美海军无人作战装备体系发展

Science_北京

不惧过往，不畏将来！2020-09-14 10:29

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无人装备是以美国为代表的军事强国长期占据军事优势的重要技术手段之一，美国始终确保着研发和军事应用的最前沿的地位。近年来，美国海军实质上将无人装备定位为具有独特优势的新型作战力量，赋予其与有人装备同等重要的地位。当前，美海军正在加快形成无人装备体系化实战能力，构建有人/ 无人结合的新型海军装备体系，将对海上作战概念产生革命性影响。

军事需求

1）补充装备缺口

根据分布式海上作战概念要求，战时美海军希望在对手面前呈现出大量的作战装备，令对手的探测、识别和打击的态势复杂化，导致对手决策困难。但是，有人装备的数量远远不能满足这一作战需求，美海军希望通过投入大量的无人装备来补充有人装备的缺口，通过无人系统的大规模、成体系运用形成独特的非对称优势。

2）降低作战成本

高成本是困扰美军装备发展一大问题。无人装备的建造和运行成本远低于有人装备。采用新材料和3D打印技术，降低技术复杂度、简化系统，减少功能，或采用可再生能源等措施均可以降低无人装备的成本。低成本意味着可消耗性，从而避免了高价值海军平台（如航母、驱逐舰）损伤带来的成本不可承受性。

3）提高作战效能

海上无人装备能够部署于人类无法生存的区域，可以在极端恶劣气象条件和极度危险的战场区域执行任务；无人装备能够承受超出人类极限的负载，不用考虑战斗人员的体能、速度、机动性和下潜深度等人类身体承受极限；无人装备还能够规避法律与道德风险，能够进入人员禁入区和政治敏感区执行任务：从而大幅提高作战效能。

4）增加作战灵活性

大量无人装备的使用，可以提高海军舰队的模块化和可重构性，给指挥官以更大的灵活性和发挥空间，适应不断变化的任务需求。

作战概念

1）突防作战

航母打击群处于安全的远离敌人火力打击的位置的同时，利用无人装备的隐身性能，突破敌方防御系统，进入敌方内陆纵深执行打击任务，率先撕裂敌人的情报、监视侦察网络和导弹防御网络，并为后续有人装备进入打开通路。

2）持久压制

无人装备将使海军具备对广域范围内目标的持久压制能力。这种持久压制和快速反应能力是过去的主战装备所不具备的。凭借隐身性能，无人机在敌方国土上空长时间巡逻侦察，一旦发现弹道导弹发射车或刚开机的防空雷达等时敏目标，即可快速打击。无人机可以航空母舰作为基地，补充燃油和弹药，实施长时间抵近防空压制任务。无人水面艇可在广域海面上长时间持续对敌潜艇实施追踪、压制并实施打击。

3）人机协同

灵活的有人/无人协同作战方式，将显著增强体系作战能力。无人平台的“互联、互通、互操作”能力，为多平台协同作战打下良好基础。无人作战系统和有人系统协同作战，可以充分发挥两者的优势，弥补彼此的不足，更加有效地完成作战任务。多平台协同作战将成为未来无人作战系统作战模式的重要方向。

4）集群作战

强进攻，难防御是集群智能机器作战的主要特点。无人装备携带各种传感器和干扰器，搜集情报和中断敌人的通信，亦可携带微型弹药对敌目标实施攻击。借助廉价无人集群技术，向敌人进行持续饱和攻击，最终达到作战目标。这些基于集群智能的自主协同武器装备体系一旦投入战争，将在战术层面对所有以人类智能为基础的部队形成压倒性优势。

发展趋势

1）体系化。

海上“体系”作战概念将形成广域分布式作战装备体系，大量引入大量无人系统、预置装备等，突破单个节点的能力限制，提高杀伤链的作战效能，并且当任意节点遭到破坏时，不会影响整体打击效果，也提高了杀伤链的抗毁性。在增大敌军防御难度的同时，减轻己方高价值目标的防御压力，减小己方人员战斗伤亡和经济损失，将彻底翻转海战攻守成本。水面和水下无人装备通过网络连接可以实施“蜂群”和“狼群”战术，对敌进行攻击。动态自愈合网络技术可以协调自主无人系统的行动，开展侦察、通信中继和其他活动。遇到干扰时，网络可以自行调整拓扑结构到最优状态，避免受到影响。

