国外研制的作战无人水面艇

国外研制的作战无人水面艇作者：余辉来源：《无人机》2017年第09期当前，各国的无人水面艇（USV）已经开始武装化，但是利用无人水面艇从事各类海上军事活动还处在相对初期阶段。

美国海军部门的一份市场报告显示，预计在2017-2022年间，USV行业的规模将扩大近一倍。

其中，国防应用可能会占据主导位置。

随着传感器、声呐、软件、机器学习和计算机算法等技术的进步，USV能力也得到了极大的提高，特别是海上的自主作战能力。

许多国家的海军都在研制新的USV，这些USV不再是简单的“眼睛和耳朵”，而是能开展包括反水雷（MCM）、电子战（EW）和反潜战（ASW）在内多种作战行动的重要装备。

此外，这些USV安全性、使用效率也得到了极大提高，成本效益也更好。

以反水雷任务为例，有人驾驶的扫雷舰船一天的花销可能要高达10万美元/艘，利用无人潜航器（UUV）进行扫雷耗时且低效，水下通信也一直是一个难以突破的挑战。

相比以上系统，USV既能节省开支，又能提高效率，且不受通信问题限制。

“海上猎手”2016年4月，美国海军对外展示了 40m长的“海上猎手”（Sea Hunter）试验型无人水面艇，并声称该平台将进一步发展为监视和ASW平台。

美国国防部副部长称“海上猎手”将成为USV发展的一个“拐点”，他认为在今后五年内，USV作战舰队必将出现在西太平洋和波斯湾上，很可能会彻底改变海上作战、商业运输的护航方式，无人货船将来往于各国之间，USV 将完成各种军事任务，避免作战人员的伤亡。

美国海军声称，“海上猎手”是目前世界上最大的USV，可以在世界各大洋巡逻，搜寻并跟踪敌方舰船和潜艇，航行速度约为50km/h，可以在海上停留数月执行相应任务，航程可达18520km，全过程不需要船上有人。

雖然“海上猎手”能够自主探测前方有否其他海上航行器和障碍物并规避碰撞的能力，但是为了安全，试验阶段的“海上猎手”仍搭载了操控人员随行，不过后续一旦验证系统安全可靠，将完全转为无人驾驶的自主航行模式。

美国海军还指出，“海上猎手”无需远程控制，只在出发前对其发出执行任务命令，指示将前往的地点和需要完成的任务，船载软件将控制其自主完成任务后安全返回基地。

此外，“海上猎手”的雷达以及自动舰船识别系统可以自主地对周边范围进行有效监控，一旦发现可疑船只，“海上猎手”将用携带的多种传感器和先进的光学系统对船只进行检查。

目前，美国的反潜战持续跟踪无人艇（ACTUV）研究团队还在研制一种相机拍摄技术，可以帮助“海上猎手”完成舰船的分类。

据了解，美国军方计划为“海上猎手”项目投资2000万美元，预计未来“海上猎手”的运行成本为每天1.5万～2万美元之间，从成本上看相当低廉。

“保护者”无人水面艇以色列拉斐尔（Rafael）先进防务系统公司研制的“保护者”（Protector）无人水面艇系统，被认为是当今世界上最成熟的作战无人水面艇，具备较强的监视、识别和侦听能力，能执行侦察、识别和拦截敌舰、反恐、反水雷战、电子战和精确打击等任务。

“保护者”USV以9m长的刚性充气艇为基础，采用喷水推进方式，排水量4t，航速超过55.6km/h，续航时间8h，最大可携带1000kg的任务载荷，主要传感器包括导航/搜索雷达和Toplite光电指挥仪稳定瞄准系统，其中Toplite系统包括了第三代前视红外传感器、黑白/彩色电荷耦合（CCD）摄像机、视觉安全激光测距仪、先进关联跟踪器和激光指示器等，可在白天、夜晚以及各种不利的天气条件下，完成自动探测及目标指示。

