潛射無人機，爲潛艇開了“天眼”
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導語：日前，由西北工業大學無人系統技術研究院負責的“遊隼”管射摺疊翼無人機，完成捷聯圖像末制導閉環試驗宣告成功，這次的試驗首次驗證了國產摺疊翼無人機“由陸到空”“由海到空”的氣動性能完成了巨大提升。遊隼這種能垂髮、可潛射的無人機，能夠實現深水釋放、冷發射、水面漂浮狀態下發射，有關潛射無人機的話題在網上再次引起熱議。
一、潛射無人機：潛艇的“飛行潛望鏡”
世界各國不斷增強無人機能力建設，完善無人機譜系，憑藉低廉的成本和較強的信息蒐集能力，無人機和潛艇的搭檔會怎樣？潛射無人機的發展將給潛艇的作戰能力帶來巨大提升，通過增強潛艇的指揮通信、預警探測、態勢感知和對空打擊等能力，改變目前“空優潛劣”的戰場格局。
2020年美國海軍太平洋艦隊潛艇部隊司令布雷克·匡威在接受美國“商業內幕”網站採訪時提到，“將無人機作爲‘飛行潛望鏡’能顯著擴展潛艇的傳感器偵測範圍，進而將這些數據提供給聯合打擊部隊，爲‘魚叉’和‘戰斧’導彈等多種武器系統的運用提供方便。”
值得關注的是，在成功完成大展弦比摺疊翼無人機設計後，西北工業大學團隊再把目光投向海空跨域飛行，宣佈突破水面搖晃態垂直髮射氣動力系拓撲結構變體重構技術，實現“遊隼”長航時摺疊翼無人機的首次深水釋放、水面漂浮垂直冷發射無人機自主飛行驗證，以及首次電動後推螺旋槳陸地垂直冷發射摺疊翼無人機自主飛行驗證。
無人機在投入使用前的儲存、運輸、發射是一門很大的學問。此次試驗成功的“遊隼無人機”屬於管射摺疊翼無人機，該研究團隊針對串列翼佈局能在有限尺寸的發射管滿足設計需求，終於找到採用“Z型摺疊”方案，並同時成功提出“氣動-結構協同的大展弦比摺疊翼無人機設計技術”。
我國潛射無人機技術發展晚，目前各國研究重點主要集中在與潛艇配合使用的潛射無人機研發上，研發機構主要集中在歐美等發達國家。尤其是美國，自20世紀90年代至今，已研發出了“海上搜索者”、“海上哨兵”、“鸕鶿”、“矢量鷹”等多種潛射無人機的原理樣機，有些已經進入量產和實戰部署狀態。
二、美國海軍正式裝備的第一款潛射無人機 “黑翼”
據外媒報道，2021年3月美國海軍計劃爲其潛艇部隊購買多達120架“黑翼”(BLACKWING)無人機，在裝備潛艇部隊，作爲美國海軍採購並正式裝備的第一款潛射無人機， “黑翼”是AeroVironment公司基於“彈簧刀”(Switchblade)巡飛彈而研發的潛艇發射的無人機系統。
根據該公司官網顯示，“黑翼”是一種小型低成本無人機，重約1.8公斤、翼展約68.5cm、續航時間1小時，最大巡航速度160千米/小時，擁有慣性/GPS導航系統和用來聯絡潛艇的加密數據鏈。具備跨域指揮控制中繼能力，可連通水下潛艇、水面艦只和無人潛航器等裝備平臺，具備與同一區域內同系列無人機的互操作功能。計劃今年5月全部交付完畢。
“黑翼”等無人機不僅可以從潛艇上發射，還能從無人水下航行器上發射。該無人機能夠在30米至50米的水下進行發射，離開潛艇後，可在海面上休眠24小時後再升空，還能在空中懸停，能夠利用光電或紅外傳感器偵察和自動獲取目標信息。
從公開信息看，美軍潛艇準備列裝的無人機並不限於“黑翼”一款，2020年11月，美軍負責潛艇項目的一名少將級官員透露，至少有21種無人機被用於配合潛艇實戰研發，這個數字還可能進一步增長。
美國海軍學會新聞網報道稱，早在2012年，美國海軍宣佈已經成功驗證通過潛艇魚雷發射管發射一架封裝的“彈簧刀”無人飛機，從研發測試到正式採購裝備“黑翼”大約用了8年。
由於潛射無人機要跨越水空兩種完全不同的介質行動，水的密度是空氣的800倍，再加上水下發射時潛艇的深度、航速和海情的變化，使問題變得更爲複雜，它們對無人機的發射產生很大影響。因此潛艇在水下發射無人機是一項十分複雜的系統工程，研發涉及多項關鍵技術，包括髮射回收、動力裝置、機翼摺疊、通信技術等，對於潛射這一特殊發射環境而言，無人機的發射回收技術最爲關鍵。
