【專題】國(guó)外無(wú)人水面艇未來(lái)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)

1、專題】國(guó)外無(wú)人水面艇未來(lái)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)與有人水面艇相比,無(wú)人水面艇具有機(jī)動(dòng)靈活、隱蔽性好、活動(dòng)區(qū)域廣、使用成本低等特點(diǎn)。目前，無(wú)人水面艇服役數(shù)量很少，主要用于執(zhí)行海上監(jiān)視偵察、反水雷戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等軍事任務(wù).未來(lái)，隨著智能化程度的不斷提高,無(wú)人水面艇將具備遂行反潛、反艦作戰(zhàn)等能力。美國(guó)海軍公布自主無(wú)人艇集群方案(AutonomousSwarmBoats)時(shí)長(zhǎng)1分34秒無(wú)人水面艇自主程度不斷提升洛馬公司Marlin無(wú)人潛航器與其他無(wú)人裝備相比，無(wú)人水面艇的發(fā)展相對(duì)滯后，但自主程度在不斷提升。自主程度是衡量無(wú)人系統(tǒng)先進(jìn)性的核心指標(biāo)。無(wú)人水面艇按自主程度可分為遙控型、半自主型和全自主型3類。由于全自主控

2、制方式對(duì)智能化程度要求較高，實(shí)現(xiàn)極為困難,尚處于研究探索階段。目前，各國(guó)無(wú)人水面艇多采用半自主型。但是，從國(guó)外已服役或在研的無(wú)人水面艇主要型譜看,全自主型無(wú)人水面艇是未來(lái)無(wú)人水面艇的發(fā)展目標(biāo)。多功能無(wú)人水面艇發(fā)展備受關(guān)注目前，開展無(wú)人水面艇研制的國(guó)家和地區(qū)主要包括美國(guó)、以色列、歐洲、日本等，但僅有美國(guó)和以色列的部分無(wú)人水面艇型號(hào)裝備了部隊(duì).各國(guó)正在競(jìng)相發(fā)展集反水雷戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等能力于一體的多功能無(wú)人水面艇。海事無(wú)人系統(tǒng)分類圖美國(guó)已研制并裝備多種型號(hào)，且制定了明確的發(fā)展規(guī)劃。美國(guó)正式服役的無(wú)人水面艇主要有“遙控獵雷系統(tǒng)”“海狐"和“斯巴達(dá)偵察兵”.洛馬公司AN/WLD1“遙控獵雷

3、系統(tǒng)"其中，“遙控獵雷系統(tǒng)”由洛克希德馬丁公司在21世紀(jì)初研發(fā)成功，可對(duì)水雷進(jìn)行快速偵察、探測(cè)、分類、識(shí)別并準(zhǔn)確定位,也可用于反潛搜索、水面監(jiān)視和沿海情報(bào)收集?！昂：庇擅绹?guó)西風(fēng)海事公司研發(fā)，目前在美國(guó)海軍中服役的主要有“海狐”MK1和“海狐"MK2兩型，美國(guó)海軍主要利用該艇進(jìn)行江河地區(qū)的作戰(zhàn)評(píng)估，以及遠(yuǎn)征部隊(duì)的安全保障等.2002年，美國(guó)海軍水下戰(zhàn)中心正式啟動(dòng)“斯巴達(dá)偵察兵”無(wú)人水面艇的研制工作，2004年法國(guó)也加入其中。該艇備受各軍種重視,美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)將其用于執(zhí)行遠(yuǎn)征后勤和再補(bǔ)給任務(wù),特種部隊(duì)將其用于水文調(diào)查及其他偵察、欺騙任務(wù),陸軍將“海爾法”等導(dǎo)彈裝備該艇執(zhí)行精確

4、打擊任務(wù)，協(xié)助內(nèi)陸湖泊地帶的作戰(zhàn).目前,“遙控獵雷系統(tǒng)”和“斯巴達(dá)偵察兵”已裝備美國(guó)海軍近海戰(zhàn)斗艦，參與作戰(zhàn)部署。美國(guó)海軍測(cè)試“斯巴達(dá)偵察兵"無(wú)人水面艇此外，美國(guó)于2010年啟動(dòng)“反潛戰(zhàn)持續(xù)跟蹤無(wú)人水面艇”研制計(jì)劃.該艇設(shè)計(jì)長(zhǎng)19米,排水量157噸，最高航速38節(jié)，可持續(xù)工作30天，一次加油最多可航行6200千米,采用三體船型，可攜帶無(wú)人潛航器.上述指標(biāo)均處于國(guó)際最高水平,同時(shí)也代表著無(wú)人水面艇的未來(lái)發(fā)展方向。美國(guó)DARPA“反潛戰(zhàn)持續(xù)跟蹤無(wú)人水面艇”（ACTUV）概念動(dòng)畫時(shí)長(zhǎng)1分51秒美國(guó)無(wú)人水面艇的發(fā)展思路和頂層規(guī)劃也十分明確和清晰。21世紀(jì)初,美國(guó)海軍在21世紀(jì)海上力量海軍設(shè)想