2）自主化。

现在已有美国科学家开始试验无人潜航器的智能反应系统，可接管无人潜航器，自主导航，直至触发新的指令。未来计划改善多回路决策系统，使其具备自主规划路径的能力。科学家已经开始试验多艘无人水面艇通过自学习进行组网，进行相互通信并协同完成任务。随着认知智能的进步，无人平台将脱离操作员的操纵，实现战场上的自主决策。即使与后方失去联络，无人平台也可以自主地去完成任务。大型化的多功能的无人作战水面舰艇和无人潜艇是美海军无人装备的发展方向之一。未来将出现敌对双方的智能化军事装备进行海洋作战的场面，而不再有人进入到实际战场参与作战，作战人员的作用将弱化。

3）多样化。

未来的海军无人装备在外形、功能和部署方式上将呈现多样化，并且可以重复使用。当前的无人装备可以完成的作战任务包括：搜索和侦察、反水雷作战和反潜战，未来将扩展到秘密侦察与破坏、反水面舰艇作战、防空作战、水下自主作战、水下防御作战以及战斗支援等等。部署方式有水面舰艇部署、潜艇部署、空投、港口自主部署等等，有自主回收、半自主回收和被动回收的，也有一次性不回收的。现在已知的海上无人装备在外形上已经呈现的多样化的特点，并没有向水面舰船或潜艇那样较为固定单一的平台外形。作战功能可简可繁，根据功能要求，尺寸可大可小，平台外形可能千奇百怪，作战使用方式也可能各式各样。

4）大杀伤。

无人智能装备具备着程序性、系统性和可消耗性等特点，正是由于不担心人员伤亡的问题，未来的海上作战可能更加惨烈。无人自主作战装备根本将不考虑其可持续性，只考虑实现最大化地杀伤对手。当然，也正是这个原因，冷酷无情的智能装备面对人类进行作战时，人类的伤亡将更大，机器人不存在人性的弱点和道德的约束，这也是未来智能化装备应用的一大风险。

发展述评

目前，美海军无人装备的发展重点体现在八个方面：1）帮助海军实现空中优势。主要是空中加油，空中打击等。2）实现水下优势。LDUUV提供ISR、反潜战、反水雷和水下打击等。3）实现水面优势。ACTCU持续跟踪无人艇。4）与其他兵种部队融合。无人车与无人机传递信息，与敌交战，使部队分散部署，具备更大的机动性。5）多域无人系统。水下、海底、天空、陆地等。6）无人蜂群。7）持续补给与保障。8）自主性与机器学习。

1）无人机

海军无人机可以执行的任务涵盖了战场侦察监视、技术侦察、目标指示、中继制导、火力校射、毁伤评估、通信中继、警戒探测、测绘导航、电子侦察、电子干扰、电子自卫防御、对地打击、反潜、反舰、工程保障、反地（水）雷、搜索救援、运输补给、水文检测、气象探测、靶场打击效果评估、模拟电子对抗、电磁频谱监测与管理、布设水下警戒系统等。

海军无人机方面，驱护舰搭载的“扫描鹰”、“火力侦察兵”MQ-8B开始升级换代；“人鱼海神”MQ-4C陆基高空长航时无人机已开始小批量生产。目前，美海军部署最多的无人机主要是MQ-4C、MQ-8B/C、RQ-21等。

