無人潛艇崛起，或許意味著航母時代的結束

人類海戰(zhàn)的主導力量從戰(zhàn)列艦轉(zhuǎn)變?yōu)楹娇漳概?，這是眾所周知的歷史轉(zhuǎn)折?，F(xiàn)在，隨著無人潛艇的出現(xiàn)，另一種轉(zhuǎn)變正在進行中。

撰文 | 都保杰

俄烏戰(zhàn)爭被很多軍事評論專家認為是第一場真正意義上的“無人機”戰(zhàn)爭，成千上萬的改裝無人機在戰(zhàn)場上對傳統(tǒng)武器裝備（如坦克、裝甲車輛）、物資據(jù)點、有生力量等造成高效殺傷襲擾，一度起到扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局的作用。

無人機的大規(guī)模實戰(zhàn)應用，徹底顛覆了常規(guī)作戰(zhàn)思維，讓人們得以初見未來戰(zhàn)場新形態(tài)：投入最少的人類士兵和最多的無人化裝備。無人化裝備從戰(zhàn)場配角向主角轉(zhuǎn)換，它們往往能夠出其不意，以小搏大，對現(xiàn)代空戰(zhàn)和陸戰(zhàn)的影響已十分明顯。

與無人機的高光時刻不同，無人潛艇作為新興戰(zhàn)力的崛起，被各國視為海戰(zhàn)的下一件大事，它們可能成為傳統(tǒng)軍艦、航母和潛艇戰(zhàn)斗群的一大克星，一個潛在深海水面下的軍事戰(zhàn)術新時代正在拉開帷幕。

圖：各國大型自主無人潛艇示例。｜來源：LatentSpace

什么是無人潛艇？

無人潛艇，是指無人駕駛、靠遙控或自動控制在水下自主航行執(zhí)行任務的智能化裝置，具有隱蔽性強、智能化程度高、活動受限小、作戰(zhàn)成本低等特點，被稱為現(xiàn)代海軍的“力量倍增器”。

無人潛艇屬于自主水下載具（Autonomous Underwater Vehicle，簡稱AUV）。AUV最大的優(yōu)勢是無需用電纜連接到母船或外部操作者，依靠內(nèi)部控制器編程自動執(zhí)行其目標任務。由于所有工作都是自動的，AUV更適合長期性、例行性或具危險性的工作，例如勘探油田、探索深海、海洋學研究等，改造為軍事化和特種作戰(zhàn)變體后，可用于排布水雷、聲納跟蹤以及攻擊艦艇。

無人潛艇是無人潛航器（Unmanned underwater vehicles，簡稱UUV）的一個重要子類別和發(fā)展方向。UUV在軍用、科研和民用領域均有廣泛應用，除了無人潛艇，UUV還包括其他非自主、需要帶纜遠程操作的水下機器人（ROV），自主遙控水下機器人（ARV）以及可載人的智能潛水器（HOV）等。

圖：美國UUV發(fā)展規(guī)劃與類別。｜來源：hisutton

據(jù)報道，世界上第一部水下無人潛航器是法國人第米特里·瑞比克夫（Dimitri Rebikoff）于1953年發(fā)明的，屬于ROV，而最早將UUV投入軍事用途并有公開紀錄的是美國海軍。

1957年，由美國海軍研究辦公室注資，華盛頓大學應用物理實驗室曾開發(fā)出一種水下專用研究載具（SPURV），開發(fā)目的是為了在水下進行擴散效應、聲學傳遞等軍事研究實驗，SPURV當時最大下潛深度為3600米，工作深度為3000米，電池動力每次續(xù)航約四至五小時，一直被使用到1970年代。后來，基于SPURV也衍生過很多水下滑翔機產(chǎn)物，采用可變浮力推進的AUV設備，具有更遠的航程與續(xù)航能力，能夠?qū)⒑Ｑ笕蝿諒臄?shù)小時延長到數(shù)周或數(shù)個月以及數(shù)千公里的海域范圍。

