水下無人航行器（UUV），又稱無人潛水器，是一種無人水下智能化平臺(tái)，通常被各國(guó)海軍用于水下搜索、監(jiān)視、偵察、獵雷、通信、導(dǎo)航和反潛作戰(zhàn)等任務(wù)，具有廣泛而重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。因此，世界各國(guó)對(duì)其青睞有加。目前，隨著人工智能（AI）技術(shù)的成熟和推廣應(yīng)用，智能化UUV將在海戰(zhàn)中扮演更加重要的角色。

一般而言，依據(jù)UUV的主體尺寸大致可將其分為4個(gè)等級(jí)：小型UUV、中型UUV、大型UUV和重型UUV。其中，小型UUV的直徑在3～10inch（76～254mm）之間，中型UUV直徑在10～21inch（254～533mm）之間，大型UUV直徑在10～21inch（254～533mm）之間，重型UUV直徑在21～84inch（533～2133mm）之間。其中，重型UUV（XLUUV）一般搭載有各類武器或者任務(wù)載荷艙，具備導(dǎo)航定位、海上火力投送、保障與支援、航行器間通信聯(lián)系、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估等功能，是一種可自主航行的察打一體型智能化無人水下作戰(zhàn)平臺(tái)。

近年來，世界各國(guó)在重型UUV的裝備方面均有一定發(fā)展，其中美國(guó)在這一領(lǐng)域已連續(xù)研究多年，研制了多型工程樣機(jī)，并通過持續(xù)的海上試驗(yàn)獲取了大量數(shù)據(jù)。除此之外，俄羅斯、法國(guó)等傳統(tǒng)海軍強(qiáng)國(guó)，乃至伊朗、韓國(guó)等區(qū)域性海洋國(guó)家也在積極開展重型UUV的研制。重型UUV正成為各國(guó)海軍追捧的一個(gè)新的熱點(diǎn)裝備。本文選取美俄等國(guó)海軍中有代表性的重型UUV技術(shù)方案，逐一進(jìn)行介紹，旨在為我國(guó)裝備論證部門及工業(yè)部門開展該領(lǐng)域的相關(guān)研究提供借鑒與支持。

一、國(guó)外重型UUV最新研制進(jìn)展
1、美軍重型UUV研制進(jìn)展
根據(jù)美國(guó)海軍對(duì)UUV裝備的發(fā)展統(tǒng)一規(guī)劃，從2017年開始，決定由洛克希德?馬丁公司和波音公司對(duì)重型UUV裝備研制開展競(jìng)標(biāo)。洛克希德?馬丁公司提出的重型UUV方案外形上更類似于放大版魚雷，如圖1（a）所示。波音公司從2015年開始，對(duì)大型UUV開展了一系列的研制工作，研發(fā)了大直徑UUV的工程樣機(jī)并進(jìn)行了系列試驗(yàn)，如圖1（b）所示；此后又開發(fā)了“回聲探路者”（EchoSeeker）以及“回聲航行者（EchoVoyager）”兩型工程樣機(jī)，如圖2所示，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。正是前期技術(shù)儲(chǔ)備較為充分，波音公司在2019年2月競(jìng)標(biāo)成功，獲得了美國(guó)海軍4艘重型UUV合同。

洛馬與波音公司UUV方案

波音公司競(jìng)標(biāo)成功的重型UUV被美軍命名為“虎鯨”（Orca）。實(shí)際上，“虎鯨”正是基于圖2（b）中“回聲航行者”的技術(shù)方案改進(jìn)而來。與“回聲航行者”相比，“虎鯨”在舯部加裝一個(gè)有效載荷艙段，總長(zhǎng)為25.5m×2.6m×2.6m（總長(zhǎng)×總寬×總高），其最終方案如圖3所示。

