導讀

近幾年來，以無人潛航器、無人機為主體的無人作戰裝備逐漸在海洋軍事應用中嶄露頭角，特別是無人潛航器已成為世界各國海軍裝備的一個重點研究方向。各軍事大國試圖通過大力發展以自主潛航器為主體的水下戰無人裝備來構建或保持水下優勢,打造新型水下作戰體系。

美國

一、推進反潛裝備體系構成變革

目前美軍反潛裝備主要包括海洋監視衛星、固定翼反潛巡邏機、反潛直升機、水面艦艇、核潛艇、水下固定式聲納陣等。以無人潛航器、無人機和無人艇為代表的新型反潛探測裝備部署後，美軍的反潛裝備體系構成將發生重大變革：空中將增加反潛無人機，水面將增加反潛無人艇，水下將增加海底預置裝備、潛艇布放式水下作戰群、以及其他平臺布放的水下探測網等新型裝備。

通過這一輪變革，美軍反潛裝備體系層次更加豐富，裝備種類更加多樣，增加了常態反潛巡邏的時間密度，細化了重點水域環境描述的顆粒度。

二、實現長航時高機動作戰效能

1、長航時

目前無人潛航器所攜帶的燃料維持不了太長的續航時間，頻繁的進行能源補給或被母船回收並不是一件好事，尤其是在對手擁有高效能、全方面的反潛手段時，頻繁上浮回收在戰場之上將喪失優勢。

為了解決這一問題，美國展開了對無人潛航器動力系統續航能力方面的研究。2004年，美國發布《掌控無人潛航器計劃》，提出為適應長期情報監視與偵察或作戰需求，需研發長續航力、高可靠性推進系統，將現有無人潛航器水下續航力從10～40小時提高到幾天甚至幾周。2011年，美國海軍釋出了長航時無人潛航器（LEUUV）未來海軍能力專案，重點關注了固態氧化物燃料電池和質子交換膜燃料電池。美國海軍要求，至專案中遠期無人潛航器動力系統（含氫源和氧源）功率密度需達到500Wh/L和500Wh/kg，符合安全性標準，在儲存、執行和維修時不會發生危險。

同時美國也通過國際合作的手段進行優勢互補快速研發，利用美在氫儲存研究方面的優勢和日本在發電技術方面的優勢共同研發用於無人潛航器高效能燃料電池，實現一次性續航30天。日方在該專案上投入約26億日元（日本防衛省2014～2018財年度）。

可以預見，隨著燃料電池技術的進步，無人潛航器的航速、續航力將逐步提高。以月為單位的續航時長將保證無人潛航器能夠脫離編隊實現分散式C4ISR作戰任務。

2、高機動

無人水下潛航器的流體動力學研究表明：速度翻倍，所需能量要增加8倍。效能的妥協導致大多數無人潛航器目前執行在5節之內。更慢的速度顯然需要更長的時間才能達到操作區域。類似的權衡需要優化能量儲存和負載之間的關係，如大小、動力和續航。雖然無人水下潛航器的電池能用幾個小時或幾天，但具體多寡也取決於距離和感測器負荷的影響。

電池或燃料電池技術的功率限制影響無人潛航器的速度和續航能力，因此滑翔一度成為當前無人潛航器的選擇。水下滑翔機的兩種基本設計已成為主流：一是採用低阻力的流線型外殼、由水下機翼做功轉換為前進運動；二是潛航器附帶的浮漂利用海水膨脹運動傳輸到底部，進而利用機翼產生浮力產生向前的運動。由於單純使用浮力驅動方式，水下滑翔機在水下只能做鋸齒形和螺旋迴轉軌跡航行，其航跡控制和定位精度低、航速慢，在風浪較大的海面可能會出現隨波逐流的情況，從而限制了水下滑翔機的應用範圍。

滑翔機式潛航器

滑翔機式的無人潛航器的能源技術發展具有無限的潛力，續航時間可達極長，但缺點是速度緩慢，這限制了它們在戰術上的效用，僅適合海洋資料採集等任務。缺乏戰術機動性使得水下滑翔式潛航器無法滿足核攻擊潛艇的要求。面對威脅以及威脅徵兆做出迅速、果斷的反應，主動機動以改變敵方策略，限制其可用資源，阻止其行動的關鍵就是發展水下裝備的機動性。

為了解決這一問題，一方面需要為無人潛航器另外配備一套動力推進系統。例如俄羅斯“波塞冬”無人潛航器採用核動力裝置，極大地提升了航速和機動性。另一方面可通過仿生技術來增強無人潛航器的機動能力。美國海軍實驗室的研究員受海水魚和尖嘴龍魚魚鰭啟發，研製出了一種主動控制型曲狀機械鰭，可為體積較小的自主式水下航行器提供新的低速推進系統。這種人造鰭技術可以適應各種水流環境，併為低速機動和精確定位提供必要的推力控制。提升無人潛航器在近海作戰環境下的機動和感知能力。