人類對于潛艇的設想和應用年代則更早。據(jù)記載，潛艇最早可追溯到15世紀的列奧納多·達·芬奇（Leonardo da Vinci），他曾在書中構思出一種“可水下航行的船”，但由于感覺其天生具有“邪惡性”，達·芬奇最終沒有付諸實際建造。但到16世紀之后，人類真實意義的潛艇還是出現(xiàn)了，且在戰(zhàn)爭中成為兇名赫赫的殺人利器。

圖：陳列于海邊供人參觀的德國U995號U型潛艇。｜來源：wikipedia

第一次世界大戰(zhàn)中，德國克虜伯日耳曼尼亞造船廠開發(fā)的U型潛艇是個代表，曾擊沉協(xié)約國船艦數(shù)百萬噸當量。到了二戰(zhàn)期間，嘗到甜頭的德國一度擴建了1150余艘各類改進U型潛艇，以損失807艘的代價，擊沉盟軍商船與戰(zhàn)斗艦2882艘，合計約1440萬噸，此外受到U型潛艇重創(chuàng)的盟軍戰(zhàn)艦還有264艘，在潛艇海戰(zhàn)史上留下濃墨重彩的一筆。

20世紀50年代至90年代，美蘇冷戰(zhàn)逐年升溫，核動力潛艇逐漸替代傳統(tǒng)柴電動力潛艇，電解海水補充氧氣的技術也讓潛艇的水下工作時間更長。目前，最先進的潛艇如中國的094型、美國的俄亥俄級、俄羅斯的北風之神級等彈道導彈核潛艇，猶如戰(zhàn)略大國隱藏在深海中的“達摩克利斯之劍”，是毀滅級的戰(zhàn)爭武器，在水下枕戈待旦。

在各國海軍軍備領域，未來AUV和潛艇技術結合是個必然趨勢，一個凸顯的好處是大幅降低成本。無人潛艇的建造和維護相比載人潛艇要便宜得多，而將人類從變量中刪除后，便不用擔心潛在的戰(zhàn)斗損失和船員們在深海封閉空間內(nèi)的作戰(zhàn)壓力，執(zhí)行高風險任務只是輸入代碼指令的事，剩下的就由AI系統(tǒng)接管完成。

圖：不同類型UUV規(guī)劃可執(zhí)行任務。｜來源：船舶科學技術

無人潛艇可以超越傳統(tǒng)潛艇在海中停留更長時間（取決于動力源），它們永遠不知疲倦、無需食物供給，這意味著執(zhí)行長期監(jiān)視或偏遠地區(qū)的任務變得輕而易舉；且由于它們體積較小，很容易突破現(xiàn)有反潛防御，潛入目標海域，在不被發(fā)現(xiàn)的情況下對任務目標進行鎖定探測或攻擊，成為傳統(tǒng)海軍資產(chǎn)的力量倍增器。

如同無人機在俄烏戰(zhàn)場發(fā)揮的效能一樣，大規(guī)模、集群化部署的無人潛艇可能會在實戰(zhàn)中攪亂乃至威脅到一個比自身火力強大數(shù)十倍的傳統(tǒng)海軍艦艇作戰(zhàn)群的存亡。

可以預見，未來無人潛艇會由單一裝備、傳統(tǒng)裝備向族系化、集群化、體系化、協(xié)同化、智能化的趨勢發(fā)展。同時，為滿足海陸空聯(lián)合作戰(zhàn)需求，越來越先進的超大型無人潛艇是未來水下無人系統(tǒng)的重點技術方向，多型號設備協(xié)作形成的海軍無人作戰(zhàn)編隊戰(zhàn)力不可小覷。

嶄露頭角的軍備新寵

一些有趣的無人潛艇已經(jīng)公開亮相，如美軍的Orca、Manta Ray等項目。

Orca無人潛艇是一款自主超大型無人潛航器（XLUUV），旨在滿足日益增長的海底作戰(zhàn)意識和有效載荷投送需求。美國海軍想要利用Orca XLUUV發(fā)揮水雷對抗、反水面戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)、電子戰(zhàn)和打擊任務等潛在能力，該設備可以在海上獨立運行數(shù)月。