波音公司UUV工程樣機(jī)
“虎鯨”XLUUV正常排水量45.36t，最大工作深度3000m，最高航速8.0kn，巡航速度2.5～3.0kn，巡航速度下的續(xù)航力為150nmile。采用流線型水動(dòng)力外型，橫剖面為帶圓角的正方形，X形艉操縱面布局，無艏升降舵，推進(jìn)器為導(dǎo)管槳?！盎ⅥL”采用模塊化設(shè)計(jì)，從艏至艉可分為控制、有效載荷、平臺(tái)、動(dòng)力和推進(jìn)等5個(gè)模塊。甲板后部布置有可折倒式通信桅桿裝置，桅桿豎起高度為4m。位于舯部的有效載荷搭載艙長(zhǎng)約10m，有效載荷的搭載重量約為8t，可搭載包括重型魚雷、水雷、巡航導(dǎo)彈等載荷，甚至小型UUV?！盎ⅥL”服役后，將可以執(zhí)行反艦、反潛、對(duì)陸攻擊、攻勢(shì)布雷、ISR（情報(bào)、監(jiān)視和偵察）、獵/掃雷（MCM）等多樣化任務(wù)。

波音公司重型UUV方案總體布局示意圖
2、俄羅斯重型UUV研制進(jìn)展
2017年7月，互聯(lián)網(wǎng)上披露了一型名為“Cephalopod”的俄羅斯海軍重型UUV的概念方案圖像?！癈ephalopod”采用回轉(zhuǎn)體流線型水動(dòng)力外型，與傳統(tǒng)的水滴形潛艇外型類似，如圖4所示。在艏部和艉部分別布置有橫向側(cè)推裝置，艉操縱面為十字形布局，無艏升降舵，單軸、單槳推進(jìn)方式。艉部上方的穩(wěn)定翼較高，在穩(wěn)定翼的頂部布置有無線電天線裝置。由于俄羅斯軍方公布的信息較少，只能通過有限的信息對(duì)其進(jìn)行分析。從概念圖像上推測(cè)，艏部偏下部位布置了尺寸較大的聲吶基陣，兩側(cè)舭部布置有2枚口徑324mm的輕型魚雷。根據(jù)魚雷尺寸推測(cè)，該重型UUV的總長(zhǎng)在10m左右，排水量約為18t，續(xù)航力較高，一旦服役，足以對(duì)其所部署海域構(gòu)成局部的戰(zhàn)術(shù)威脅。

Cephalopod”重型UUV的概念方案圖像
2018年5月，俄海軍開始對(duì)第二代重型UUV“大鍵琴（Harpsichord）”進(jìn)行海試。“大鍵琴”重型UUV包含“大鍵琴1”及其改進(jìn)型“大鍵琴2”兩個(gè)型號(hào)，如圖5和圖6所示。“大鍵琴”系列重型UUV采用回轉(zhuǎn)體水動(dòng)力外形，X型艉操縱面，艉部布置4具矢量推進(jìn)器，艏部布置橫向側(cè)推裝置。與“大鍵琴1”的外觀相比，“大鍵琴2”的最大區(qū)別是在背部有小的隆起結(jié)構(gòu)。“大鍵琴”系列重型UUV長(zhǎng)約7m，直徑約1m，重量約為4t，續(xù)航力約27nm，下潛深度可達(dá)6000m（有報(bào)道說2000m）。

?“大鍵琴1”重型UUV

?“大鍵琴2”重型UUV及內(nèi)部布局

核潛艇馱帶“大鍵琴2”
該型UUV可由水面艦艇或潛艇攜帶，圖7為俄羅斯媒體公布的在核潛艇上層建筑的透水空間內(nèi)駝帶“大鍵琴”重型UUV的畫面。該UUV不攜帶武器，配置有側(cè)掃聲吶、電磁傳感器和攝像機(jī)等多種傳感設(shè)備，可執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視和偵察（ISR）、海底成像、海底掃描、海洋科考等軍民任務(wù)。
3、法國(guó)軍用重型UUV概念圖像
2016年10月，法國(guó)泰雷茲公司（ThalesGroup）在泛歐航展上展示了其大型UUV的概念方案。該型UUV被稱為AUSS，主要用于執(zhí)行反潛、反水雷等戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，在和平時(shí)間還可兼顧海洋石油/天然氣開采平臺(tái)、石油天然氣運(yùn)輸管路的巡檢任務(wù)。
如圖8所示，AUSS采用頭部稍尖的魚雷形水動(dòng)力外形，直徑533mm（21inch），對(duì)轉(zhuǎn)槳推進(jìn)，艉部布置有環(huán)形穩(wěn)定環(huán)，最高航速可達(dá)17kn，自持力14天。AUSS搭載多種傳感器，可搜集聲學(xué)、視覺和無線電信號(hào)，艏部布置一個(gè)可伸縮式天線裝置。必要時(shí)，AUSS可上浮至近水面，并調(diào)整尾傾至90°，將天線伸出水面，與衛(wèi)星或其他水面平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。泰雷茲公司的一名高管表示，AUSS已完成了數(shù)次海上試驗(yàn)。該公司還將與DCNS海軍造船廠合作，探索在潛艇平臺(tái)和水面艦艇平臺(tái)搭載AUSS的技術(shù)方案。

