美海军无人潜航器发展趋势

来源：海上智能与体系工程

无人潜航器（UUV）有着广泛而重要的军事用途，在未来海战中有不可替代的作用。UUV利用自身的各种传感器和武器，执行远程通信中继、反潜警戒、水下侦察与监视、反水雷等一系列重要军事支援任务。UUV在未来海战中UUV还可作为水下武器平台、后勤支持平台等装备使用。UUV具有零伤亡、隐蔽性能强、可重复使用和性价比高的特征，可通过搭载不同类型任务载荷，完成多种使命任务，应用前景十分广阔，作为一支独具特色的作战力量，已经成为未来海战的“倍增器”。美国是研究水下无人潜航器平台时间最早、装备型号最多、功能最强大、技术水平最高的国家，引领各国水下无人平台的发展方向。

一、规划

2000年 ，美海 军发布《无人潜航器主计划》第1版，明确了水下无人航行器在军事应用方面的7种使命与4 种作战的特征能力。

2002年，美海军颁布《美国海军转型路线图》，提出了加强海军新型无人飞机、水下无人潜航器等无人装备的研制和使用，以发展和运用海军持久的情报监视侦察能力、反潜战能力和反水雷能力。

2004年，美军公布的UUV 的发展规划报告中，为实现《21世纪海上力量》提出的4 种支柱能力目标，综合考虑动力能源技术、指挥控制通信自动化技术、载荷/传感器等技术的发展情况，按照优先级提出了UUV 的9 种“子支柱”能力及任务使命：情报、监视和侦察（ISR）、反水雷措施（MCM）、反潜战（ASW）、检查/识别、海洋学、通信/导航网络节点（CN3）、载荷投送、信息战（IO）以及时敏打击（TCS）。

美军先后发布了多版《无人系统集成路线图》。系列文件显示了美军发展智能化AUV的规划，具有重要的导向作用。

2007年，美海军在《2007-2032 美国无人系统集成路线图》中提出无人系统4 大关键任务需求：侦察与监视；目标识别与指示；反水雷；核生化、辐射及爆炸物侦测。

2009年，美海军在《2009-2034 美国无人系统集成路线图》中提出了5项联合能力域中无人系统需求和 2 项性能发展需求。其中，联合能力域中无人系统需求为：战场感项联合能力域中无人系统需求和 2 项性能发展需求。其中，联合能力域中无人系统需求为：战场感知能力、力量应用能力（布雷和反水雷、攻击性武器）、防护能力（协助预防攻击或减轻损害）、后勤能力、伙伴关系建设能力。

2011年的《2011-2036美国无人系统集成路线图》将联合能力域中无人系统需求调整为4 项。

在2013年推出新版无人系统发展路线图《2013-2038美国无人系统集成路线图》，在技术需求部分，将互操作性调整为互操作性与模块化、自主性调整为自主性与认知行为、通信调整为通信系统/频谱与恢复能力，增加了安全（研究与情报/技术保护）、持久的恢复能力。

无人系统集成路线图2013-2038

2016年，美国国防科学委员会（DSB）先后发布了《自主性》和《下一代水下无人系统》执行摘要。美国国防科学委员会在2016年10 月发布的《下一代无人水下系统》执行摘要中提出了新型水下无人系统概念，给出了4 项潜在参考任务：控制咽喉要道、阻断水面作战群、作战欺骗、反潜战。

美海军部长和海军作战部长于2016年2月呈国会的报告《2025年自主水下航行器需求》主要围绕潜艇作战提出了AUV 的军事需求。其中，《AUV2025年需求》提出要加强对“曼塔”（MANTA）等大型AUV的快速利用。MANTA是典型可重构无人航行器，它采用非常规扁平外形模块化设计，平时与潜艇共形，安装在艇首，可根据任务携载不同载荷执行情报搜集、侦察、反水雷和反潜等多重任务。战时，MANTA根据指令离开潜艇外壳坞站独立执行作战任务，任务完成后返回母艇外壳坞站形成流线型外壳。

2017年2月9日，美国战略与预算评估中心（CSBA）发布的《重振美国海上力量：美国海军新舰队结构》研究报告指出要创新战法、部署方法和力量包，发展超大型和智能AUV。