圖：美軍Orca XLUUV效果圖與實景照片。｜來源：hisutton、boeing

據(jù)相關報道，2017年9月，美國海軍選定波音公司和洛克希德馬丁公司聯(lián)合負責XLUUV項目的第一階段設計。至2023年12月，波音完成驗收測試后交付了首艘Orca無人潛艇，該設備采用模塊化設計，15米長有效載荷部分可容納約8噸的載重量，采用動力電池和船用柴油發(fā)電機混合驅(qū)動，續(xù)航里程可達6500海里。

值得關注的下一代無人潛艇可能還要具備仿生隱形等特性，尺寸變大卻更節(jié)能高效、自主性更強，能夠在無人監(jiān)督的情況下全天候獨立行動，如同現(xiàn)在的高空無人隱形偵察機。

圖：Manta Ray“蝠鲼”潛水器測試海上流體動力學性能。｜來源：NorthropGrumman

2024年5月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）曾對外公布了一款由諾斯羅普·格魯曼公司開發(fā)的水下設備：Manta Ray（代號蝠鲼），稱該設備于2024年2月和3月在南加州海岸完成了全尺寸水下測試。

據(jù)悉，DARPA正在與美國海軍合作，研究該技術的下一步測試和應用過渡，有網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)Manta Ray在美國加州文圖拉郡海軍基地的懷尼米港（Port Hueneme）頻頻現(xiàn)身。此外，早在2011年，DARPA就協(xié)助美軍著手設計分布式敏捷潛艇狩獵（DASH）計劃，DARPA公布的數(shù)據(jù)稱，單個UUV設備潛于海底6000米監(jiān)測直徑可達55～75公里，50臺設備協(xié)作通過跨域通信鏈路即可完成對18萬平方公里海域的布防任務，如今可能正在加速布局實現(xiàn)。

圖：Manta Ray無人水下載具停泊在港口的衛(wèi)星圖像。｜來源：Google Eatrh

在俄、英、法、德等國，無人潛艇也是軍事裝備的研發(fā)“熱點”。

進入21世紀后，俄羅斯的新一代無人潛艇已經(jīng)建成體系，主要有“大鍵琴”系列大型無人潛艇、專門用于模擬潛艇物理特征的“贗品”無人潛艇、“朱諾”小型無人潛艇等。而最具威懾力的，無疑是“波塞冬”核動力無人潛艇，具有長時間水下航行能力和巨大的打擊力，主要用于海上戰(zhàn)略威懾和戰(zhàn)略打擊等。

英、法、德等國根據(jù)自身國力和海軍發(fā)展需要，也發(fā)展了多型無人潛艇。英國主要發(fā)展了Autosub系列、“護身符”系列以及“鯨魚”超大型無人潛航器。法國目前主要有“阿利斯特”系列、“奧利斯特”無人潛艇。德國阿特拉斯電子公司研制了“海獺”系列、DeepC偵察型無人潛艇。

隱藏在水下的無人潛艇往往比水面上的艦船更具威脅性。雖然我們目前還沒看到任何關于無人潛艇電子戰(zhàn)或火力對抗的實戰(zhàn)效果報道，但俄烏戰(zhàn)爭中無人快艇的殺傷效果已經(jīng)足見一斑，這些無人系統(tǒng)的復雜性和戰(zhàn)場靈活性取得了前所未有的進展。

據(jù)相關報道，烏克蘭在近海岸部署了很多能夠攜帶約300至800公斤爆炸物的多型號海上無人快艇對抗俄羅斯黑海艦隊，突顯了致命效率和突防能力。烏克蘭國防部情報總局曾對外宣稱，利用這種無人快艇成功摧毀了俄軍最新型艦船之一“謝爾蓋·科托夫”號護衛(wèi)艦，而這艘大型戰(zhàn)艦一艘造價就要超過6000多萬美元，不斷增加的船艦戰(zhàn)損迫使俄羅斯黑海艦隊撤離克里米亞塞瓦斯托波爾港。