MQ-4C Triton是由Northrop Grumman为美国海军开发的高空长航时（HALE）无人驾驶飞行器（UAV）。MQ-4C Triton由劳斯莱斯AE3007H涡扇发动机提供动力，可在高达56,500英尺的高度不间断飞行24小时。它的最高时速为592km / h，运行范围为15,186km。美海军于2020年1月实施了MQ-4C“广域海上监视系统”的首次作战部署，将2架MQ-4C无人机部署到关岛的安德森空军基地。美国海军计划采购68架MQ-4C无人机，陆续组建5个MQ-4C无人机中队（每个中队将有12架轮流执勤和维护，另外8架为备用），最终构建“广域海上监视系统”BAMS。

MQ-8B Fire Scout自主无人机（UAV）自2009年开始服役于美国海军。由诺斯罗普格鲁曼系统公司开发，垂直起降战术无人机（VTUAV）基于Schweizer飞机型号330。MQ-8B的自主性，更长的续航能力和更大的有效载荷能力使其能够识别，跟踪和通知目标，并提供目标数据，执行ISR并执行战斗损伤评估。有效载荷包括带激光测距仪（LRF）的EO / IR传感器，探雷器，海上雷达和通信继电器。

MQ-8C Fire Scout全自动无人机是基于MQ-8B平台构建的。先进的VTUAV型号于2013年11月首飞，并于2014年12月交付给美国海军。MQ-8C具有比其前身MQ-8B更强大的能力。更大的MQ-8C由配备全权数字电子控制（FADEC）系统的劳斯莱斯250-C47E发动机提供动力。除了MQ-8C携带的有效载荷外，它还带有沿海战场侦察和分析（COBRA）探雷器。自主飞机还可以配置成运输其他有效载荷种类。

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MQ-4C

RQ-21 Blackjack小型战术无人机系统（STUAS），以前称为Integrator，由波音公司Insitu为美国海军的STUAS计划设计和制造。飞机上的电光/红外（EO/IR）有效载荷使操作员能够进行情报，监视和侦察（ISR），战损评估，通信中继，搜索和救援，部队保护，边境安全以及反海盗任务。RQ-21 Blackjack提供102公里的视线（LoS）范围。由8HP往复式发动机提供动力，无人驾驶飞机可达到20,000英尺的最大高度。无人机的最高速度和续航能力分别为167km/h和16小时。

美国海军于2019年持续开展MQ-25型无人飞机系统的系统集成研究，以进一步增强航母的作战能力。MQ-25的前身是X-47B项目，是第一架在航空母舰上进行自主发射和回收的无人机，也是第一架进行空中加油的无人机。可以以高亚声速飞行，最大航程可达3,889km，续航时间为14小时，最大作战高度为40,000英尺。

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MQ-25

2）无人水面艇

无人水面艇的应用前景非常广阔，原因在于无人水面艇的应用环境跨越空气和水两种介质，使其兼具无人机和无人潜器的特点，又有着两者都不具备的优势。无人水面艇在功能任务、性能指标和关键技术同其他无人平台有很大区别。

目前的无人水面艇的应用还主要集中用于靶船、核生化探测、反水雷、情报监视等方面。随着技术的进步，未来无人艇的应用将扩展至布雷、水面作战、反潜、海岸巡逻、对地攻击、防空反导等领域。《美国无人水面艇主计划》中所列的无人水面艇可能承担的任务包括：C4ISR、信息战/电子战、水雷战、水面作战、对地攻击、反潜战、防空与反导和后勤保障等，应该说，只要技术能力满足需求，无人水面艇能够担负水面舰船的所有作战任务。有专家预言，无人水面艇未来将发挥巨大的作用。

目前美国海军已经拥有了一系列的不同尺寸不同使命任务的无人水面船，并且还有更多的USV处于研发阶段。美海军已将大中型无人舰艇列入2021财年海军预算，研制遥控、可选有人/无人、执行海上情报监视侦察任务的大中型无人舰艇。