5、中提出，在2015年前將新型無(wú)人平臺(tái)引入未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系中.2007年7月，美國(guó)海軍首次發(fā)布海軍無(wú)人水面艇主計(jì)劃,設(shè)定了無(wú)人水面艇的7項(xiàng)使命任務(wù)-反水雷戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、海上安全、反艦戰(zhàn)、支持特種部隊(duì)作戰(zhàn)、電子戰(zhàn)、支持海上封鎖行動(dòng)，為美國(guó)工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和國(guó)際合作伙伴指明了未來(lái)無(wú)人水面艇的發(fā)展重點(diǎn)及技術(shù)攻關(guān)方向。美國(guó)海軍海軍無(wú)人水面艇主計(jì)劃此后，美國(guó)軍方開始統(tǒng)籌各軍種無(wú)人系統(tǒng)發(fā)展，并統(tǒng)一發(fā)布無(wú)人系統(tǒng)路線圖，對(duì)無(wú)人水面艇的作戰(zhàn)需求、關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域以及與其他無(wú)人系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通性進(jìn)行了總體規(guī)劃。其中，2013年12月發(fā)布的最新版無(wú)人系統(tǒng)路線圖對(duì)無(wú)人水面艇未來(lái)5年（近期）、10年（中期）、25年（遠(yuǎn)期）的

6、技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)和能力需求做出了更細(xì)致的說(shuō)明：無(wú)人水面艇近期的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)將圍繞增強(qiáng)型動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等方面，中遠(yuǎn)期則將重點(diǎn)開發(fā)高效自主系統(tǒng)、障礙規(guī)避算法以及安全架構(gòu)等；無(wú)人水面艇近期的能力需求是提高在本地受控區(qū)域執(zhí)行特定任務(wù)的自主性并提高聯(lián)網(wǎng)能力，中期將擴(kuò)展行動(dòng)范圍并增加任務(wù)類型，遠(yuǎn)期則實(shí)現(xiàn)在全球自主執(zhí)行任務(wù)。無(wú)人系統(tǒng)路線圖提出無(wú)人水面艇面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括海上持久能力、惡劣環(huán)境中的生存能力等。同時(shí)還指出，為將無(wú)人系統(tǒng)潛能最大化，未來(lái)各類無(wú)人系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)無(wú)縫互操作技術(shù)。美軍2013年版無(wú)人系統(tǒng)路線圖以色列發(fā)展的無(wú)人水面艇型號(hào)種類僅次于美國(guó)。目前，以色列開發(fā)的無(wú)人水面艇包括拉法爾公

7、司和航空防務(wù)系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)的“保護(hù)者"、埃爾比特系統(tǒng)公司的“黃貂魚”和“銀色馬林魚”、航空防務(wù)系統(tǒng)公司的“海星”等無(wú)人水面艇.其共同特點(diǎn)是充分借鑒無(wú)人機(jī)技術(shù)，并采用模塊化設(shè)計(jì).其中“保護(hù)者”項(xiàng)目開展最早，發(fā)展最為成熟，該艇隱身性高，裝備有現(xiàn)代化傳感器系統(tǒng)和多樣化武器系統(tǒng)，首批12艘已于2006年服役。以色列拉法爾公司和航空防務(wù)系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)的“保護(hù)者"水面無(wú)人艇歐亞多國(guó)積極推進(jìn)研制，產(chǎn)品尚未交付部隊(duì)。英國(guó)在研的無(wú)人水面艇主要包括“衛(wèi)兵”“哨兵”“黑魚”等。其中“衛(wèi)兵”最為典型，由奎奈蒂克公司研制，采用先進(jìn)的隱身設(shè)計(jì)和噴水推進(jìn)技術(shù),航速可達(dá)50節(jié)。法國(guó)在研型號(hào)主要包括“檢

