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本文节选自：海上无人装备体系概览/ 董晓明主编. — 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社，2020.1（国之重器出版工程）
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以美海军为代表的西方海军历来重视舰载无人机在海上战场的突出优势。自20世纪50年代美海军率先在水面舰艇上试验搭载无人机以来，舰载无人机已由最初在越战中担负比较简单的非时敏战役侦察任务、海湾战争中执行战列舰舰炮目标指示和弹道校射任务，逐渐发展到具备扫雷、探潜、超视距反舰目指、航母舰载战斗机空中加油等复杂任务。此后，由于强大军事需求的牵引，先进科学技术的推动，可观的效费比，使得无人机逐渐成为海军装备中备受瞩目的力量。目前，成熟型号的舰载无人机应用主要集中于水面舰艇，包括巡洋舰、驱护舰、护卫舰、濒海战斗舰、两栖登陆舰甚至快艇上都能见到它们的身影。1997年，在美国海军颁布了新的《海军作战概念》中，确认了航母舰载战斗机攻击群在独立作战、全球快速部署和快速响应的优势。而在美国《海军航空兵愿景2020》中再次要求美国海军航母攻击群和远征舰载攻击机群时刻准备好到达战场，能够立即、果断、独立地对态势做出反应。美国海军同时也认为，长时间对海岸目标进行监视或及时进行攻击，将飞行员置于危险中并使之进行承受生理极限的飞行是不可取的，因此很需要具备长航时、低可探测性的低成本无人机，从距离海岸目标约830—900千米的航母战斗群起飞，对目标区域进行长时间监视，必要时执行打击任务。随着计算机控制、微机电制造、新材料等关键技术的突飞猛进，美国舰载无人机技术取得了实质性突破，Scan Eagle、MQ-8B/C、RQ-21A等多种中小型战术无人机系统先后进入美国海军非航母舰载无人机装备体系；在UCLASS等项目支持下，X-47B舰载重型无人机在尼米兹级航母上完成了起降技术验证。在舰载旋翼无人机方面，美海军计划采购100多架“火力侦察兵”MQ-8B无人机用于装备濒海战斗舰；计划采购28架MQ-8C无人机用于装备其他水面舰艇；奥地利的S-100无人机已装备多个国家的海军水面舰艇，等等。在舰载固定翼无人机方面，美海军在驱护舰上应用了“银狐”和“扫描鹰”两种型号的无人机；并计划在小型舰艇上部署“海王星”无人机；计划采购25套基于小型战术无人机系统（STUAS）项目研发的RQ-21A“黑杰克”无人机，用于执行持久的战术侦察、监视和目标获取（RSTA）数据采集和分发任务；基于广域海上监视（BAMS）项目发展起来的MQ-4C“特里同”无人机，将于2018年实现基线版本的初始作战能力，2020年具备完全作战能力，将成为美海军执行广域海上监视任务和反潜任务的主要装备，与有人驾驶的P-8A海神反潜巡逻机形成高低搭配的格局，可以对大面积海域实施长时间不间断监控，是美国海军无人机发展的重要方向，共计划采购68架；2016年8月，美海军完成RQ-20B Block 2“美洲狮”全环境（AE）小型无人机在“阿利·伯克”Flight I型驱逐舰上的部署和测试工作，此外，该无人机还被部署在巡逻艇和远征快速运输舰上，用于打击索马里海域的走私活动。为了适应海上无人机的大量应用，美军舰艇进行了大量的适配性改装工作。2017年，MQ-25A“黄貂鱼”航母无人机任务控制系统中帕图森特海军航空站完成了首次测试，并被安装到“卡尔文森”号航母上，预计所有航母的换装计划有望在2022年完成。为适应MQ-8A/C“火力侦察兵”无人机，美军濒海战斗舰等舰船部署了无人机测控站、测控数据链和无人机通用自动回收系统（包括UCARS雷达引导、海基JPALS差分卫星引导和机载机器视觉着舰导航系统舰上涂装标志）。在美国海军大力发展舰载固定翼无人机的同时，其他国家海军也加大了此一方面的研究力度。