于治強(qiáng),涂天佳, 劉麗君
(中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所,江西 景德鎮(zhèn) 333001)
隨著戰(zhàn)爭(zhēng)信息化程度的不斷提高,聯(lián)合作戰(zhàn)已經(jīng)成為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的基本作戰(zhàn)形式。海軍裝備體系包括空中、水面、水下裝備,空中與水下裝備的聯(lián)合,將實(shí)現(xiàn)空中、水面、水下態(tài)勢(shì)的全感知,從而大大提升海軍的作戰(zhàn)能力和任務(wù)效能。本文的空中與水下裝備聯(lián)合是指反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器的協(xié)同作戰(zhàn)。反潛直升機(jī)具有強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)性、空中和水面?zhèn)刹煲约叭蝿?wù)載荷能力;但反潛直升機(jī)受留空時(shí)間、作戰(zhàn)環(huán)境等條件影響較大,并且戰(zhàn)勤人員培養(yǎng)難度大、周期長(zhǎng)。無(wú)人潛航器具有良好的水下和水面探測(cè)能力;并且具有長(zhǎng)航時(shí)、重量輕、隱蔽性好、適應(yīng)復(fù)雜海況以及可有效避免傷亡等優(yōu)點(diǎn);但是其機(jī)動(dòng)性較差,需要上浮至水面與水面裝備進(jìn)行通信,容易導(dǎo)致目標(biāo)丟失。另外目前的潛航器載荷能力有限,基本不具備武器搭載能力,對(duì)敵打擊能力非常有限。反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器在平臺(tái)能力(隱身性、機(jī)動(dòng)性、滯空時(shí)間、作戰(zhàn)半徑等) 以及傳感器性能、武器性能等方面存在能力互補(bǔ)的天然優(yōu)勢(shì), 實(shí)現(xiàn)反潛直升機(jī)和無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)是一種優(yōu)先可發(fā)展和可實(shí)現(xiàn)的作戰(zhàn)樣式, 是彌補(bǔ)直升機(jī)和無(wú)人潛航器能力不足的重要途徑。
目前國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了關(guān)于空中與水下裝備聯(lián)合作戰(zhàn)的研究。2015年,美軍以反潛戰(zhàn)為背景,演示驗(yàn)證了無(wú)人潛航器、無(wú)人艇、無(wú)人機(jī)之間的跨域信息互通:REMUS-600型自主式無(wú)人潛航器與液體機(jī)器人公司的“滑浪者”無(wú)人艇之間實(shí)現(xiàn)信息通聯(lián),而后“滑浪者”與模擬“火力偵察兵”無(wú)人機(jī)的貝爾直升機(jī)實(shí)現(xiàn)通聯(lián);無(wú)人潛航器將發(fā)現(xiàn)識(shí)別的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)處理后,融入模擬“火力偵察兵”的機(jī)載目標(biāo)系統(tǒng);最終目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o(wú)人武器操作人員,操作者經(jīng)過(guò)確認(rèn)后控制“火力偵察兵”發(fā)射模擬武器,對(duì)水下目標(biāo)實(shí)施“打擊”。2016年,美國(guó)在“海軍技術(shù)演習(xí)”中,演示了潛艇、無(wú)人機(jī)、無(wú)人潛航器的協(xié)同作戰(zhàn)。演習(xí)中,潛艇發(fā)射了一個(gè)“藍(lán)鰭-21”無(wú)人潛航器,“藍(lán)鰭-21”再釋放兩個(gè)微型“鯊魚(yú)”無(wú)人潛航器和一架“黑翼”無(wú)人機(jī),執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視與偵察任務(wù)?!昂谝怼睙o(wú)人機(jī)完成潛艇與“鯊魚(yú)”間的通信中繼,實(shí)現(xiàn)水下和水面的跨域通信和指控。在美軍的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系中,潛艇、UUV等水下作戰(zhàn)平臺(tái)通過(guò)連接其他潛艇、UUV、水面艦艇以及空中、太空各作戰(zhàn)層次的傳感器網(wǎng)絡(luò)獲得全方位的信息,并借助水下指控?cái)?shù)據(jù)鏈在水下節(jié)點(diǎn)和水上節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行信息傳輸,建立天上、空中、水面、水下對(duì)敵方潛艇、UUV和蛙人等的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè),以及對(duì)已方潛艇的指揮引導(dǎo)和UUV精確測(cè)控。
