军用UUV的发展与应用前景展望＊

李德远 吴汪洋 李晓晨

（海军驻四三一厂军代表室 葫芦岛 125004）

1 前言

水下无人航行器（Unmanned Undersea Vehicle，UUV）作为一种海上力量倍增器，有着广泛而重要的军事用途，在未来海战中有不可替代的作用。随着UUV及相关技术的发展，UUV被已经用于执行扫雷、侦察、情报搜集及海洋探测等任务，在未来海战中还可能作为水下武器平台、后勤支持平台等装备使用。

UUV主要分为遥控水下航行器（Remotely Operated Vehicle，ROV）和自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）两类。ROV后面拖带电缆或光缆，在人的控制下进行工作。其研制开始于20世纪50年代，70～80年代已经发展得相当成熟。随着微电子、计算机、人工智能、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的发展，AUV脱颖而出，目前正处在蓬勃发展阶段。AUV自带能源，采用自治控制方式，灵活自如，可广泛应用于侦察监视、情报收集、跟踪、预警、通讯中继、水下攻击等各方面。

2 军用UUV的应用与发展

为了在海战中取得优势，各海洋大国都在开发各种用途的军用水下航行器，包括探雷型水下航行器、扫雷型水下航行器、侦察型水下航行器、攻击型水下航行器等。其中美国、俄罗斯、欧洲和日本在水下航行器领域居于世界先进水平。

执行水下打捞和救助任务是水下航行器发展初期的典型使命，一般采取有缆方式。在水下航行器的发展进程中，UUV多次成功执行过水下打捞和救助任务。

UUV的隐蔽性使它更能够适应于水下侦察和警戒任务，在敏感海区、争议海区或可能的未来海战场，由于种种原因，常规海上军事力量无法去收集信息、侦察目标；或者在潜艇无法活动的浅水区域，需要一些秘密装备或者说无人系统能够渗透到上述地区进行搜集情报、监视和侦察侦察。显然，UUV是执行上述任务的最好载体。在危险度很高而且环境状况随时变化的浅海，UUV可以长时间、自主地进行隐秘性工作，收集水中和水面上的所有情报。美国、日本、加拿大、俄罗斯、法国、英国、德国等许多国家都研制了执行水下搜索和侦察的UUV。

在UUV的发展过程中，探雷、扫雷是一项重要的使命。其工作模式主要有以下几种：对水雷场进行隐蔽侦察，根据侦察信息，母船可以得到雷区相关数据，从而选择安全航线，或者采用其它装备扫雷；声呐发现水雷后，先给出其大致方位，然后给ROV装上扫雷战斗部，再把ROV放入水中。操作人员控制ROV驶向目标，在进一步对目标精确定位，由ROV把炸药在水雷旁放好，然后返回母舰，最后引爆水雷。扫雷型UUV是一种一次性UUV，肩负探雷和灭雷两种使命，一旦探测到敌人的水雷，则以与水雷同归于尽的方式除掉水雷。

为了保护本国领海，不少国家都在研究和敷设水下通讯网络，作为未来海战侦察、通讯和中继网络。而UUV既可以通过该水下通讯网络与水面进行双向通讯，也可以作为该水下通讯网络的通讯中继装置。如果用多条UUV可以在水下组成一个具有作战、侦察、通讯、警戒等功能的局部网络系统，在海战中将发挥极大的作用。

3 军用UUV的组成

从作战的角度来说，UUV应当分为两个基本部分：1）为执行作战任务提供保障条件的部分，即航行器基本载体模块；2）具体执行作战任务的部分，即作战任务模块。

3.1 基本载体模块

基本载体模块主要反映UUV的共性要求或共性特征，无论执行哪一种作战使命都需要把任务模块送至一定的地方，这就需要UUV首先是一个能够自主航行的水下武器载体或武器平台。基本载体模块的功能和性能参数应当采取尽量包容的原则，即尽可能覆盖各作战使命个性特征的要求，然后综合考虑各相关因素，进行优化，以获得最优的性能。航行器基本载体部分主要包括导航控制段、航行控制段、辅助推进段、动力舱、螺旋桨、水平鳍、推进电机、舵机组件、尾轴组件等装置。作战相关的UUV主要技术参数包括载体、发射回收方式、航程、航行时间、航速、最大航深、导航定位精度、动态控制精度、遥控距离、搭载能量等。