欧洲的Neuron“神经元”项目中，法国的达索公司是多国（法国、希腊、意大利、西班牙、瑞典、瑞士）合作无人机项目的主承包商，项目于2003年启动，2014年3月，“神经元”成为世界上第一架和其他飞机（一架“阵风”和一架“猎鹰”7X）联合飞行的无人战斗机；2016年5月，法国国防采购局开始了对“神经元”的海上测试，法国海军的“戴高乐”号航空母舰也加入到测试中。奥地利希伯尔公司研制的S-100垂直起降无人机已装备多个国家的海军水面舰艇，S-100垂直起降无人机完全按照军事应用环境标准设计制造，可靠性高，具有优异的全自主飞行能力、精确导航定位能力以及良好的机动性和隐蔽性，于2008年在德国K 130型护卫舰“马德堡”号和“布劳什威”号上进行了130多次起飞和降落，证明了其在高海况和恶劣条件下有能力在甲板上进行安全起降操作；于2011年部署在法国“追风”级近海巡逻舰上，经受了各种复杂海况下的考验等。俄罗斯米格公司研制出了“鳐鱼”舰载固定翼无人机，最大武器载荷超过2吨，作战半径2000千米，采用无尾飞翼式布局，强调隐身性能。另外，随着无人机关键技术的突破以及作战理念的转变，美海军开始推动航母起降的固定翼无人机以及潜载无人机的研究，并取得了一些令人瞩目的成果。在航母起降的固定翼无人机研制方面，美国X-47B无人机于2013年首次从航母上弹射起飞和阻拦着舰，它所验证的航母舰载无人空中监视与打击系统（UCLASS）项目也正式立项。除X-47B外，美国其他几家军工厂商此前针对该项目发展的UCLASS方案被认为是可行的且已被正式授予竞争性合同，包括“海上复仇者”、“深海幽灵”和“幻影线”三种型号的无人机，美海军希望将这4种无人机方案都推向成熟，直至从中做出选择。然而，由于需求变化和技术的不确定性，美海军在2017年的预算案中，将X-47B所验证的UCLASS系统调整为舰载无人空中加油系统（CBARS），并正式命名为MQ-25A“黄貂鱼”，主要功能是进行空中加油，将来也可能会用于发射导弹或投掷炸弹，成为美海军第一款舰载弹射起飞的无人机。总体来看，虽然目前无人机已普遍用于陆战场监视、侦察，但上舰规模并不大，舰载无人机目前还处在发展初期。关键技术方面，舰载无人机发射/回收技术是众多保障技术中最关键也是难度最高的。而相对于舰上起飞而言，回收难度则更大，到目前为止，无人机在舰上进行回收的难题仍没有得到很好解决，致使无人机上舰部署受到限制。目前，舰载无人机回收技术主要有撞网回收、伞降回收、“天钩”回收、阻拦索回收、垂直着舰、水面降落等技术，它们在舰载无人机回收方面拥有各自的优缺点和适用场合。事实上，解决舰载无人机回收问题的最好办法是实现其自动回收，这样可以消除回收过程中人为因素的影响，而且可以减小环境的影响，美、法等国在此方面处于世界领先地位。美海军从上世纪40年代末就提出了舰载机自动化着舰的构思，截至目前其全天候助降系统（AWCLS）已发展到第四代——联合精确进场着舰系统（JPALS），部署在“福特”级航母上，是X-47B无人机能够实现全自动着舰的关键。法国DCNS公司开发的SADA自动甲板起降系统，能够在5级海况下，在移动的飞行甲板上垂直起降旋翼无人机，所需时间不到2分钟，且具有很高的准确性、安全性和可靠性。此外，欧洲宇航防务集团（EADS）旗下阿斯特里姆公司开发的DeckFinder无人直升机助降系统也可以实现舰载旋翼无人机的全自主着舰。在海上联合作战“部队网”的支持下，美军海上舰船和有人飞机均可以通过卫星通信、战术数据链等手段接收陆基MQ-4C无人海上巡逻机、舰载MQ-8A/C“火力侦察兵”无人机或RQ-21A战术无人机提供的战场图像信息，发射的超视距反舰导弹也可在这些无人机的目标指示和导引下实施攻击。