圖：烏克蘭“海軍”配備的各類無人攻擊快艇。｜來源：Twitter

來自西點軍校利伯研究所的一些軍事專家對此表示，無人系統(tǒng)已徹底改變了海戰(zhàn)的戰(zhàn)場動態(tài)和平衡性，并對海上敵對行為提出了全新的法律和倫理挑戰(zhàn)，勢必極大影響未來海軍的戰(zhàn)略思維，以及進攻和防御戰(zhàn)術。

無人潛艇的關鍵技術

目前，美國是世界上無人潛艇技術發(fā)展比較領先的國家。1994年，美海軍正式將無人潛航器發(fā)展列入計劃。2000年、2004年、2011年美海軍先后發(fā)布了三版《無人潛航器主計劃》。

無人潛艇的作戰(zhàn)運用主要有以下幾種典型樣式：

——偵察情報。無人潛艇能夠搭載包括聲吶、光學攝像頭等在內(nèi)的各種傳感器設備，在敵方領海內(nèi)進行長期隱蔽地偵察，了解目標區(qū)域的海底地形、敵方軍事設施、艦船活動等情況，為決策者提供重要的情報支持。

——主動攻擊。在實際作戰(zhàn)行動中，后方有人平臺可充當無人潛艇的“母船”。無人潛艇作為“母船”的傳感器，對敵方海上目標進行全方位立體探測、跟蹤，甚至攻擊。而且，多艘無人潛艇一起組成集群，彼此間可以共享探測信息，進一步擴大“母船”探測范圍，增強反潛、攻擊能力。有些攜帶魚雷、導彈等武器的無人潛艇，一旦發(fā)現(xiàn)敵方大型潛艇、航空母艦等高價值目標，還可以立即激活戰(zhàn)斗模式，對目標實施近距突擊，取得出其不意的作戰(zhàn)效果。

——反水雷/布雷作戰(zhàn)。一方面，無人潛艇可以對敵方布放的水雷進行有效探測、定位，一些先進的無人潛艇還可以攜帶激光或水下機械臂等工具，執(zhí)行排雷任務；另一方面，無人潛艇可以遠程自主隱蔽航行至敵人基地、港口和航道等區(qū)域布放水雷。

——水下通信與作戰(zhàn)網(wǎng)絡構建。傳統(tǒng)的水下通信設備受限于固定的布設和傳輸距離，而無人潛艇可以作為移動節(jié)點，充當中繼站的角色，實現(xiàn)水下通信信號的傳輸和擴散。

從技術角度看，無人潛艇是一個典型的多學科復雜機電系統(tǒng)，雖然不及常規(guī)潛艇身軀龐大，但類似的動力系統(tǒng)與流體力學設計、水下通信鏈路、水下定位導航、水下探測技術等缺一不可，很多元器件要做微型化精密化，從軟件系統(tǒng)到硬件材料，涉及諸多技術功課要突破。

整體參數(shù)化與多學科建模優(yōu)化設計。相比傳統(tǒng)大型潛艇，無人潛艇后期在數(shù)量上勢必需要大規(guī)模的批量高效模塊化生產(chǎn)流程，此類設備優(yōu)勢在于整體改造和測試起來要便捷得多，更像是生產(chǎn)一批大型的“數(shù)碼產(chǎn)品”，因此前期設計階段十分關鍵。傳統(tǒng)大型艦艇串行工程設計迭代方法并不適宜，因此無人潛艇的設計需要構建起一套相關的子學科計算模型系統(tǒng)，把各模型模塊關聯(lián)起來，根據(jù)建模參數(shù)的輸入和調(diào)整實時評估預測產(chǎn)品性能，進而靈活優(yōu)化產(chǎn)生最優(yōu)投產(chǎn)方案。