在美海军持续推进的“分布式海上作战”概念中，水面部队补充大量的大中型无人水面舰船是满足这一作战概念的重要一环。

美海军在《2021财年国防授权法案》中提出4.64亿美元预算申请，用于大中型无人水面艇项目，但国会拒绝这个申请。原因在于无人艇的海上生存能力受到质疑，美海军此前计划无人艇能够在海上连续作业30天，但样艇仅演示了2-3天的连续作业能力。国会提议用4500万美元将一艘“先锋”级远征快速运输船改装成一艘大型无人艇，进行进一步测试。根据021财年国防授权法提案，要求美海军在证明大型无人水面艇指控系统与自主系统成熟和可靠前，禁止采办任何大型无人水面艇。

美国海军近年持续为正在开发中的大型和中型无人水面舰艇制定作战概念。2018年成立了水面发展中队，将“朱姆沃尔特”级驱逐舰和“海上猎人”号无人艇等新技术纳入中队。

“海上猎人”号无人艇（ACTUV ）是一种大型无人水面艇，排水量大，有效载荷多，自主性高，可连续数周甚至数月在海上搜寻和跟踪敌方的常规潜艇。此外，ACTUV 还可用于反水雷等其他作战任务。国防部最近的报告称，该项目现在转为秘密项目，由海军研究办公室负责。因此，美国海军将不再对其进展情况发表任何评论。

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ACTCU

美国防部战略能力办公室已采购了2艘样机，即“领主”无人水面艇。该艇由载人商用快速补给船改装而来，安装自主系统来控制航行和操作。2020财年，海军已获得经费采购另外2艘大型无人水面艇样机，并计划2021、2022财年再分别采购2艘和1艘样机，2023财年开始使用造舰经费正式采办无人水面艇。

美海军于2020年7月13日授予L3哈里斯技术公司价值约3500万美元的合同，开发中型无人艇（MUSV）原型样机，并可选择采购8艘MUSV。根据合同及2021财年预算，预计2023财年交付前两艘原型样机。2023财年的采购策略未确定，但在开发合同中列有增加采购选项，以提高采购灵活性。按照合同，合同总金额可达2.95亿美元。

3）无人潜航器

无人潜航器被誉为未来水下作战的“先锋”，各军事大国都在积极研制这种装备。由于在水下工作的危险性，潜艇无人化的需求一直非常强烈。由于不需要载人，与载人潜艇同样功能的无人潜艇就可以做得尺寸很小。因此，UUV可以做到更安静、更长时间在水下作业，作战距离可以更远。这些UUV可以长时间地执行任务，而不需要浮出水面补充氧气和燃料，也不需要回到基地进行艇员轮换。UUV可以做到长时间巡航，而不被发现。

在2019年一次会议中，美国海军水雷战部门负责人海军上校克里斯·默尔温指出，未来水雷的使用趋势是由无人水下航行器隐秘的进行水雷发射。这也意味着海军水雷战作战概念的重大改变之一。

目前，无人潜航器主要有两类，一类是用于猎雷和其它作战任务的无人潜航器。另外一类就是水下滑翔器。

美国海军已大规模装备“近海战场感知-滑翔者”（LBS-G）无动力无人潜航器用于海洋环境数据收集和情报监视侦察；“刀鱼”重型无人潜航器已于2019年形成初始作战能力，是LCS的制式反水雷装备。美国海军计划在未来五年内共采购135辆Hydroid ML-18无人驾驶海底车（UUV），10辆小型/中型UUV，3艘大口径UUV和9艘超大型UUV。

2017年，美国海军创建了第一个无人潜航器中队并将它从一个保密的潜艇部队单位分离出来。此举突显了无人潜航器地位正变得越来越重要，美国海军希望2020年之前拥有专门执行无人水下任务的作战部队。

超大型无人潜航器是美国国防部和海军重点研发的新下一代水下无人潜航器。世界上首艘超大型无人潜航器（XLUUV）——“虎鲸”无人潜航器的研制工作已于2019年启动。“虎鲸”超大型无人潜航器长约26米，是一种超大排水量长航程自主平台，具有高自主性、长续航、多模块化等特点，是美国海军构建新型有人/无人协同作战装备体系的重要装备，将对未来海战形式产生重大影响。

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