导读
近几年来，以无人潜航器、无人机为主体的无人作战装备逐渐在海洋军事应用中崭露头角，特别是无人潜航器已成为世界各国海军装备的一个重点研究方向。各军事大国试图通过大力发展以自主潜航器为主体的水下战无人装备来构建或保持水下优势,打造新型水下作战体系。
美国
一、推进反潜装备体系构成变革
目前美军反潜装备主要包括海洋监视卫星、固定翼反潜巡逻机、反潜直升机、水面舰艇、核潜艇、水下固定式声纳阵等。以无人潜航器、无人机和无人艇为代表的新型反潜探测装备部署后，美军的反潜装备体系构成将发生重大变革：空中将增加反潜无人机，水面将增加反潜无人艇，水下将增加海底预置装备、潜艇布放式水下作战群、以及其他平台布放的水下探测网等新型装备。
通过这一轮变革，美军反潜装备体系层次更加丰富，装备种类更加多样，增加了常态反潜巡逻的时间密度，细化了重点水域环境描述的颗粒度。
二、实现长航时高机动作战性能
1、长航时
目前无人潜航器所携带的燃料维持不了太长的续航时间，频繁的进行能源补给或被母船回收并不是一件好事，尤其是在对手拥有高性能、全方面的反潜手段时，频繁上浮回收在战场之上将丧失优势。
为了解决这一问题，美国展开了对无人潜航器动力系统续航能力方面的研究。2004年，美国发布《掌控无人潜航器计划》，提出为适应长期情报监视与侦察或作战需求，需研发长续航力、高可靠性推进系统，将现有无人潜航器水下续航力从10～40小时提高到几天甚至几周。2011年，美国海军发布了长航时无人潜航器（LEUUV）未来海军能力项目，重点关注了固态氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池。美国海军要求，至项目中远期无人潜航器动力系统（含氢源和氧源）功率密度需达到500Wh/L和500Wh/kg，符合安全性标准，在储存、运行和维修时不会发生危险。
同时美国也通过国际合作的手段进行优势互补快速研发，利用美在氢存储研究方面的优势和日本在发电技术方面的优势共同研发用于无人潜航器高性能燃料电池，实现一次性续航30天。日方在该项目上投入约26亿日元（日本防卫省2014～2018财年度）。
可以预见，随着燃料电池技术的进步，无人潜航器的航速、续航力将逐步提高。以月为单位的续航时长将保证无人潜航器能够脱离编队实现分布式C4ISR作战任务。
2、高机动
无人水下潜航器的流体动力学研究表明：速度翻倍，所需能量要增加8倍。性能的妥协导致大多数无人潜航器目前运行在5节之内。更慢的速度显然需要更长的时间才能达到操作区域。类似的权衡需要优化能量存储和负载之间的关系，如大小、动力和续航。虽然无人水下潜航器的电池能用几个小时或几天，但具体多寡也取决于距离和传感器负荷的影响。
电池或燃料电池技术的功率限制影响无人潜航器的速度和续航能力，因此滑翔一度成为当前无人潜航器的选择。水下滑翔机的两种基本设计已成为主流：一是采用低阻力的流线型外壳、由水下机翼做功转换为前进运动；二是潜航器附带的浮漂利用海水膨胀运动传输到底部，进而利用机翼产生浮力产生向前的运动。由于单纯使用浮力驱动方式，水下滑翔机在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行，其航迹控制和定位精度低、航速慢，在风浪较大的海面可能会出现随波逐流的情况，从而限制了水下滑翔机的应用范围。
滑翔机式潜航器
滑翔机式的无人潜航器的能源技术发展具有无限的潜力，续航时间可达极长，但缺点是速度缓慢，这限制了它们在战术上的效用，仅适合海洋数据采集等任务。缺乏战术机动性使得水下滑翔式潜航器无法满足核攻击潜艇的要求。面对威胁以及威胁征兆做出迅速、果断的反应，主动机动以改变敌方策略，限制其可用资源，阻止其行动的关键就是发展水下装备的机动性。
