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潛艇作為海軍作戰(zhàn)的主要裝備之一，在水下攻擊與探測方面發(fā)揮著無可取代的作用。在攻擊能力方面，潛艇對水面艦船甚至陸上目標(biāo)都造成極大的威脅；在探測能力方面，潛艇對海洋信息及相關(guān)軍事信息的收集起了重要作用。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，潛艇在隱蔽性、機(jī)動(dòng)性、搭載武器等方面都有長足的進(jìn)步。

我國擁有長達(dá)1.8萬千米的陸地海岸線，水下探潛難度大，力量薄弱。美智庫專家稱：“中國海軍最大弱項(xiàng)是反潛反水雷，美國應(yīng)充分利用這些弱點(diǎn)”。我國現(xiàn)階段反潛手段主要依賴以潛反潛及以艦反潛，速度慢且易被潛艇發(fā)現(xiàn)攻擊，對空中反潛平臺(tái)研究亟待進(jìn)一步展開。近年來無人機(jī)集群技術(shù)的迅速發(fā)展，也為空中反潛這一作戰(zhàn)模式提供了全新的思路。

一、空中反潛平臺(tái)種類及特點(diǎn)

現(xiàn)存的空中反潛平臺(tái)大多是有人平臺(tái)，包括固定翼反潛飛機(jī)與反潛直升機(jī)。新興的空中反潛無人平臺(tái)主要分為固定翼無人機(jī)、多旋翼無人機(jī)及直升無人機(jī)（即單旋翼無人機(jī)）等類型。幾種空中反潛平臺(tái)（包含有人平臺(tái)與無人平臺(tái)）的特點(diǎn)對比如表1所示。

表1 空中反潛平臺(tái)特點(diǎn)對比

  通過對比可以看出，無人機(jī)有成本低，操作難度低，體積小，便于形成蜂群集群等特點(diǎn)，可以更好地?fù)?dān)任空中探潛任務(wù)，將成為未來的發(fā)展趨勢。但其續(xù)航時(shí)長及載荷重量方面仍有不足，需考慮搭載探潛設(shè)備的匹配程度及使用場景。

二、無人機(jī)集群研究現(xiàn)狀

無人機(jī)集群，指借鑒自然界的自組織機(jī)制，使具備有限自主能力的多架無人機(jī)在沒有集中指揮控制的情況下，通過相互間信息通信產(chǎn)生整體效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)較高程度的自主協(xié)作，從而能在盡量少的人員干預(yù)下完成預(yù)期的任務(wù)目標(biāo)。由于該項(xiàng)技術(shù)對自主技術(shù)的要求較高，現(xiàn)階段國內(nèi)外針對無人機(jī)集群的研究均處于較初級(jí)的階段。

⒈外無人機(jī)集群研究現(xiàn)狀

美國對分布式無人機(jī)智能蜂群的研究開始于2000年，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）、美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室（SCO）及美空軍、海軍等機(jī)構(gòu)都啟動(dòng)了相關(guān)項(xiàng)目開展相應(yīng)研究，主要項(xiàng)目及研究情況如表2所示。

 圖1 拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項(xiàng)目作戰(zhàn)概念

表2 美國軍方無人機(jī)集群主要研究項(xiàng)目

圖2 “小精靈”（Gremlins）項(xiàng)目作戰(zhàn)概念圖

此外，許多團(tuán)隊(duì)也在研究民用無人機(jī)集群，具體情況如表3所示。

表3 國外民用無人機(jī)集群研究   

⒉內(nèi)無人機(jī)集群研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對集群無人機(jī)的理論研究主要集中在大專院校和科研院所。在工程技術(shù)方面，航空工業(yè)、航天11院、中國電子科技集團(tuán)等國內(nèi)企事業(yè)單位正致力于無人機(jī)集群的工程技術(shù)驗(yàn)證，北京泊松技術(shù)有限公司、廣州億航智能技術(shù)有限公司、零度智控智能科技有限公司等私營企業(yè)，也在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，具體情況如表4所示。

表4 國內(nèi)無人機(jī)集群主要研究進(jìn)展  

可以看出，中國對無人機(jī)集群技術(shù)研究的起步與國外相差不是很遠(yuǎn)，出現(xiàn)過領(lǐng)先國際水平的研究成果。且近年來隨著“翼龍”、“翔龍”無人機(jī)偵察機(jī)，“利劍”無人機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)的研制成功，我國軍用無人機(jī)技術(shù)邁入世界前列。民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)也蓬勃發(fā)展，出現(xiàn)了包括大疆在內(nèi)的具有全球競爭力的企業(yè)。中國的無人機(jī)集群技術(shù)具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的發(fā)展前景。

三、探潛設(shè)備特點(diǎn)

探潛設(shè)備的信息源為潛艇的目標(biāo)特性，即潛艇在海洋背景中體現(xiàn)出來的目標(biāo)固有屬性，指的是潛艇的存在使得周圍海水介質(zhì)的聲、光、磁、電、水壓、溫度等參數(shù)發(fā)生的變化。探測設(shè)備針對潛艇的一項(xiàng)或幾項(xiàng)目標(biāo)特性可獲得潛艇相關(guān)信息，因此探測技術(shù)隨著潛艇目標(biāo)特性研究的發(fā)展而發(fā)展。目前，最受重視的潛艇目標(biāo)特性為聲特性，因此空中探潛設(shè)備主要分為聲學(xué)探測與非聲學(xué)探測兩大類，其中聲學(xué)探測為目前主要的探潛方式。

⒈學(xué)探測設(shè)備

航空聲學(xué)探測裝備已經(jīng)非常成熟，主要有吊放聲吶、聲吶浮標(biāo)、拖拽聲吶、激光/聲探裝備4種類型。吊放聲吶指用收放絞車和吊放電纜將探頭垂懸入水進(jìn)行探測的聲吶，比較適用于可進(jìn)行空中懸停的空中平臺(tái)進(jìn)行布設(shè)。它的工作方式是空中反潛平臺(tái)懸停在制定探潛海域海面上方約20m左右，利用收放絞車和吊放電纜將探頭放入水下一定深度，先采用被動(dòng)探測進(jìn)行探潛搜索，當(dāng)收到目標(biāo)信號(hào)后轉(zhuǎn)為主動(dòng)探測方式獲取潛艇的方位與距離。目前吊放聲吶的整套設(shè)備質(zhì)量較重，無人機(jī)作為搭載平臺(tái)時(shí)需考慮減重設(shè)計(jì)。聲吶浮標(biāo)指空中反潛平臺(tái)布放于潛艇可能存在的海域，探測并使用無線電將目標(biāo)信息發(fā)送給反潛平臺(tái)的消耗性設(shè)備。它的工作方式是空中反潛平臺(tái)首先在目標(biāo)海域大面積投放廉價(jià)的被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)，此類浮標(biāo)僅可發(fā)現(xiàn)潛艇，無法探測潛艇位置。監(jiān)測到潛艇存在后，需投放2～3枚被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)探測潛艇的方位并進(jìn)行跟蹤。到攻擊階段，還需使用1枚主動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)對潛艇進(jìn)行精確定位，測定潛艇距離及徑向速度。以往的美國反潛飛機(jī)一般只攜帶1個(gè)彈藥箱，裝載20枚被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)、4枚被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)和4枚主動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)。1枚被動(dòng)式聲吶浮標(biāo)質(zhì)量低于10kg，1枚主動(dòng)式聲吶浮標(biāo)質(zhì)量約為15kg，對載荷質(zhì)量有限的無人機(jī)，可考慮以集群形式搭載各式聲吶浮標(biāo)搭配使用。