8、察員"MK1、“羅德爾”和“巴西爾”等，其中“檢察員"MK1采用雙柴油機(jī)噴水推進(jìn)，最高航速達(dá)35節(jié)。德國(guó)在研型號(hào)為“哨兵"和“近岸攻擊無(wú)人艇”,其中“哨兵”采用模塊化設(shè)計(jì)，隱身性和抗沉性好,目前已投入海試。日本發(fā)展的無(wú)人水面艇主要是UMVH（高速型）、UMVO（海洋型）和OT-91型無(wú)人水面艇。其中，OT-91型為最新研制型號(hào)，采用噴水推進(jìn),最高航速40節(jié)，主要用于海上情報(bào)偵察和反水雷等。法國(guó)泰雷茲公司開發(fā)的“翡翠鳥”無(wú)人水面艇進(jìn)行海試無(wú)人水面艇關(guān)鍵技術(shù)有待提高無(wú)人水面艇的關(guān)鍵技術(shù)主要包括自主規(guī)劃與控制技術(shù)、艇型技術(shù)、武器發(fā)射控制技術(shù)、布放回收技術(shù)等，這些技術(shù)都有

9、待進(jìn)一步提高。而無(wú)人水面艇的通信技術(shù)和動(dòng)力系統(tǒng)可借鑒有人水面艇的成熟技術(shù)。自主規(guī)劃與控制技術(shù)自主規(guī)劃與控制技術(shù)是無(wú)人水面艇的核心技術(shù)自主規(guī)劃與控制技術(shù)是無(wú)人水面艇的核心技術(shù)，能夠降低無(wú)人水面艇對(duì)于操控人員和通信帶寬的需求，同時(shí)擴(kuò)展超視距作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用范圍。通過(guò)自主技術(shù)，可使無(wú)人水面艇在海上安全、反潛戰(zhàn)和反水雷戰(zhàn)等任務(wù)中，長(zhǎng)期獨(dú)立地執(zhí)行遠(yuǎn)程航行、探測(cè)、評(píng)估、危險(xiǎn)規(guī)避和信息收集等任務(wù),也可使多個(gè)無(wú)人水面艇進(jìn)行協(xié)同作業(yè),提高其在大規(guī)模反潛戰(zhàn)和反水雷戰(zhàn)中的作戰(zhàn)效能.目前,美國(guó)海軍正在發(fā)展的無(wú)人水面艇自主程度依然較低，需保持與操控人員之間的通信才能順利工作。自主水平的提高需要更先進(jìn)的信號(hào)處理和決策技術(shù)的

10、支持.就當(dāng)前的技術(shù)水平而言，無(wú)人水面艇的預(yù)編程任務(wù)尚無(wú)法適應(yīng)外界環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化.未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)是發(fā)展具備自適應(yīng)能力的無(wú)人水面艇，以及多無(wú)人水面艇之間的自主、協(xié)同作業(yè)。艇型技術(shù)艇型技術(shù)是提升無(wú)人水面艇快速性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)艇型技術(shù)是提升無(wú)人水面艇快速性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)外海軍裝備的無(wú)人水面艇主要采用了半潛式、常規(guī)滑行、半滑行、水翼等艇型，但在研型號(hào)多采用常規(guī)滑行和半滑行兩種艇型。半潛式無(wú)人水面艇的大部分艇體在水下，與常規(guī)船體設(shè)計(jì)相比，興波阻力較小，平臺(tái)穩(wěn)定性高,速度在25節(jié)以下；常規(guī)滑行無(wú)人水面艇通常采用V型、深V型或M型，綜合性能好，拖曳能力強(qiáng)，速度超過(guò)20節(jié),但其艇體阻力對(duì)負(fù)載分布非常

11、敏感，穩(wěn)定性較差;半滑行無(wú)人水面艇與常規(guī)滑行無(wú)人水面艇相比，具有較低的阻力和較高的適航性，耐波性好，是一種效費(fèi)比高、穩(wěn)定的無(wú)人水面平臺(tái)，航速超過(guò)30節(jié)；水翼艇在所有艇型中阻力最小、適航性最好,是中等海況下比較穩(wěn)定的平臺(tái)，航速超過(guò)40節(jié),但缺點(diǎn)是不適合拖曳且成本較高.其他艇型主要包括純排水型、小水線面雙體船型、穿浪型和多體艇型等，這些艇型適合特定需求，通用性較差。美國(guó)正在研制的反潛戰(zhàn)持續(xù)跟蹤無(wú)人水面艇采用了三體船型,以實(shí)現(xiàn)其預(yù)期航速和作戰(zhàn)任務(wù)需求。武器發(fā)射控制技術(shù)無(wú)人水面艇武器發(fā)射控制面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)為執(zhí)行反水雷戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、水面戰(zhàn)等任務(wù)，要求無(wú)人水面艇能夠攜載和投送武器。目前,無(wú)人水面艇武器發(fā)射控制面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是：要求其在各種海況下都能夠可靠地跟蹤、瞄準(zhǔn)目標(biāo)并實(shí)施攻擊.惡劣海況將給無(wú)人水面艇帶來(lái)姿態(tài)