时间：2024-11-05 16:25来源：www.lzldqc.com作者：未知点击：
人类海战的主导力量从战列舰转变为航空母舰，这是大家都知道的历史转折。目前，伴随无人潜艇的出现，另一种转变正在进行中。
撰文 | 都保杰
俄乌战争被不少军事评论专家觉得是第一场真的意义上的“无人机”战争，成千上万的改装无人机在战场上对传统武器装备（如坦克、装甲汽车）、物资据点、有生力量等导致高效杀伤袭扰，一度起到扭转战局有哪些用途。
无人机的大规模实战应用，彻底颠覆了常规作战思维，叫人们得以初见将来战场新形态：投入最少的人类士兵和最多的无人化装备。无人化装备从战场配角向主角转换，它们总是可以出其不意，以小搏大，对现代空战和陆战的影响已十分明显。
与无人机的高光时刻不同，无人潜艇作为新兴战力的崛起，被各国视为海战的下一件大事，它们可能成为传统军舰、航母和潜艇战斗群的一大克星，一个潜在深海水面下的军事战术新年代正在拉开帷幕。
图：各国大型自主无人潜艇示例。｜来源：LatentSpace
什么是无人潜艇？
无人潜艇，是指无人驾驶、靠遥控或自动控制在水下自主航行实行任务的自动化装置，具备隐蔽性强、自动化程度高、活动受限小、作战本钱低等特征，被叫做现代海军的“力量倍增器”。
无人潜艇是自主水下载具（Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV）。AUV最大的优势是不需要用电缆连接到母船或外部操作者，依赖内部控制器编程自动实行其目的任务。因为所有工作都是自动的，AUV更合适长期性、例行性或具危险性的工作，比如勘探油田、探索深海、海洋学研究等，改造为军事化和特种作战变体后，可用于排布水雷、声纳跟踪与攻击舰艇。
无人潜艇是无人潜航器（Unmanned underwater vehicles，简称UUV）的一个要紧子类别和进步方向。UUV在军用、科研和民用范围均有广泛应用，除去无人潜艇，UUV还包含其他非自主、需要带缆远程操作的水下机器人（ROV），自主遥控水下机器人（ARV）与可载人的智能潜水器（HOV）等。
图：美国UUV进步规划与类别。｜来源：hisutton
据报道，世界上第一部水下无人潜航器是法国人第米特里·瑞比克夫（Dimitri Rebikoff）于1953年创造的，是ROV，而最早将UUV投入军事作用与功效并有公开纪录的是美国海军。
1957年，由美国海军研究办公室注资，华盛顿大学应用物理实验室曾开发出一种水下专用研究载具（SPURV），开发目的是为了在水下进行扩散效应、声学传递等军事研究实验，SPURV当时最大下潜深度为3600米，工作深度为3000米，电池动力每次续航约四至五小时，一直被用到1970年代。后来，基于SPURV也衍生过不少水下滑翔机产物，使用可变浮力推进的AUV设施，具备更远的航程与续航能力，可以将海洋任务从数小时延长到数周或数个月与数千公里的海域范围。
人类对于潜艇的设想和应用年代则更早。据记载，潜艇最早可追溯到15世纪的列奥纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci），他曾在书中构思出一种“可水下航行的船”，但因为感觉其天生具备“邪恶性”，达·芬奇最后没付诸实质建造。但到16世纪之后，人类真实意义的潜艇还是出现了，且在战争中成为凶名赫赫的杀人利器。
图：陈列于海边供人参观的德国U995号U型潜艇。｜来源：wikipedia
