导读：本文通过对美国海军于2021年所开展的“无人系统综合战斗问题(UxS IBP)21”演习进行系统梳理与分析，针对未来无人海战模式得到了一些启示。即，立体化反潜作战、分布式作战以及超级蜂群作战等将是无人系统未来重要的海战模式;未来的立体化反潜体系中，将融入先进的无人舰艇、可携带声呐浮标与反潜武器的先进无人机等，利用长航时无人机构建的广域监视网络与海底部署的无人潜航器等，打造空、海监测与反潜网络;分布式作战将利用广域部署的舰载无人机或水下预置无人机、无人艇以及无人潜航器等进行分布式探测、感知和指挥控制，集中火力对敌实施打击与摧毁;超级蜂群作战则将无限扩大无人平台的数量，并使蜂群中的每个平台均可执行一定任务，最终实现对敌方的打击。
UxS IBP 21演习详解
2021年4月19～26日，美国海军在加利福尼亚海岸附近举行了“无人系统综合战斗问题(UxS IBP)21”演习。
该次演习是美国太平洋舰队的演习，由美国第三舰队执行，其主要目标在于将多域有人和无人能力整合到作战场景中，行使无人指挥和控制，制定战术、技术和程序，验证有人/无人协同作战样式及效果，检验无人系统装备技术战术能力，为加快建设无人作战系统积累数据，以为美国海军构建海上作战优势奠定基础，同时也使海军操作员能够通过该次演习在实际作战环境中进一步体验海上无人系统。在此先将该次演习的主要参演装备梳理如下表所示。
图表：“无人系统综合战斗问题(UxS IBP)21”演习的参演装备
资料来源：调研整理
该次演习的一大特点在于验证水面、水下和空中的无人作战能力，将不同无人平台与濒海战斗舰、导弹驱逐舰、导弹巡洋舰、潜艇和直升机中队一起作战，既是首次空中和海上同时使用有人和无人装备的演习，也是对未来由有人和无人舰船组成的混合舰队的首次测试;另一大特点为所有参与作战的舰机均未开启雷达，在整个交战过程中，保持无线电静默。而无人潜航器与无人机、舰船之间的协同作战，则是美军此次演习测试的重点之一。
- 该次演习并未披露详情，仅通过所能调研到的资料将该次演习的相关内容综合梳理如下所示。
- 该次演习由“迈克尔•蒙苏尔号”(DDG-1001)号朱姆沃尔特级导弹驱逐舰对无人作战平台进行指挥和控制，据称该驱逐舰的舰尾起降甲板增设了临时卫星通信天线;
- 由MQ-9B无人机投放声呐浮标，将水下目标数据传输给水面舰艇和岸上反潜作战指挥控制节点，实现无人系统反潜搜索;
- 由“汉普顿”号洛杉矶级核潜艇，发射并回收一艘“艾弗”Iver 4型无人潜航器，一艘中型无人水面艇使用拖曳阵列声呐搜索、跟踪水下潜艇;
- LCS濒海战斗舰、MQ-9无人机与无人潜航器相互配合，对假定目标进行了全方位的侦察;
- 携带声呐浮标的MQ-9B与“普林斯顿”号巡洋舰配合使用，执行远程超视距目标打击;
- “约翰•芬恩号”驱逐舰完全基于战场前沿无人舰艇的被动传感器回传的信号对模拟敌军舰船进行定位，并利用“标准-6”防空导弹进行打击，同时利用无人机群对模拟敌军舰艇进行攻击，这是美国海军首次利用无人舰艇的被动传感进行目标定位，也首次验证了“分布式杀伤”的作战概念。
据称该次演习是美国海军致力于对舰队中的自主系统进行操作试验的第一步，此后美国海军还将评估各自主系统的有效性，以加速舰队和部队的无人能力。总之，该次演习验证了有人/无人装备的情报搜集与监视、目标指示和打击以及无人蜂群攻击等能力与相关战术，并扩展了其水面超视距打击作战理念的内涵，同时也揭示了美国海军对无人系统的立体化反潜作战、分布式作战以及超级蜂群作战等能力构建与提升的重视程度。
立体化无人反潜作战模式分析
美国海军已经拥有较为强大的空中、水面、水下三维立体，以及远、中、近程相结合的反潜作战体系，主要包括由P-8A“海神”多用途反潜巡逻机、MH-6R舰载直升机等组成的空中反潜体系;由航母、“提康德罗加”巡洋舰、“阿利•伯克”级驱逐舰与“佩里”级护卫舰等组成的水面反潜体系;由“洛杉矶”级、“海狼”级、“弗吉尼亚”级等攻击型核潜艇构成的水下反潜体系。