其他装备还包括内置“导航星”空间无线电导航系统接收机的惯性控制系统，水面目标搜索雷达及以色列自行研制的“桅顶灯”（Mast ceiling light）光电系统（集成了视频和热成像摄像机以及激光测距仪）以及向不明身份的船只下达警告命令的扩音系统。

在火力方面，“保护者”配备了拉斐尔武器开发集团（Rafael arms development authority）研制的迷你“台风”稳定武器系统，可使用12.7mm机枪或40mm自动榴弹发射器。

迷你“台风”武器系统还配装有计算机化的火力控制系统和用于昼夜作战的摄像机，操控者可以在指挥所通过小型便携操纵台和电视显示器进行遥控射击。

未来稍大型号的“保护者”还可以选装一门30mm 的舰炮。

“保护者”的其他设计特点包括：采用了模块化设计，可以根据不同的任务需要快速安装各种针对性的艇载设备，执行反恐、情报、侦察和监视、火力支援等多种任务；充分利用了隐身技术，甲板没有雷达反射物和会增大雷达反射截面的设施和直角部位，艇体侧面和上层建筑都为小角度倾斜，并在某些部位采用了雷达吸波材料；大量使用新材料，艇体采用玻璃钢复合材料，艇的边梁和框架都用碳纤维及轻质复合材料取代传统的钢材料，不仅加固了艇体结构，同时减轻了艇体重量，也降低了使用成本。

“保护者”无人水面艇从2005年起开始装备以色列海军，并成为主力作战无人水面艇，虽然“保护者”能够高速航行但在极端环境下却不能保持船体稳定，当天气状况不好、海况不稳定时，“保护者”必须被收回。

此外，“保护者”也不能像无人机那样发射导弹，使得其作战价值大大降低。

“海上骑士”无人水面艇针对“保护者”USV的不足，拉斐尔公司又升级发展了“海上骑士”（SeaK night）USV，虽然很多系统设计与功能和“保护者”类似，但实际上它已经成为一种全新的系统。

从一开始，“海上骑士”就被作为一种攻击性武器系统来设计，不仅体型更大，还增加了发射导弹的功能，使其成为真正的无人导弹艇。

据称这也是全球首个能发射导弹的无人艇。

目前，以色列国防军海军开始组建“海上骑士”无人水面艇分队，以逐渐替代“保护者”USV。

据以色列海军军官透露，一个“海上骑士”分队将由4艘无人艇和30名操控人员组成，用以执行侦察、识别和拦截敌舰以及反恐、反水雷战、电子战和精确打击等任务。

不过，短期内将主要用于海域巡逻。

“海上骑士”搭载了反恐/海上护航任务载荷，除Toplite光电定位仪稳定瞄准系统和迷你“台风”稳定武器站，还配备了一个四轮“长钉”延程（Spike ER）导弹发射器，并装备了水炮系统用于非致命威慑，由于采用模块化设计，所有的被动和主动任务载荷都可以在2h内完成更换。

“海上骑士”继承了“保护者”的高速航行的优点，最大速度75km/h。

艇长增加至11m，体型也更大，航行更加稳定，可以前往距岸500km远处的海域执行任务，续航时间也延长至12h，可以长时间航行执行复杂的侦察任务。

操控方面，“海上骑士”既可以由岸上基地控制站实现操控，也可以接收海上舰艇的遥控指令，当需要执行火力威慑时，“海上骑士”可以用导弹攻击，也能用水炮喷射水柱进行警告式攻击。

在执行护航任务时，“海上骑士”使用Toplite光电传感器探测敌对目标，查看敌方雷达信号发射的方向，并进行分类，一旦确认为敌方目标，就会自行发射导弹将其摧毁，从探测到击落只需几秒钟，且整个过程无需人在船上。

“海上骑士”也可以被用于对付敌方的群体攻击，保护有人驾驶船只的人员。

通常是部署一个或两个“海上骑士”无人水面艇作为第一道防线，每个水面艇都分别执行各自的任务。

在执行反恐任务时，“海上骑士”能第一时间拦截不明身份船只，避免作战人员遭受小型武装或自杀式袭击，实现人员零伤亡。

在执行侦察任务时，“海上骑士”通过先进导航雷达、全球定位系统、红外传感器和摄像机，获取周边的海上图像、搜集情报，进行实时监视。

在特殊情况下，“海上骑士”还可用于配合常规舰艇，由操控人员在舰艇上遥控，参与海面战斗，对付有重装甲的舰艇，或对敌方舰艇进行拦截，甚至能在危急时刻用舰炮攻击直升机。

