潜射无人机，为潜艇开了“天眼”

出品｜网易新闻

导语：日前，由西北工业大学无人系统技术研究院负责的“游隼”管射折叠翼无人机，完成捷联图像末制导闭环试验宣告成功，这次的试验首次验证了国产折叠翼无人机“由陆到空”“由海到空”的气动性能完成了巨大提升。游隼这种能垂发、可潜射的无人机，能够实现深水释放、冷发射、水面漂浮状态下发射，有关潜射无人机的话题在网上再次引起热议。

“游隼”长航时折叠翼无人机在陆地大仰角发射过程

一、潜射无人机：潜艇的“飞行潜望镜”

世界各国不断增强无人机能力建设，完善无人机谱系，凭借低廉的成本和较强的信息搜集能力，无人机和潜艇的搭档会怎样？潜射无人机的发展将给潜艇的作战能力带来巨大提升，通过增强潜艇的指挥通信、预警探测、态势感知和对空打击等能力，改变目前“空优潜劣”的战场格局。

2020年美国海军太平洋舰队潜艇部队司令布雷克·匡威在接受美国“商业内幕”网站采访时提到，“将无人机作为‘飞行潜望镜’能显著扩展潜艇的传感器侦测范围，进而将这些数据提供给联合打击部队，为‘鱼叉’和‘战斧’导弹等多种武器系统的运用提供方便。”

游隼”长航时折叠翼无人机在水面漂浮态垂直发射过程

值得关注的是，在成功完成大展弦比折叠翼无人机设计后，西北工业大学团队再把目光投向海空跨域飞行，宣布突破水面摇晃态垂直发射气动力系拓扑结构变体重构技术，实现“游隼”长航时折叠翼无人机的首次深水释放、水面漂浮垂直冷发射无人机自主飞行验证，以及首次电动后推螺旋桨陆地垂直冷发射折叠翼无人机自主飞行验证。

无人机在投入使用前的储存、运输、发射是一门很大的学问。此次试验成功的“游隼无人机”属于管射折叠翼无人机，该研究团队针对串列翼布局能在有限尺寸的发射管满足设计需求，终于找到采用“Z型折叠”方案，并同时成功提出“气动-结构协同的大展弦比折叠翼无人机设计技术”。

我国潜射无人机技术发展晚，目前各国研究重点主要集中在与潜艇配合使用的潜射无人机研发上，研发机构主要集中在欧美等发达国家。尤其是美国，自20世纪90年代至今，已研发出了“海上搜索者”、“海上哨兵”、“鸬鹚”、“矢量鹰”等多种潜射无人机的原理样机，有些已经进入量产和实战部署状态。

二、美国海军正式装备的第一款潜射无人机 “黑翼”

据外媒报道，2021年3月美国海军计划为其潜艇部队购买多达120架“黑翼”(BLACKWING)无人机，在装备潜艇部队，作为美国海军采购并正式装备的第一款潜射无人机， “黑翼”是AeroVironment公司基于“弹簧刀”(Switchblade)巡飞弹而研发的潜艇发射的无人机系统。

“黑翼”无人机官网示意图

根据该公司官网显示，“黑翼”是一种小型低成本无人机，重约1.8公斤、翼展约68.5cm、续航时间1小时，最大巡航速度160千米/小时，拥有惯性/GPS导航系统和用来联络潜艇的加密数据链。具备跨域指挥控制中继能力，可连通水下潜艇、水面舰只和无人潜航器等装备平台，具备与同一区域内同系列无人机的互操作功能。计划今年5月全部交付完毕。

黑翼无人机还能为不同航行器之间提供高速数据和通信中继的能力

“黑翼”等无人机不仅可以从潜艇上发射，还能从无人水下航行器上发射。该无人机能够在30米至50米的水下进行发射，离开潜艇后，可在海面上休眠24小时后再升空，还能在空中悬停，能够利用光电或红外传感器侦察和自动获取目标信息。

无人机可在水下部署的无人水下运载器中发射

从公开信息看，美军潜艇准备列装的无人机并不限于“黑翼”一款，2020年11月，美军负责潜艇项目的一名少将级官员透露，至少有21种无人机被用于配合潜艇实战研发，这个数字还可能进一步增长。

美国海军学会新闻网报道称，早在2012年，美国海军宣布已经成功验证通过潜艇鱼雷发射管发射一架封装的“弹簧刀”无人飞机，从研发测试到正式采购装备“黑翼”大约用了8年。

由于潜射无人机要跨越水空两种完全不同的介质行动，水的密度是空气的800倍，再加上水下发射时潜艇的深度、航速和海情的变化，使问题变得更为复杂，它们对无人机的发射产生很大影响。因此潜艇在水下发射无人机是一项十分复杂的系统工程，研发涉及多项关键技术，包括发射回收、动力装置、机翼折叠、通信技术等，对于潜射这一特殊发射环境而言，无人机的发射回收技术最为关键。