而在UxS IBP 21演习中，美国海军对于MQ-9B无人机、“海上猎人”等无人艇以及由核潜艇投放无人潜航器的搜索与跟踪潜艇的战术与能力进行了测试，由此进一步验证了空中、水面与水下无人系统未来融入美军立体化反潜作战体系中的发展趋势。同时也可以看出，未来反潜机/无人机协同、潜艇/无人潜航器协同、无人水面艇反潜作战以及多平台跨域反潜等将成为未来美国海军重点发展的反潜作战样式。
因此对于美国近年来针对UxS IBP 21演习中所涉及的“海上猎人”无人艇、MQ-9A/B无人机等极具代表性的无人系统的作战能力进行梳理，以期对美国海军立体化反潜体系的作战能力有所了解。
“海上猎人”作战能力简析
“海上猎人”无人艇是美国采用模块化设计而成的世界吨位最大的无人艇，拥有优异的隐身性能，并且完全具备了现役反潜机、水面战舰和潜艇的广域作战能力，可与濒海战斗舰组成混合舰队，弥补大型水面舰艇在浅水区对潜侦察的劣势，可与其他的无人舰艇协同作战，也可以在无人维护的条件下长期部署，具备惊人的海上持续作战能力。
“海上猎手”无人艇
该型无人艇早在2018年11月的测试中就实现了在6级海情状况下的正常运行，持续巡航时间可达3个月之久。美国海军设想，未来将多艘搭载反潜装备的“海上猎人”组成反潜网络，实现在数千平方公里范围搜寻敌方潜艇，并且可以连续运行数月而无需休息。
无人潜航器作战能力简析
美国海军不仅将无人潜航器视为“反介入/区域拒止”环境下情报搜集与力量投送的有效手段，还将其作为未来水下预置系统的重要组成部分，以构建更为完善的水下监控系统，最终实现水下自主导航、通信组网、自主编队/集群协同等，为美国海军占据未来水下作战的优势奠定坚实基础。
而为了使无人潜航器能够装载更多任务负载，更好地提升美军的水下作战能力，美国海军近年来格外重视大型与超大型无人潜航器的研发，世界首艘超大型无人潜航器(XLUUV)——“虎鲸”无人潜航器就是其中之一。“虎鲸”具有高自主性、高隐身性、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。
多任务无人潜航器编队示意图
美国海军的设想在于，未来利用“虎鲸”等超大型无人潜航器装载传感器与武器系统等有效载荷，除了执行情报、监视与侦察任务外，还能够执行反水面作战、水雷战等多项作战任务。
此外，随着可携载任务模块复杂性的提升，“虎鲸”等大型和超大型水下无人潜航器未来还可以作为联合作战中海战场的重要节点，在多种作战样式中发挥作用，包括为反潜与反舰作战提供目标定位和数据支持等。
MQ-9A/B无人机作战能力
UxS IBP 21演习中利用MQ-9B投放声呐进行潜艇探测。
MQ-9B是MQ-9A的升级版，并且美国海军已经利用改进型MQ-9A无人机于2020年11月在太平洋试验场完成了首次反潜声呐装置投放试验，共计投放10枚反潜声呐浮标，模拟演练识别潜艇目标，对其实施了长达3个小时的跟踪。该次测试是MQ-9B“海上卫士”无人机系统开发的一部分，也是美海军首次使用无人机部署反潜武器系统。可以推测，MQ-9B现阶段很可能也已经具备通过投放反潜声呐实现探测、识别与跟踪潜艇的能力。
MQ-9A无人机在测试中投放声呐浮标
未来若将P-8A与搭载声呐浮标的MQ-9A/B等无人机联合，可在更短的时间内为反潜提供更为广域的侦察网络，而无需大量的人力和其他资源。即由MQ-9A/B反潜无人机在低空执行任务，P-8A反潜机则在高空对其进行监控指挥，并执行战场的侦察与反潜管理任务，通过卫星数据链将所投放的浮标所获取的信息与作战飞机与舰艇等共享，实现立体化反潜网络中不同作战平台的高效协同作战。
MQ-4C无人机“广域监视系统”(BAMS)
美军已经深入开展了以广域海网(Seaweb)、可部署自主分布系统(DADS)、近海水下持续监视网(PLUSNet)以及在研的基于深海对抗项目(DSOP)的深海预警系统等为代表的探测与监视系统的研究与测试，将固定式部署与移动式部署结合，正在日益完备美军的水下信息网络功能，使其性能更加先进，已经具备一定的实际作战能力。此外，美国海军还正在构建以MQ-4C无人机为主要平台的“广域海上监视系统”(BAMS)。
美国海军已经于2020年2月对MQ-4C无人机“广域海上监视系统”(BAMS)进行了首次作战部署，将2架MQ-4C无人机部署到关岛安德森空军基地，共计将部署68架MQ-4C无人机，陆续组建5个MQ-4C无人机中队，最终构建BAMS。
