《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論》課件5.2海上無(wú)人機(jī)應(yīng)用

5.2海上無(wú)人機(jī)應(yīng)用無(wú)人機(jī)在海軍中的應(yīng)用主要有三種不同的平臺(tái)，分別是艦載應(yīng)用、岸基近海應(yīng)用、內(nèi)陸機(jī)場(chǎng)支持的遠(yuǎn)程應(yīng)用。不同的平臺(tái)根據(jù)其需要完成的各種不同的任務(wù)，通常會(huì)選擇不同型號(hào)、種類的無(wú)人機(jī)。比如在海上執(zhí)行一些低空飛行的偵察任務(wù)，那么空氣中的含鹽量會(huì)比較大，無(wú)人機(jī)必須采取相應(yīng)的防腐蝕措施，或者提供沖洗飛機(jī)的設(shè)備、設(shè)施。一般無(wú)人機(jī)在海上飛行時(shí)，海拔會(huì)較低并且空氣比較涼爽，所以海軍無(wú)人機(jī)對(duì)大功率和冷卻系統(tǒng)的要求會(huì)較低，但是海上大風(fēng)天氣和擾流會(huì)較多，這在選擇無(wú)人機(jī)時(shí)都需要考慮。海軍無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)還需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題是，在出現(xiàn)意外情況時(shí)，怎樣能夠緊急迫降，從而減小損失，因?yàn)橥ǔo(wú)人機(jī)都會(huì)攜帶昂貴的機(jī)載設(shè)備。還有，就是海軍無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)和研究時(shí)還需關(guān)注其體積的大小，因?yàn)槿绻谂灤鲜褂?，通?？臻g會(huì)比較狹小，那么就要考慮如何在有限的空間放置無(wú)人機(jī)以及其保障設(shè)備。英美海軍在艦載還使用過(guò)波音固定無(wú)人機(jī)“掃描鷹”，并且取得了些成功，該款無(wú)人機(jī)主要采取的是彈射發(fā)射和天鉤回收的方式，如圖5.2.1所示。圖5.2.1“掃描鷹”的發(fā)射與回收2011年以來(lái)，我國(guó)海軍也陸續(xù)開(kāi)始配備艦載無(wú)人機(jī)。中國(guó)海軍和中國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)先后引進(jìn)了奧地利產(chǎn)S-100和瑞典賽博公司的APID-60艦載無(wú)人機(jī)。此外，中國(guó)海軍還裝備了ASN-206無(wú)人機(jī)、Z-5無(wú)人直升機(jī)和某型先進(jìn)無(wú)人直升機(jī)，可完成反電子偵察、空中中繼通訊、大報(bào)量傳遞、特勤處置等多個(gè)任務(wù)。5.2.1艦隊(duì)發(fā)現(xiàn)與跟蹤前期的偵察可由衛(wèi)星偵察完成，但后續(xù)的偵察就需要其他設(shè)備輔助了，很多國(guó)家配備了中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)來(lái)進(jìn)行中空偵察任務(wù)。這些無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，可攜帶被動(dòng)偵察傳感器來(lái)隱身，還可攜帶雷達(dá)穿透云層進(jìn)行偵察。通常機(jī)場(chǎng)控制站來(lái)控制無(wú)人機(jī)，而無(wú)人機(jī)獲取的偵察信息可直接向海軍總部報(bào)告。如果在作戰(zhàn)時(shí)，還可以在艦上的隱蔽地方發(fā)射無(wú)人機(jī)去尾隨敵方，從而利用被動(dòng)傳感器去截獲其電子信息傳回到母艦上。這種情況通常會(huì)選擇中程垂直起降無(wú)人機(jī)，它比固定翼無(wú)人機(jī)更隱蔽并且更加利于尾隨在敵艦后方。5.2.2雷達(dá)欺騙通常在作戰(zhàn)時(shí)，會(huì)派無(wú)人機(jī)從預(yù)定的方向接近敵方艦隊(duì)從而實(shí)施攻擊，這時(shí)可以采用衛(wèi)星或無(wú)人機(jī)中繼方式或者預(yù)編程的方式進(jìn)行控制。