2021年3月16日，美国防部下辖海军部发布了《无人装备发展行动框架》战略文件。文件宣称因应中国、俄罗斯等强大对手的挑战，美海军将打造无人系统与有人系统组成的“混合部队”，未来美国海军舰队和陆战队航空兵力中，分别有1/3和1/2由无人系统构成。

2021年7月2日，美海军部又发布了《智能自主系统（IAS）科技战略》。该战略是海军《无人装备发展行动框架》战略的补充科技战略，重点关注智能自主系统，旨在融合自主性、无人系统和人工智能，使无人系统成为海军力量结构中可信赖和可持续的部分。

《智能自主系统（IAS）科技战略》（2021）

二、装备

（1）“莱姆斯”（Remus）族系水下无人航行器

“莱姆斯”（Remus）族系水下无人航行器是美国伍兹霍尔海洋研究所设计、水螅虫公司制造和销售的水下无人航行器产品。主要包括Remus 100、Remus 600、Remus 6000这3种型号。

Remus 100最早于20世纪60年代开始研发，70年代正式交付。1993年开始在Remus 100 的基础之上研制军用Remus 100，即后来的MK18 MOD1型水下无人航行器，2001年正式服役。按照族系化发展思路，随后陆续研发了Remus 600和Remus6000。在Remus 60的基础之上研制军用Remus600，即后来的MK18 MOD2型水下无人航行器。目前，“莱姆斯”（Remus）族系水下无人航行器是美国列装最多、应用最为广泛的水下无人航行器，此外还大量出售给英国、澳大利亚、新西兰、芬兰、日本等国海军。

20世纪末，“莱姆斯”（Remus）系列航行器研制成功，陆续交付海军。“莱姆斯”（Remus）系列无人潜航器采用模块化设计，均可通过搭载不同类型任务载荷，完成多种作战使命任务。正是由于Remus 100的多功能性，其被广泛应用于各国海事安全、海洋调查以及军警系统。

在此基础之上，美国海军又研发了功能更为强大的Remus 600，用于执行水文测量、反水雷作战、港口安全防御、环境监测、海底搜救等多种任务。Remus 6000是一种深潜重型多功能无人潜航器，主要用于勘察海洋环境、数据搜集，利用侧扫声呐测量海底并绘制地图。

“莱姆斯”（Remus）族系水下无人航行器

（2）“金枪鱼”（Bluefin）族系水下无人航行器

“金枪鱼”（Bluefin）族系水下无人航行器是由美国金枪鱼（Bluefin）机器人公司研发的，共有4个基本型号：Bluefin SandShark 、“ 金枪鱼” -9（Bluefin-9）、“金枪鱼”-12（Bluefin-12）、“金枪鱼”-21（Bluefin-21）。

其中，Bluefin SandShark 是微型AUV，它是由“金枪鱼”-21（Bluefin–21）作为母艇进行发射的。“金枪鱼”-21（Bluefin–21）是“金枪鱼”（Bluefin）族系水下无人航行器的核心，以该型号水下无人航行器为基础研制了Bluefin-21 BPAUV（战场准备水下无人航行器）、“刀鱼”（Knifefish）水下无人航行器、Bluefin-21 改（深海反潜I）以及Bluefin-21 改（深海反潜II）等水下无人航行器。

刀鱼UUV

2006 年，首套“金枪鱼”（Bluefin）系列无人潜航器交付美海军。“金枪鱼”（Bluefin）系列无人潜航器采用模块化设计，可通过搭载不同类型任务载荷，完成多种作战使命任务。

SandShark、Bluefin–9 和Bluefin–12 可以搭载多种传感器负载，甚至可以搭载武器系统，具有多种作战功能。Bluefin–21 更是凭借其优异的性能，进行了多次改进，并出口多个北约国家。

（3）蛇头（LDUUV）

“蛇头”是一种大排量无人潜航器，是一种长航时，具有多任务能力的水下无人载具，可部署在潜艇较大的开放接口处，能搭载配置可调节式载荷。它是可从潜艇上部署的最大的无人水下载具。“蛇头”大排量无人水下载具是全模块化、开放式结构设计，方便随着时间的推移增加新载荷和其他功能组件，将极大地增强潜艇的情侦监能力。