潜艇作战长期受到“乏信息”的困扰，新世纪以后美海军首先在“洛杉矶”级攻击型核潜艇上搭载了基于“弹簧刀”无人机改进研制的“黑翼”潜射无人机，并持续推进更加大型化的“鸬鹚”等潜射可回收无人机研制项目。潜射无人机由潜艇携载并通过鱼雷发射管、导弹发射筒或其它专用装置发射，可有效克服水下侦察能力弱、指挥协同难度大、水下通信困难等不足，从而提高潜艇的综合作战性能。无人机按预先航路规划进行自主飞行，或由潜艇及其他水（地）面作战人员对无人机及其机载设备进行实时引导控制，用于情报侦察、目标监视、中继制导、目标打击、毁伤评估、电磁干扰等作战任务，任务完成后由潜艇或水（地）面己方人员进行回收或自毁。美海军于20世纪90年代初最早开始研制潜射无人机，用于支援潜艇侦察预警、通信导航及地面攻击等任务。先后有“海上搜索者”、“海上哨兵”、“鸬鹚”等几种型号。于2006年开始研制的“鸬鹚”无人机装备美海军的“俄亥俄”级核潜艇使用，并于2007年首次进行了水下发射，它是一种隐形、喷气动力的无人驾驶飞机，可以装备近程武器和侦察设备。2008年美国航宇环境公司首次完成了从潜艇潜望镜深度发射“弹簧刀”无人机的试验。2013年12月5日，美国海军研究实验室研制的XFC无人机从美海军“洛杉矶”级“普罗维登斯”号核潜艇上成功发射，其后又执行了数小时的飞行任务，并向“普罗维登斯”号核潜艇、水面保障船和诺福克基地回传了由其拍摄的实时视频画面。2015年，美国航宇环境公司研发能从潜艇或其他潜水器上发射的“黑翼”无人机，并在2016年8月美海军的“技术演习”中，进行了通过潜艇布放的“Bluefin-21”无人水下航行器再布放发射了3艘微型无人水下航行器和一架小型“黑翼”无人机试验。目前，美军“鸬鹚”无人机具有较高发展水平，鸬鹚潜射无人机起飞质量大，可安装各种先进机载设备，执行侦察及对地攻击等多种任务。该型无人机可以从俄亥俄级巡航导弹核潜艇上发射，用于执行战役战术任务。近年来，美国航宇环境公司研制的“黑翼”微型无人机逐渐成为美海军在潜射无人机方面的“新宠”。在美海军提交国会的2017财年预算中，计划采购150套“黑翼”无人机，部署在攻击型核潜艇及弹道导弹核潜艇上。2017年，英国国际防务装备展（DSEI）上，美国洛马公司推出了一种名为“先驱者”的能从海陆空三栖平台上发射的可消耗型折叠式微型无人机。
近年来，随着我国综合国力和科学技术水平的快速提高，无人机技术也得到了快速的发展。目前国内陆基无人机已跻身世界先进行列，国产无人机上舰已取得突破性进展。国内在舰载无人直升机方面的研究起步较早。据外媒报道，S-100型舰载无人直升机已成功应用于东海方向的驱护舰，参与了人民海的实际军事行动。奥地利西贝尔公司的S-100舰载无人直升机系统，飞行技术成熟、性能稳定，易于舰载使用和舰基保障。国产化方面，国内多个单位均已研制出舰载无人直升机，例如总参六十所（WZ-6B）、中航工业直升机设计研究所、中船重工海空智能公司（HK-450Z，如图 22）等。
我国海上固定翼无人机型号发展较快，部分产品在国庆阅兵中已公开展示。相应的，舰载固定翼无人机已初步形成微型、小型、中型、大型、重型全谱系研制能力。公斤级微型舰载固定翼无人机主要采用手抛出动-撞网回收的方式运用，可满足小时级ISR任务需求，国内的中国航天科技集团公司第十一研究院等单位具备产品供货能力。数十公斤级小型舰载固定翼无人机可采用天钩回收，主要用于长航时ISR任务，西北工业大学、南京航空航天大学、中国航天科技集团公司第九研究院、中国航空工业集团公司611研究所等优势单位均已研制出科研样机。南京航空航天大学研制的“鸿雁”-30无人机于2016年第六届中国国际无人机大会上正式亮相，目前已获得相关军贸和民用市场的订单。“鸿雁”-30小型长航时侦察无人机系统操作简便、智能化程度较高。采用集成化的配置方式，将无人机飞行平台、发射系统、回收系统以及地面测控指挥系统集成，在一辆作战车辆上即可完成无人机系统的储运、定点起降、指挥测控等任务，具有较强的快速反应、战场生存能力；以更小、更轻、航时更长的空中平台执行相应的侦察任务。“鸿雁”-30具备全地形复杂环境适应能力，特别适合船上、岛礁、山区等狭小空间使用，适用于军用海上侦察和目标监视、测量、通信中继等任务。数百公斤级中型舰载固定翼无人机可采用侧臂回收，具备携带小型战术武器执行特种察打一体任务的能力，例如中船重工海空智能公司研制的HK-300G中型固定翼无人机。如图 24所示，舰载固定翼无人机长度5.6 m，最大起飞质量350 kg，可实现共轨发射回收，无需跑道，低起降场地需求，适应船载和复杂地形环境；可同时携带可见光、红外、雷达、通信中继等多种载荷，具备多任务能力；抗风能力强，适应高海况使用环境；全自主飞行，具备长航时任务能力。此外，西北工业大学的一款反辐射无人机可大批量装舰使用。该机为自杀式无人机，类似以色列“哈比”无人机，只发射不回收，具有自动寻的攻击能力，发射后无需管理，可以长时间巡航，具备集群压制性作战能力。