三、水下出击，发射技术不简单

无人机可以根据需要通过潜艇的对抗发射器、垃圾管、或声对抗短舱、无人潜航器水下平台发射等进行发射，水上发射技术难度低，潜艇容易暴露，生存能力差，因此已经被淘汰。

潜射无人机可采用的发射系统

水下发射方式，潜艇生存力高，是目前美国等潜射无人机发射技术的主要发展方向。

水下发射按无人机在发射过程中是否与水接触又可分为湿式发射与干式发射两大类。湿式发射与干式发射各有优缺点，发射方式的选择既对无人机总体设计有很大影响，又与潜艇这一载体有很大关系，应根据具体情况选择合适的发射方式。

美国的“黑翼”、“矢量鹰”、XFC等无人机采用干式发射方式，技术比较成熟。

无人机装在一个密封的运载器内，运载器它可像鱼雷一样从鱼雷发射管发射出去。运载器还具有程序控制功能，顺序控制运载器折叠尾翼的展开和操舵，保证水中弹道的稳定和满足出水姿态要求，在水中按一定控制方式运动，运载器头部出水后，及时进行头罩分离和尾锥解锁，并控制无人机点火以实现无人机和运载器水面动态分离。

潜射反舰导弹一般都采取这种干式发射方式。可以避免了无人机水下湿式发射的密封和抗压问题，而且可以利用潜艇已有的鱼雷发射管等装置发射，潜艇改动很小。

“弹簧刀”无人机及其潜射示意图

湿式发射方式的无人机无运载器，直接从水下点火发射，或者由艇载（垂直）发射装置直接弹射出水，在空中完成助推火箭点火及展开翼面等动作，这种发射方式作战反应速度最快，美国“战斧”潜射巡航导弹及“鱼叉”反舰导弹大都采用该发射方式。

四、潜射无人机“折叠的翅膀”

飞翔展翅的潜射无人机要想装人运载器内必须将其机翼或尾翼等进行折叠，方可置于其中，因而，折叠翼被广泛的用于箱或筒式发射的大翼展的飞行器上。

潜艇无人机横向折叠装入运载器的示意图

无人机的折叠机构的功用是连接、折叠和展开翼面的被折叠部分。对折叠机构的要求是连接可靠，折叠方便，展开迅速，锁紧保险。

折叠机构一般包括展开装置与锁紧装置两部分。展开装置的作用是使处于折叠状态的翼面在一定条件下展开。对于大型的折叠翼面，展开装置也是折叠装置，即展开装置也起折叠作用，它是自动展开和自动折叠的。

五、潜射无人机能发，还要能收

潜射无人机的回收可分为水上回收和陆上回收两种，因战术使用等原因一般采取水上回收的方式。

对于水面回收的伞降回收系统，应配备能够使无人机在水面漂浮规定时间的漂浮系统。它可以是无人机的密封机体，也可使用充气的浮筒过气囊或两者的组合。此外无人机要采用密封结构，以防盐雾海水对其内部的侵蚀。

目前美海军在海上进行的无人机试验中一般均回收无人机，以便发现问题，减少损失，加快研制进程，因而试验用无人机都十分注意其机体的密封性能。

美国 “鸬鹚”无人机发射回收过程示意图

美国"鸬鹚"无人机降落时，一个降落伞帮助该机稳定入水，然后漂浮着直到一个由潜艇部署的遥控潜器（ROV）利用一个声纳声波发射器找到它。随后，ROV把一个缆绳系到该机上，移动的潜艇像收风筝一样把它收回到艇内。

目前，为了保护潜艇不被发现，美海军倾向于采用一次性使用的无人机，包括最为成功的“黑翼”在内的部分潜射无人机，完成任务后，具有自动销毁能力，无需回收。这种方式能够较大降低无人机的研制难度，造价也相对较为低廉。

结语：

潜射无人机是空中、水面、水下作战的一个新的结合点，围绕潜射无人机实现三者之间的重塑，建立一个新的更具隐蔽性和智能化的作战体系，更好地实现潜艇兵力与航空兵之间的协同，是突破现有作战体系的新思路，必将对未来信息化海战产生深远影响。

但客观来说，潜射无人机并未从根本上解决潜艇在深海潜行时接收或发送信号的问题，使用加密安全数据链依然须面对与电磁波一样的问题，即如何在潜艇不必上浮的情况下，把更多信息高效传递至深海。由此可见，如何帮助潜艇实现高效通信，潜射无人机只是一个开端，前面还有很长的路要走。

参考文献：

[1]张晓东， 孙碧娇.美军潜射无人机的发展与关键技术,1673—1948(2005)03-000 -0

[2]邢天安．潜舰导弹运载器系统方案若干问题的思考[J]．舰船论证参考．2003．2

[3]陈炽．海上探索者折叠翼小型无人机[J]．国外舰载
飞机．2000．