法國(guó)大型UUV概念方案

4、韓國(guó)軍用重型UUV概念圖像
2019年10月22日，在浦山舉行的MADEX-2019防務(wù)展上，韓國(guó)韓華系統(tǒng)公司公布了一款反潛無人航行器ASWUUV，如圖9所示。該UUV的主尺度約為10m×1.5m×1.5m（總長(zhǎng)×型寬×型深），橫截面呈帶圓角的方形，采用十字形艉操縱面布局，無艏升降舵，導(dǎo)管槳推進(jìn)形式；工作深度為305m（1000ft）。

韓國(guó)ASWUUV概念圖像

顧名思義，該重型UUV的主要作戰(zhàn)任務(wù)使命是反潛作戰(zhàn)。因此，該UUV配置有較強(qiáng)的聲吶系統(tǒng)，在兩舷側(cè)各布置一面較大的平板聲吶基陣，用于搜尋敵方潛艇。上甲板布置可折倒式天線裝置。該UUV采用燃料電池AIP主動(dòng)力系統(tǒng)，除了擁有較高的續(xù)航力和作戰(zhàn)半徑之外，燃料電池AIP動(dòng)力系統(tǒng)也大大地降低了機(jī)械噪聲，為該平臺(tái)的搜潛、攻潛任務(wù)提供了有利條件。在作戰(zhàn)使用上，該UUV將與水面艦船、水面無人艇、其他傳感器及作戰(zhàn)平臺(tái)協(xié)同作業(yè)，一旦發(fā)現(xiàn)水下可疑目標(biāo)，UUV即可通過數(shù)據(jù)鏈將數(shù)據(jù)共享至其他作戰(zhàn)平臺(tái)，協(xié)同鎖定并摧毀目標(biāo)。
5、伊朗軍用重型UUV概念圖像
歐洲軍事雜志獨(dú)立撰稿人HISutton在其網(wǎng)站上公布了伊朗軍用重型UUV的目標(biāo)概念圖像。伊朗地處波斯灣北岸，其地緣政治與歐美等大國(guó)截然不同，因而其軍用重型UUV的任務(wù)使命與歐美國(guó)家相比也存在較大的區(qū)別。對(duì)伊朗海軍而言，和平時(shí)期扼守霍爾木茲海峽，對(duì)進(jìn)出波斯灣的別國(guó)艦船形成有效戰(zhàn)術(shù)威懾，并在戰(zhàn)時(shí)實(shí)施有效的火力打擊，是伊朗重型UUV的主要作戰(zhàn)任務(wù)使命。因此，伊朗軍用重型UUV的技術(shù)特點(diǎn)是：⑴強(qiáng)化反艦?zāi)芰褪侄?；⑵較高的續(xù)航待機(jī)能力；⑶相對(duì)弱化情報(bào)戰(zhàn)、信息站能力。此外，受國(guó)力所限，伊朗的重型UUV盡可能地降低成本以減輕軍費(fèi)壓力。
根據(jù)以上任務(wù)使命需求和約束，基于伊朗現(xiàn)有的加迪爾（Ghadir）級(jí)小型潛艇，進(jìn)行無人化改造，不失為一條可取的技術(shù)途徑。如圖10所示，該UUV采用無指揮臺(tái)圍殼、單軸單槳、回轉(zhuǎn)體流線型水動(dòng)力布局，操縱面配置為艏升降舵+X字形艉操縱面；為改善UUV低速狀態(tài)的操縱性，艏艉部的透水空間內(nèi)還布置有一對(duì)橫向槽道側(cè)推裝置；艏部布置馬蹄形共形聲吶基陣及高頻前視避碰聲吶，船體中前部的偏上位置布置2具533mm口徑的魚雷發(fā)射管裝置，偏下部位布置液氧罐及其附屬設(shè)施；船體中后部布置斯特林AIP機(jī)組及蓄電池組，后部布置舷外推進(jìn)電機(jī)、螺旋槳及操舵裝置；上層建筑內(nèi)布置有可折倒的無線電天線及光學(xué)潛望鏡，上層建筑后部還布置有可收放式浮標(biāo)，用于通信及導(dǎo)航。