美國海軍實驗室為魚類的幾何形狀建模（上） 受此啟發仿製的人工胸鰭（下）

三、海底預置武器平臺升級方向

美國曾經於2013年開展海底預置武器的專項研究，無人潛航器就是其成果之一。海底預置武器是一種全新的水下裝備，可以替代潛艇提前部署在關鍵海區的海底，長期待機。美國海軍為此研發了“上浮式有效載荷”和“海德拉”兩種預置裝備。

前者預置在深海，由運載器、有效載荷、通訊系統等組成，通過水麵艦艇布放，可在4千米深待機5年，需要時遠端喚醒，快速釋放無人機、感測器、導彈等載荷，執行情報監視偵察和打擊任務；後者預置在近海，可搭載數個小型無人機和無人潛航器，由水面艦、潛艇、飛機投放，在水下待機數月，需要時喚醒，自主指揮負載執行反潛任務。

“海底預置武器”執行示意圖

俄羅斯

一、新概念武器研發深受重視

俄羅斯對無人系統研製工作可以追溯到蘇聯時期。蘇聯是世界上最早研製無人潛航器的國家，曾經研發的潛深達6000米的L-2型潛航器所產生的影響力幾乎與第一顆人造衛星相當。蘇聯解體後，俄羅斯受經費和技術等限制，在無人潛航器領域發展緩慢。而進入21世紀後，隨著國力的復甦，俄羅斯開始強化新概念武器研發，極力縮小與西方軍事技術的差距，並依仗其雄厚的工業基礎和技術實力，在無人潛航器領域取得了很大的發展。

二、無人潛航器創新專案層出

目前，俄羅斯無人潛航器的研發相當活躍，相關設計機構同步研發了多型潛航器。雖然目前俄羅斯海軍在役無人潛航器的種類和數量不多，但在研專案增幅較為明顯。在俄羅斯軍隊國際展、國防部創新日、國際海軍展等大型展會上，每年均能見到各設計機構的創新產品。例如，在俄羅斯“軍隊2017”年度軍事展覽會上，以研製小型潛艇和潛航器而知名的俄羅斯紅寶石海洋工程中央設計局（魯賓設計局）就展出了“護身符”（Amulet）無人潛航器和“朱諾”（Juno）兩型最新無人潛航器裝備，引起了世界的廣泛關注。

俄羅斯魯賓設計局“護身符”潛航器（左）和“朱諾”潛航器（右）模型

“朱諾”是一種類魚雷式的無人自主潛航器，該潛航器從前至後，由探測系統、浮力保障系統、蓄電池及動力系統、航行控制系統、水下探照燈及攝像系統、螺旋槳推進系統等七大系統組成。“朱諾”總長2.9米，直徑0.2米，總重量80千克，規格比以前俄海軍現役的“潛鳥”潛航器稍大，技術狀態也比“潛鳥”有了明顯的提升，技術更復雜，攜帶的感測器更多樣化，效能更強。

充分體現出俄羅斯在無人潛航器技術領域的新發展。“朱諾”的潛深超過1000米，自主工作時間長達6小時。根據紅寶石設計局方面介紹，它可以裝備俄羅斯現役的水面艦艇和潛艇，擔當偵察、掃雷、海洋探測等多種任務職能。

“朱諾”無人潛航器模型

此外值得注意的是，“朱諾”無人潛航器擁有別國同類型無人潛航器所沒有的一項技術特色：“朱諾”無人潛航器特別針對北極海區特點設計，專門用於北冰洋極區資訊傳遞和援救，使用針對性很強，如果未來裝備俄羅斯核潛艇，必然對提高戰略導彈核潛艇的北冰洋作戰部署及資訊傳遞起到重要積極作用。該潛航器相比美國、冰島和挪威等國的同類潛航器具備技術領先優勢。

與自主研發的高效能、高階無人潛航器“朱諾”不同，白色的類魚雷式潛航器“護身符”，定位於中低端，它沒有像“朱諾”那樣要求必須採用俄羅斯中國產系統和關鍵元件，而是主要由進口元件設計組裝 而成。

它的優勢是，成本極為便宜，僅為100萬盧布（換算成人民幣僅為11.2萬元），僅為市面上效能、級別相當的同類型美國、歐洲產無人潛航器價格的二十分之一到十分之一，價效比極高。“護身符”無人潛航器潛水深度達到50米，最大水下速度為1.5米/秒，航程15千米，長度為1.6米，重量為25千克。