空中與水下裝備聯(lián)合反潛作戰(zhàn)具有極大潛能。國(guó)外已經(jīng)對(duì)跨域協(xié)同反潛進(jìn)行了研究和驗(yàn)證,而國(guó)內(nèi)在這方面的研究尚屬空白。為此,本文通過(guò)探析直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同反潛作戰(zhàn)模式,找出存在的技術(shù)瓶頸,進(jìn)而提出更加具體的裝備和技術(shù)需求方案,為顯著提高反潛的作戰(zhàn)效能進(jìn)行探索。
隨著潛艇技術(shù)的發(fā)展,潛艇的機(jī)動(dòng)性、隱身性越來(lái)越好。單一體系反潛裝備由于存在自身局限,越來(lái)越難滿(mǎn)足反潛作戰(zhàn)的需求,不同裝備體系協(xié)同作戰(zhàn)是未來(lái)海上反潛作戰(zhàn)的重要手段。直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同反潛的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1) 提高反潛兵力使用效率
在實(shí)際反潛作戰(zhàn)中,受反潛直升機(jī)可監(jiān)聽(tīng)浮標(biāo)數(shù)量的限制,其可控的海域范圍有限。另外,受飛行安全和氣象環(huán)境等因素的影響,反潛機(jī)使用浮標(biāo)、磁探儀和紅外探測(cè)儀等設(shè)備的搜潛效能并不高,這些都極大地限制了航空兵反潛效能的發(fā)揮。此時(shí),就可利用無(wú)人潛航器長(zhǎng)航時(shí)、隱蔽性好的特點(diǎn),由無(wú)人潛航器攜帶搜潛裝備執(zhí)行探測(cè)任務(wù)。反潛直升機(jī)可在無(wú)人潛航器發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后,攜帶相應(yīng)反潛裝備快速出動(dòng),對(duì)目標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)和打擊。
2) 發(fā)揮各自特長(zhǎng),形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)
反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器的聯(lián)合作戰(zhàn),可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)。例如,無(wú)人潛航器可長(zhǎng)時(shí)間在水下執(zhí)行重復(fù)性的偵察、監(jiān)視等任務(wù),在很大程度上彌補(bǔ)了反潛直升機(jī)留空時(shí)間的不足;在發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后,反潛直升機(jī)可快速出動(dòng)至目標(biāo)區(qū)域,利用其攜帶的傳感器進(jìn)行確潛和攻潛,彌補(bǔ)了無(wú)人潛航器機(jī)動(dòng)能力和載荷能力不足的短板。
3) 戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用更加靈活
反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器各自的優(yōu)勢(shì)為指揮員制定戰(zhàn)術(shù)對(duì)策提供了更多的選擇空間。例如,反潛直升機(jī)可以對(duì)水面、水下潛艇進(jìn)行搜索,引導(dǎo)無(wú)人潛航器對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間隱蔽跟蹤;相反,也可以由無(wú)人潛航器長(zhǎng)時(shí)間在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行巡邏搜潛,發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后引導(dǎo)反潛直升機(jī)攜帶反潛武器進(jìn)行確潛和攻潛。
4) 對(duì)協(xié)同控制要求高
要實(shí)現(xiàn)直升機(jī)與無(wú)人潛航器的協(xié)同,需要在直升機(jī)上加裝無(wú)人潛航器的指控系統(tǒng)。由于兩型裝備的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用和技術(shù)特點(diǎn)差距較大,對(duì)控制的精確性、時(shí)效性和魯棒性也提出了更高的要求。同時(shí),協(xié)同控制的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)要根據(jù)任務(wù)需求,綜合兩型裝備的特點(diǎn),制定最優(yōu)的協(xié)同模式,以便形成密切配合,發(fā)揮整體合力。除此之外,由于反潛直升機(jī)要對(duì)無(wú)人潛航器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,飛行員的操作負(fù)荷較大,因此對(duì)指控系統(tǒng)的人機(jī)功效提出了更高的要求。