首次世界大战中，德国克虏伯日耳曼尼亚造船厂开发的U型潜艇是个代表，曾击沉协约国船舰数百万吨当量。到了二战期间，尝到甜头的德国一度扩建了1150余艘各类改进U型潜艇，以损失807艘的代价，击沉盟军商船与战斗舰2882艘，合计约1440万吨，除此之外遭到U型潜艇重创的盟军战舰还有264艘，在潜艇海战史上留下浓墨重彩的一笔。
20世纪50年代至90年代，美苏冷战逐年升温，核动力潜艇渐渐替代传统柴电动力潜艇，电解海水补充氧气的技术也让潜艇的水下工作时间更长。现在，最早进的潜艇如中国的094型、美国的俄亥俄级、俄罗斯的北风之神级等弹道导弹核潜艇，犹如策略大国隐藏在深海中的“达摩克利斯之剑”，是毁灭级的战争武器，在水下枕戈待旦。
在各国海军军备范围，将来AUV和潜艇技术结合是个必然走向，一个凸显有哪些好处是大幅减少本钱。无人潜艇的建造和维护相比载人潜艇要实惠得多，而将人类从变量中删除后，便不需要担忧潜在的战斗损失和船员们在深海封闭空间内的作战重压，实行高风险任务只不过输入代码指令的事，剩下的就由人工智能系统接管完成。
图：不相同种类型UUV规划可实行任务。｜来源：船舶科技
无人潜艇可以超越传统潜艇在海中停留更长期（取决于动力源），它们永远不知疲倦、不需要食物供给，这意味着实行长期监视或偏远区域的任务变得易如反掌；且因为它们体积较小，比较容易突破现有反潜防御，潜入目的海域，在不被发现的状况下对任务目的进行锁定探测或攻击，成为传统海军资产的力量倍增器。
好似无人机在俄乌战场发挥的效能一样，大规模、集群化部署的无人潜艇或许会在实战中搅乱乃至威胁到一个比自己火力强大数十倍的传统海军舰艇作战群的存亡。
可以预见，将来无人潜艇会由单一装备、传统装备向族系化、集群化、体系化、协同化、自动化的趋势进步。同时，为满足海陆空联合作战需要，愈加一流的超大型无人潜艇是将来水下无人系统的重点技术方向，多型号设施协作形成的海军无人作战编队战力不可小觑。
脱颖而出的军备新宠
一些有趣的无人潜艇已经公开亮相，如美军的Orca、Manta Ray等项目。
Orca无人潜艇是一款自主超大型无人潜航器（XLUUV），旨在满足日益增长的海底作战意识和有效载荷投送需要。美国海军想要借助Orca XLUUV发挥水雷对抗、反水面战、反潜战、电子战和打击任务等潜在能力，该设施可以在海上独立运行数月。
图：美军Orca XLUUV成效图与实景照片。｜来源：hisutton、boeing
据有关报道，2017年9月，美国海军选定波音公司和洛克希德马丁公司联合负责XLUUV项目的第一阶段设计。至2023年12月，波音完成验收测试后出货了首艘Orca无人潜艇，该设施使用模块化设计，15米长有效载荷部分可容纳约8吨的载重量，使用动力电池和船用柴油发电机混合驱动，续航里程可达6500海里。
值得关注的下一代无人潜艇可能还要拥有仿生隐形等特质，尺寸变大却更节能高效、自主性更强，可以在无人监督的状况下全天候独立行动，好似目前的高空无人隐形侦察机。
图：Manta Ray“蝠鲼”潜水器测试海上流体动力学性能。｜来源：NorthropGrumman
2024年5月，美国国防高级研究计划局（DARPA）曾对姥爷布了一款由诺斯罗普·格鲁曼公司开发的水下设施：Manta Ray（代号蝠鲼），称该设施于2024年2月和3月在南加州海岸完成了全尺寸水下测试。
据了解，DARPA正在与美国海军合作，研究该技术的下一步测试和应用过渡，有人发现Manta Ray在美国加州文图拉郡海军基地的怀尼米港（Port Hueneme）频频现身。除此之外，早在2011年，DARPA就帮助美军着手设计分布式敏捷潜艇打猎（DASH）计划，DARPA公布的数据称，单个UUV设施潜于海底6000米监测直径可达55～75公里，50台设施协作通过跨域通信链路即可完成对18万平方公里海域的布防任务，现在可能正在加速布局达成。