“護身符”無人潛航器模型

三、發展顛覆性無人潛航器

俄羅斯普京在2018年的國情諮文中曝光了一款名為“波塞冬”的無人潛航器，對此俄海軍權威人士形容到：以核能源為能源供給，在不配備人員駕駛、操作的前提下，深入敵方深海水域、極端水域，遠端執行完成既定任務。從某種程度上，這款與海神波塞冬同名的潛航器可以說是一種劃時代的武器系統。

從目前曝光的資訊來看，波塞冬潛航器擁有著高達60節的航速，大大超過了各種新式魚雷、潛艇和大部分水面艦船，強大的機動效能使得大多數對它進行攔截的努力變得毫無意義。而其發射深度1千米，加之形似魚雷的外形和低輻射噪聲，使得現有反潛系統在其面前威力大減。作為一種無人潛航器，波塞冬潛航器可以突破傳統有人潛水裝備的種種限制，在深海高水壓、無光源、大幹擾的惡劣環境和高危險的海底環境作業，完成偵察、資訊採集甚至其他一些特殊任務。

波塞冬潛航器之所以具有上述有優異的效能，主要得益於其小型化的核動力系統。據悉，其核動力系統由俄最新型“物理學家-1”重型魚雷泵噴射推進器進一步發展而來，相比較於潛艇的核動力裝置來說，該系統具有設計緊湊、啟動快速、能量密度超高、功率比重高的優點，其體積只有前者的1/100，工作模式轉換時間是前者的1/200，達到指定功率的時間以秒計算，用於為無人載體提供動力無疑具有十分優異的效能。

俄羅斯“波塞冬”核動力無人潛航器

作為一種兼具戰略核打擊和精確打擊能力的察打一體水下無人作戰平臺，波塞冬潛航器可通過遠端水下機動，前出至敵近岸海區、艦隊集結區域或其它關鍵水域進行部署，遂行多種作戰和支援保障任務。一些分析指出，該潛航器甚至可攜帶爆炸當量為1000萬噸TNT的戰鬥部，通過在近海爆炸引發海嘯的方式實施攻擊。

目前，波塞冬潛航器的研製已納入“2018～2027年俄聯邦國家武器裝備綱要”內，計劃於2027～2030年間服役。配合亞森-M級核潛艇和已接近服役狀態的鋯石高超音速導彈之後，俄將擁有強大的對美海上反制能力和戰略威懾能力。

歐洲國家

一、保障AUV/ROV優先發展地位

隨著技術水平的提高，歐洲國家現階段的自主潛航器、遙控潛航器能夠高效遂行一系列重要任務，包括：搜尋、發現、識別和銷燬大量觸發式、非觸發式水雷；實施水聲偵察；蒐集水文資訊；在作戰水域探明敵人的抗登陸、反潛防禦體系；偵察水下的水工設施、駐泊地基礎設施；勘察艦艇船體等。可以把海軍人員從各種危險、繁重的任務中解放出來。歐洲各國海軍已確定的裝備發展方向中，自主潛航器、遙控潛航器依然佔據優先地位，以幫助水面艦艇、潛艇執行任務。

二、多國合作開發先進技術

歐洲已經認識到，在世界日益不穩定和對歐洲安全帶來跨境威脅的環境中，任何成員國都無法獨善其身。2019年2月起，歐盟委員會開始與成員國合作，共同實施第一個由歐盟未來預算資助的歐洲聯合防務專案。

這次歐洲國防合作預算額度為5.9億歐元（2017-2019年研究費用為9000萬歐元，2019-2020期間用於開發裝置和技術的費用為5億歐元）。受資助的包括已經啟動的地平線2020研究專案，該專案彙集了來自15個歐盟國家的42個合作伙伴。研究內容中包括支援海洋的海上監視任務，並將無人機和無人潛航器整合到艦隊作業中以實現此目的。歐洲的國防合作有助於成員國更有效地使用納稅人的資金，減少重複支出，並獲得更高的價效比。

三、鼓勵科研後備力量積極參與

歐洲自2006年起持續舉辦一項名為SAUC-E的無人潛航器挑戰賽。該競賽直譯名即“歐洲無人潛航器學生挑戰賽”。該活動旨在鼓勵歐洲的學生們思考水下技術和相關應用，同時培養創新能力和技術能力。參賽團隊必須由75%的學生成員組成，並有一名教師顧問。

該項比賽還有另外一個重要的宗旨，就是讓年輕的工程師和科學家將該職業納入考慮，為該領域的科研事業積極做儲備。