而被敵方攻擊時(shí)，也可派出攜帶雷達(dá)信號(hào)發(fā)射的無(wú)人機(jī)，在到達(dá)預(yù)定的地點(diǎn)后，無(wú)人機(jī)降低高度和速度，到達(dá)艦只的高度和速度，然后選擇一個(gè)合適的時(shí)間發(fā)射出代表各種艦只或者艦只組合特征的雷達(dá)信號(hào)來(lái)模仿艦隊(duì)，從而吸引敵方的注意力，將敵方的火力從要攻擊的真正目標(biāo)上轉(zhuǎn)移開(kāi)，這就是我們通常說(shuō)的雷達(dá)誘惑。雷達(dá)誘惑雖然可以用固定翼無(wú)人機(jī)來(lái)完成，但存在一些風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)程是將固定翼無(wú)人機(jī)偽裝成水上飛機(jī)的形式，采用艦上彈射發(fā)射的方式，當(dāng)達(dá)到預(yù)定目的地后，再降低高度和速度，模仿艦只的速度航行并且發(fā)射出雷達(dá)信號(hào)來(lái)誘惑敵方。風(fēng)險(xiǎn)就是在海上起飛方式有一定難度，并且如果遇到風(fēng)大浪急的天氣，海面無(wú)人機(jī)要想保持穩(wěn)定高度和速度模仿艦只飛行是比較難的，另外，要確保無(wú)人機(jī)能夠順利回收也有一定難度，因?yàn)橥ǔ＿@些無(wú)人機(jī)會(huì)攜帶比較昂貴的任務(wù)載荷，如果輕易損失，或產(chǎn)生較大的成本。5.2.3導(dǎo)彈誘餌有時(shí)，為了確保艦只和艦上人員的安全，也會(huì)主動(dòng)利用無(wú)人機(jī)吸引敵方火力。通常過(guò)程是無(wú)人機(jī)攜帶合適的任務(wù)載荷，飛行到預(yù)定位置后發(fā)通過(guò)發(fā)射敵方反艦導(dǎo)彈容易檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)吸引敵方導(dǎo)彈攻擊，從而保證了艦只及艦上人員的安全。雖然這會(huì)損失一定數(shù)量的無(wú)人機(jī)，但相對(duì)而言，這種損失是合適的。5.2.3導(dǎo)彈誘餌在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，駐扎在沙特境內(nèi)的美國(guó)空軍第4468戰(zhàn)術(shù)偵察大隊(duì)共向伊拉克目標(biāo)發(fā)射了38架BQM-74C型無(wú)人誘餌靶機(jī)，如圖5.2.2所示。這些無(wú)人機(jī)誘使伊拉克防空導(dǎo)彈雷達(dá)開(kāi)機(jī)，隨后的F-4G“野鼬鼠”將發(fā)射AGM-88“哈姆”（HARM）反輻射導(dǎo)彈實(shí)施摧毀。圖5.2.2BQM-47型無(wú)人誘餌靶機(jī)5.2.3導(dǎo)彈誘餌美國(guó)空軍和海軍同時(shí)使用的還有更為小型的ADM-141戰(zhàn)術(shù)空射無(wú)人機(jī)誘餌（TALD），如圖5.2.3所示。一方面這種無(wú)人機(jī)誘餌可以對(duì)伊軍雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)施欺騙式干擾以對(duì)己方攻擊機(jī)提供掩護(hù)，一方面可為攻擊伊軍雷達(dá)系統(tǒng)的反輻射導(dǎo)彈提供目標(biāo)參數(shù)。圖5.2.3ADM-141戰(zhàn)術(shù)空射無(wú)人機(jī)誘餌（TALD）5.2.4反潛戰(zhàn)用于檢測(cè)下潛狀態(tài)的潛艇通常有三種方式，即主動(dòng)聲納、被動(dòng)聲納和地磁異常檢測(cè)（MAD）。這三種方式相互之間并不排斥，有時(shí)也會(huì)一起使用。

(1)主動(dòng)聲納的方法是從海面上方懸停的飛機(jī)上放一個(gè)浮標(biāo)到水下一定的深度，浮標(biāo)可以發(fā)生能在水中傳輸?shù)穆暡ㄐ盘?hào)，聲波信號(hào)遇到物體后會(huì)反射回來(lái)，可以根據(jù)返回的信號(hào)得出反射體相對(duì)于飛機(jī)的距離以及方位，從而計(jì)算出潛艇的地理位置坐標(biāo)。這時(shí)就可以采用深水炸彈或是魚(yú)雷等方式對(duì)其進(jìn)行攻擊，其應(yīng)用如圖5.2.4所示。