水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析

邱志明; 马焱; 孟祥尧; 陈建华; 冯炜

doi:10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018

水下无人装备前沿发展趋势与关键技术分析

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0018

海军研究院, 北京, 100422

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中图分类号: TJ6; U674
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- 收稿日期: 2023-02-20
- 修回日期: 2023-02-27
- 录用日期: 2023-03-06

Analysis on the Development Trend and Key Technologies of Unmanned Underwater Equipment

Naval Research Institute, Beijing 100442, China

摘要

摘要: 水下无人装备是海上军事竞争新的制高点之一, 是赢得新时代水下攻防对抗的重要保障。当前各类水下无人装备飞速发展和应用, 文中以无人水下航行器和水下无人预置系统为例, 梳理前沿发展趋势与关键技术。通过总结国内外水下无人装备的发展现状, 分析发展中面临的挑战, 对水下无人装备未来的发展趋势进行了展望, 并在此基础上梳理了发展中需要攻克的关键技术难点, 进一步提出未来发展思考和建议, 为水下无人装备技术研究提供有益的参考和借鉴。
- 水下无人装备 /
- 无人水下航行器 /
- 水下无人预置系统
Abstract: Unmanned underwater equipment is a new commanding heights in maritime military because it would guarantee victory in underwater battles in the future. In this paper, unmanned undersea vehicles and unmanned underwater preset systems are considered as examples to classify development trends and key technologies in unmanned underwater equipment. The development trends of unmanned underwater equipment and their existing challenges are discussed summarizing its development status at national and global levels. Accordingly, the key technical difficulties to be overcome in the development are identified, and the future development thinking and suggestions are proposed to provide useful reference for the research of unmanned underwater equipment technology.
- unmanned underwater equipment /
- unmanned undersea vehicle /
- unmanned underwater preset system

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图 1 水下无人装备前沿发展趋势

Figure 1. Development trend of unmanned underwater equipment

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表 1 国外典型大型UUV装备现状

Table 1. Development status of large-scale UUV equipment abroad

国别	型号	特点与功能	重要时间节点
美国	攻击型“曼塔”(Manta)UUV	采用模块化设计, 可搭载多种武器, 根据不同任务随时改变其配置的有效载荷	2009年下潜至西太平洋的马里亚纳海沟
	LDUUV-INP	是大型UUV搭载平台的2.0版, 最高续航可达30天	2015开始研制, 2019年完成了最终测试
	双模式“海神”(Nereus HROV) UUV	首次实现有人/无人通用平台应用	2012年开始研发, 2017年移交海军作为专门的官方试验平台, 2018年在NSWC支持下完成了海上试验
	MASTT	把反潜战训练靶的基础载荷做成货架式的模块化结构, 可随时模拟各类潜艇目标性能参数	2010年启动, 2011年完成设计制造, 2012年交付海军水下战中心
	“回声旅行者”(Echo Voyager)超大型UUV	可全自主航行数月, 内部和外部有效载荷容量充足	2017年首次海上试验, 检测其深水潜航持久力
	“虎鲸”(Orca)超大型UUV	模块化设计, 任务执行能力多样, 续航时间几个月, 可续航万公里	2013年公布了设计方案, 2020年交付, 2022年下水测试
俄罗斯	“比拉鱼”超大型UUV	耐压能力强	2013年研制成功
	“替代者”超大型UUV	能模拟相关潜艇声学特征以欺骗敌人, 对敌低噪潜艇发现距离也可达数千米	2017年研制成功
	“大键琴”大型UUV	具备较强的情报侦察能力	2018年进行海试
注: LDUUV-INP为大直径创新型原理样机(large diameter UUV innovative naval prototype); NSWC为海军水面作战中心(Naval Surface Warfare Center); MASTT为反潜水下自航训练靶(mobile anti-submarine training target)

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表 2 国外UUV集群典型平台应用项目与系统

Table 2. Typical application of UUV swarm platform abroad

集群类型	应用项目或系统名称	国别及单位	系统功能或项目内容	重要时间节点
同构集群	AOSN Ⅱ	奥地利Ganz人工生命实验室	由41个UUV组成, 主要用于水下监测和搜索, 对海洋空间进行长时间的数据收集, 并预测海洋的物理特性	2011年发布, 2015年进行水下试验
	CNAV	美国国防高级研究计划局(DARPA)	利用多个UUV通过共享声学网络分发数据, 开展水下目标探测、定位和跟踪	2009年开始部署
	SwarmDiver	美国加州大学和美国Aquabotix公司	可模仿海洋浮游生物的行为, 在三维空间内以集群模式采集海洋环境信息	进行了16个微小水下探索者组成的水下试验, 2018年投入市场
异构集群	CADRE	美国Bluefin机器人技术公司	利用了3种无人平台进行协同导航与控制, 共同完成侦察与探测任务	2004年完成湖上试验, 2006年公开该系统
	“潜艇-UUVs- 无人机”子母式协同作战	美国通用动力公司	潜艇发射Bluefin-21型UUV, Bluefin-21发射2枚“沙鲨”小型UUV, 此基础上用浮筒发射微型无人机, 无人机作为潜艇和“沙鲨”间的通信中继, 实现跨域通信与指挥	2016年完成演示
	Grex	德国、意大利、葡萄牙、挪威、法国等	核心是解决多UUV的协同导航及编队控制、通信等问题, 主要任务是基于多个异构UUV的协作完成海底地图测绘	始于2006年, 2008、2009年海试成功完成了多UUV协作下的海洋环境绘图任务, 2009年结题

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表 3 国外水下无人预置装备

Table 3. Underwater unmanned preset equipment abroad

系统名称	国别及单位	系统功能或项目内容	重要时间节点
UFP	美国DARPA	通过飞机、舰艇等平台进行部署, 可在关键海域长时间待机部署、能即时唤醒并执行打击任务	2013年发布计划, 已完成样机研制、演示验证试验, 目前在实战化演练
“赛艇”海底导弹系统	俄罗斯马克耶夫国家导弹中心	可装在特殊储运发射箱中	2013年已完成水下发射试验, 目前已完成部分战区部署
Hydra	美国DARPA	一种无人值守、长期待机的水下作战平台族系, 可在浅海部署, 该平台自备动力, 可进行机动潜行	2013年研发成功, 2018年完成演示验证, 并配合美国海军完成了环境对抗战场演习

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