为了解决这一问题，一方面需要为无人潜航器另外配备一套动力推进系统。例如俄罗斯“波塞冬”无人潜航器采用核动力装置，极大地提升了航速和机动性。另一方面可通过仿生技术来增强无人潜航器的机动能力。美国海军实验室的研究员受海水鱼和尖嘴龙鱼鱼鳍启发，研制出了一种主动控制型曲状机械鳍，可为体积较小的自主式水下航行器提供新的低速推进系统。这种人造鳍技术可以适应各种水流环境，并为低速机动和精确定位提供必要的推力控制。提升无人潜航器在近海作战环境下的机动和感知能力。
美国海军实验室为鱼类的几何形状建模（上） 受此启发仿制的人工胸鳍（下）
三、海底预置武器平台升级方向
美国曾经于2013年开展海底预置武器的专项研究，无人潜航器就是其成果之一。海底预置武器是一种全新的水下装备，可以替代潜艇提前部署在关键海区的海底，长期待机。美国海军为此研发了“上浮式有效载荷”和“海德拉”两种预置装备。
前者预置在深海，由运载器、有效载荷、通信系统等组成，通过水面舰艇布放，可在4千米深待机5年，需要时远程唤醒，快速释放无人机、传感器、导弹等载荷，执行情报监视侦察和打击任务；后者预置在近海，可搭载数个小型无人机和无人潜航器，由水面舰、潜艇、飞机投放，在水下待机数月，需要时唤醒，自主指挥负载执行反潜任务。
“海底预置武器”运行示意图
俄罗斯
一、新概念武器研发深受重视
俄罗斯对无人系统研制工作可以追溯到苏联时期。苏联是世界上最早研制无人潜航器的国家，曾经研发的潜深达6000米的L-2型潜航器所产生的影响力几乎与第一颗人造卫星相当。苏联解体后，俄罗斯受经费和技术等限制，在无人潜航器领域发展缓慢。而进入21世纪后，随着国力的复苏，俄罗斯开始强化新概念武器研发，极力缩小与西方军事技术的差距，并依仗其雄厚的工业基础和技术实力，在无人潜航器领域取得了很大的发展。
二、无人潜航器创新项目层出
目前，俄罗斯无人潜航器的研发相当活跃，相关设计机构同步研发了多型潜航器。虽然目前俄罗斯海军在役无人潜航器的种类和数量不多，但在研项目增幅较为明显。在俄罗斯军队国际展、国防部创新日、国际海军展等大型展会上，每年均能见到各设计机构的创新产品。例如，在俄罗斯“军队2017”年度军事展览会上，以研制小型潜艇和潜航器而知名的俄罗斯红宝石海洋工程中央设计局（鲁宾设计局）就展出了“护身符”（Amulet）无人潜航器和“朱诺”（Juno）两型最新无人潜航器装备，引起了世界的广泛关注。
俄罗斯鲁宾设计局“护身符”潜航器（左）和“朱诺”潜航器（右）模型
“朱诺”是一种类鱼雷式的无人自主潜航器，该潜航器从前至后，由探测系统、浮力保障系统、蓄电池及动力系统、航行控制系统、水下探照灯及摄像系统、螺旋桨推进系统等七大系统组成。“朱诺”总长2.9米，直径0.2米，总重量80千克，规格比以前俄海军现役的“潜鸟”潜航器稍大，技术状态也比“潜鸟”有了明显的提升，技术更复杂，携带的传感器更多样化，性能更强。
充分体现出俄罗斯在无人潜航器技术领域的新发展。“朱诺”的潜深超过1000米，自主工作时间长达6小时。根据红宝石设计局方面介绍，它可以装备俄罗斯现役的水面舰艇和潜艇，担当侦察、扫雷、海洋探测等多种任务职能。
“朱诺”无人潜航器模型
此外值得注意的是，“朱诺”无人潜航器拥有别国同类型无人潜航器所没有的一项技术特色：“朱诺”无人潜航器特别针对北极海区特点设计，专门用于北冰洋极区信息传递和援救，使用针对性很强，如果未来装备俄罗斯核潜艇，必然对提高战略导弹核潜艇的北冰洋作战部署及信息传递起到重要积极作用。该潜航器相比美国、冰岛和挪威等国的同类潜航器具备技术领先优势。
与自主研发的高性能、高端无人潜航器“朱诺”不同，白色的类鱼雷式潜航器“护身符”，定位于中低端，它没有像“朱诺”那样要求必须采用俄罗斯国产系统和关键组件，而是主要由进口组件设计组装 而成。
它的优势是，成本极为便宜，仅为100万卢布（换算成人民币仅为11.2万元），仅为市面上性能、级别相当的同类型美国、欧洲产无人潜航器价格的二十分之一到十分之一，性价比极高。“护身符”无人潜航器潜水深度达到50米，最大水下速度为1.5米/秒，航程15千米，长度为1.6米，重量为25千克。