目前，“海上骑士”的功能还在不断升级与拓展，未来还将用于拦截敌方潜水人员、安全投弹和投掷深水炸弹的任务。

此外，“海上骑士”也在开发用于拦截岸边地面单位的反坦克导弹。

“海鸥”无人水面艇众所周知，UUV进行水下通信是非常困难的，压缩并传送声呐数据更是一个挑战。

USV 可以同时连接两种航行器，因此其另一个主要作用就是作为水面舰艇和UUV之间的通信节点。

如“保护者”USV在执行扫水雷任务时，一边利用多波束声呐探测浅水区域中的水雷，一边使用艇上声学任务载荷实时地与执行任务的UUV进行通信，接收UUV传输的图像，最后再将汇总信息传输到地面或者水面舰艇上的控制站。

这样就避免了UUV在执行反水雷任务时需要回到水面之后才能传输获取的数据的问题。

同时，其他一些国家的开发商也在努力突破水下通信技术障碍。

2017年5月，加拿大国防部宣布，研制了一种鱼雷外形的UUV，可以使水下通信的过程更快捷。

这种UUV利用声呐扫描海底，并使用图像识别技术来搜索水下类似水雷外形的不明物。

随后，UUV可以将图像发送到远处的接收器，接收器最远可至130m。

然后，操控人员可以查看图像并将其发送给其他船员或遥控UUV对该区域进行更详细的探索。

虽然现在还没有任何一个国家的海军反水雷部队完全用无人系统取代有人系统，但是美国和英国等一些国家正朝着这个方向前进，一些原始设备制造商（OEM）也正在积极地开发相应的技术。

以色列埃尔比特系统公司声称，“海鸥”（Seagull）多任务无人水面艇已经已完成研制工作，将全面投入使用。

“海鸥”USV是一种专门用于端到端（从头到尾）扫雷任务的系统，可以探测、分类、定位，识别在海底悬浮以及在水面漂移的水雷，并予以清除。

“海鸥”长12m，最高时速达60km/h，在航速15km/h的情况下可以持续工作4天，通过光电和红外传感器以及各种声呐来搜索海上威胁。

该系统也是目前世界上唯一一种从一开始就被设计为具备多任务能力的USV，操控人员可以通过一台控制器同时控制两艘水面艇。

由于“海鸥”具有高度自主能力，操控者只需下达任务指令，无需制定任务流程，水面艇就能自主搜索识别和清除水雷。

此外，“海鸥”的艇首还配备1挺遥控机枪，艇尾携带声呐或者扫雷工具，可以携带各种设备。

除了反水雷任务外，“海鸥” USV还可以执行反蛙人和反潜战等任务。

在反潜战任务中，“海鸥” 将配备了吊放声呐和鱼雷等任务载荷。

“海鸥”无人水面艇系统一般由两艘水面艇和一个控制系统组成，在执行反水雷任务时，第一艘船使用K5900侧扫声呐和R2Sonic前向声呐，用于搜索，探测和分类，最大航行速度为22.2km/h，通常以14.8～18.5km/h之间航行。

第二艘USV将控制一个小型遥控潜水器（ROV）和一个带爆炸性弹头的UUV，先用ROV进行水下识别，一旦识别出水雷之后就用携爆炸头的UUV将其清除，全过程自主进行，包括由USV发射和回收ROV和UUV，而控制站也不受位置的约束。

“海鸥”无人水面艇系统采用的反水雷手段比现今一般的反水雷方式要快很多，当第一艘USV扫描出疑似目标后，第二艘会去进一步识別和清除，同时，第一艘USV可以继续扫描，所以可以在很短的时间内覆盖很大的一片水域。