5) 對(duì)信息傳輸系統(tǒng)要求高
反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn),勢(shì)必要建立兩者之間的通信,實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)同信息傳輸。反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器的通信涉及到空中平臺(tái)與水下平臺(tái)的跨介質(zhì)通信。目前國(guó)內(nèi)外在空中-水下跨介質(zhì)通信方面的研究較少,主要手段有射頻通信、水聲+固定浮標(biāo)通信、藍(lán)綠光通信等。由于不同傳播介質(zhì)的物理特性不同,信號(hào)在不同介質(zhì)的傳播過(guò)程中存在較大的不確定性,使得跨介質(zhì)通信存在通信深度小、可靠性低、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。因此,迫切需要研究一種適用于空中-水下平臺(tái)的安全、靈活、實(shí)時(shí)的通信技術(shù),以滿(mǎn)足反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器協(xié)同作戰(zhàn)的信息傳輸需求。
在執(zhí)行巡邏反潛任務(wù)時(shí),無(wú)人潛航器可在海峽要道等敵潛艇可能經(jīng)過(guò)的區(qū)域持續(xù)、反復(fù)地巡邏搜索,對(duì)大范圍海域進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視,一旦發(fā)現(xiàn)潛艇蹤跡,即可將目標(biāo)的位置、速度等信息傳遞給反潛直升機(jī);反潛直升機(jī)收到目標(biāo)信息后,可快速出航接近目標(biāo)區(qū)域,利用其攜帶的吊放聲納和武器等反潛裝備對(duì)目標(biāo)實(shí)施確認(rèn)、跟蹤和打擊任務(wù)。示意圖見(jiàn)圖1。
圖1 無(wú)人潛航器前伸廣域搜索,引導(dǎo)反潛直升機(jī)精確打擊
受留空時(shí)間限制,反潛直升機(jī)不適合執(zhí)行跟蹤監(jiān)視任務(wù)。為此,反潛直升機(jī)在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,可以引導(dǎo)無(wú)人潛航器接近目標(biāo),利用其長(zhǎng)航時(shí)、隱蔽性好的特點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤監(jiān)視。示意圖見(jiàn)圖2。
圖2 反潛直升機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,引導(dǎo)無(wú)人潛航器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視
在執(zhí)行較大海域搜索任務(wù)時(shí),部隊(duì)的實(shí)際做法是增加反潛機(jī)數(shù)量,以擴(kuò)大搜索面積。但隨著反潛機(jī)數(shù)量的增加,指揮協(xié)調(diào)空中兵力的難度就會(huì)增加,同時(shí)持續(xù)搜索也使得飛行員的精力消耗較大,這些都容易導(dǎo)致潛在威脅的發(fā)生。在此情況下,反潛直升機(jī)可控制無(wú)人潛航器按照預(yù)設(shè)搜索區(qū)域和搜索航路(進(jìn)出點(diǎn)、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)、航向、航速和深度),實(shí)現(xiàn)對(duì)較大海域的持續(xù)搜索。圖 3所示為反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器區(qū)域協(xié)同搜索示意圖。
圖3 反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器區(qū)域協(xié)同搜索
在平行搜索方式中,反潛直升機(jī)控制2 艘無(wú)人潛航器以相反的航向進(jìn)入到各自的搜索區(qū)域,并采取交替跳躍的搜索航路直至搜索完畢。2 架無(wú)人潛航器在搜索中不存在互相干擾和碰撞的問(wèn)題,組織實(shí)施起來(lái)也比較簡(jiǎn)單,并能快速完成搜索。反潛直升機(jī)在執(zhí)行搜索任務(wù)的同時(shí),實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人潛航器的狀態(tài),當(dāng)情況發(fā)生變化或遇到突發(fā)威脅時(shí),應(yīng)能及時(shí)對(duì)無(wú)人潛航器的任務(wù)和航路做出在線(xiàn)調(diào)整。