三、水下出擊，發射技術不簡單
無人機可以根據需要通過潛艇的對抗發射器、垃圾管、或聲對抗短艙、無人潛航器水下平臺發射等進行發射，水上發射技術難度低，潛艇容易暴露，生存能力差，因此已經被淘汰。
水下發射方式，潛艇生存力高，是目前美國等潛射無人機發射技術的主要發展方向。
水下發射按無人機在發射過程中是否與水接觸又可分爲溼式發射與乾式發射兩大類。溼式發射與乾式發射各有優缺點，發射方式的選擇既對無人機總體設計有很大影響，又與潛艇這一載體有很大關係，應根據具體情況選擇合適的發射方式。
美國的“黑翼”、“矢量鷹”、XFC等無人機採用乾式發射方式，技術比較成熟。
無人機裝在一個密封的運載器內，運載器它可像魚雷一樣從魚雷發射管發射出去。運載器還具有程序控制功能，順序控制運載器摺疊尾翼的展開和操舵，保證水中彈道的穩定和滿足出水姿態要求，在水中按一定控制方式運動，運載器頭部出水後，及時進行頭罩分離和尾錐解鎖，並控制無人機點火以實現無人機和運載器水面動態分離。
潛射反艦導彈一般都採取這種乾式發射方式。可以避免了無人機水下溼式發射的密封和抗壓問題，而且可以利用潛艇已有的魚雷發射管等裝置發射，潛艇改動很小。
溼式發射方式的無人機無運載器，直接從水下點火發射，或者由艇載（垂直）發射裝置直接彈射出水，在空中完成助推火箭點火及展開翼面等動作，這種發射方式作戰反應速度最快，美國“戰斧”潛射巡航導彈及“魚叉”反艦導彈大都採用該發射方式。
四、潛射無人機“摺疊的翅膀”
飛翔展翅的潛射無人機要想裝人運載器內必須將其機翼或尾翼等進行摺疊，方可置於其中，因而，摺疊翼被廣泛的用於箱或筒式發射的大翼展的飛行器上。
無人機的摺疊機構的功用是連接、摺疊和展開翼面的被摺疊部分。對摺疊機構的要求是連接可靠，摺疊方便，展開迅速，鎖緊保險。
摺疊機構一般包括展開裝置與鎖緊裝置兩部分。展開裝置的作用是使處於摺疊狀態的翼面在一定條件下展開。對於大型的摺疊翼面，展開裝置也是摺疊裝置，即展開裝置也起摺疊作用，它是自動展開和自動摺疊的。
五、潛射無人機能發，還要能收
潛射無人機的回收可分爲水上回收和陸上回收兩種，因戰術使用等原因一般採取水上回收的方式。
對於水面回收的傘降回收系統，應配備能夠使無人機在水面漂浮規定時間的漂浮系統。它可以是無人機的密封機體，也可使用充氣的浮筒過氣囊或兩者的組合。此外無人機要採用密封結構，以防鹽霧海水對其內部的侵蝕。
目前美海軍在海上進行的無人機試驗中一般均回收無人機，以便發現問題，減少損失，加快研製進程，因而試驗用無人機都十分注意其機體的密封性能。
美國"鸕鶿"無人機降落時，一個降落傘幫助該機穩定入水，然後漂浮着直到一個由潛艇部署的遙控潛器（ROV）利用一個聲納聲波發射器找到它。隨後，ROV把一個纜繩繫到該機上，移動的潛艇像收風箏一樣把它收回到艇內。
目前，爲了保護潛艇不被發現，美海軍傾向於採用一次性使用的無人機，包括最爲成功的“黑翼”在內的部分潛射無人機，完成任務後，具有自動銷燬能力，無需回收。這種方式能夠較大降低無人機的研製難度，造價也相對較爲低廉。
結語：
潛射無人機是空中、水面、水下作戰的一個新的結合點，圍繞潛射無人機實現三者之間的重塑，建立一個新的更具隱蔽性和智能化的作戰體系，更好地實現潛艇兵力與航空兵之間的協同，是突破現有作戰體系的新思路，必將對未來信息化海戰產生深遠影響。
但客觀來說，潛射無人機並未從根本上解決潛艇在深海潛行時接收或發送信號的問題，使用加密安全數據鏈依然須面對與電磁波一樣的問題，即如何在潛艇不必上浮的情況下，把更多信息高效傳遞至深海。由此可見，如何幫助潛艇實現高效通信，潛射無人機只是一個開端，前面還有很長的路要走。
參考文獻：
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