图：Manta Ray无人水下载具停泊在港口的卫星图像。｜来源：谷歌 Eatrh
在俄、英、法、德等国，无人潜艇也是军事装备的研发“热门”。
进入21世纪后，俄罗斯的新一代无人潜艇已经建成体系，主要有“大键琴”系列大型无人潜艇、专门用于模拟潜艇物理特点的“赝品”无人潜艇、“朱诺”小型无人潜艇等。而最具威慑力的，无疑是“波塞冬”核动力无人潜艇，具备长期水下航行能力和巨大的打击力，主要用于海上策略威慑和策略打击等。
英、法、德等国依据自己国力和海军进步需要，也进步了多型无人潜艇。英国主要进步了Autosub系列、“护身符”系列与“鲸鱼”超大型无人潜航器。法国现在主要有“阿利斯特”系列、“奥利斯特”无人潜艇。德国阿特拉斯电子公司研制了“海獭”系列、DeepC侦察型无人潜艇。
隐藏在水下的无人潜艇总是比水面上的舰船更具威胁性。虽然大家现在还没有看到任何关于无人潜艇电子战或火力对抗的实战成效报道，但俄乌战争中无人快艇的杀伤成效已经足见一斑，这类无人系统的复杂性和战场灵活性获得了前所未有些进展。
据有关报道，乌克兰在近海岸部署了不少可以携带约300至800公斤爆炸物的多型号海上无人快艇对抗俄罗斯黑海舰队，突显了致命效率和突防能力。乌克兰国防部情报总局曾对外宣称，借助这种无人快艇成功摧毁了俄军最新型舰船之一“谢尔盖·科托夫”号护卫舰，而这艘大型战舰一艘造价就要超越6000多万USD，不断增加的船舰战损迫使俄罗斯黑海舰队撤离克里米亚塞瓦斯托波尔港。
图：乌克兰“海军”配备的各类无人攻击快艇。｜来源：Twitter
来自西点军校利伯研究所的一些军事专家对此表示，无人系统已彻底改变了海战的战场动态和平衡性，并对海上敌对行为提出了全新的法律和伦理挑战，必然很大影响将来海军的策略思维，与进攻和防御战术。
无人潜艇的重点技术
现在，美国是世界上无人潜艇技术进步比较领先的国家。1994年，美海军正式将无人潜航器进步列入计划。2000年、2004年、2011年美海军先后发布了三版《无人潜航器主计划》。
无人潜艇的作战运用主要有以下几种典型样式：
——侦察情报。无人潜艇可以搭载包含声呐、光学摄像头等在内的各种传感器设施，在敌方领海内进行长期隐蔽地侦察，知道目的地区的海底地形、敌方军事设施、舰船活动等状况，为决策者提供要紧的情报支持。
——主动攻击。在实质作战行动中，后方有人平台可充当无人潜艇的“母船”。无人潜艇作为“母船”的传感器，对敌方海上目的进行全方位立体探测、跟踪，甚至攻击。而且，多艘无人潜艇一块组成集群，彼此间可以共享探测信息，进一步扩大“母船”探测范围，增强反潜、攻击能力。有的携带鱼雷、导弹等武器的无人潜艇，一旦发现敌方大型潜艇、航空母舰等高价值目的，还可以立即激活战斗模式，对目的推行近距突击，获得出其不意的作战成效。
——反水雷/布雷作战。一方面，无人潜艇可以对敌方布放的水雷进行有效探测、定位，一些一流的无人潜艇还可以携带激光或水下机械臂等工具，实行排雷任务；其次，无人潜艇可以远程自主隐蔽航行至敌人基地、港口和航道等地区布放水雷。
——水下通信与作战互联网构建。传统的水下通信设施受限于固定的布设和传输距离，而无人潜艇可以作为移动节点，充当中继站的角色，达成水下通信信号的传输和扩散。
从技术角度看，无人潜艇是一个典型的多学科复杂机电系统，虽然不及常规潜艇身躯庞大，但类似的动力系统与流体力学设计、水下通信链路、水下定位导航、水下探测技术等缺一不可，不少元器件要做微型化精密化，从软件系统到硬件材料，涉及很多技术功课要突破。
