【专题】国外无人水面艇未来发展及关键技术

1、【专题】国外无人水面艇未来发展及关键技术与有人水面艇相比，无人水面艇具有机动灵活、隐蔽性好、活动区域广、使用成本低等特点。目前，无人水面艇服役数量很少，主要用于执行海上监视侦察、反水雷战、电子战等军事任务。未来，随着智能化程度的不断提高，无人水面艇将具备遂行反潜、反舰作战等能力。美国海军公布自主无人艇集群方案( Autonomous SwarmBoats )时长 1 分 34 秒无人水面艇自主程度不断提升洛马公司Marlin 无人潜航器与其他无人装备相比，无人水面艇的发展相对滞后，但自主程度在不断提升。自主程度是衡量无人系统先进性的核心指标。无人水面艇按自主程度可分为遥控型、半自主型和全自主型

2、 3 类。由于全自主控制方式对智能化程度要求较高，实现极为困难，尚处于研究探索阶段。目前，各国无人水面艇多采用半自主型。但是，从国外已服役或在研的无人水面艇主要型谱看，全自主型无人水面艇是未来无人水面艇的发展目标。多功能无人水面艇发展备受关注目前，开展无人水面艇研制的国家和地区主要包括美国、以色列、欧洲、日本等，但仅有美国和以色列的部分无人水面艇型号装备了部队。 各国正在竞相发展集反水雷战、 反潜战、电子战等能力于一体的多功能无人水面艇。海事无人系统分类图美国已研制并装备多种型号，且制定了明确的发展规划。 美国正式服役的无人水面艇主要有“遥控猎 雷系统”“海狐”和“斯巴达侦察兵”。洛马公司 A

3、N/WLD- 1“遥控猎雷系统”其中，“遥控猎雷系统”由洛克希德马丁公司在21世纪初研发成功，可对水雷进行快速侦察、探测、分类、识别并准确定位，也可用于反潜搜索、水面监视和沿海情报收集。“海狐”由美国西风海事公司研发，目前在美国海军中服役的主要有“海狐MK1海狐” MK2两型，美国海军主要利用该艇进行江河地区的作战评估，以及远征部队的安全保障等。 2002 年，美国海军水下战中心正式启动“斯巴达侦察兵”无人水面艇的研制工作，2004 年法国也加入其中。该艇备受各军种重视，美国海军陆战队将其用于执行远征后勤和再补给任务，特种部队将其用于水文调查及其他侦察、欺骗任务，陆军将“海尔法”等导弹装备该艇

4、执行精确打击任务，协助内陆湖泊地带的作战。目前， “遥控猎雷系统”和“斯巴达侦察兵”已装备美国海军近海战斗舰，参与作战部署。美国海军测试“斯巴达侦察兵”无人水面艇此外， 美国于 2010年启动“反潜战持续跟踪无人水面艇”研制计划。该艇设计长19 米， 排水量 157 吨， 最高航速 38 节， 可持续工作30 天，一次加油最多可航行6200 千米，采用三体船型，可携带无人潜航器。上述指标均处于国际最高水平，同时也代表着无人水面艇的未来发展方向。美国DARPA”反潜战持续跟踪无人水面艇”（ ACTUV ）概念动画 时长 1 分 51 秒美国无人水面艇的发展思路和顶层规划也十分明确和清晰。21 世

5、纪初，美国海军在 21 世纪海上力量海军设想中提出，在 2015 年前将新型无人平台引入未来网络化作战体系中。2007 年 7 月，美国海军首次发布海军无人水面艇主计划 ，设定了无人水面艇的 7 项使命任务反水雷战、反潜战、海上安全、反舰战、支持特种部队作战、电子战、支持海上封锁行动，为美国工业界、学术界和国际合作伙伴指明了未来无人水面艇的发展重点及技术攻关方向。美国海军海军无人水面艇主计划此后，美国军方开始统筹各军种无人系统发展，并统一发布无人系统路线图 ，对无人水面艇的作战需求、关键技术领域以及与其他无人系统之间的互联互通性进行了总体规划。其中， 2013 年 12 月发布的最新版 无人系

6、统路线图 对无人水面艇未来5 年（近期） 、 10 年（中期） 、 25 年（远期）的技术发展重点和能力需求做出了更细致的说明：无人水面艇近期的技术发展重点将围绕增强型动力系统、通信系统和传感器系统等方面，中远期则将重点开发高效自主系统、障碍规避算法以及安全架构等；无人水面艇近期的能力需求是提高在本地受控区域执行特定任务的自主性并提高联网能力，中期将扩展行动范围并增加任务类型，远期则实现在全球自主执行任务。 无人系统路线图提出无人水面艇面临的技术挑战主要包括海上持久能力、恶劣环境中的生存能力等。同时还指出，为将无人系统潜能最大化，未来各类无人系统必须实现无缝互操作技术。美军 2013 年版无人