防護結構與材料創(chuàng)新。無人潛艇的外殼結構和材料是內(nèi)部核心元器件的主要屏障，一旦防護結構出現(xiàn)問題艙室進水沒有人工搶修機會，勢必會造成內(nèi)部儀器、電力系統(tǒng)等短路失靈崩潰。如何結合其使用特點、工作強度，在給定的工作深度范圍選擇合適的輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、無磁或低磁材料設計出匹配的殼體結構需要系統(tǒng)化分類考量，由于無人潛艇的檢修頻次和工作方式與大型潛艇截然不同，很多相對具有性價比的新型合金和復合材料（如碳纖維、陶瓷基復合材料）有待研發(fā)，此外，透聲材料、浮力材料、耐熱阻燃材料、隱身材料等都需要根據(jù)無人潛艇的特性進行適配優(yōu)化。

混合動力系統(tǒng)與推進技術。與現(xiàn)役大型潛艇采用的核動力驅(qū)動不同，無人潛艇體積雖然小但卻要保障其實現(xiàn)遠超民用的續(xù)航能力、大潛深、超靜音等高標準要求，所以多種能源供給和管控、電機/發(fā)動機、推進器等是核心所在。業(yè)內(nèi)較新的研究方向目前有燃料電池?動力鋰電池的混合能源技術、水下無線充電、高功率密度推進電機、低噪聲和高機動的仿生/滑翔/泵噴推進設計以及更為小型化的核動力裝置研發(fā)等。

圖：波音Echo Voyager原型機。｜來源：Boeing Co. photo.

多維水下定位與導航。無人潛艇由于沒有人工進行信息甄別和判斷，往往需要更多維度的水下定位導航技術和數(shù)據(jù)支撐其自主行動能力，目前慣性導航和聲學定位系統(tǒng)仍是水下導航常用技術，各類元器件在小型化的同時，精度需要不斷提升才能滿足實際需求，未來可能還要融合海洋地磁輔助導航、海底地形匹配導航、重力輔助導航，建立多維一體的導航信息庫，最終形成協(xié)同導航、組合導航技術系統(tǒng)，這樣，無人潛艇在自主行動的同時，也能更好地輔助常規(guī)大型艦艇編隊的軍事行動，起到力量倍增器效果。

水下通信與探測。目前，各類水下潛航器通信方式主要還是依靠“聲光電”，而探測通信系統(tǒng)的輕量化、小型化、一體化、智能化、低能耗是無人潛艇的發(fā)展剛需，相關技術還要最大化克服海洋帶來的強多普勒、高背景噪聲干擾和信道時變等問題。近年來，主要技術突破在實現(xiàn)電聲、聲電轉(zhuǎn)換的換能器方面，很多科研機構也在深入研究水聲通信、水下光通信、磁感應通信等，以完善和強化水下通信鏈路系統(tǒng)。另外，激光光電探測、合成孔徑聲納、智能避障等技術賽道也是日新月異，是很多國家軍工的重點研究方向。

AI技術加持。隨著近年來多目標優(yōu)化算法、機器學習等AI技術介入，無人潛艇的指揮控制可能更多依靠內(nèi)嵌的智能化模塊“大腦”進行模型解算、信息甄別、規(guī)則分析后完成，最終實現(xiàn)自主航行、自行編組、自主決策、信息共享等自控能力。此外，AI技術對于無人潛艇在高速運動狀態(tài)下突破強背景噪聲進行信號處理、異構多源信息融合分析等能力進行加持，最終有望促使無人潛艇的“大腦”做出比肩乃至超越人類軍官水平的戰(zhàn)術判斷和決策。

未來水下無人作戰(zhàn)編隊的戰(zhàn)力如何，本質(zhì)是一場群雄逐鹿的多學科技術創(chuàng)新融合競賽，已在廣袤的海洋深處無聲展開。

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