在執(zhí)行危險(xiǎn)區(qū)域的協(xié)同偵察打擊任務(wù)時(shí),為了避免有人直升機(jī)的損失和傷亡,有人直升機(jī)可作為“指揮機(jī)”在敵方有效打擊范圍之外遠(yuǎn)程控制無(wú)人潛航器,利用無(wú)人潛航器隱蔽性好的特點(diǎn)接近目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行偵察,并將敵目標(biāo)信息實(shí)時(shí)反饋給有人直升機(jī);有人直升機(jī)確定目標(biāo)后向無(wú)人潛航器發(fā)出攻擊命令,由無(wú)人潛航器實(shí)施打擊。示意圖見(jiàn)圖4。
圖4 反潛直升機(jī)和無(wú)人潛航器遂行危險(xiǎn)區(qū)域協(xié)同偵察打擊任務(wù)
無(wú)人潛航器受自身載荷能力限制,可攜帶的武器數(shù)量有限,對(duì)敵艇的打擊能力有限。在進(jìn)行反潛作戰(zhàn)時(shí),無(wú)人潛航器可以作為誘餌把敵潛艇引入己方火力范圍,然后在其他無(wú)人潛航器和反潛直升機(jī)的協(xié)同下圍殲敵艇。示意圖見(jiàn)圖5。
圖5 無(wú)人潛航器實(shí)施誘騙,反潛直升機(jī)實(shí)施打擊
無(wú)人潛航器受自身載荷能力限制,與母艦之間水聲通信的距離有限,在執(zhí)行遠(yuǎn)距離任務(wù)時(shí),只能定時(shí)上浮通過(guò)衛(wèi)星與母艦通信,這樣容易暴露自身,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)的丟失。反潛直升機(jī)可以作為潛航器與反潛艦艇的通信中繼,擴(kuò)展無(wú)人潛航器任務(wù)范圍,同時(shí)可避免因潛航器上浮通信造成的自身暴露和目標(biāo)丟失。例如,在遠(yuǎn)距離支持水面艦艇作戰(zhàn)時(shí),無(wú)人潛航器可通過(guò)反潛直升機(jī)進(jìn)行通信中繼,來(lái)告知水面部隊(duì)敵軍潛艇正在附近,并說(shuō)明敵軍潛艇所在位置和航向等信息,在確保無(wú)人潛航器隱蔽的同時(shí)可以給水面部隊(duì)以充分的反應(yīng)時(shí)間。示意圖見(jiàn)圖6。
圖6 反潛直升機(jī)為無(wú)人潛航器與母艦之間提供通信中繼
直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同反潛作戰(zhàn)是一個(gè)復(fù)雜的體系,不僅需要各作戰(zhàn)平臺(tái)具備與執(zhí)行自身任務(wù)相匹配的能力,更需要協(xié)同任務(wù)規(guī)劃、協(xié)同控制和協(xié)同通信鏈路技術(shù)的支撐。
1) 反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同指揮控制
反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同指揮控制應(yīng)從作戰(zhàn)需求入手,分析兩型裝備的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用和技術(shù)特點(diǎn),考慮如何充分發(fā)揮兩型裝備的協(xié)同作戰(zhàn)效能。一是發(fā)展新型反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)有反潛直升機(jī)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)和無(wú)人潛航器任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)有人直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同兵力需求規(guī)劃、協(xié)同模式及作戰(zhàn)方式的選擇、編隊(duì)隊(duì)形的確定及航路規(guī)劃、任務(wù)重規(guī)劃等;二是有人直升機(jī)/無(wú)人潛航器的協(xié)同決策系統(tǒng),包括決策信息融合、態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)與威脅評(píng)估、針對(duì)突發(fā)事件及時(shí)響應(yīng)和智能決策等具備實(shí)時(shí)性、正確性、完備性和可擴(kuò)充性,能夠解決包含不完全或不確定因素的復(fù)雜問(wèn)題;三是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于操作的協(xié)同交互方式,如語(yǔ)音、手勢(shì)等控制方式,以保證反潛直升機(jī)的控制指令既能很好地被無(wú)人潛航器識(shí)別,同時(shí)無(wú)人潛航器傳感器信息也能快速、直觀地被飛行員感知,從而提高協(xié)同作戰(zhàn)效能。
2) 反潛直升機(jī)/無(wú)人潛航器通信鏈路需求
反潛直升機(jī)/ 無(wú)人潛航器之間有效通信是聯(lián)合反潛的核心,也是保證協(xié)同任務(wù)成功執(zhí)行的重要前提。因此,一是為實(shí)現(xiàn)反潛直升機(jī)對(duì)多艘無(wú)人潛航器集群的指揮控制,反潛直升機(jī)/ 無(wú)人潛航器混合編隊(duì)的通信鏈路應(yīng)具有傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸距離遠(yuǎn)、通信時(shí)延短、抗打擊能力強(qiáng)的特點(diǎn);二是反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器之間的通信鏈路需要經(jīng)過(guò)空氣和海水兩種介質(zhì),因此需具備跨介質(zhì)通信的能力。
