自主式水下航行器——
“脱缰黑马”奔向水下战场
■麻晓晶
今年4月，澳大利亚安杜瑞尔工业公司牵头研制的首艘试验型“幽灵鲨”无人潜航器下水。此举意味着，澳大利亚海军距离接收这种自主式水下航行器又近了一步。
和遥控式水下航行器相比，自主式水下航行器的一个明显标志是摆脱了系缆的束缚，拥有一定“头脑”和行动自主性。作为新一代水下机器人，它能够代替潜水员或小型潜艇在水下环境执行多种任务，因此也被一些军迷称作水下战场的“脱缰黑马”。本期“装备动态”，让我们聚焦当前各国自主式水下航行器的发展。
CURV-21型遥控潜航器。
“雷穆斯-620”自主式水下航行器。
摆脱系缆的无人潜航器
自主式水下航行器是无人潜航器的一种。顾名思义，无人潜航器是指无人驾驶却能在水下航行的载具，是水下作战的新利器。根据操控方式的不同，无人潜航器可分为遥控式水下航行器和自主式水下航行器。
其中，遥控式水下航行器问世较早，其特点是利用“脐带”——系缆提供动力和发出控制指令，主要用于水下安全检查、深海打捞等任务。2022年，美国海军从接近3800米的海底打捞F-35C战斗机，用的就是CURV-21型遥控潜航器。
自主式水下航行器是伴随着人工智能和其他计算机技术的发展而问世的。“自主”二字，表明它是一种综合利用人工智能等先进技术的水下平台，不仅有“思想”，而且活动范围更大，行动更加隐蔽。
以亨廷顿-英格尔斯工业公司的“雷穆斯-620”自主式水下航行器为例，它配备有先进的传感器、导航和通信系统以及任务管理软件，下潜深度可达600米，自持力达110个小时，能够用于执行反水雷、水文勘测、情报收集、监视和电子战任务。美国一家公司为美国海军研制的“虎鲸”无人潜航器续航力据称超过10000千米，下潜深度逾3000米。
明显增加的下潜深度、持久的续航力、更加灵活的使用方式、可观的使用潜力，让自主式水下航行器很快受到多国重视。
经过多年来的发展，当前的自主式水下航行器根据尺寸和重量的不同，已经拥有小型、中型、大型、超大型等不同类型。如亨廷顿-英格尔斯工业公司的“雷穆斯-300”长2.3米，重56千克，属于小型自主式水下航行器。美国“蓝鳍”水下机器人公司研制的“刀鱼”无人潜航器，属于中型自主式水下航行器。由澳大利亚安杜瑞尔工业公司牵头为本国海军研制的“幽灵鲨”无人潜航器，属于超大型无人潜航器。
自主式水下航行器的大小不同，布放方式也不尽相同，分别有码头布放、水面舰船布放、潜艇布放、飞机布放等。一般来说，中小型自主式水下航行器通常通过水面舰船、直升机或潜艇布放，一些超大型自主式水下航行器则需通过码头布放。
如美国海军的“剃刀鲸”中型自主式水下航行器，一般是通过潜艇的干甲板掩蔽舱来布放和回收，2023年底开始测试用鱼雷发射管布放和回收。不过，到目前为止，世界上只有瑞典海军正式采用了通过533毫米鱼雷发射管布放和回收自主式水下航行器这种方式。
“幽灵鲨”无人潜航器。
“休金”长续航型自主式水下航行器。
“刀鱼”无人潜航器。
“水中新幽灵”能文能武
一些军迷也称自主式水下航行器为“水中新幽灵”，这是因为它们潜行于水中时，比有人潜艇更隐蔽。从担负的任务情况看，它们中有的平时能遂行水下情报监视和侦察等任务，战时能遂行反水雷、反潜艇甚至攻击水面舰船等任务，可谓文武兼备。
当前，依靠所搭载的多种传感器和任务模块，自主式水下航行器在军事领域的应用越来越广泛。
收集情报和目标探测是自主式水下航行器的强项。比如，以色列航空工业公司2023年推出的“蓝鲸”无人潜艇就是一种主要用于水面水下目标探测、声学情报搜集的自主式水下航行器。它能用所配备的雷达和光电系统探测海上和近岸目标，通过可伸缩杆上的卫星通信天线发送信号传输数据。它还能用数十米长的拖曳声呐和两侧的阵列声呐探测搜集声学情报，用合成孔径声呐探测水雷。