圖5.2.4主動(dòng)聲納在反潛戰(zhàn)中的應(yīng)用5.2.4反潛戰(zhàn)（2）被動(dòng)聲納的方法是飛機(jī)放下的浮標(biāo)只用于收集來(lái)自潛艇系統(tǒng)和尾槳的噪聲。將無(wú)人機(jī)攜帶浮標(biāo)收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麩o(wú)人機(jī)或艦船上，再通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)確定水下有無(wú)潛艇或其位置。在該方法中，一架無(wú)人機(jī)可攜帶多個(gè)浮標(biāo)，也可通過(guò)多架無(wú)人機(jī)投放浮標(biāo)，無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕而且相比有人直升機(jī)成本更低。（3）地磁異常檢測(cè)器是一種能夠檢測(cè)出被檢測(cè)對(duì)象對(duì)地磁場(chǎng)的影響的裝置。現(xiàn)在由于這項(xiàng)裝置的重量大大降低了，從而使用無(wú)人機(jī)對(duì)其拖拽使用，當(dāng)然這對(duì)無(wú)人機(jī)的起飛重量也會(huì)有一定要求，通常是不大于300kg。無(wú)人機(jī)如果從海面艦艇上起飛，會(huì)更加容易、精確的停留在目標(biāo)海面的上空。5.2.5無(wú)線電中繼通常在作戰(zhàn)過(guò)程中所使用的通信系統(tǒng)中繼是衛(wèi)星中繼或電離層反射，但在海面上，艦只之間的安全通信會(huì)受到海平面的限制。而且衛(wèi)星通信中繼或電離層反射可能會(huì)有通信安全及容量的問(wèn)題，這時(shí)可通過(guò)無(wú)人機(jī)中繼來(lái)解決這一問(wèn)題。圖5.2.5無(wú)人機(jī)中繼網(wǎng)絡(luò)5.2.6港口保護(hù)港口對(duì)于海上艦只是非常重要的，如果港口設(shè)施受到破壞，將會(huì)對(duì)海上艦隊(duì)的后勤保障受到致命的影響。所以對(duì)港口的安全預(yù)警采取多種措施是不可避免的。如果建設(shè)以港口為基地的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，這將會(huì)對(duì)來(lái)自陸地和海上的攻擊進(jìn)行提前預(yù)警，從而對(duì)這些即將到來(lái)的攻擊做好防護(hù)和反擊措施，有效的避免港口遭到重創(chuàng)。5.2.7灘頭偵察當(dāng)艦隊(duì)決定登陸時(shí)，而又看不到預(yù)計(jì)要登陸的灘頭，這時(shí)可派遣具有隱身功能的無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察。之所以具有隱身功能，是避免驚動(dòng)敵方對(duì)登陸行動(dòng)進(jìn)行反擊，所以無(wú)人機(jī)的這一特點(diǎn)非常重要。執(zhí)行灘頭偵察的無(wú)人機(jī)可通過(guò)光電/熱成像探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行隱蔽偵察，并且計(jì)算出確定的登陸地點(diǎn)。5.2.8漁業(yè)保護(hù)漁業(yè)保護(hù)的任務(wù)是防止在受保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生非法捕撈的情況。這項(xiàng)任務(wù)通常是通過(guò)海軍艦只在保護(hù)區(qū)內(nèi)巡航來(lái)完成的。這項(xiàng)任務(wù)比較繁重而且通常不易執(zhí)行，因?yàn)樵诒Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)對(duì)一只船只是否進(jìn)行非法捕撈需要有足夠的證據(jù)，而那些在保護(hù)區(qū)內(nèi)逗留但并沒(méi)有進(jìn)行捕撈的船只是不違法的，所以要判斷出其是否進(jìn)行非法捕撈有一定的難度。主要因?yàn)樵诤Ｃ嫔希恍O船在看到巡航船的桅桿時(shí)就收網(wǎng)，而等到巡航船趕來(lái)檢查時(shí)，他們已經(jīng)完成了收網(wǎng)的過(guò)程，執(zhí)法人員又不能隨意登船檢查，所以很難對(duì)進(jìn)行非法捕撈的船只進(jìn)行執(zhí)法。