC）计划 Silent NEMO项目开发 的一系列“科幻变现实”的最新成。Ghost Swimmer 在沿河情报侦察监视、港口探 测与持续监视等方面有巨大的应用前景，获得包括美海岸警卫队（USCG）、海军远 征作战指挥部（NECC）的广泛认可。2017 年英国海军发布了一系列基于仿生的极 具未来感的潜艇及负载概念，包括“鹦鹉螺”-100 仿生潜艇、“鳗鱼” 仿生无人航 行器 、“飞鱼”仿生武器和多种仿生微型潜航器，设计灵感主要来自于海洋生物。

3. 新工艺：3D打印和PHM有望降低舰船建造成本，提升效率，受到美海军高度重视

增材制造技术引入舰船建造以及零部件制造及维修，能有效降低舰船建造成本。据 《冷喷涂增材制造技术研究现状及应用与挑战》（崔烺等，《稀有金属材料与工程》， 2023），增材制造（Addictive Manufacturing，AM）技术是一种根据3D模型将材料 逐层叠加连接起来的制造工艺。增材制造技术应用领域广泛，并逐渐被引入到潜艇 及其零部件或者无人潜航器的制作当中，有望推动建造成本降低和效率提高。根据 中国舰船研究公众号2020年7月文章《增材制造在美海军舰船装备研制中的应用进 展》 ，2017年7 月，美国橡 树岭国家实验 室（ ORNL）与海军 颠覆性技 术 （DisruptiveTechnology）实验室合作开发出美军首个3D打印的潜艇艇体。该艇体采 用ORNL的大面积增材制造（BAAM）技术制造，在4周时间内完成了约9.14米长的 潜艇艇体模型从概念设计到组装的全过程，将成本降低90%，此举可为潜艇研发论 证提供高效支持。2019年5月，美海军利用增材制造技术，成功为海豹突击队制备了 小型载人潜水器艇体，生产周期从原来的5个月缩短至数周，耗资从80万美元降至6 万美元。根据国防制造公众号2020年12月文章《美军3D打印自动无人潜艇有望用于 未来水下战》，在DARPA的资助下，DiveTechnologies公司与美国海军水下作战中 心（NUWC）合作，利用3D打印技术建造出一艘名为“DIVE-LD”的自动无人潜艇， 从设计到生产仅需几周时间，未来有望用于自主排雷和摧毁任务，甚至配备鱼雷或 其他武器。

增材制造技术受美海军高度重视，应用前景广泛。根据中国舰船研究公众号2019年 文章《美海军通过增材制造/3D打印技术增强海上力量》，近年来，CSAM技术由于 其高效、高性能及绿色环保等优点受到世界各国科技界和工业界的高度重视，成为 国际AM领域新技术的研究热点之一。美海军部在增材制造技术开发及应用方面具有 完善的组织机构。海军增材制造执行委员会，由海军助理副部长组成，负责研究，开 发，测试和评估工作。2017年5月，海军增材制造委员会联合海军多个部门研究并发 布了《海军增材制造实施规划2.0》，确定了以下五个目标：加强增材制造系统的开 发和集成；培养对增材制造零件进行认证的能力；增材制造框架和工具进行数字标 准化，实现端到端流程集成；建立美海军先进的集成数字化制造网格；对海军员工 增材制造教育、培训和认证进行流程化。

PHM在舰船潜艇等武器装备的应用具有安全、经济双重价值。根据《故障预测与健 康管理系统研究与应用现状分析》（李思雨等，火炮发射与控制学报，2023），PHM 在军事领域展现出良好的应用前景，研究PHM系统、技术的安全和经济价值如下： （1）通过预测装备剩余寿命，及时控制装备使用，可以实现以最低的费用保持装备 可靠性、安全性；（2）通过智能化决策支持，使维修的计划性增强，装备利用率和 战斗力（生产效率）得到有效提升；（3）通过运行PHM 系统，可总体、定量、直 观掌握装备运行状态，大幅提升装备的信息化管理水平。

编辑：火腿肠