整体参数化与多学科建模优化设计。相比传统大型潜艇，无人潜艇后期在数目上必然需要大规模的批量高效模块化生产步骤，此类设施优势在于整体改造和测试起来要便捷得多，更像是生产一批大型的“数码商品”，因此前期设计阶段十分重点。传统大型舰艇串行工程设计迭代办法并不适合，因此无人潜艇的设计需要构建起一套有关的子学科计算模型系统，把各模型模块关联起来，依据建模参数的输入和调整实时评估预测商品性能，进而灵活优化产生最佳投产策略。
防护结构与材料革新。无人潜艇的外壳结构和材料是内部核心元器件的主要屏障，一旦防护结构出现问题舱室进水无人工抢修机会，必然会导致内部仪器、电力系统等短路失灵崩溃。怎么样结合其用特征、工作强度，在给定的工作深度范围选择适合的轻质、高强、耐腐蚀、无磁或低磁材料设计出匹配的壳体结构需要系统化分类考量，因为无人潜艇的检修频次和工作方法与大型潜艇完全不同，不少相对具备性价比的新型合金和复合材料（如碳纤维、陶瓷基复合材料）有待研发，除此之外，透声材料、浮力材料、耐热阻燃材料、隐身材料等都需要依据无人潜艇的特质进行适配优化。
混合动力系统与推进技术。与现役大型潜艇使用的核动力驱动不同，无人潜艇体积虽然小但却要保障其达成远超民用的续航能力、大潜深、超静音等高标准需要，所以多种能源供给和管控、电机/发动机、推进器等是核心所在。业内较新的研究方向现在有燃料电池−动力锂电池的混合能源技术、水下无线充电、高功率密度推进电机、低噪声和高机动的仿生/滑翔/泵喷推进设计与更为小型化的核动力装置研发等。
图：波音Echo Voyager原型机。｜来源：Boeing Co. photo.
多维水下定位与导航。无人潜艇因为无人工进行信息甄别和判断，总是需要更多维度的水下定位导航技术和数据支撑其自主行动能力，现在惯性导航和声学定位系统仍是水下导航常用技术，各类元器件在小型化的同时，精度需要不断提高才能满足实质需要，将来可能还要融合海洋地磁辅助导航、海底地形匹配导航、重力辅助导航，打造多维一体的导航信息库，最后形成协同导航、组合导航技术系统，如此，无人潜艇在自主行动的同时，也能更好地辅助常规大型舰艇编队的军事行动，起到力量倍增器成效。
水下通信与探测。现在，各类水下潜航器通信方法主要还是依赖“声光电”，而探测通信系统的轻量化、小型化、一体化、自动化、低能耗是无人潜艇的进步刚需，有关技术还要最大化克服海洋带来的强多普勒、高背景噪声干扰和信道时变等问题。近年来，主要技术突破在达成电声、声电转换的换能器方面，不少科研机构也在深入研究水声通信、水下光通信、磁感应通信等，以健全和强化水下通信链路系统。另外，激光光电探测、合成孔径声纳、智能避障等技术赛道也是日新月异，是不少国家军工的重点研究方向。
人工智能技术加持。伴随近年来多目的优化算法、机器学习等人工智能技术介入，无人潜艇的指挥控制可能更多依赖内嵌的自动化模块“大脑”进行模型解算、信息甄别、规则剖析后完成，最后达成自主航行、自行编组、自主决策、信息共享等自控能力。除此之外，人工智能技术对于无人潜艇在高速运动状况下突破强背景噪声进行信号处置、异构多源信息融合剖析等能力进行加持，最后有望促进无人潜艇的“大脑”做出比肩乃至超越人类军官水平的战术判断和决策。
将来水下无人作战编队的战力怎么样，本质是一场群雄逐鹿的多学科技术革新融合竞赛，已在广袤的海洋深处无声展开。
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