舰载无人机无论在国外军事领域还是民用领域都已得到广泛应用，并通过实战体现了使用价值。我国也已经开始进行在军舰上搭载使用舰载无人机的研究，随着我国海上热点区域（如南海）军事斗争的日益严峻，水面舰船大规模搭载无人机已是势在必行；民用方面，各类公务船舶在搜索救援、海洋勘探、执法取证等方面都有强烈的无人机上舰需求。如在马航MH370事件中，海事局表示如有无人机参与搜索，效率将大大提高。2013年无人机系统峰会期间，相关领导表示：“国家的需求是最大的需求，仅海洋物探每年至少需要1万小时（按照1年飞120个飞行日每天飞6小时），这就需要大量的无人机（相当于要20架机），特别是能够舰载的无人直升机。”此外，随着低空开放等政策逐渐完成全国试点推广，政府制定的多项配套政策逐步落地后，无人机产业发展还将迎来新的发展时期。但是，也可以看到，在对无人机的能力和性能起着决定性作用的关键技术方面，国内发展与国外还存在一定差距，主要表现如下：此外，国内目前在成熟的舰载无人机平台方面比较欠缺，在科研手段、保障条件建设方面也比较欠缺，科研手段和必要的保障条件建设的缺乏也制约着我国舰载无人机技术的发展。
潜艇装备无人机将使其拥有一种能看得更远、更清晰的超视距侦察手段，对外界环境的感知能力将大幅提升。目前对于潜射无人机的军事需求如下：潜射无人机将使潜艇具备自主探测远程目标和获取目标精确信息的能力。潜射无人机具有隐身性好、机动能力强、飞行距离远和留空时间长等特点。在作战行动中，无人机使潜艇先敌发现目标的概率大幅提高，潜艇的生存能力和执行多任务的能力也得到加强，因此，装备无人机的潜艇具有更广的作战范围和更强的独立作战能力。潜射无人机将使潜艇有效融入己方作战体系，具备体系对抗能力。以往由于通讯技术和手段的限制，潜艇往往是单独作战，这种战法在很大程度上已经无法适应未来的信息化海战。在潜艇装备无人机后，潜射无人机将充分利用空中优势，远程、高精度地探测和获取敌方兵力信息，并将这些信息传回母艇，或者分发给己方的其他兵力。同时，潜射无人机也可以获取己方兵力分发的战场信息，并将其转发给潜艇，从而起到战场信息中继的作用。潜射无人机能够使潜艇比较有效地解决海水与海水、海水与空中、海水与外层空间不同界面之间、不同兵力之间的目标识别、信息融合和情报共享问题。当潜艇在远离本土基地的敌方水域、尤其是浅水近岸海域执行侦察、监视等任务时，潜射无人机将会发挥无可替代的重要作用。潜射无人机将大幅提升潜艇的隐身能力。未来潜艇在作战中将面临强大的反潜兵力体系，敌方已形成了由太空侦察卫星、空中反潜飞机、岸基探测器材、水面舰艇、潜艇、水下无人潜航器以及海底探测器材等所组成的全方位、多层次的探测、跟踪和攻击的网络化综合反潜体系，对潜艇的隐蔽作战带来巨大威胁。当潜艇装备无人机后，可利用无人机完成潜艇作战海域数百千米范围的海空域搜索，使潜艇对战场态势的感知能力得到大幅跃升。因此，潜射无人机作为有效的战场感知和侦察手段，将大幅提高潜艇对周边战场态势的感知能力，增强潜艇自身的隐蔽性，从而为潜艇更好的遂行预定作战任务和有效规避威胁提供必要的态势信息保障。为了能够使潜艇装备潜射无人机，并且真正具备作战能力，各国海军都采取了不同的措施，随着高新技术的飞速发展，潜艇装备实战化的潜射无人机将变为现实。潜艇在未来作战中，应当配备适用于艇上安装和使用的无人机3D打印机。在需要使用无人机作战时，在艇上现场打印无人机，这样无需装备无人机整机，从而高效利用艇内空间，实现潜艇作战效能的最大化。另外，受到潜艇空间的限制，小型化的潜射无人机更加有利于在潜艇上储备，但是有时为了增加无人机的作战能力，需要为潜艇配备较大尺寸的潜射无人机。为了解决这个矛盾，潜射无人机还应当具有多机组合和分离的功能。在需要的时候可以将数架小型无人机组合成一架大型无人机，完成多种作战任务。潜射无人机是空中、水面、水下作战的一个新的结合点，围绕潜射无人机实现三者之间的重塑，建立一个新的更具隐蔽性和智能化的作战体系，更好地实现潜艇兵力与航空兵之间的协同，是突破现有作战体系的新思路，必将对未来信息化海战产生深远影响。