7、系统路线图以色列发展的无人水面艇型号种类仅次于美国。目前，以色列开发的无人水面艇包括拉法尔公司和航空防务系统公司联合开发的“保护者”、埃尔比特系统公司的“黄貂鱼”和“银色马林鱼”、 航空防务系统公司的“海星”等无人水面艇。其共同特点是充分借鉴无人机技术，并采用模块化设计。其中“保护者”项目开展最早，发展最为成熟，该艇隐身性高，装备有现代化传感器系统和多样化武器系统，首批12 艘已于 2006 年服役。以色列拉法尔公司和航空防务系统公司联合开发的“保护者”水面无人艇欧亚多国积极推进研制，产品尚未交付部队。英国在研的无人水面艇主要包括“卫兵”“哨兵”“黑鱼”等。 其中“卫兵”最为典型， 由奎奈蒂克

8、公司研制， 采用先进的隐身设计和喷水推进技术，航速可达50 节。法国在研型号主要包括“检察员”MK人“罗德尔”和“巴西尔”等，其中“检察员”采用 MK1双柴油机喷水推进，最高航速达35 节。德国在研型号为“哨兵”和“近岸攻击无人艇”，其中“哨兵”采用模块化设计，隐身性和抗沉性好，目前已投入海试。日本发展的无人水面艇主要是 UMV-H （高速型） 、 UMV-O （海洋型）和 OT-91 型无人水面艇。 其中， OT-91 型为最新研制型号， 采用喷水推进， 最高航速 40 节，主要用于海上情报侦察和反水雷等。法国泰雷兹公司开发的“翡翠鸟”无人水面艇进行海试无人水面艇关键技术有待提高无人水面艇的

9、关键技术主要包括自主规划与控制技术、艇型技术、武器发射控制技术、布放回收技术等，这些技术都有待进一步提高。而无人水面艇的通信技术和动力系统可借鉴有人水面艇的成熟技术。自主规划与控制技术自主规划与控制技术是无人水面艇的核心技术自主规划与控制技术是无人水面艇的核心技术，能够降低无人水面艇对于操控人员和通信带宽的需求，同时扩展超视距作战的战术应用范围。通过自主技术，可使无人水面艇在海上安全、反探测、潜战和反水雷战等任务中， 长期独立地执行远程航行、评估、危险规避和信息收集等任务，也可使多个无人水面艇进行协同作业，提高其在大规模反潜战和反水雷战中的作战效能。目前，美国海军正在发展的无人水面艇自主程度依

10、然较低，需保持与操控人员之间的通信才能顺利工作。自主水平的提高需要更先进的信号处理和决策技术的支持。就当前的技术水平而言，无人水面艇的预编程任务尚无法适应外界环境的动态变化。未来面临的挑战是发展具备自适应能力的无人水面艇，以及多无人水面艇之间的自主、协同作业。艇型技术 艇型技术是提升无人水面艇快速性和稳定性的关键技术艇型技术是提升无人水面艇快速性和稳定性的关键技术。国外海军装备的无人水面艇主要采用了半潜式、常规滑行、半滑行、水翼等艇型，但在研型号多采用常规滑行和半滑行两种艇型。半潜式无人水面艇的大部分艇体在水下，与常规船体设计相比，兴波阻力较小，平台稳定性高，速度在 25 节以下；常规滑行无人

11、水面艇通常采用 V 型、深 V 型或 M 型，综合性能好，拖曳能力强，速度超过20 节，但其艇体阻力对负载分布非常敏感，稳定性较差；半滑行无人水面艇与常规滑行无人水面艇相比，具有较低的阻力和较高的适航性， 耐波性好， 是一种效费比高、 稳定的无人水面平台，航速超过 30 节；水翼艇在所有艇型中阻力最小、适航性最好，是中等海况下比较稳定的平台，航速超过40 节，但缺点是不适合拖曳且成本较高。其他艇型主要包括纯排水型、小水线面双体船型、穿浪型和多体艇型等，这些艇型适合特定需求，通用性较差。美国正在研制的反潜战持续跟踪无人水面艇采用了三体船型，以实现其预期航速和作战任务需求。武器发射控制技术无人水面艇武器发射控制面临诸多技术挑战为执行反水雷战、反潜战、水面战等任务，要求无人水面艇能够携载和投送武器。目前，无人水面艇武器发射控制面临的主要技术挑战是：要求其在各种海况下都能够可靠地跟踪、瞄准目标并实施攻击。恶劣海况将给无人水面艇带来姿态难