广域海上监视系统(BAMS)的作战应用图解
MQ-4C是基于RQ-4“全球鹰”无人机研发的高空长航时无人侦察机，是“广域海上监视系统”(BAMS)的重要组成部分，其可搭载包括多功能主动阵列传感器(MFAS)、AN/ZLQ-1电子支援措施、通信中继设备和自动识别系统(AIS)等在内的多种传感器系统，能够完成跨洲际飞行，并且具备多目标、全天候、全时段侦察监视能力，可充当网络中继平台与数据融合中心，与作战飞机、舰艇平台和空空导弹、电子攻击系统与定向能武器等先进武器等有机配合实现信息火力融合，建立战场空间的“通用作战图”，使得BAMS能在战区内自主完成“侦察—判断—决策—行动”循环，并减少对天基平台和本土指挥的依赖。
根据美海军的作战理念，MQ-4C将作为P-8A反潜机的一个补充，进一步拓展P-8A的海上侦察域。并且MQ-4C可在广阔海域内持续不断地监视海洋或陆地目标，大幅增强美海军的战场态势感知能力，还能通过通用保密卫星数据链实现作战情报的无缝连接，将其所探测到的潜在目标信息及时传输给P-8A反潜机，协助其跟踪并攻击目标，显著缩短作战反应时间。
综上调研梳理可知，美国海军未来的立体化反潜体系中，将基于传统的海、空有人反潜装备，融入先进的无人舰艇、可携带声呐浮标与反潜武器的MQ-9无人机等先进无人平台，利用以MQ-4C无人机为主要平台的“广域监视系统”(BAMS)以及在全球各大洋的海底部署大型高性能的无人潜航器和配套的水下服务站，辅以小型无人潜航器，打造更为广域且完善的空、水面/水下监测网络，构建通过与其他作战平台实时交互作战信息，从而构建立体化反潜作战体系，大幅提升作战效能。
分布式无人作战模式分析
“分布式杀伤”概念由美国海军于2015年所提出，并于2018年演变为“分布式海上作战”概念，即基于美军信息化技术优势，由E-2D、EA-18G、F-35C和F/A-18E/F等舰载机为作战舰队分布式杀伤提供情报、指控保障;利用广域部署的舰载无人机或水下预置无人机、无人艇以及无人潜航器等进行分布式探测、感知和指挥控制，集中火力对敌实施打击和摧毁;利用MQ-25舰载无人空中加油机为分散运用的航空力量及时补给。而有人-无人协同、基于预置无人系统构建的水下作战模式等都将是美国海军无人系统分布式作战研究的重点所在。
有人-无人协同分布式作战
有人-无人平台是典型的分布式作战模式之一。UxS IBP 21演习中针对有人-无人的协同，乃至跨域协同作战战术进行了演练。其中包括：采用无人艇对目标进行无源侦察，同时引导水面作战舰艇发射标准-6舰空导弹进行打击;将MQ-9B无人机与导弹巡洋舰配合使用，进行了超视距目标的打击;将LCS濒海战斗舰、MQ-9无人机与无人潜航器配合，对假定目标进行了全方位的侦察。
有人-无人协同海上作战
这一方面透露出美国海军对于海上无人装备的指挥、部署和协同已经达到了较高水平，其无人装备已经具备协同遂行火控打击级别的作战任务的能力;另一方面说明美国海军的无人系统已经具备一定跨域协同侦察、基于有人平台指挥控制的超视距打击能力，并且还证明了在使用主动传感器的前提下，通过无人舰艇组成的被动传感网络，定位敌军水面舰艇目标，最终实现的“分布式”杀伤作战概念具备可行性。
而随着人工智能、数据融合与管理、水下自主导航通信以及动力推进等技术的不断发展，美国海军正在推进分布式作战概念下的有人-无人协同向分布式组网、跨域集群编队和协同作战的方向发展。
- 无人潜航器和无人机进行分布式组网，实现广域侦察预警与态势感知能力，有效探测、识别敌方海上装备，为作战舰艇提供准确的目标信息，便于精确打击;
- 由濒海战斗舰携带无人机，通过无人机组网实现区域态势感知，为未来海军实施分布式作战奠定基础;
- 基于完善指挥与控制技术，利用独立自主且能够联网通信的小型无人攻击艇，进行分布式部署，以协同的方式监视与袭击敌人;
- 通过潜艇或无人潜航器发射无人机，实现近距离接敌水面舰艇，实施电子干扰或反辐射攻击等信息作战，实现多平台跨域协同，并能够提升有人战舰的生存能力与打击效能;
- 基于有人潜艇的指挥控制，使得无人潜航器或者无人潜航器编队能够完成搜索与侦察、反水雷作战、反潜作战及战斗支援等多样化任务。