美国海军的无人机系统采办由海军航空系统司令部（NAVAIR）下属的“无人航空与打击武器”项目执行办公室（Program Executive Office, Unmanned Aviation and Strike Weapons, PEO U&W）负责分管，其职能定位是迅速发展、采购和支持高质量的空对地打击武器、无人飞行器和目标系统。PEO U&W下设多个项目办公室，其中PMA-262/ 263/ 266/ 268分别负责不同类型的无人机系统，如表 22和图 25所示。 | | |
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| Aerial Target & Decoy Systems | |
| Direct & Time Sensitive Weapons | |
| Persistent Maritime Unmanned Aircraft Systems | |
| Navy & Marine Corps Small Tactical Unmanned Aircraft Systems | |
| Navy & Marine Corps Multi-Mission Tactical Unmanned Air Systems | |
| Unmanned Combat Air System Demonstration | |
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| Strike Planning and Execution Systems | |
内容介绍
海上无人装备体系主要包括海上无人机系统、无人水面艇、无人潜航器和无人水下预置系统。本书全面系统阐述了海上无人系统的概念内涵、任务领域、能力需求、典型无人装备、关键技术和作战运用模式等。海上无人装备体系主要包括海上无人机系统、无人水面艇、无人潜航器和无人水下预置系统，较详细阐述了各种无人系统的概念、分类与组成、国内外发展现状及其相关技术；并列举了50多种国外典型无人装备，介绍其研制过程、性能特点和技术规格。梳理了海上无人装备的共性关键技术，并针对海上有人/无人系统的协同通信技术、协同决策控制技术进行深入论述；最后，介绍无人系统装备的作战运用，并给出发展建议。期望读者通过阅读本书，能够对海上无人装备体系的现状和发展有比较系统、完整的了解。作者介绍
董晓明，河南巩县人，博士。主要从事舰船作战系统、作战建模与仿真、作战概念、系统集成等领域研究工作，担任“辽宁”号航母作战系统主管设计师，主持或参与军委科技委国防科技创新特区/基础加强、装备发展部装备预研、国家国防科工局国防基础科研、中国船舶重工集团有限公司创新基金项目等10余项，软件著作权登记、专利10项，发表论文30余篇。创新性地提出作战概念的模型化设计方法，用于装备体系的军事需求论证。
上篇 海上无人装备体系
第1章 绪论
第2章 海上无人机系统
第3章 无人水面艇
第4章 无人潜航器
第5章 无人水下预置系统
下篇 海上无人系统技术及应用
第6章 海上无人系统关键技术
第7章 海上有人/无人系统协同作战通信技术
第8章 海上有人/无人系统协同决策控制技术
第9章 无人系统装备作战运用分析
第10章 海上无人装备体系发展建议
附录A 缩略语表
附录B 美国国防部无人系统综合路线图（2017—2042）
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