downloaded from www.ship- 中 国 舰 船 研 究 第 1 3 卷 收 稿 日 期 2 0 1 7 - 1 2 - 2 5 网 络 首 发 时 间 2 0 1 8 - 1 0 - 1 9 1 4 1 4 作 者 简 介 苏 金 涛 （ 通 信 作 者 ） ， 男 ， 1 9 8 0 年 生 ， 硕 士 ， 高 级 工 程 师 。 研 究 方 向 反 潜 技 术 ， 鱼 雷 防 御 技 术 ， 无 人 系 统 技 术 。 E - m a i l s j t 1 1 1 s i n a . c o m . c n 期 刊 网 址 w w w . s h i p - r e s e a r c h . c o m 网 络 首 发 地 址 h t t p / / k n s . c n k i . n e t / k c m s / d e t a i l / 4 2 . 1 7 5 5 . T J . 2 0 1 8 1 0 1 8 . 0 9 5 3 . 0 0 2 . h t m l 引 用 格 式 苏 金 涛 . 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 及 典 型 反 潜 战 载 荷 ［ J ］ . 中 国 舰 船 研 究 ， 2 0 1 8 ， 1 3 （ 6 ） 1 6 0 - 1 6 5 . S U J T . A S W c o n c e p t o f f i x e d - w i n g U A V a n d t y p i c a l l o a d ［ J ］ . C h i n e s e J o u r n a l o f S h i p R e s e a r c h ， 2 0 1 8 ， 1 3 （ 6 ） 1 6 0 - 1 6 5 . 0 引 言 自 潜 艇 问 世 以 来 ， 反 潜 战 （ A S W ） 便 成 为 各 国 海 军 面 临 的 难 题 。 为 此 ， 相 继 使 用 了 水 面 舰 艇 、 飞 艇 、 固 定 翼 飞 机 、 直 升 机 、 潜 艇 、 声 呐 监 听 系 统 、 海 底 预 置 武 器 等 与 潜 艇 对 抗 ， 但 反 潜 时 由 于 海 洋 面 积 大 、 搜 索 范 围 广 、 反 潜 装 备 昂 贵 以 及 潜 艇 声 隐 身 性 能 不 断 提 升 、 水 下 续 航 力 增 大 、 武 器 杀 伤 力 升 级 等 因 素 ， 对 海 上 作 战 平 台 和 岸 上 重 要 军 事 、 经 济 设 施 造 成 的 威 胁 持 续 增 长 。 随 着 无 人 作 战 平 台 技 术 的 发 展 ， 武 器 装 备 的 无 人 化 趋 势 明 显 ， 各 国 海 军 的 反 潜 战 模 式 也 在 发 生 改 变 ［ 1 ］ 。 未 来 反 潜 作 战 迫 切 需 要 在 更 远 距 离 、 更 广 范 围 、 更 长 时 间 内 ， 以 更 低 的 成 本 来 探 测 、 定 位 、 跟 踪 及 攻 击 潜 艇 。 美 国 等 国 海 军 已 经 突 破 了 固 定 翼 无 人 机 （ U A V ） 在 大 型 水 面 舰 艇 上 的 起 降 、 指 挥 控 制 及 保 障 等 基 础 性 技 术 问 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 及 典 型 反 潜 战 载 荷 苏 金 涛 江 苏 自 动 化 研 究 所 ， 江 苏 连 云 港 2 2 2 0 6 1 摘 要 固 定 翼 无 人 机 （ U A V ） 具 有 成 本 低 、 留 空 时 间 长 、 机 动 性 能 好 、 搜 索 范 围 广 等 特 点 ， 在 反 潜 战 （ A S W ） 领 域 有 着 广 阔 的 应 用 前 景 ， 但 在 反 潜 战 的 理 论 和 工 程 实 践 应 用 方 面 才 刚 刚 起 步 ， 在 作 战 概 念 开 发 、 作 战 流 程 设 计 、 反 潜 战 载 荷 集 成 等 方 面 仍 面 临 一 系 列 挑 战 。 介 绍 国 外 固 定 翼 反 潜 无 人 机 的 发 展 现 状 ， 概 述 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 及 其 承 担 的 反 潜 战 任 务 ， 分 析 固 定 翼 反 潜 无 人 机 的 运 行 控 制 ， 描 述 “ 搜 攻 潜 一 体 化 ” 固 定 翼 无 人 机 典 型 反 潜 战 载 荷 的 基 本 组 成 和 功 能 ， 结 果 可 为 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 的 论 证 、 开 发 、 设 计 和 使 用 提 供 借 鉴 及 参 考 。 