无人装备在护航行动中的应用问题研究

杜军欣 陈维义 王银

关键词：无人装备;护航行动;发展构想

引言

当今高新技术的飞速发展，世界各发达国家海军正纷纷加大无人装备的研发力度，大数据、云计算、人工智能、自动驾驶、协同控制等先进技术日趋成熟，无人装备的性能得到了很大提升，已广泛用于侦察、干扰、攻击等军事各领域。随着海军护航任务向常态化深入，更多无人装备将投入到护航行动中。

1无人装备的发展概述

根据海军作战环境以及作战需求，无人装备主要包括无人机、无人艇。

1.1无人机的发展概述

1.1.1无人机的概念

无人机，又称无人驾驶航空器（UAV，Unmanned Aircraft Vehicle），是指无人驾驶、用空气动力产生升力，能够自主或遥控飞行，多次使用或回收，并且能够搭载有效载荷完成指定任务的动力驱动飞行器。它与控制站、有效载荷、测控链路以及必要的发射/回收系统、综合保障系统等构成无人机系统（UAS，Unmanned Aircraft System）。

1.1.2无人机的分类

无人机可依据航程、航时、飞行高度、起飞重量、飞行速度等多种方法分类。考虑到海军的需求特点，一般综合运用起降（发射回收）场地/平台、任务半径、航速/航时、最大起飞重量、任务类型等特征参数进行分类描述。

按照起降（发射回收）场地/平台可分为岸基无人机、舰载无人机、岛礁无人机和空射无人机等。

按照飞行高度可分为超低空（小于100米）、低空（100-1000米）、中空（1000-7000米）、中高空（7000-18000米）、高空（18000-20000米）以及临近空间（大于20000米）。

按照任务类型可分为侦察监视、警戒探测、通信中继、信息对抗、察打一体、无人作战以及反潜等不同类型，按照使命任务性质分为战术、战役和战略。

按照平台结构可分为固定翼无人机、无人直升机、复合构型飞行器等;按照最大起飞重量不同，固定翼无人机可分为微型（小于10千克）、小型（10-400千克）、中型（400-2000千克）和大型无人机（2000千克以上）;无人直升机按照起飞重量可分为小型（小于400千克）、轻型（400-800千克）、中型（800-2000千克）、重型（2000千克以上）等。

按照動力能源可分为电动无人机、太阳能无人机等;按照巡航速度可分为低速（小于0.3马赫）、高速（大于0.3马赫）;按照航时可分为普通航时（小于12小时）、长航时（大于12小时）和超长航时（大于24小时）。

1.1.3无人机的特点

无人机主要具有以下特点：一是续航时间长，效率高，可摆脱人的生理因素限制，完全以任务需求为中心设计，具备长时间飞行能力，特别适合执行枯燥任务（单调重复性、长时间飞行）。二是无人员伤亡，风险小，无人机上没有人员，操纵人员在相对安全的环境下工作，伤亡风险较低，特别适合执行压制敌防空系统、纵深攻击、战役战术侦察等危险性高的任务。三是全寿命费用低，综合效费比高，随着无人机能力、技术水平和可靠性要求的提升，单机采购成本已不算便宜，但综合考虑无人机“飞行员”培养、训练使用和维护保障费用，无人机全寿命周期费用相比有人机将成倍降低，综合效费比很高。

1.2无人艇的发展概述

1.2.1无人艇的概念

水面无人艇（USV ，Unmanned Surface Vehicle）是一种具有一定自主能力、可在不搭载操作人员情况下自主航行并完成一定作战或作业任务的水上平台。

1.2.2无人艇的分类

与其他无人装备相比，无人水面艇的发展相对滞后，但自主程度在不断提升。自主程度是衡量无人系统先进性的核心指标。无人艇按自主程度可分为遥控型、半自主型和全自主型三类。由于全自主控制方式对智能化程度要求较高，实现极为困难，尚处于研究探索阶段。目前各国无人艇多采用半自主型。但是，从国外已服役或在研的无人艇型看，全自主无人艇是未来发展的目标。