3.2 作战任务模块

作战任务模块是UUV执行军事作战任务的核心部分，主要反映UUV执行不同作战使命的个性要求或个性特征。作为能够反复使用的平台，模块化的设计使UUV的使用和维护更加灵活多样。同样的UUV可以通过配置不同的任务模块，完成多样化的任务。因此，UUV在水下作战中是一个多面手，例如执行警戒、探测任务时，需要探测装置和通讯装置，不需要主动声源，也不需要更大的功率；而执行攻击任务时，需要大功率的声源和精确的定位系统，而执行特殊任务时，则需要配置相应的作战设备，所以执行不同的作战使命需要使用不同的任务模块。相应地为完成不同的任务，也会对基本载体模块的性能参数如：航程、载重、速度、续航力等有不同的需求。

4 UUV的布放与回收方式

UUV虽然可自主航行，但无论是人工实时遥控还是按预设程序自主航行工作，UUV均需有一个基地或母船作为保障平台，完成对UUV的投放、控制、回收和维护等工作，由于UUV的多样性，其保障平台也各不相同，既可以是岸基固定式的，也可以是水面水下航行的机动平台，甚至可以是人工或空中平台。现在UUV的布放和回收多以水面或水下平台为主。

水面布放相对实施起来比较简单、可靠，可分为滑道型、甲板起重型、船坞型以及人工布放等，其中甲板起重型布放方式是目前采用最多的方法，起重机架、绞盘等的发展都比较成熟，发射时碰撞很少，有利于保护UUV及内部设备，人工干预也少。船坞型布放方式将发射过程转移到水下，受海情的影响相对较小，布放较安全。水面回收方式适用于从海面舰艇上回收UUV，同样可以分为滑道型、甲板起重型、船坞型以及人工回收等方式。水面平台对UUV实施保障较易受到海情的影响，对于军事任务而言可能会减弱UUV执行任务时隐蔽性。

相对水面布放而言，水下平台的支撑作用更具隐蔽性。UUV水下布放主要有鱼雷管发射型、水下发射管发射型、艇外垂直发射型等方式。水下回收方式包括：牵引回收、机械臂回收、直接对接回收、附着在潜艇外侧回等。总之，水下回收较水面回收更不易受外界环境影响，而且可以保证回收时的隐蔽性，适用于军用UUV的回收。但是，水下回收对UUV控制精度要求高，必须尽量减小碰撞及水压带来的破坏。

不同的支撑平台各有特色，优缺点泾渭分明，对于不同的任务，可根据需要进行选择。

5 UUV在水下作战中的应用

根据UUV的定义，现在使用的多种武器（如鱼雷、声诱饵、具有智能化的水雷等）都可以纳入UUV都范畴。然而，UUV的作用决不仅限于此，由于它目标小、续航时间长、使用方式更灵活，功能更强、外形和布放形式更多样化，而且多数情况下可以反复使用，在搜索侦查、远程攻击、潜艇防御、自主作战以及水下网络作战等方面都可担负更重要的任务或提高现有设备的作战性能。

5.1 搜索和侦察

搜索和侦察功能主要是收集和传送多种形式的数据，在敏感区域或潜艇难以到达的区域，UUV自主完成水下搜索任务，它可作为一个艇外传感器或独立武器平台，在不增加母舰危险的前提下扩大探测范围。

5.1.1 海洋战术数据收集

传统的海洋数据收集一般是依靠舰船表面安放或牵引各种探测系统，这种方式受到水面舰船速度和设备操作方面的限制，效率较低。如果采用UUV收集海洋战术数据，其灵活自主的性能可以更小的成本收集到更高质量的数据，而且数倍于水面舰船的效率。特别是在有领土争议的海区或地理条件复杂的浅海区，UUV的隐蔽性和自主性更加具有优势。此外还可以采用UUV建立长期的活动观测站。