关 键 词 舰 载 无 人 机 ； 反 潜 战 ； 作 战 概 念 ； 载 荷 中 图 分 类 号 U 6 7 4 . 7 0 3 . 5 ； E 9 2 5 . 4 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 . 1 9 6 9 3 / j . i s s n . 1 6 7 3 - 3 1 8 5 . 0 1 1 3 3 A S W c o n c e p t o f f i x e d - w i n g U A V a n d t y p i c a l l o a d S U J i n t a o J i a n g s u A u t o m a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， L i a n y u n g a n g 2 2 2 0 6 1 ， C h i n a A b s t r a c t T h e r e i s b r o a d p r o s p e c t o f t h e f i x e d - w i n g U n m a n n e d A e r i a l V e h i c l e （ U A V ） i n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e A n t i - S u b m a r i n e W a r f a r e （ A S W ） b e c a u s e o f i t s c h a r a c t e r i s t i c s , s u c h a s l o w c o s t , l o n g e n d u r a n c e , g o o d m a n e u v e r a b i l i t y a n d w i d e r a n g e o f s e a r c h i n g . B u t t h e A S W t h e o r y a n d e n g i n e e r i n g p r a c t i c e f o r t h e f i x e d - w i n g U A V h a s j u s t s t a r t e d , s t i l l f a c i n g a s e r i e s o f c h a l l e n g e s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e o p e r a t i o n c o n c e p t , t h e d e s i g n o f t h e o p e r a t i o n p r o c e s s a n d t h e i n t e g r a t i o n o f t h e A S W l o a d s . H e r e w e i n t r o d u c e t h e d e v e l o p m e n t o f t h e f i x e d - w i n g a n t i - s u b m a r i n e U A V i n f o r e i g n c o u n t r i e s , s u m m a r i z e t h e A S W c o n c e p t a n d A S W m i s s i o n s o f t h e f i x e d - w i n g U A V , a n a l y z e t h e o p e r a t i o n a l c o n t r o l o f t h e f i x e d - w i n g a n t i - s u b m a r i n e U A V , d e s c r i b e t h e b a s i c c o m p o s i t i o n a n d f u n c t i o n s o f t h e t y p i c a l A S W l o a d s o f t h e “ s e a r c h - a t t a c k - s u b m a r i n e “ t y p e f i x e d - w i n g U A V , a n d t h u s p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e d e m o n s t r a t i o n , d e v e l o p m e n t , d e s i g n a n d u s e o f t h e A S W f i x e d - w i n g U A V . K e y w o r d s s h i p - b a s e d U n m a n n e d A e r i a l V e h i c l e （ U A V ） ； A n t i - S u b m a r i n e W a r f a r e （ A S W ） ； o p e r a t i o n a l c o n c e p t ； l o a d 第 1 3 卷 第 6 期 2 0 1 8 年 1 2 月 中 国 舰 船 研 究 Chinese Journalof Ship Research V o l . 1 3 N o . 6 D e c . 2 0 1 8downloaded from www.ship- 第 6 期 题 ［ 2 ］ ， 成 本 低 、 留 空 时 间 长 、 搜 索 范 围 广 、 机 动 性 能 好 的 固 定 翼 无 人 机 逐 渐 成 为 各 军 事 大 国 在 反 潜 装 备 领 域 研 究 的 重 点 。 但 就 当 前 的 发 展 而 言 ， 固 定 翼 无 人 机 应 用 于 反 潜 战 领 域 的 研 究 尚 处 于 起 步 阶 段 ， 在 实 际 应 用 于 反 潜 战 之 前 ， 尚 需 要 克 服 诸 如 作 战 概 念 开 发 、 与 现 有 反 潜 战 体 系 交 联 论 证 、 反 潜 战 载 荷 设 计 、 任 务 自 主 执 行 能 力 提 升 、 环 境 适 应 性 和 工 作 稳 定 性 提 高 等 方 面 的 一 系 列 挑 战 。 1 国 外 发 展 现 状 针 对 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 ， 世 界 各 国 广 泛 开 展 了 论 证 、 开 发 和 试 验 验 证 工 作 。 其 中 ， 美 国 、 英 国 和 阿 联 酋 等 国 家 在 研 发 与 应 用 验 证 方 面 走 在 了 前 列 ， 比 较 典 型 且 代 表 当 前 发 展 水 平 的 产 品 有 美 国 的 M Q - 9 “ 死 神 ” （ R e a p e r ） 无 人 机 和 阿 联 酋 的 “ 联 合 4 0 ” （ U n i t e d 4 0 ） 反 潜 无 人 机 。 2 0 1 7 年 1 0 月 ， 美 国 海 军 在 一 次 海 上 演 习 中 验 证 了 M Q - 9 无 人 机 发 现 潜 艇 并 对 其 进 行 持 续 跟 踪 的 能 力 。 M Q - 9 无 人 机 ［ 3 ］ （ 图 1 ） 由 美 国 通 用 原 子 航 空 系 统 （ G A - A S I ） 公 司 生 产 ， 针 对 试 验 验 证 需 要 ， 在 该 无 人 机 上 加 装 了 声 呐 浮 标 信 号 接 收 处 理 设 备 。 在 验 证 中 ， 由 舰 载 直 升 机 布 放 声 呐 浮 标 ， M Q - 9 无 人 机 接 收 声 呐 浮 标 信 号 ， 处 理 后 将 信 号 发 送 到 数 百 英 里 外 远 离 目 标 区 域 的 M Q - 9 无 人 机 地 面 控 制 站 ［ 4 ］ 。 此 外 ， 美 国 超 电 子 （ U l t r a E l e c t r o n i c s ） 公 司 还 为 M Q - 9 无 人 机 开 发 了 可 携 带 声 呐 浮 标 的 特 种 吊 舱 ， 用 于 该 无 人 机 自 主 布 放 声 呐 浮 标 ， 使 其 可 以 更 快 速 地 覆 盖 更 大 的 海 域 面 积 。 虽 然 在 此 次 试 验 中 未 演 示 M Q - 9 无 人 机 的 攻 潜 能 力 ， 但 其 展 示 的 搜 索 、 跟 踪 能 力 和 情 报 共 享 能 力 是 美 国 海 军 将 固 定 翼 无 人 机 纳 入 其 有 人 / 无 人 协 同 反 潜 体 系 作 战 的 具 体 体 现 。 