当然，随着无人系统技术的不断发展，分布式作战样式还将更具多样化。
此外，美国海军近年来正在将其兵力结构从以传统的大型有人主力战舰为主的力量集中型，向以大中型无人水面舰艇为主，辅以无人机、无人潜航器的分布式节点型转变，并且在持续发展中型、大型与超大型无人艇以及大型/超大型无人潜航器，以使其可携带多型武器，在分布式作战中执行反舰、反潜、对陆攻击等多个任务。
总之，未来美国有人-无人协同分布式作战将更注重从实现广域态势感知、多任务执行等方面，将濒海战斗舰、潜艇或者大型无人潜航器等作为母舰与指挥控制平台，协调指挥各型无人平台的行动，而各个无人平台之间能够实现信息互联，以实现不同无人平台或无人编队，异构平台协同、有人/无人平台的海、陆、空协同等作战模式，从而大大提升整个海上作战体系的作战效能。
水下预置装备与分布式部署型装备
水下预置装备也将是美国海军未来分布式作战体系的重要组成之一。
水下预置装备一旦被部署，难以被探测和破坏，且可在战前按需隐蔽部署于战略要地，远程激活对敌目标进行探测以及突然袭击等。而美国在水下预置装备的研究领域已经基于“上浮式有效载荷”(UFP)、“海德拉”(Hydra)系统，分布式部署型装备则基于先进水下武器系统(AUWS)开展了多年研究，在此仅以这三个项目为例，将其研究目标、进展以及系统特点等梳理如下表所示，以期对美军对于水下预置装备与分布式部署型武器装备的分布式作战能力构建与未来的作战应用有所了解。
图表：水下预置装备与分布式部署型装备相关研究
资料来源：调研整理
其中，基于“海德拉”(Hydra)系统项目研发的“回声-航行者”大型无人潜航器，能够执行多元化任务，可据任务类型进行模块化搭配，能执行布设水雷、情报收集、资源勘探等，并能够自动返回水面回传所收集的相关信息或实时传输环境信息;
先进水下武器系统(AUWS)所研发的无人潜航器则可搭载鱼雷以及大量分布式水雷传感器，并能根据需求遥控启动或休眠水雷阵中布设的武器系统，具备在整个过程对杀伤性武器完全控制的能力，对于水面舰艇与潜艇极具打击威胁。
无人蜂群作战模式分析
UxS IBP 21演习中进行了无人机群攻击作战舰艇的测试，但并未披露采用了何种无人机，以及无人机群中的无人机数量。根据调研可知，“超级蜂群”(Super Swarm)项目的主要研究目标在于探索庞大的集群，可能包括如何协调无人机、无人潜艇和无人舰艇，以对敌方舰队进行更为有效的攻击，以及美国海军对小型无人系统集群作战的防御方面。由此推测演习中可能是利用“超级蜂群”(Super Swarm)项目所研究的无人机进行了无人机群攻击测试。而美国海军在无人平台蜂群作战方面已经具有多年的研究积累，不仅仅局限于无人机蜂群，还对无人艇以及无人潜航器等多型无人平台的蜂群作战能力进行了持续研究。
无人机蜂群作战
低成本无人机蜂群作战(LOCUST)项目是美国海军针对无人机蜂群作战能力构建所展开的重点研究之一。
低成本无人机蜂群作战(LOCUST)项目的陆基试验
该项目的主要目标在于研发能快速发射，不依赖射频通信，基于光电/红外传感器应对GPS受限环境，装有惯导装置，能利用低功率无线电频率网络实现信息共享，且能够监视、电子战与打击的无人机。未来美国海军计划在舰船上释放大量该型无人机，通过其自适应组网、自治与协同，执行侦察、监视或者对海攻击任务。据称，美军已经基于该项目实现了30s内连续发射30架无人机与编组飞行，所研发的无人机的关键决策仍由人类操作员作出，可根据需要对无人机群的任务进行校正，但距离实战尚需时日。
无人艇集群作战
针对无人水面艇的集群作战能力建设，美国海军研究处与海军海洋系统司令部近年来正致力于通过完善指挥与控制技术，实现独具自主性且能够联网通信的小型无人攻击艇的集群，以作为“幽灵舰队”的组成之一，实现对敌方的情报、监视、侦察与水面目标以及水雷等的打击，从而使得主力战舰则可身处敌方打击范围之外。
ADARO小型无人船与濒海战斗舰出现在UxSIBP 21演习中