5.1.2 搜索和侦察

在危险的海域，我方潜艇可以使自己保持在安全海域，由携带先进探测系统的UUV在前方长时间的执行侦察警戒任务，该区域可以是敌方舰艇经常出入的潜艇基地、港口和重要运输线附近的水域，一旦发现敌方舰艇，则及时与指挥中心通讯，并根据指挥中心的命令执行跟踪或攻击使命。多艘侦察型UUV可以组成一个移动的水下侦察、监视网络，该水下侦察、监视网络可以布放于某一固定海域执行任务，也可以根据作战需求前往某一敏感海域布放，执行侦察和监视任务。

5.2 反水雷作战

由水面舰艇或潜艇在距离敌人海岸数十公里外的安全位置发射一艘或多艘UUV，UUV自主航行或操作人员通过光（电）缆控制隐蔽搜索敌近岸的水雷，将侦察信息发回母船或者依靠自身的软件系统进行目标识别。如果确认了敌方水雷后，可以通过线导遥控型UUV在水雷附近放置战斗部灭雷，或由自主式UUV直接攻击，以同归于尽的方式扫雷。

5.3 水下潜伏式自主作战平台

UUV可以根据战术需要，进行远程布放，长期潜伏在预定海域。由于其自身背景噪声低，有利于探测安静型潜艇或航母，一旦发现目标，可以实施近距离偷袭，威力较大。与水雷相比，UUV作为自主作战平台，具有智能性、长期性、隐蔽性、高性能和可回收的优点。UUV可作为自主水雷布放平台，也可以用于发射远程鱼雷、发射远程导弹、发射攻击UUV、布放水雷防御装置等。

5.4 水下防御作战

大航程、隐蔽性使得UUV成为一种有效的信息或武器平台，可以隐蔽接近侦察、干扰甚至攻击毁伤，近距离发射武器等。因此，UUV的特点非常适合于潜艇的防御作战，它可以作为欺骗目标、压制设备或佯动目标，掩护潜艇的行动。

声诱饵、声干扰器也可以视作UUV的一种，可以模拟潜艇的声学特性，接收敌主动声纳信号，并复制模拟欺骗信号，或直接产生潜艇的模拟声信号，达到混淆敌探测设备，保护我方潜艇的目的。UUV同诱饵区别在于它可以不受发射平台的限制，体积更大，功能更强，工作时间也更长，可以模拟潜艇的运动特性，同时可以回收重复使用，UUV在防御作战中使用，可以改变现有防御系统在受到威胁时才进行被动防御的模式，转而成为更为积极的主动防御模式，掩护并辅助水下作战平台完成攻击、侦查或通过威胁海域的任务。

5.5 战斗支援功能

UUV可以作为战斗支援平台，参与水下作战，提高水下作战的效能，保障我重要作战目标的安全性。利用其隐蔽性和智能化的特点，UUV在水下可以完成攻击目标指示、通讯中继、辅助导航、信息中转等辅助作战功能。

当被攻击目标有着强大的反潜能力时。我潜艇难以接近对方目标，就需要对目标进行远程攻击，UUV能够为鱼雷提高目标指示，在辅助作战过程中，UUV主要用于不同平台之间，海上、岸上甚至是空中和太空中重要的通讯及导航连接。如UUV可以作为一个水下平台和舰队之间的信息中转站，或是可以隐蔽地浮到水面展开天线，进行通讯和导航。如果敷设了水下通讯网络，作为未来海战的侦察、通讯网络。则UUV既可以通过该水下通讯网络与指挥中心进行双向通讯，及时传输侦察信息；也可以作为该水下通讯网络的网络节点，作为通讯中继装置。作为导航的辅助，UUV可作为临时浮标布置到指定的区域，或者迅速浮到水面为军事行动提供信息或通讯服务；UUV也可以在水下平台与GPS或其它导航工具之间提供连接，避免水下平台的暴露危险。

6 UUV与潜艇武器系统集成关键技术

6.1 UUV同水下作战系统信息交互技术

UUV的水下作战并不是空中楼阁，功能再强大的UUV也需要有足够的信息支持和水下作战平台的协同，因此UUV需要完美地融入作战体系。在UUV使用之前，需要根据UUV作战使用需求和艇上作战系统要求，确定潜射UUV的控制流程、接口方式、信息结构，并对UUV获得对信息对处理方式。在UUV的使用过程中，潜艇对UUV的遥控作为UUV自主控制的补充，是UUV正常控制的一个组成部分，也可以是在紧急或特殊情况下才对UUV实行控制，另一方面，UUV也需要把探测到的信息及时的传输到潜艇，以便潜艇及时决策和反应。在与UUV的双向通讯中，需要解决如何安全可靠地建立通讯通道、维护通讯可靠性、确定信息编码方式以在有限的通讯速率下传输更丰富的信息。