阿 联 酋 A D C O M 系 统 公 司 在 2 0 1 1 年 展 示 了 其 研 发 的 “ 联 合 4 0 ” 无 人 机 （ 图 2 ） ， 基 于 该 型 无 人 机 ， 该 公 司 与 意 大 利 芬 梅 卡 尼 卡 集 团 下 属 的 怀 特 阿 莱 尼 亚 水 下 系 统 （ W A S S ） 公 司 合 作 ， 共 同 研 制 了 一 型 承 担 反 潜 作 战 任 务 的 衍 生 机 型 ， 并 于 2 0 1 5 年 首 次 对 外 展 示 了 “ 联 合 4 0 ” 反 潜 型 无 人 机 的 全 尺 寸 模 型 。 “ 联 合 4 0 ” 反 潜 型 无 人 机 的 带 载 能 力 为 1 0 5 0 k g ， 可 以 携 带 声 呐 浮 标 和 轻 型 鱼 雷 ， 在 布 放 声 呐 浮 标 后 ， 仍 可 携 带 1 枚 轻 型 鱼 雷 继 续 在 任 务 区 域 巡 航 1 6 h 。 多 架 “ 联 合 4 0 ” 反 潜 型 无 人 机 可 协 同 工 作 ， 针 对 某 个 探 测 区 域 共 同 布 放 声 呐 浮 标 ， 直 接 处 理 和 分 析 声 呐 浮 标 接 收 到 的 声 音 信 息 ， 然 后 根 据 作 战 需 要 通 过 数 据 链 在 协 同 作 战 平 台 间 分 发 ［ 5 ］ 。 A D C O M 系 统 公 司 还 设 想 将 “ 联 合 4 0 ” 反 潜 型 无 人 机 作 为 专 用 反 潜 武 器 投 放 平 台 ， 将 轻 型 鱼 雷 投 放 到 目 标 威 胁 区 域 ， 使 有 人 反 潜 平 台 保 持 在 潜 艇 危 险 区 域 之 外 ， 并 于 2 0 1 5 年 完 成 了 “ 联 合 4 0 ” 反 潜 型 无 人 机 投 放 声 呐 浮 标 和 轻 型 鱼 雷 的 相 关 试 验 验 证 。 此 外 ， 英 国 、 加 拿 大 等 国 家 也 开 展 了 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 的 研 究 。 早 在 2 0 1 2 年 ， 英 国 国 防 部 就 开 始 寻 求 研 制 新 一 代 海 上 反 潜 无 人 机 ， 该 无 人 机 将 具 备 侦 察 及 携 带 反 潜 导 弹 攻 击 潜 艇 的 能 力 。 加 拿 大 利 用 T D 1 0 0 无 人 机 ， 通 过 磁 力 计 等 传 感 器 探 测 了 水 下 潜 艇 目 标 ， 在 陆 地 和 海 上 开 展 了 多 次 相 关 试 验 ［ 7 ］ 。 综 合 国 外 固 定 翼 反 潜 无 人 机 及 其 他 无 人 反 潜 作 战 平 台 的 发 展 现 状 ， 可 以 预 测 ， 在 今 后 一 段 时 期 内 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 将 向 长 航 时 探 潜 、 “ 搜 攻 潜 一 体 化 ” 、 自 主 反 潜 作 战 的 方 向 发 展 。 2 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 2 . 1 概 念 描 述 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 与 水 面 舰 艇 、 固 定 翼 反 潜 机 、 潜 艇 等 传 统 反 潜 战 具 有 相 似 的 基 本 特 征 ， 即 在 反 潜 作 战 体 系 的 统 一 指 挥 控 制 下 ， 利 用 自 身 携 带 的 探 潜 装 备 和 攻 潜 武 器 ， 对 潜 艇 等 水 下 目 标 实 施 搜 索 和 攻 击 。 但 固 定 翼 无 人 机 的 自 身 特 点 决 定 了 它 与 传 统 平 台 的 反 潜 战 有 着 不 同 之 处 ， 主 要 体 现 在 集 群 或 与 其 他 系 统 的 协 同 作 战 、 自 主 作 战 、 搜 攻 一 体 等 方 面 。 图 1 M Q - 9 无 人 机 ［ 3 ］ F i g . 1 T h e M Q - 9 U A V ［ 3 ］ 图 2 “ 联 合 4 0 ” 无 人 机 ［ 6 ］ F i g . 2 T h e U n i t e d 4 0 U A V ［ 6 ］ 苏 金 涛 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 及 典 型 反 潜 战 载 荷 1 6 1downloaded from www.ship- 中 国 舰 船 研 究 第 1 3 卷 首 先 ， 虽 然 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 可 以 单 独 完 成 反 潜 作 战 任 务 ， 但 囿 于 目 前 的 带 载 能 力 ， 一 架 固 定 翼 无 人 机 难 以 有 效 实 现 反 潜 作 战 的 目 的 ， 不 过 固 定 翼 无 人 机 系 统 成 本 低 ， 可 以 组 成 大 机 群 实 施 反 潜 作 战 。 