1.2.3无人艇的特点

无人艇主要具有以下特点：一是无需搭乘操作人员，无人艇的能力边界不受人类生理条件限制，可在恶劣或高威胁条件下代替有人装备执行任务，减少人员伤亡、降低人员工作强度。二是无需专门考虑载人保障，更易实现小型化、集成化和模块化设计，隐蔽性高，使用灵活，经济性好。

2无人装备在护航行动中应用必要性

当前一个时期，海军护航已经成为常态。无人装备作为海军标志性信息化装备之一，又是海军新质作战力量的主要组成部分，海军战斗力的“倍增器”，必将加入护航行动。

2.1大力推进无人装备在护航行动中的运用是确保在新一轮军事变革中赢得先机的必然要求

世界军事强国将无人装备视为夺取未来作战优势必不可少的重要作战手段，在无人装备发展方面倾注大量资源，试图领先一步。美军认为“无人装备在所有作战行动中成为关键角色之一”，为夺取新一轮大国军事竞争的绝对优势地位，其提出了应对中俄军事竞争的“第三次抵消战略”，重点发展能够“改变未来战局”的颠覆性技术，其中自主学习系统、人机协作、先进有人无人作战编组等技术领域与无人装备密切相关，在五大关键技术领域占了三项。无人装备将成为未来战争的主要作战手段，必然要求海军顺应世界武器装备发展趋势，加快无人装备发展，在新一轮军事变革中赢得先机。

2.2大力推进无人装备在护航行动中的运用是拓展主战舰艇多样化任务能力的有效手段

远海护航行动是海军最典型的非战争军事行动，任务兵力均为主战舰艇，在行动中使用无人装备，将是拓展主战舰艇多样化任务能力的有效手段和破解海上体系作战难题的有效抓手：一是无人装备与战斗舰艇搭配使用，前置部署至海盗高威胁区，拓展警戒巡逻范围，实现持久监视，缓解护航区域过大，警戒兵力不足的现状，并可快速前出支援被袭船舶。二是随舰艇执行任务的无人装备，可根据任务需求搭载多种模块化任务载荷，大大提高了用兵效益，同时弥补现有舰艇编队的能力短板。三是无人装备可执行对武装人员的跟踪监视、危化学品物资运送船舶事故救援等危险任务，减少进入高危区域的有人舰船和人員，最大限度避免人员伤亡。

2.3大力推进无人装备在护航行动中的运用是驱动装备技术创新发展的重要途径

远海护航是最接近实际战争的练兵，是无人装备技战术性能最有效的检验平台，近年来无人装备技术的发展同步促进了新能源、新材料以及人工智能等技术领域快速发展，无人装备的发展也必将带动海军无人装备技术创新发展，为海军兵力结构优化和装备技术发展“弯道超车”提供有效途径：一是相比有人装备平台设计，无人装备约束少、复杂程度低，更易于应用新外形、新材料、模块化设计、人工智能等最新技术成果，先期形成突破并完成实际应用，将为有人装备积累经验并奠定基础。二是行业基础投入要求低、军民通用性强、国内单位参与度高，可作为推动军民融合发展的有效抓手，吸纳人工智能、新材料、动力等不同领域的新鲜力量进入无人装备研究队伍，以有序竞争促进无人装备行业创新发展。三是相比有人平台，在发展中更利于贯彻“自顶向下”的总体思想，立足体系运用要求，突破装备固有理念与技术定势，推动平台与任务系统协调发展，同时也将带动有人、无人装备体系集成，促进海军兵力结构优化。通过远海护航敏锐捕捉具有重大影响的无人装备前沿技术，主动作为，优选技术发展途径，创造推进无人装备由渐进式演变到跨越式发展模式的动力，为长远发展增强后劲，为“弯道超车”奠定基础。

3无人装备在护航行动中可承担的任务

随着无人装备的应用更加广泛，在海军兵力中地位也越来越重要，具有不可或缺的作用，任务样式应适时向护航行动拓展。立足目前实际并着眼未来发展，总结无人装备可能担负的各种任务功能，经初步的任务效能对比分析，同时考虑远海护航的现实需求和任务功能分类方式，无人装备主要有警戒巡逻、侦观察预警、海战场环境调查、有限打击、物资输送、通信中继等6种典型的运用模式。