据称，美国海军管理自主海上航行的算法已经具备较高水平，已经能够实现无人艇在航行过程中对周边环境的实时有效的感知。而ADARO小型无人船与濒海战斗舰也出现在了UxSIBP 21演习中，尽管并不确定其在演习中究竟进行了何种测试，但作为一型小型无人船，其可搭载的载荷有限，可执行任务类型有限，因此很可能在执行情报侦察与监视任务，也可能是美国海军将其作为未来集群侦察的一分子进行初步测试。
无人潜航器集群作战
美国的无人潜航器研究起步早，技术积累深厚，居于世界领先水平，并且持续研发不同类型的无人潜航器，对其海上侦察能力、水下搜索和测量能力、辅助通讯/导航能力和潜艇跟踪能力等均有明确规划。
由于人工智能、机器学习、数据分析、集群决策、能源自补给等技术尚有不足，美国海军近年来主要基于持续濒海水下监控网络项目(PLUSNet)与协作自主的分布式侦察与探测系统(CADRE)，对无人潜航器集群构建水下侦察与通信网络等展开研究，但是否已经具备完全作战能力尚未见最新披露。
尽管由于技术的局限性，无人潜航器的集群攻击等作战能力的实现尚需时日，但可以想见无人潜航器以集群的形式协同执行作战任务已然成为必然趋势。无人潜航器可通过集群组成极具隐蔽性的水下移动探测网络，可根据需要对能够到达的任一海域进行持久反复探测并将态势通过水声、卫星等通信技术进行传输，从而占据水下态势感知优势。
而按照美国海军的设想，未来若解决无人潜航器的武器搭载、自主化以及远航程所需动力等问题，将有可能形成由多个无人潜航器组成的察打一体机动集群，本身就具备难以探测、更为隐蔽且其控制范围具备灵活性，令对手难以防御，加之能够广域探测目标，并能够进行多节点接力跟踪;探测到目标后与决策者通信，接收攻击命令后，开展协同自主攻击，对对手的航母编队等高价值目标进行集中火力打击，杀伤力不可估量。
现阶段，美国海军仍在针对无人机、无人艇以及无人潜航器的集群作战进行研究，而其所提出的超级蜂群作战则将无限扩大无人平台的数量，并使蜂群中的每个平台均可执行一定任务，最终实现对敌方的打击，一旦实现，无论是在打击范围、杀伤精确度亦或是智能化方面都极具颠覆性。然而该作战模式的蜂群算法等关键理论与技术还在探索当中，这一作战模式在短时间内尚且无法实现。
小结：无论是无人系统的立体化反潜作战、分布式作战亦或是超级蜂群作战模式，均将对未来海上作战产生颠覆性影响，将从指挥控制、战场态势感知、补给保障、精准打击、协同策应与集群侦察攻击等多维度为海军作战提供更为广阔的战略空间，并将引领其进一步向信息化、网络化与智能化的方向发展。而数据融合与管理、人工智能、水下自主导航通信等相关理论技术则是有效提升无人海上作战平台不同作战模式下的高度协同、信息共享、无缝对接与精确打击等能力的关键所在。（北京太阳谷咨询有限公司 研究员 姜林林）
主要参考文献
1 Unmanned Integrated Battle Problem 21: Test and Verify.2021.
2 Navy Kicks Off First Fleet Exercise Focused On Role of Unmanned Systems.2021.
3 Navy,Marines Unveil How They Will Buy and Operate Future Pilotless Aircraft and Crewless Ships.USNI.2021.
4 Document:Department of the Navy Unmanned Campaign Framework.USNI.2021.
5 The U.S.Navy Plans To Foil Massive ‘Super Swarm’ Drone Attacks By Using The Swarm’s Intelligence Against Itself.2020.
6 Navy,Coast Guard Onboarding Artificial Intelligence Tech.2020.
7 The development trend of maritime patrol aircraft in some Asia - Pacific countries.2020.
8 United States Navy. Autonomous undersea vehicle requirement for 2025.
热门跟贴