美 国 、 英 国 、 阿 联 酋 等 国 固 定 翼 无 人 机 的 反 潜 应 用 验 证 表 明 ， 固 定 翼 无 人 机 作 为 反 潜 作 战 体 系 中 的 组 成 部 分 ， 集 群 作 战 和 与 其 他 反 潜 系 统 的 强 交 联 是 其 本 身 固 有 的 属 性 。 其 次 ， 由 于 成 本 低 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 可 以 对 作 战 海 域 保 持 大 范 围 、 长 时 间 的 有 效 控 制 ， 故 相 比 于 其 他 反 潜 兵 力 ， 无 人 机 有 着 明 显 的 优 势 。 为 了 实 现 低 成 本 、 大 范 围 、 长 航 时 的 系 统 特 点 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 需 要 具 备 一 定 的 自 主 作 战 能 力 ， 使 其 能 在 作 战 过 程 中 自 主 完 成 协 同 控 制 、 任 务 规 划 、 飞 行 控 制 、 情 报 分 析 、 载 荷 控 制 和 故 障 诊 断 处 理 等 一 系 列 工 作 ， 以 减 少 对 通 信 和 控 制 端 的 过 分 依 赖 。 最 后 ， 潜 艇 、 无 人 潜 航 器 等 水 下 目 标 以 隐 身 见 长 ， 若 固 定 翼 无 人 机 探 测 到 水 下 目 标 后 再 进 行 反 潜 火 力 召 唤 ， 将 使 水 下 目 标 有 了 逃 脱 的 窗 口 期 。 对 于 固 定 翼 无 人 机 反 潜 作 战 而 言 ， 搜 攻 一 体 尤 其 具 有 战 术 意 义 。 固 定 翼 无 人 机 在 携 带 攻 潜 武 器 或 潜 艇 对 抗 器 材 的 情 况 下 ， 可 实 现 对 潜 艇 等 时 敏 类 目 标 的 “ 察 打 一 体 ” 和 “ 发 现 即 打 击 ” ， 因 此 ， 武 器 化 是 固 定 翼 反 潜 无 人 机 的 基 本 特 点 。 基 于 以 上 分 析 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 的 作 战 概 念 可 以 归 纳 为 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 采 取 航 母 或 岸 基 部 署 ， 集 群 协 同 并 与 其 他 反 潜 作 战 系 统 强 交 联 ， 一 定 程 度 上 可 自 主 地 在 作 战 海 域 长 时 间 留 空 和 布 放 探 潜 器 材 及 攻 潜 武 器 ， 收 集 反 潜 战 场 信 息 ， 搜 索 、 跟 踪 和 攻 击 潜 艇 。 图 3 和 图 4 所 示 分 别 为 固 定 翼 无 人 机 系 统 在 舰 载 和 岸 基 情 况 下 的 反 潜 作 战 概 念 图 。 2 . 2 任 务 定 义 在 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 反 潜 战 概 念 的 基 础 上 ， 结 合 固 定 翼 无 人 机 平 台 和 反 潜 战 载 荷 的 技 术 现 状 ， 目 前 及 今 后 一 段 时 间 内 ， 其 反 潜 战 任 务 可 具 体 定 义 如 下 1 ） 潜 艇 等 水 下 目 标 信 息 收 集 和 分 发 。 由 反 潜 作 战 体 系 中 其 他 兵 力 （ 例 如 ， 反 潜 机 、 反 潜 直 升 机 等 ） 布 放 声 呐 浮 标 ， 利 用 固 定 翼 反 潜 无 人 机 （ 群 ） 可 长 时 间 留 空 的 特 点 ， 实 施 声 呐 浮 标 探 测 信 息 的 收 集 和 处 理 ， 并 将 信 息 分 发 至 反 潜 作 战 指 挥 控 制 中 心 及 其 他 反 潜 作 战 平 台 。 2 ） 探 潜 器 材 布 放 和 潜 艇 等 水 下 目 标 信 息 收 集 。 固 定 翼 反 潜 无 人 机 （ 群 ） 可 长 时 间 留 空 ， 自 身 携 带 有 声 呐 浮 标 ， 可 根 据 反 潜 作 战 指 挥 控 制 中 心 的 指 令 或 自 主 地 在 既 定 海 域 布 放 浮 标 ， 并 收 集 和 处 理 浮 标 探 测 信 息 ， 然 后 将 信 息 分 发 至 反 潜 作 战 指 挥 控 制 中 心 和 其 他 反 潜 作 战 平 台 。 