如果在執(zhí)行任務(wù)的巡航船上配備無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，利用無(wú)人機(jī)對(duì)非法捕撈的船只進(jìn)行取證，那將會(huì)實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果。5.2.8漁業(yè)保護(hù)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行漁業(yè)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)大大提高了禁止非法捕撈的效率，也大大減小了執(zhí)法船只的工作量。這樣，巡航船不僅單位時(shí)間內(nèi)的作業(yè)效率得到大大提升，而且海上的巡航總時(shí)間也大大減少。各國(guó)都相繼開(kāi)始使用無(wú)人機(jī)拍攝非法捕撈過(guò)程，圖5.2.6為韓國(guó)海軍利用無(wú)人機(jī)取證非法捕撈過(guò)程后，采取執(zhí)法行動(dòng)的圖片。圖5.2.6韓國(guó)海軍對(duì)非法捕撈者執(zhí)法5.2.8漁業(yè)保護(hù)2016年1月，墨西哥政府授予海洋守護(hù)協(xié)會(huì)監(jiān)督加利福尼亞灣的刺網(wǎng)使用的權(quán)利，為了震懾和保留偷獵者的行為和證據(jù)，海洋守護(hù)協(xié)會(huì)部署了帶有攝像頭的“捕食者”無(wú)人機(jī)拍攝整個(gè)違法捕撈的過(guò)程。一段時(shí)間以來(lái)，海洋守護(hù)協(xié)會(huì)已經(jīng)沒(méi)收40張刺網(wǎng)，拯救了無(wú)數(shù)小頭鼠海豚、石首魚(yú)、鯨魚(yú)、鯊魚(yú)、海豚和其他海洋野生動(dòng)物。圖5.2.7為拍攝的非法捕撈過(guò)程。圖5.2.7“捕食者”無(wú)人機(jī)拍攝的非法捕撈圖片5.2.9緝私海關(guān)走私也是一項(xiàng)各國(guó)嚴(yán)加管控的行為，通常走私人員會(huì)不在制定的海關(guān)港口上岸，而且去其他地方登陸。如果采用無(wú)人機(jī)對(duì)海岸線實(shí)施檢測(cè)，會(huì)大大提高緝私的效率。圖5.2.8執(zhí)行緝私任務(wù)的無(wú)人機(jī)5.2.10電子情報(bào)在作戰(zhàn)過(guò)程中，搜索敵方的電子信號(hào)是一項(xiàng)必要而又耗時(shí)的任務(wù)，而且該項(xiàng)任務(wù)中搜集的電子信號(hào)往往成功的概率并不大。如果采用無(wú)人機(jī)來(lái)完成此項(xiàng)任務(wù)，則會(huì)大大提升工作效率。這類無(wú)人機(jī)通常要求攜帶的任務(wù)載荷是高靈敏的無(wú)線電接收裝置，這款裝置不僅能夠在寬頻帶范圍內(nèi)掃描并且記錄及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到控制站或其他解讀站。為了預(yù)防無(wú)人機(jī)損壞落入敵方區(qū)域而泄露信息的情況，無(wú)人機(jī)通常還要有自毀裝置，一旦失事，自行毀掉一切數(shù)據(jù)。執(zhí)行電子情報(bào)收集的任務(wù)在海、陸、空三軍中都是不可避免的，但是在使用過(guò)程中可以根據(jù)各自任務(wù)的特點(diǎn)選擇不同類別、不同活動(dòng)范圍、不同無(wú)線電頻率范圍等性能的無(wú)人機(jī)?？哲娫趹?yīng)用無(wú)人機(jī)完成電子情報(bào)偵察任務(wù)是會(huì)更加復(fù)雜，將在下節(jié)對(duì)其進(jìn)行討論。海軍、空軍通常選擇遠(yuǎn)程長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，而陸軍一般情況下，中程無(wú)人機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)足夠。5.2.10電子情報(bào)圖5.2.9是美軍研發(fā)的可遠(yuǎn)程搜集情報(bào)的隱形無(wú)人機(jī)。圖5.2.9美軍研發(fā)的可遠(yuǎn)程搜集情