“护身符”无人潜航器模型
三、发展颠覆性无人潜航器
俄罗斯普京在2018年的国情咨文中曝光了一款名为“波塞冬”的无人潜航器，对此俄海军权威人士形容到：以核能源为能源供给，在不配备人员驾驶、操作的前提下，深入敌方深海水域、极端水域，远程执行完成既定任务。从某种程度上，这款与海神波塞冬同名的潜航器可以说是一种划时代的武器系统。
从目前曝光的信息来看，波塞冬潜航器拥有着高达60节的航速，大大超过了各种新式鱼雷、潜艇和大部分水面舰船，强大的机动性能使得大多数对它进行拦截的努力变得毫无意义。而其发射深度1千米，加之形似鱼雷的外形和低辐射噪声，使得现有反潜系统在其面前威力大减。作为一种无人潜航器，波塞冬潜航器可以突破传统有人潜水装备的种种限制，在深海高水压、无光源、大干扰的恶劣环境和高危险的海底环境作业，完成侦察、信息采集甚至其他一些特殊任务。
波塞冬潜航器之所以具有上述有优异的性能，主要得益于其小型化的核动力系统。据悉，其核动力系统由俄最新型“物理学家-1”重型鱼雷泵喷射推进器进一步发展而来，相比较于潜艇的核动力装置来说，该系统具有设计紧凑、启动快速、能量密度超高、功率比重高的优点，其体积只有前者的1/100，工作模式转换时间是前者的1/200，达到指定功率的时间以秒计算，用于为无人载体提供动力无疑具有十分优异的性能。
俄罗斯“波塞冬”核动力无人潜航器
作为一种兼具战略核打击和精确打击能力的察打一体水下无人作战平台，波塞冬潜航器可通过远程水下机动，前出至敌近岸海区、舰队集结区域或其它关键水域进行部署，遂行多种作战和支援保障任务。一些分析指出，该潜航器甚至可携带爆炸当量为1000万吨TNT的战斗部，通过在近海爆炸引发海啸的方式实施攻击。
目前，波塞冬潜航器的研制已纳入“2018～2027年俄联邦国家武器装备纲要”内，计划于2027～2030年间服役。配合亚森-M级核潜艇和已接近服役状态的锆石高超音速导弹之后，俄将拥有强大的对美海上反制能力和战略威慑能力。
欧洲国家
一、保障AUV/ROV优先发展地位
随着技术水平的提高，欧洲国家现阶段的自主潜航器、遥控潜航器能够高效遂行一系列重要任务，包括：搜索、发现、识别和销毁大量触发式、非触发式水雷；实施水声侦察；搜集水文信息；在作战水域探明敌人的抗登陆、反潜防御体系；侦察水下的水工设施、驻泊地基础设施；勘察舰艇船体等。可以把海军人员从各种危险、繁重的任务中解放出来。欧洲各国海军已确定的装备发展方向中，自主潜航器、遥控潜航器依然占据优先地位，以帮助水面舰艇、潜艇执行任务。
二、多国合作开发先进技术
欧洲已经认识到，在世界日益不稳定和对欧洲安全带来跨境威胁的环境中，任何成员国都无法独善其身。2019年2月起，欧盟委员会开始与成员国合作，共同实施第一个由欧盟未来预算资助的欧洲联合防务项目。
这次欧洲国防合作预算额度为5.9亿欧元（2017-2019年研究费用为9000万欧元，2019-2020期间用于开发设备和技术的费用为5亿欧元）。受资助的包括已经启动的地平线2020研究项目，该项目汇集了来自15个欧盟国家的42个合作伙伴。研究内容中包括支持海洋的海上监视任务，并将无人机和无人潜航器整合到舰队作业中以实现此目的。欧洲的国防合作有助于成员国更有效地使用纳税人的资金，减少重复支出，并获得更高的性价比。
三、鼓励科研后备力量积极参与
欧洲自2006年起持续举办一项名为SAUC-E的无人潜航器挑战赛。该竞赛直译名即“欧洲无人潜航器学生挑战赛”。该活动旨在鼓励欧洲的学生们思考水下技术和相关应用，同时培养创新能力和技术能力。参赛团队必须由75%的学生成员组成，并有一名教师顾问。
该项比赛还有另外一个重要的宗旨，就是让年轻的工程师和科学家将该职业纳入考虑，为该领域的科研事业积极做储备。