3 ） 探 潜 器 材 和 反 潜 武 器 投 放 。 固 定 翼 反 潜 无 人 机 （ 群 ） 携 带 深 弹 、 轻 型 鱼 雷 、 诱 饵 等 攻 潜 武 器 或 对 抗 器 材 ， 根 据 反 潜 作 战 指 挥 控 制 中 心 的 指 令 ， 或 根 据 自 身 布 放 的 声 呐 浮 标 探 测 的 潜 艇 目 标 信 息 ， 投 放 攻 潜 武 器 或 对 抗 器 材 ， 协 同 对 既 定 目 标 实 施 驱 离 、 攻 击 或 干 扰 、 欺 骗 。 2 . 3 运 行 控 制 固 定 翼 无 人 机 的 反 潜 作 战 过 程 一 般 分 为 5 个 阶 段 ， 即 离 场 、 巡 航 （ 前 往 作 战 海 域 ） 、 搜 攻 潜 作 业 、 巡 航 （ 返 回 基 地 ） 、 进 场 。 图 5 所 示 为 固 定 翼 无 人 机 反 潜 作 战 的 典 型 飞 行 剖 面 。 当 固 定 翼 无 人 机 具 有 足 够 的 航 程 余 量 、 探 潜 器 材 或 攻 潜 武 器 余 量 时 ， 还 会 根 据 反 潜 战 的 需 要 转 场 ， 即 从 一 个 作 战 区 域 转 移 至 下 一 个 作 战 区 域 继 续 遂 行 反 潜 作 战 任 务 。 固 定 翼 无 人 机 的 离 场 和 进 场 与 其 他 固 定 翼 飞 机 基 舰 载 控 制 站 反 潜 机 反 潜 直 升 机 反 潜 无 人 机 反 潜 无 人 机 水 面 舰 艇 声 呐 浮 标 阵 声 呐 浮 标 阵 潜 艇 目 标 图 3 舰 载 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 F i g . 3 T h e s h i p b o r n e A S W c o n c e p t o f f i x e d - w i n g U A V 岸 基 控 制 站 反 潜 机 反 潜 直 升 机 反 潜 无 人 机 反 潜 无 人 机 水 面 舰 艇 声 呐 浮 标 阵 声 呐 浮 标 阵 潜 艇 目 标 图 4 岸 基 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 F i g . 4 T h e s h o r e - b a s e d A S W c o n c e p t o f t h e f i x e d - w i n g U A V 1 6 2downloaded from www.ship- 第 6 期 本 相 同 。 巡 航 阶 段 和 搜 攻 潜 作 业 阶 段 中 的 转 场 需 根 据 作 战 海 域 己 方 的 防 空 情 况 区 别 对 待 ， 必 要 时 ， 可 以 采 用 规 避 或 突 防 战 术 。 在 搜 攻 潜 作 业 阶 段 ， 需 要 根 据 探 潜 器 材 和 反 潜 武 器 的 使 用 要 求 ， 保 持 一 定 的 飞 行 姿 态 、 高 度 和 航 速 。 由 于 不 用 担 心 人 员 伤 亡 ， 可 以 保 持 在 较 低 的 飞 行 高 度 ， 因 此 有 利 于 探 潜 器 材 和 反 潜 武 器 的 使 用 。 当 固 定 翼 反 潜 无 人 机 跟 随 编 队 反 潜 时 ， 其 主 要 承 担 远 程 反 潜 作 战 任 务 。 按 照 世 界 范 围 内 航 母 编 队 或 两 栖 编 队 反 潜 防 御 圈 的 一 般 设 定 原 则 ［ 8 ］ ， 固 定 翼 无 人 机 反 潜 作 战 半 径 至 少 需 要 3 0 0 k m 。 当 固 定 翼 反 潜 无 人 机 基 于 岸 基 反 潜 时 ， 理 论 上 其 作 战 半 径 越 大 越 好 ， 但 受 固 定 翼 无 人 机 飞 行 特 性 、 携 油 带 载 能 力 和 作 业 飞 行 要 求 等 方 面 的 限 制 ， 其 作 战 半 径 设 计 应 综 合 考 虑 各 方 面 的 因 素 。 反 潜 作 战 不 仅 是 反 潜 装 备 与 潜 艇 目 标 的 较 量 ， 也 是 反 潜 装 备 与 时 间 的 较 量 ， 保 持 对 作 战 海 域 大 范 围 、 长 时 间 的 有 效 控 制 是 取 得 反 潜 作 战 最 终 胜 利 的 关 键 。 