蛇头无人潜航器概念图

美海军研究署于2013年开始研制“大排量无人潜航器海军创新样机”，2017年4月，将项目拆分成两个并行推进的项目：一个被列入快速采办项目，以保证时间进度、快速形成装备，即“蛇头”大排量无人潜航器，已于2022年2月完成首舰命名；另一个仍作为“海军创新样机”技术研发项目，验证指控、导航、自主、态势感知、核心通信、配电等模块化 技术，提高技术成熟度。

据报道，2022年2月位于纽波特的美国海军水下作战中心和无人与小型战斗舰项目执行办公室本周发布了新型无人潜航器“蛇头”（Snakehead）的照片。根据美国海军此前公布的消息，“黑鱼”最早将于2023年开始服役。据介绍，该无人潜航器可以从核动力潜艇的干甲板掩蔽舱进行发射和回收。美军计划将该型无人潜航器用于在有人舰艇抵达前对热点区域的预先侦察，监视和其他情报收集工作。

蛇头UUV试验样机

目前为止，美国海军还没有披露关于“蛇头”项目和其研发历程的太多信息，外界仅知道这是一款续航力较强的多用途无人潜航器。2019年，这款无人潜航器曾被描述为“由潜艇发射/回收的最大的无人潜航器”。美军还特意为“蛇头”开发了配套的锂电子电池，使其具备更强的动力，更远的航程和更大的有效载荷。

美国海军表示，“蛇头”将被主要用于战场环境情报准备工作。该任务通常要求在行动开始前，对特定区域进行侦察。对于美国海军而言，这需要“蛇头”拥有强大的情报收集能力，可以使用各型传感器对海床进行扫描，并监视其他水面上或水下目标。

报称， “蛇头”项目强大的载荷能力还使其可以承担一些其他无人潜航器难以做到的任务，负责水下战术开发的美国海军水下无人第一中队（UUVRON-1）就曾研究过使用“蛇头”潜航器进行水下布雷的战术。

据该中队指挥官罗伯·帕钦（Rob Patchin）表示，“蛇头”可以在水下秘密布设可以自动发射的新型水雷，对敌军目标造成毁伤。美国海军水下作战平台和载荷整合部门主管克里斯托弗·德尔马斯特罗将“蛇头”称为“美国海军开发无人潜航器的20年以来最大的里程碑式事件。”

“蛇头”项目的最新进展情况：1艘在建中，预计2022财年交付。另有两艘建造中。目前美海军对于“蛇头”UUV的军事需求主要集中于两个方面一是从潜艇发射；二是搭载的监视和电子战负载可以互相替换。另外，2022年4月传出消息，美海军可能取消“蛇头”项目，原因包括：进度滞后，成本超支等。

LDUUV样机进度表

LDUUV作战概念图

（4）虎鲸（XLUUV）

虎鲸（Orca）是一种由波音公司和亨廷顿·英格尔斯工业（HII）公司为美国海军开发的自主水下载具（AUV）。

虎鲸的历史可以追溯到2017年9月，当时美国海军向波音公司和洛克希德·马丁公司各签定了一个价值约4000万美元的合约，两家竞争开发一款超大型无人潜航器（XLUUV），要求该UUV能在水下自主航行几个月。当时，波音公司正在与HII公司合作建造无人潜艇。洛•马公司提出的重型UUV方案外形上更类似于放大版鱼雷。波音公司从2015年开始，对大型UUV开展了一系列的研制工作，研发了大直径UUV的工程样机并进行了系列试验；此后又开发了“回声探路者”（Echo Seeker）以及“回声旅行者（Echo Voyager）”两型工程样机并进行试验验证。正是前期技术储备较为充分，

波音公司在2019年2月竞标成功，获得了美国海军4艘重型UUV合同。。2019年2月，海军授予波音/HII联合团队合约，建造四艘 XLUUV（单价4300万美元），其设计将基于波音早期的回声旅行者（Echo Voyager）AUV。之后，美海军又追加了一艘XLUUV。至此，合同额已达2.744亿美元。

波音公司的回声旅行者UUV

波音公司竞标成功的重型UUV被美军命名为“虎鲸”（Orca）。实际上，“虎鲸”正是基于“回声旅行者”的技术方案改进而来。与“回声旅行者”相比，“虎鲸”在舯部加装一个有效载荷舱段，尺寸为25.5m×2.6m×2.6m。“虎鲸”XLUUV正常排水量45.36t，最大工作深度3000m。采用流线型水动力外型，横剖面为带圆角的正方形，X形艉操纵面布局，无艏升降舵，推进器为导管桨。