进入21世纪以来，自主式水下航行器进入加速发展期，有的自主式水下航行器已发展成一个系列。如挪威康斯伯格海事系统公司的军民两用“休金”自主式水下航行器，就包括“休金-1000”“休金-3000”“休金-4500”以及“休金”长续航型、“休金”优胜型等多个型号。每个型号在下潜深度、自持力和传感器配置上都有所不同，对应着不同的使用环境和任务需求。
今年5月，“休金”长续航型通过接收测试，并作了运行展示。该型号配备了更多先进传感器，包括高清晰度声呐、回声测深仪和环境监控设备等，能够长期自主地执行海底测绘、海洋水文调查、环境监控等任务。
如果说中小型自主式水下航行器功能上更偏重于“辅助和支持水下作战”，那么，一些超大型自主式水下航行器“自己出手直接攻击”的占比明显有所提升。这是因为超大型自主式水下航行器有条件配置更多武器系统，遂行打击作战任务。
2023年，韩国韩华海洋公司在一次防务展上展出了“超大型作战无人潜航器”。这型自主式水下航行器长23米，排水量60吨，采用锂离子电池和不依赖空气动力系统，一个明显特点是它配置了2个鱼雷发射管。
这里，有必要提一下俄罗斯研制的“波塞冬”核鱼雷。该鱼雷长24米，最大速度107节，射程10000千米，潜深近千米，可谓名副其实的“撒手锏”。从一定程度上讲，它也是一种自主式水下航行器。
高度自主是其未来发展方向
可以预见，自主式水下航行器未来很可能成为水下战场的“规则改变者”。但至少目前，其发展仍受到一定限制。这些限制，或将成为其今后加速发展的一个个突破口。
首先，其能源供给方式将发生变革并趋于多样化。目前，不少自主式水下航行器使用铅酸电池和锂离子电池作为动力来源，这种动力来源显然无法满足未来自主式水下航行器长期安全执行多重任务的需要。对此，不少国家已开始进行技术攻关，寻找、测试和开发高功率液体或固体燃料电池，同时试图利用可再生能源、浮力推进、水下充电等技术，推动自主式水下航行器动力系统变革。2017年6月，美国麻省理工学院曾研发过一种新铝水动力系统，据称能够使自主式水下航行器的续航力明显增加。同时，一些国家及相关企业也在努力，力求把自主式水下航行器的使用变得更加安全。亨廷顿-英格尔斯工业公司正为自主式水下航行器开发一种防震防火的密封舱。这种密封舱能够检测监控锂离子电池使用状态，适时发挥作用，避免事故的发生。
其次，将在更大程度上实现自主化。目前，自主式水下航行器虽然在航行路径规划、避障避碰、编队航行等方面依托人工智能技术实现了一定程度的行为自主，但在自主决策和水下自适应能力方面，还无法达到人们的预期。面对水下战场的复杂多变，自主式水下航行器在没有人类参与的情况下应对起来还有不小困难。对于这一点，一些国家正致力于推动自主式水下航行器向应对更复杂情况的方向发展。法国海军集团当前正着手利用法国航空航天研究中心开发的有“无人机大脑”之称的“可控性决策自主”能力系统，对自主式水下航行器进行技术测试。日本也成立了专门机构，进行相关研究。
再次，将进一步突出协同和集群作战能力。要想实现协同和集群作战，自主式水下航行器需要通过传感器、通信网络与其他作战平台高效互通，进而完成复杂的作战任务。目前，一些技术问题仍难以解决，主要是因为海底环境较为复杂，而未来的作战环境变化更多，这些难题有待于通过人工智能技术的继续发展等加以解决。
当前，仿生类自主式水下航行器发展较快。如今年2月和3月，在美国加利福尼亚州南部海岸测试的“蝠鲼”自主式水下航行器原型机，其外形和有着“魔鬼鱼”之称的海洋生物蝠鲼非常相似。选择这样的外形，是因为它比常规外形的自主式水下航行器具有更强的欺骗性。
但外形的作用毕竟不是决定性的，这种仿生类自主式水下航行器能否在海洋和未来作战中大行其道，仍取决于它是否拥有更智慧的“大脑”、能否实现高度自主。
本文图片为资料图片
供图：阳 明