考 虑 到 声 呐 浮 标 的 最 大 有 效 工 作 时 间 一 般 能 达 到 1 5 h 以 上 ［ 9 ］ ， 搜 潜 时 声 呐 浮 标 布 放 区 域 视 情 一 般 可 达 上 千 平 方 公 里 ， 可 覆 盖 经 济 航 速 下 A I P 潜 艇 数 小 时 的 机 动 范 围 ［ 1 0 ］ ， 因 此 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 在 作 战 海 域 的 作 业 时 间 还 需 要 不 断 延 长 。 传 统 反 潜 机 或 其 他 有 人 反 潜 作 战 平 台 的 控 制 过 程 ， 是 典 型 的 强 “ 人 在 回 路 ” 控 制 ， 系 统 与 操 作 人 员 之 间 直 接 的 、 不 间 断 的 、 实 时 的 交 互 是 反 潜 作 战 过 程 实 现 的 前 提 条 件 。 无 人 在 现 场 、 作 战 环 境 下 的 不 确 定 性 和 反 潜 任 务 的 复 杂 性 等 因 素 决 定 了 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 控 制 是 一 项 具 有 挑 战 性 的 技 术 难 题 。 如 图 3 和 图 4 所 示 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 不 仅 包 含 固 定 翼 无 人 机 本 身 ， 还 包 含 舰 载 或 岸 基 指 挥 控 制 部 分 、 保 障 部 分 等 ， 因 而 系 统 控 制 过 程 就 涉 及 到 了 无 人 作 战 系 统 人 机 融 合 的 问 题 。 从 “ 人 机 器 ” 的 大 系 统 角 度 看 ， 固 定 翼 反 潜 无 人 机 控 制 是 特 殊 的 “ 人 在 回 路 中 ” 或 “ 人 在 回 路 上 ” 的 控 制 方 式 ， 如 图 6 所 示 。 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 的 控 制 有 别 于 反 潜 机 和 其 他 有 人 反 潜 作 战 平 台 控 制 的 最 主 要 的 标 志 是 “ 人 在 回 路 中 （ 上 ） ， 不 在 机 上 ” ［ 1 1 ］ 。 随 着 固 定 翼 反 潜 无 人 机 自 主 能 力 的 变 化 ， 其 与 舰 载 / 岸 基 控 制 站 在 “ 大 系 统 ” 中 承 担 的 任 务 也 相 应 发 生 了 变 化 。 当 固 定 翼 反 潜 无 人 机 自 主 化 水 平 高 时 ， 一 般 由 无 人 机 自 主 完 成 反 潜 任 务 规 划 、 集 群 协 同 控 制 、 飞 行 控 制 和 载 荷 控 制 等 工 作 ， 舰 载 / 岸 基 控 制 站 仅 起 到 “ 大 系 统 ” 的 运 行 监 督 作 用 ， 必 要 时 辅 助 无 人 机 决 策 ， “ 大 系 统 ” 所 需 的 通 信 带 宽 小 ， 控 制 站 工 作 量 小 ， 可 以 实 现 舰 载 / 岸 基 控 制 站 对 固 定 翼 反 潜 无 人 机 集 群 的 控 制 ； 当 固 定 翼 反 潜 无 人 机 自 主 化 水 平 低 时 ， “ 大 系 统 ” 的 反 潜 任 务 规 划 、 集 群 协 同 控 制 一 般 由 舰 载 / 岸 基 控 制 站 完 成 ， 无 人 机 仅 负 责 飞 行 控 制 和 载 荷 控 制 ， “ 大 系 统 ” 所 需 的 通 信 带 宽 大 ， 控 制 站 工 作 量 大 ， 对 无 人 机 集 群 的 控 制 需 要 多 舰 载 / 岸 基 控 制 站 完 成 。 随 着 无 人 机 系 统 智 能 化 控 制 水 平 的 提 高 ， 舰 载 / 岸 基 控 制 站 对 无 人 机 的 控 制 逐 渐 变 少 ， 其 工 作 模 式 已 开 始 从 遥 控 向 自 主 化 方 向 发 展 ， 并 不 断 取 得 进 展 。 3 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 载 荷 反 潜 战 载 荷 是 固 定 翼 反 潜 无 人 机 遂 行 搜 攻 潜 任 务 中 最 重 要 的 组 成 部 分 。 目 前 ， 可 应 用 于 固 定 翼 无 人 机 的 搜 潜 器 材 主 要 包 括 对 海 雷 达 、 光 电 探 测 仪 、 声 呐 浮 标 和 磁 异 探 测 仪 等 ； 可 应 用 于 固 定 翼 无 人 机 的 攻 潜 武 器 主 要 包 括 航 空 深 弹 和 鱼 雷 。 