3.1警戒巡逻

护航编队在海上主要威胁是来自海盗船只对自身和被护船舶的袭击威胁，无人装备可作为护航编队的前置防御力量，主要遂行对水面小目标和可疑目标的远程跟踪、识别、警戒等任务。

3.2侦观察预警

护航行动中可利用无人装备目标特性小、机动灵活、续航时间长等优势，进行抵近侦察、跟踪监视和预警探测等任务。

3.3战场环境调查

护航区域均为重点关注区域，护航期间应充分发挥无人装备续航时间长、可持久存在的优点，开展侦察监视、海洋调查、区域导航等战场环境调查，解决平时和战时编队的战场环境信息保障问题。

3.4有限打击

护航期间，海盗或武装人员对护航编队和被护船舶袭击时，充分发挥无人装备反应速度快，可最大限度避免人员伤亡的特点，对来袭海盗或武装人员进行有限打击。

3.5物资输送

无人装备还能在护航中执行物资转运任务，主要用于执行物资补给输送任务，特别是危化学品物资转运，或其它有人舰船难以和不宜接近的海上目标，或航线和补给物资相对固定的海上目标等，实施分发性和周期性物资补给任务。

3.6通信中继

远海护航通信主要依靠卫星资源，保障手段单一，备用手段少。在通信中断时无人装备可担负中继通信任务，达成有效可靠的通信。

4无人装备在护航行动中发展构想

根据国内外相关技术领域的特点，结合远海护航实际，无人装备在护航行动中的发展将呈现出如下趋势：

4.1发展通用平台，不断提升无人装备自主化、模块化、开放式结构和网络化能力

远海护航行动，要求无人平台随舰艇执行任务，对平台的体积、数量、布放条件等都提出了较高的要求，牵引舰载无人平台向着通用平台方向不断改进完善，使之具备更高自主能力、模块化、开放式结构和网络系统。未来的无人装备将实现根据环境的变化，自主感知、评估、规避潜在威胁，自主处理、自行规划下一步行为，实现全自主控制，采用统一的模块化和接口，还能使不同平台的组件和子系统进行互换，这对提高装备维修效率与降低后勤保障压力具有非常大的意义。

4.2发展隐身技术，不断提升无人装备隐身性能

提升无人设备隐身性能已成为提高生存力和作战效能的基本手段，也一直是各装备厂家追逐的目标。目前，提高隐身性能主要采用的方法和技术有：机体外形隐身设计技术、隐身降噪技术、隐身材料技术、红外隐身技术以及电磁信号隐身技术等，对无人装备的电磁信号进行隐身，降低被敌方侦获概率，对我执行隐蔽侦察、跟踪监视等任务提供天然的保护。

4.3发展稳定的通信系统，不断提升无人装备的生存能力

近年来，无人装备的通信技术持续发展，但是无人装备高度依赖于通信的特点，使它们很容易受到干扰，其通信资源也容易受到攻击。新型的通信干扰设备门槛低，易获得，很容易被海盗利用干扰，所以我们必须发展低截获概率通信体制和调频来保持通信隐蔽;同时发展高速大容量的通信链路支持高清视频和多源信息回传，保证无人装备在护航行动中的安全可靠使用。

4.4发展平台的互操作性，不断提升无人装备协同组网能力

未来海战场电磁环境复杂，威胁多样，无人装备由于供电、体积和重量等因素限制，单一装备能携带的载荷有限，严重制约无人平台的作战使用，单一无人装备并不能有效应对，必须提高无人装备进行协同组网作战的能力，这种协同组网能力不仅是无人装备之间的协同，还包括与其它有人、无人系统的协同，甚至是与民用系统间的协同完成任务的能力。

4.5发展方便快捷的布放回收技术，不断提升无人装备快速反应能力

布放回收技术是无人装备能否成功运行的关键，护航使用的无人装备，都是大型舰艇携带，其布放与回收需依托母舰进行，且对母舰航向、航速、海况等均有要求，操纵起重机、挂接等动作需要人力参与，效率低、危险性大。只有不断提升无人装备布放回收系统的安全和可操作性，系统的通用、自主与可移植性等，实现高海况、高航速下对无人装备的安全、快速布放回收，才能适应远航护航行动。