《無人機系統(tǒng)導(dǎo)論》課件5.2海上無人機應(yīng)用

5.2海上無人機應(yīng)用無人機在海軍中的應(yīng)用主要有三種不同的平臺，分別是艦載應(yīng)用、岸基近海應(yīng)用、內(nèi)陸機場支持的遠(yuǎn)程應(yīng)用。不同的平臺根據(jù)其需要完成的各種不同的任務(wù)，通常會選擇不同型號、種類的無人機。比如在海上執(zhí)行一些低空飛行的偵察任務(wù)，那么空氣中的含鹽量會比較大，無人機必須采取相應(yīng)的防腐蝕措施，或者提供沖洗飛機的設(shè)備、設(shè)施。一般無人機在海上飛行時，海拔會較低并且空氣比較涼爽，所以海軍無人機對大功率和冷卻系統(tǒng)的要求會較低，但是海上大風(fēng)天氣和擾流會較多，這在選擇無人機時都需要考慮。海軍無人機在設(shè)計和應(yīng)用時還需要考慮的一個重要問題是，在出現(xiàn)意外情況時，怎樣能夠緊急迫降，從而減小損失，因為通常無人機都會攜帶昂貴的機載設(shè)備。還有，就是海軍無人機在設(shè)計和研究時還需關(guān)注其體積的大小，因為如果在艦船上使用，通常空間會比較狹小，那么就要考慮如何在有限的空間放置無人機以及其保障設(shè)備。英美海軍在艦載還使用過波音固定無人機“掃描鷹”，并且取得了些成功，該款無人機主要采取的是彈射發(fā)射和天鉤回收的方式，如圖5.2.1所示。圖5.2.1“掃描鷹”的發(fā)射與回收2011年以來，我國海軍也陸續(xù)開始配備艦載無人機。中國海軍和中國海岸警衛(wèi)隊先后引進了奧地利產(chǎn)S-100和瑞典賽博公司的APID-60艦載無人機。此外，中國海軍還裝備了ASN-206無人機、Z-5無人直升機和某型先進無人直升機，可完成反電子偵察、空中中繼通訊、大報量傳遞、特勤處置等多個任務(wù)。5.2.1艦隊發(fā)現(xiàn)與跟蹤前期的偵察可由衛(wèi)星偵察完成，但后續(xù)的偵察就需要其他設(shè)備輔助了，很多國家配備了中空長航時無人機來進行中空偵察任務(wù)。這些無人機在執(zhí)行任務(wù)時，可攜帶被動偵察傳感器來隱身，還可攜帶雷達穿透云層進行偵察。通常機場控制站來控制無人機，而無人機獲取的偵察信息可直接向海軍總部報告。如果在作戰(zhàn)時，還可以在艦上的隱蔽地方發(fā)射無人機去尾隨敵方，從而利用被動傳感器去截獲其電子信息傳回到母艦上。這種情況通常會選擇中程垂直起降無人機，它比固定翼無人機更隱蔽并且更加利于尾隨在敵艦后方。5.2.2雷達欺騙通常在作戰(zhàn)時，會派無人機從預(yù)定的方向接近敵方艦隊從而實施攻擊，這時可以采用衛(wèi)星或無人機中繼方式或者預(yù)編程的方式進行控制。而被敵方攻擊時，也可派出攜帶雷達信號發(fā)射的無人機，在到達預(yù)定的地點后，無人機降低高度和速度，到達艦只的高度和速度，然后選擇一個合適的時間發(fā)射出代表各種艦只或者艦只組合特征的雷達信號來模仿艦隊，從而吸引敵方的注意力，將敵方的火力從要攻擊的真正目標(biāo)上轉(zhuǎn)移開，這就是我們通常說的雷達誘惑。雷達誘惑雖然可以用固定翼無人機來完成，但存在一些風(fēng)險。過程是將固定翼無人機偽裝成水上飛機的形式，采用艦上彈射發(fā)射的方式，當(dāng)達到預(yù)定目的地后，再降低高度和速度，模仿艦只的速度航行并且發(fā)射出雷達信號來誘惑敵方。風(fēng)險就是在海上起飛方式有一定難度，并且如果遇到風(fēng)大浪急的天氣，海面無人機要想保持穩(wěn)定高度和速度模仿艦只飛行是比較難的，另外，要確保無人機能夠順利回收也有一定難度，因為通常這些無人機會攜帶比較昂貴的任務(wù)載荷，如果輕易損失，或產(chǎn)生較大的成本。