伊朗重型UUV概念圖像
該UUV采用AIP+高性能鋰電池的動(dòng)力組合方式，續(xù)航時(shí)間不低于7天。該方案基于現(xiàn)有水下平臺(tái)，大量采用成熟技術(shù)，其研制難度較小。一旦投入使用，將可迅速形成戰(zhàn)斗力，對(duì)往來霍爾木茲海峽的其他國(guó)家艦船，將形成強(qiáng)有力的戰(zhàn)術(shù)威懾態(tài)勢(shì)。

二、發(fā)展趨勢(shì)及啟示
軍事需求和戰(zhàn)略決策是武器裝備建設(shè)不斷向前推進(jìn)和發(fā)展的依據(jù)，分析近幾年來國(guó)外重型無人潛水器的發(fā)展，無一不是契合自身的國(guó)家安全需求，將無人水下平臺(tái)發(fā)展放在海軍裝備建設(shè)中的重要位置。水下無人潛水器已經(jīng)成為各國(guó)水下作戰(zhàn)的重要力量，攻防兼?zhèn)洹⒉齑蛞惑w的重型無人潛水器成為了當(dāng)前和未來一段時(shí)間各國(guó)海軍的研發(fā)熱點(diǎn)。目前，國(guó)外重型UUV的發(fā)展總體上呈現(xiàn)如下趨勢(shì)：
（1）軍用UUV呈體系化、型譜化發(fā)展，重型UUV成為無人作戰(zhàn)體系中的重要組成節(jié)點(diǎn)。以美軍的無人裝備發(fā)展規(guī)劃為例，未來無人作戰(zhàn)平臺(tái)將由單平臺(tái)向無人作戰(zhàn)集群發(fā)展，因此功能各異、體量由小到大的UUV呈系列化、型譜化發(fā)展。重型UUV作為無人作戰(zhàn)集群中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，不要求該平臺(tái)的功能齊備、面面俱到，而是需要平臺(tái)“各司其職”，發(fā)揮體系作用。未來無人作戰(zhàn)集群中各個(gè)平臺(tái)之間的指揮協(xié)同、信息融合、智能決策等問題，將成為需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)。
（2）重型UUV平臺(tái)向大型化、綜合化、強(qiáng)調(diào)多任務(wù)能力方向發(fā)展。無人值守重型UUV較高的續(xù)航力和自持力要求平臺(tái)具有較大的體積和重量，動(dòng)力、機(jī)動(dòng)性和生存能力等方面也將實(shí)現(xiàn)重大跨越。對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)而言，除了需要解決傳統(tǒng)的減阻增效、空間優(yōu)化等問題之外，新型高密度能源、高精度導(dǎo)航、高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，也將成為研究重點(diǎn)。
（3）模塊化、智能化成為重型UUV未來的重要發(fā)展方向。重型UUV體量較大，有效載荷裝載能力較強(qiáng)。通過平臺(tái)的模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多用途化，既減小了設(shè)計(jì)難度，又降低了建設(shè)成本。重型UUV與人工智能新技術(shù)的結(jié)合，將使得重型UUV具備高度智能的自主路徑規(guī)劃、信息融合、智能判斷、任務(wù)智能決策等能力，可進(jìn)一步提高作戰(zhàn)效能。

三、結(jié)語
具有強(qiáng)大的有效載荷搭載能力的重型UUV一旦投入使用，將會(huì)使得艦艇及潛艇等傳統(tǒng)的海上作戰(zhàn)單元如虎添翼，極大地增強(qiáng)作戰(zhàn)半徑和效能，也將催生新型作戰(zhàn)方式，改變傳統(tǒng)海上作戰(zhàn)格局，對(duì)未來的戰(zhàn)爭(zhēng)模式產(chǎn)生較為深刻的影響。本文對(duì)國(guó)外重型UUV的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和典型重型UUV技術(shù)狀態(tài)的介紹，能夠?yàn)槲覈?guó)水下武器裝備建設(shè)中重型UUV的發(fā)展提供積極的指導(dǎo)及借鑒作用。