潜艇作为海军作战的主要装备之一，在水下攻击与探测方面发挥着无可取代的作用。在攻击能力方面，潜艇对水面舰船甚至陆上目标都造成极大的威胁；在探测能力方面，潜艇对海洋信息及相关军事信息的收集起了重要作用。随着技术不断发展，潜艇在隐蔽性、机动性、搭载武器等方面都有长足的进步。

我国拥有长达1.8万千米的陆地海岸线，水下探潜难度大，力量薄弱。美智库专家称：“中国海军最大弱项是反潜反水雷，美国应充分利用这些弱点”。我国现阶段反潜手段主要依赖以潜反潜及以舰反潜，速度慢且易被潜艇发现攻击，对空中反潜平台研究亟待进一步展开。近年来无人机集群技术的迅速发展，也为空中反潜这一作战模式提供了全新的思路。

一、空中反潜平台种类及特点

现存的空中反潜平台大多是有人平台，包括固定翼反潜飞机与反潜直升机。新兴的空中反潜无人平台主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机及直升无人机（即单旋翼无人机）等类型。几种空中反潜平台（包含有人平台与无人平台）的特点对比如表1所示。

表1 空中反潜平台特点对比

  通过对比可以看出，无人机有成本低，操作难度低，体积小，便于形成蜂群集群等特点，可以更好地担任空中探潜任务，将成为未来的发展趋势。但其续航时长及载荷重量方面仍有不足，需考虑搭载探潜设备的匹配程度及使用场景。

二、无人机集群研究现状

无人机集群，指借鉴自然界的自组织机制，使具备有限自主能力的多架无人机在没有集中指挥控制的情况下，通过相互间信息通信产生整体效应，实现较高程度的自主协作，从而能在尽量少的人员干预下完成预期的任务目标。由于该项技术对自主技术的要求较高，现阶段国内外针对无人机集群的研究均处于较初级的阶段。

⒈外无人机集群研究现状

美国对分布式无人机智能蜂群的研究开始于2000年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）、美国国防部战略能力办公室（SCO）及美空军、海军等机构都启动了相关项目开展相应研究，主要项目及研究情况如表2所示。

 图1 拒止环境中协同作战（CODE）项目作战概念

表2 美国军方无人机集群主要研究项目

图2 “小精灵”（Gremlins）项目作战概念图

此外，许多团队也在研究民用无人机集群，具体情况如表3所示。

表3 国外民用无人机集群研究   

⒉内无人机集群研究现状

国内对集群无人机的理论研究主要集中在大专院校和科研院所。在工程技术方面，航空工业、航天11院、中国电子科技集团等国内企事业单位正致力于无人机集群的工程技术验证，北京泊松技术有限公司、广州亿航智能技术有限公司、零度智控智能科技有限公司等私营企业，也在进行相关试验，具体情况如表4所示。

表4 国内无人机集群主要研究进展  

可以看出，中国对无人机集群技术研究的起步与国外相差不是很远，出现过领先国际水平的研究成果。且近年来随着“翼龙”、“翔龙”无人机侦察机，“利剑”无人机战斗机的研制成功，我国军用无人机技术迈入世界前列。民用无人机产业也蓬勃发展，出现了包括大疆在内的具有全球竞争力的企业。中国的无人机集群技术具有坚实的基础和良好的发展前景。

三、探潜设备特点

探潜设备的信息源为潜艇的目标特性，即潜艇在海洋背景中体现出来的目标固有属性，指的是潜艇的存在使得周围海水介质的声、光、磁、电、水压、温度等参数发生的变化。探测设备针对潜艇的一项或几项目标特性可获得潜艇相关信息，因此探测技术随着潜艇目标特性研究的发展而发展。目前，最受重视的潜艇目标特性为声特性，因此空中探潜设备主要分为声学探测与非声学探测两大类，其中声学探测为目前主要的探潜方式。

⒈学探测设备

航空声学探测装备已经非常成熟，主要有吊放声呐、声呐浮标、拖拽声呐、激光/声探装备4种类型。吊放声呐指用收放绞车和吊放电缆将探头垂悬入水进行探测的声呐，比较适用于可进行空中悬停的空中平台进行布设。它的工作方式是空中反潜平台悬停在制定探潜海域海面上方约20m左右，利用收放绞车和吊放电缆将探头放入水下一定深度，先采用被动探测进行探潜搜索，当收到目标信号后转为主动探测方式获取潜艇的方位与距离。目前吊放声呐的整套设备质量较重，无人机作为搭载平台时需考虑减重设计。声呐浮标指空中反潜平台布放于潜艇可能存在的海域，探测并使用无线电将目标信息发送给反潜平台的消耗性设备。它的工作方式是空中反潜平台首先在目标海域大面积投放廉价的被动全向声呐浮标，此类浮标仅可发现潜艇，无法探测潜艇位置。监测到潜艇存在后，需投放2～3枚被动定向声呐浮标探测潜艇的方位并进行跟踪。到攻击阶段，还需使用1枚主动定向声呐浮标对潜艇进行精确定位，测定潜艇距离及径向速度。以往的美国反潜飞机一般只携带1个弹药箱，装载20枚被动全向声呐浮标、4枚被动定向声呐浮标和4枚主动定向声呐浮标。1枚被动式声呐浮标质量低于10kg，1枚主动式声呐浮标质量约为15kg，对载荷质量有限的无人机，可考虑以集群形式搭载各式声呐浮标搭配使用。