6.2 UUV多任务模块接口技术

UUV的模块化设计和任务重构技术是UUV区别于现有水下武器装备和普通UUV的重要区别，有利于缩短产品研制周期，降低产品研制成本，提高产品技术性能与可靠性及维修性，更主要的是有利于产品更新换代，有利于实现产品的系列化，有利于根据不同功能、任务要求，迅速的进行重构。但不同的任务模块，有着不同的功能和性能，也有不同的输入和输出的接口关系和信息内容，因此需要协调并统一不同任务模块间的接口，完成UUV的任务重构。

6.3 通讯技术

UUV同控制平台对通讯包括电缆通讯、光纤通讯、水声通讯和无线电通讯等。其中电缆通讯和光纤通讯属于有线通讯，信号传送速度快，可靠性高，但是需要中继装置，其结构比较复杂，但UUV的机动性和作业范围受到限制。

在水下实现无线通讯的唯一手段就是水声通讯，水声通讯的距离取决于所使用的载波频率及发射的功率，对水下航行器来说，这两者都受到了很大的限制，因此如何在功率有限的情况下，提高通信距离是一个难题。

6.4 UUV的水下布放和回收技术

随着微电子、计算机、人工智能、小型导航设备、指挥与控制硬件、通信、逻辑与软件技术等的蓬勃发展，UUV的导航、通信、控制、传感技术日渐成熟并已走向实用化。然而对UUV水下回收装置的设计与回收方法的研究却进展较慢，尚有许多工作需要去做。解决这个问题的关键就是要在充分研究回收方法的基础上设计出合适的回收装置以安全、可靠、快速地回收UUV。

7 结语

随着科学技术特别是信息技术的飞速发展，新军事变革的浪潮蓬勃兴起，大批信息化武器装备如雨后春笋般不断涌现，并呈现出相互融合、相互渗透和高度集成的发展新趋势，战争的手段正在由机械划时代向信息化时代转变。

新军事变革的实质是将工业时代的机械化军队改造成为信息时代的信息化军队，即组建一个以海、陆、空、天、水下的“传感器和发射器”为一体的信息网络系统，并与决策者形成一个大系统，使各作战平台和作战单位能共享战场态势信息，进行自我协同、整体攻防，成倍提高作战效果。作为信息网络的节点，UUV是水下系统的关键探测和攻击设备，从长期发展的角度看，UUV必然是信息网络系统中的关键装备。

［1］钱东，孟庆国，薛蒙，等.美海军UUV的任务与能力需求［J］.鱼雷技术，2005（4）：7－12.

［2］海天.未来海战的杀手锏—新概念武器之无人潜航器［J］.舰载武器，2006（2）：70－71.

［3］Naval Undersea Warfare Center Division Newport，Space and Naval Warfare Systems Center San Diego，Naval Oceanographic Office，Naval Surface Warfare Center Dahlgren Division，Coastal Systems Station，and the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory UUV Master Plan（2004update）［R／OL］，2004.

［4］葛晖，徐德民，项庆睿.自主式水下航行器控制技术新发展［J］.鱼雷技术，2007（3）：1－7.

［5］徐玉如，庞永杰.智能水下机器人技术展望［J］.智能系统学报，2006（1）：9－16.

［6］赵海东.军用无人水下航行器［J］.国防技术基础，2003（2）：10－11.

［7］Committee for Undersea Weapons Science and Technology Naval Studies Board and Commission on Physical Sciences，Mathematics，and Applications National Research Council.An Assessment of Undersea Weapons Science and Technology［R／OL］.National Academy Press Washington，D.D，2000.

［8］陈强，汪玉.国外军用UUV发展现状及发展趋势［J］.论证与研究，2005（3）：1－6.

［9］孙碧娇.美海军无人潜航器关键技术综述［J］.鱼雷技术，2006（4）：7－10.