大 型 岸 基 固 定 翼 无 人 机 能 够 携 带 较 多 的 搜 攻 潜 设 备 ， 对 反 潜 战 载 荷 重 量 敏 感 度 较 低 ， 而 中 、 小 型 岸 基 无 人 机 和 舰 载 固 定 翼 无 人 机 一 般 都 对 反 潜 战 载 荷 的 重 量 较 为 敏 感 。 因 此 ， 固 定 翼 无 人 机 的 反 潜 战 载 荷 应 遵 循 模 块 化 设 计 理 念 ， 采 用 “ 搭 积 木 ” 的 图 6 固 定 翼 反 潜 无 人 机 系 统 控 制 方 式 F i g . 6 T h e c o n t r o l m e t h o d f o r t h e A S W f i x e d - w i n g U A V 进 场 巡 航 （ 返 回 基 地 ） 5 0 3 0 0 k m （ 舰 载 ） 5 0 6 0 0 k m （ 岸 基 ） 巡 航 （ 前 往 作 战 海 域 ） 5 0 3 0 0 k m （ 舰 载 ） 5 0 6 0 0 k m （ 岸 基 ） 离 场 转 场 作 业 作 业 固 定 翼 无 人 机 通 信 导 航 固 定 翼 无 人 机 飞 行 控 制 固 定 翼 无 人 机 反 潜 任 务 管 理 固 定 翼 无 人 机 反 潜 任 务 载 荷 固 定 翼 反 潜 无 人 机 固 定 翼 无 人 机 平 台 控 制 固 定 翼 无 人 机 反 潜 任 务 控 制 舰 载 / 岸 基 控 制 站 图 5 固 定 翼 无 人 机 反 潜 作 战 的 典 型 飞 行 剖 面 F i g . 5 T h e t y p i c a l f l i g h t p r o f i l e f o r A S W o f t h e f i x e d - w i n g U A V 苏 金 涛 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 概 念 及 典 型 反 潜 战 载 荷 1 6 3downloaded from www.ship- 中 国 舰 船 研 究 第 1 3 卷 方 式 构 建 ， 并 且 ， 根 据 固 定 翼 无 人 机 反 潜 任 务 的 不 同 ， 应 能 够 敏 捷 地 构 建 反 潜 战 载 荷 ， 以 及 便 捷 地 将 反 潜 战 载 荷 集 成 到 无 人 机 平 台 上 。 图 7 所 示 为 典 型 的 搜 攻 一 体 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 载 荷 。 图 7 固 定 翼 无 人 机 典 型 反 潜 战 载 荷 示 意 图 F i g . 7 A t y p i c a l c o n f i g u r a t i o n f o r A S W l o a d s o f t h e f i x e d - w i n g U A V 导 航 系 统 飞 控 系 统 通 信 系 统 机 上 总 线 反 潜 战 术 任 务 单 元 悬 挂 物 管 理 单 元 雷 达 光 电 声 呐 浮 标 信 号 接 收 处 理 单 元 挂 架 声 呐 浮 标 深 弹 / 鱼 雷 机 上 反 潜 任 务 系 统 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 载 荷 固 定 翼 无 人 机 固 定 翼 无 人 机 舰 载 / 岸 基 控 制 系 统 通 信 系 统 控 制 系 统 总 线 反 潜 任 务 遥 控 台 飞 行 控 制 台 固 定 翼 无 人 机 典 型 的 反 潜 战 载 荷 包 括 2 个 部 分 机 上 反 潜 任 务 系 统 和 舰 载 / 岸 基 反 潜 任 务 遥 控 台 。 机 上 反 潜 任 务 系 统 由 反 潜 战 术 任 务 单 元 、 悬 挂 物 管 理 单 元 、 声 呐 浮 标 信 号 接 收 处 理 单 元 、 雷 达 、 光 电 、 挂 架 、 声 呐 浮 标 、 深 弹 / 鱼 雷 武 器 组 成 。 其 中 反 潜 战 术 任 务 单 元 主 要 完 成 固 定 翼 无 人 机 反 潜 战 术 计 算 及 浮 标 、 鱼 雷 / 深 弹 投 放 参 数 计 算 和 投 放 控 制 ， 以 及 雷 达 、 光 电 搜 索 区 域 计 算 及 控 制 等 功 能 ； 悬 挂 管 理 单 元 主 要 完 成 浮 标 、 鱼 雷 、 深 弹 、 雷 达 和 光 电 的 状 态 管 理 及 控 制 ； 浮 标 信 号 接 收 处 理 单 元 主 要 完 成 布 放 的 浮 标 信 号 接 收 及 接 收 信 号 的 处 理 ， 以 供 反 潜 战 术 任 务