⒉非声学探测设备

随着声学探潜技术的发展，新型潜艇的研发都将“声隐身”技术作为重点研发方向，美国“弗吉尼亚”级、“哥伦比亚”级等新型潜艇声噪声低于海洋背景噪声，使用声学探测手段很难探测，非声学探测手段的重要性日益提高。目前的非声学探测方式主要包括雷达探测、磁场探测、激光探测、生物探测、红外探测、废气探测、电场探测、核辐射探测等。雷达探测的设备主要是机载搜潜雷达探测系统，主要利用空中反潜平台的现有雷达搜索系统进行探潜。磁场探测的设备主要是磁探仪。磁探仪是非声探测中最广泛使用的探测设备。磁探仪是磁异常探测仪的简称，它的工作原理是探测潜艇存在使得所在位置磁场产生的变化，从而发现潜艇。磁探仪质量较小，且安装方便，与空中平台适配较好。激光探测的设备主要是激光雷达探测系统，指的是用激光器作为辐射源的雷达系统。它的工作原理是激光雷达发射脉冲激光串，接收装置接收反射光，经处理可显示潜艇形状。生物探测的设备主要是蓝绿激光探测系统。这种探测手段的工作原理是海洋中的发光细菌会发出450～490nm波长光，在潜艇经过的海域会引起这种发光强度的变化，通过蓝绿光探测系统可发现这种持续时间10min以上的光尾流，从而跟踪潜艇位置。红外探测依靠红外探测仪，通过探测潜艇的热辐射与周围海洋的背景温差来探测潜艇。废气探测依靠废气探测仪，通过辨认常规动力潜艇内燃机排出的工作废气来发现潜艇。电场探测与核辐射探测还在论证阶段。电场探测指利用潜艇艇体与螺旋桨金属材料的电化学性质，检测潜艇存在引起的轴频电场。核辐射探测指利用光学检测核潜艇周围核辐射产生的可见蓝光，从而监测潜艇的存在。

四、无人机集群探潜

由于单无人机作战平台载荷带载量不足，可通过构成同构无人机集群的方式协同进行探潜任务，也可进一步构成异构无人机集群进行探潜与反潜任务。而由于无人机集群执行探潜任务无法改变其固有短板，如无人机续航能力有限，可考虑构建异构无人集群（如将无人机与无人水面艇、无人潜航器等编队）或有人-无人系统协作执行探潜反潜任务。本文将针对以下典型应用场景阐述异构无人机集群执行探潜任务的作战方式。

⒈构无人机集群近岸探潜反潜任务

从岸基起飞异构无人机集群中，部分飞行速度快、载荷重量小的无人机携带初步探潜设备（如被动全向声呐、被动定向声呐、磁探仪等）及通信中继设备，另一部分载荷较大的无人机携带精确探潜装备（如主动定向声呐等）及攻潜武器，通过无人机集群自主协同进行探潜与攻潜任务。

⒉人-无人集群协作探潜反潜任务

可将一架有人机与无人机集群编成反潜编队执行探潜反潜任务。具体分工是由无人机集群承担探潜任务，并将探测结果传输至有人机，由有人机承担信息汇总处理与进一步攻潜的任务。这种架构既可发挥无人机集群在探潜任务中的规模优势，且由于无人机灵活、成本低的特点，可减少探潜过程中的损耗；也可发挥有人机在信息处理及指控方面的优势，以及其载荷重量大的优点。

⒊异构无人集群护航应召探潜反潜任务

护航编队中，可将无人机与无人艇编成异构无人集群执行反潜任务。当无人集群收到探潜指令时，携带探潜设备与通信中继设备的无人机快速飞往目标海域进行探测，无人艇携带探潜设备与攻潜武器同时赶往目标海域。先期到达的无人机投放声呐浮标，并用机上其他探潜设备进行探潜任务，发现可疑潜艇后，将信息在无人集群中共享，并传回护航编队指挥中心。在指挥中心的指令或无人集群自主协同指挥下，无人艇将靠近目标位置作进一步精确探测甚至进行攻潜任务。

五、结语

随着无人机集群技术的进一步发展，以空中反潜平台为代表的机动探潜将会在反潜领域发挥越来越重要的作用，与水下固定探潜网一道，成为我国水下预警体系不可或缺的一部分，为解决我国“水下国门洞开”问题发挥更大的作用。、

【作者简介】文/刘婧 闫建峰 潘小群 文斌 温雯，来自中国舰船研究院。第一作者刘婧，女，1998年出生，工程师，主要从事军事无线通信相关研究。本文来自《舰船科学技术》（2021年增刊1），参考文献略，用于学习与交流，版权归作者及出版社共同拥有，转载也请备注由“溪流之海洋人生”微信公众平编辑与整理