3) 反潛直升機(jī)能力需求
直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同反潛作戰(zhàn)中,反潛直升機(jī)要考慮自身的反潛能力,更為關(guān)鍵的是要完成信息獲取、信息處理和戰(zhàn)術(shù)決策,并給無(wú)人潛航器傳遞信息??梢钥闯?,信息是影響直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同反潛作戰(zhàn)整個(gè)作戰(zhàn)效能的主要因素。因此信息獲取的空間范圍,信息的全面性、精確性和穩(wěn)定性極為關(guān)鍵。一是裝備功能強(qiáng)大的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)包含多艘無(wú)人潛航器的協(xié)同反潛系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃和態(tài)勢(shì)融合感知;二是機(jī)載雷達(dá)應(yīng)具有較強(qiáng)的電子對(duì)抗能力,確保其在復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境下能正常工作,提高信息保障能力;三是反潛機(jī)應(yīng)選取體積更大、載重能力更強(qiáng)的平臺(tái),為反潛直升機(jī)攜帶反潛裝備、武器、通訊設(shè)備、無(wú)人潛航器控制設(shè)備等預(yù)留必要的空間。
4) 無(wú)人潛航器能力需求
無(wú)人潛航器既是協(xié)同反潛作戰(zhàn)系統(tǒng)中的執(zhí)行者,也是整個(gè)指揮控制的終端環(huán)節(jié),其作戰(zhàn)能力對(duì)整個(gè)協(xié)同系統(tǒng)作戰(zhàn)效能具有直接影響。因此,要求無(wú)人潛航器:一是具有長(zhǎng)航時(shí)、大范圍的航行能力,以滿(mǎn)足在廣闊海域執(zhí)行持續(xù)監(jiān)視任務(wù)的需求,彌補(bǔ)反潛直升機(jī)在續(xù)航時(shí)間上的不足;二是要具備攜帶多種類(lèi)型任務(wù)載荷的能力,按照反潛直升機(jī)和無(wú)人潛航器協(xié)同反潛的作戰(zhàn)模式,能夠選擇相應(yīng)的掛載方案并實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換,就需要做好頂層架構(gòu),根據(jù)作戰(zhàn)需要對(duì)無(wú)人潛航器進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)接口的通用化和數(shù)據(jù)格式的規(guī)范化;三是能夠精確定位,否則引導(dǎo)過(guò)程中積累的定位誤差可能導(dǎo)致反潛直升機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確掌握無(wú)人潛航器的位置,從而導(dǎo)致引導(dǎo)失??;四是為無(wú)人潛航器開(kāi)發(fā)小型化高靈敏度探潛傳感器,以適應(yīng)無(wú)人潛航器體積小、載荷能力有限的短板,同時(shí)拓寬搜索海域面積。作為廣域水下監(jiān)視平臺(tái),還應(yīng)開(kāi)發(fā)綜合集成探潛技術(shù),可搭載多種任務(wù)載荷,并能根據(jù)任務(wù)需要任意選擇其中幾種搭載,實(shí)現(xiàn)在無(wú)干擾條件下的探潛任務(wù)。
現(xiàn)代海戰(zhàn)是在空中、海上和水下立體空間同時(shí)展開(kāi)的,不同裝備體系的聯(lián)合已經(jīng)成為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要特點(diǎn)。無(wú)人潛航器平臺(tái)的發(fā)展,以及協(xié)同控制技術(shù)和智能技術(shù)的成熟應(yīng)用,為反潛機(jī)和無(wú)人潛航器的協(xié)同反潛作戰(zhàn)提供了有利支撐。反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器的協(xié)同,可以實(shí)現(xiàn)水下/水上戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)高度感知與戰(zhàn)術(shù)協(xié)同,大大提高單個(gè)裝備的反潛作戰(zhàn)能力和任務(wù)效能。本文通過(guò)對(duì)反潛直升機(jī)與無(wú)人潛航器協(xié)同反潛模式的分析,對(duì)直升機(jī)/無(wú)人潛航器協(xié)同戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用、指揮控制和能力需求進(jìn)行了探討,對(duì)未來(lái)協(xié)同反潛作戰(zhàn)的發(fā)展進(jìn)行了有益探索。