海军根据使命任务提出虎鲸平台的能力需求，要求具有监视、水下、水面和电子战以及扫雷的能力，强调用于海床战（Seabed Warfare）。该UUV将由混合柴油/锂离子电池系统供电，在水下时使用电池为UUV供电，浮出水面时柴油发电机为电池充电。最大航速为8节，常规巡航速度约为3节，续航力可达10,500 公里，续航时间可达几个月。

虎鲸UUV概念图

“虎鲸”采用模块化设计，从艏至艉可分为控制、有效载荷、平台、动力和推进等5个模块。甲板后部布置有可折倒式通信桅杆装置，桅杆竖起高度为4m。位于舯部的有效载荷搭载舱长约10m，有效载荷的搭载重量约为8t，可搭载包括重型鱼雷、水雷、巡航导弹等载荷，甚至小型UUV。“虎鲸”服役后，将可以执行反舰、反潜、对陆攻击、攻势布雷、ISR（情报、监视和侦察）、猎/扫雷（MCM）等多样化任务。

XLUUV样机进度

XLUUV作战概念图

三、分析

总体来看，海军越来越看重无人平台，它们将在未来的作战行动中发挥重要作用，特别是在分散形式作战，要求部队在多个区域同时执行多种任务的行动中。海军会不断扩大通信和数据共享网络，无人载具肯定能以更少的人员、更少的设施和更低的后勤需求，为海军行动提供更多的助力。

（1）军用UUV呈体系化、型谱化发展，重型UUV成为无人作战体系中的重要组成节点。以美军的无人装备发展规划为例，未来无人作战平台将由单平台向无人作战集群发展，因此功能各异、体量由小到大的UUV呈系列化、型谱化发展。UUV作为无人作战集群中的关键节点，不要求该平台的功能齐备、面面俱到，而是需要平台“各司其职”，发挥体系作用。未来无人作战集群中各个平台之间的指挥协同、信息融合、智能决策等问题，将成为需要重点解决的关键技术。

美海军UUV发展谱系

（2）UUV平台向大型化、综合化、强调多任务能力方向发展。无人值守UUV较高的续航力和自持力要求平台具有较大的体积和重量，动力、机动性和生存能力等方面也将实现重大跨越。对平台设计而言，除了需要解决传统的减阻增效、空间优化等问题之外，新型高密度能源、高精度导航、高速率数据传输等问题，也将成为研究重点。具有强大的有效载荷搭载能力的UUV一旦投入使用，将会使得舰艇及潜艇等传统的海上作战单元如虎添翼，极大地增强扩大作战半径并提升作战和效能，也将催生新型作战方式，改变传统海上作战格局样式，对未来的战争模式产生深刻的影响。

（3）模块化、智能化成为UUV未来的重要发展方向。通过平台的模块化设计，可实现平台的多用途化，既减小了设计难度，又降低了建设成本。智能化是当前UUV技术的研究热点，智能UUV的关键技术是人工智能技术。与智能化程度较低的UUV相比，高智能化UUV能够完成更复杂的任务，具备更广泛的作业范围以及更高的任务可靠性。UUV与人工智能新技术的结合，将使得UUV具备高度智能的自主路径规划、信息融合、智能判断、任务智能决策等能力，可进一步提高作战效能。

（4）美政府问责局报告给出了美海军发展无人系统的几个主要问题，一是低估了与这些无人系统相关的成本，特别是没有考虑到与作战、维护及其实现所需的数字基础设施的成本。海军目前的成本估算缺口很大，因此在试图建立其舰队时，可能会面临持续的预算压力。二是缺乏关于无人系统和能力的相关投资的措施。忽视了无人系统运营所需的数字基础设施的重要性，难以实现海军的工作目标。三是样机设计环节仍十分薄弱，缺乏与国防部采购计划的联系。如何海军不采取相应措施，将相关策略整合到样机规划中，否则不仅难以实现海军在这些系统样机上投资效益的最大化，并且面临比计划更大的采购风险。