5.2.3導(dǎo)彈誘餌有時，為了確保艦只和艦上人員的安全，也會主動利用無人機吸引敵方火力。通常過程是無人機攜帶合適的任務(wù)載荷，飛行到預(yù)定位置后發(fā)通過發(fā)射敵方反艦導(dǎo)彈容易檢測到的信號來吸引敵方導(dǎo)彈攻擊，從而保證了艦只及艦上人員的安全。雖然這會損失一定數(shù)量的無人機，但相對而言，這種損失是合適的。5.2.3導(dǎo)彈誘餌在海灣戰(zhàn)爭中，駐扎在沙特境內(nèi)的美國空軍第4468戰(zhàn)術(shù)偵察大隊共向伊拉克目標(biāo)發(fā)射了38架BQM-74C型無人誘餌靶機，如圖5.2.2所示。這些無人機誘使伊拉克防空導(dǎo)彈雷達開機，隨后的F-4G“野鼬鼠”將發(fā)射AGM-88“哈姆”（HARM）反輻射導(dǎo)彈實施摧毀。圖5.2.2BQM-47型無人誘餌靶機5.2.3導(dǎo)彈誘餌美國空軍和海軍同時使用的還有更為小型的ADM-141戰(zhàn)術(shù)空射無人機誘餌（TALD），如圖5.2.3所示。一方面這種無人機誘餌可以對伊軍雷達系統(tǒng)實施欺騙式干擾以對己方攻擊機提供掩護，一方面可為攻擊伊軍雷達系統(tǒng)的反輻射導(dǎo)彈提供目標(biāo)參數(shù)。圖5.2.3ADM-141戰(zhàn)術(shù)空射無人機誘餌（TALD）5.2.4反潛戰(zhàn)用于檢測下潛狀態(tài)的潛艇通常有三種方式，即主動聲納、被動聲納和地磁異常檢測（MAD）。這三種方式相互之間并不排斥，有時也會一起使用。

(1)主動聲納的方法是從海面上方懸停的飛機上放一個浮標(biāo)到水下一定的深度，浮標(biāo)可以發(fā)生能在水中傳輸?shù)穆暡ㄐ盘?，聲波信號遇到物體后會反射回來，可以根據(jù)返回的信號得出反射體相對于飛機的距離以及方位，從而計算出潛艇的地理位置坐標(biāo)。這時就可以采用深水炸彈或是魚雷等方式對其進行攻擊，其應(yīng)用如圖5.2.4所示。圖5.2.4主動聲納在反潛戰(zhàn)中的應(yīng)用5.2.4反潛戰(zhàn)（2）被動聲納的方法是飛機放下的浮標(biāo)只用于收集來自潛艇系統(tǒng)和尾槳的噪聲。將無人機攜帶浮標(biāo)收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麩o人機或艦船上，再通過分析這些數(shù)據(jù)確定水下有無潛艇或其位置。在該方法中，一架無人機可攜帶多個浮標(biāo)，也可通過多架無人機投放浮標(biāo)，無人機的優(yōu)點是體積小、重量輕而且相比有人直升機成本更低。（3）地磁異常檢測器是一種能夠檢測出被檢測對象對地磁場的影響的裝置。現(xiàn)在由于這項裝置的重量大大降低了，從而使用無人機對其拖拽使用，當(dāng)然這對無人機的起飛重量也會有一定要求，通常是不大于300kg。無人機如果從海面艦艇上起飛，會更加容易、精確的停留在目標(biāo)海面的上空。5.2.5無線電中繼通常在作戰(zhàn)過程中所使用的通信系統(tǒng)中繼是衛(wèi)星中繼或電離層反射，但在海面上，艦只之間的安全通信會受到海平面的限制。而且衛(wèi)星通信中繼或電離層反射可能會有通信安全及容量的問題，這時可通過無人機中繼來解決這一問題。圖5.2.5無人機中繼網(wǎng)絡(luò)5.2.6港口保護港口對于海上艦只是非常重要的，如果港口設(shè)施受到破壞，將會對海上艦隊的后勤保障受到致命的影響。所以對港口的安全預(yù)警采取多種措施是不可避免的。如果建設(shè)以港口為基地的無人機系統(tǒng)，這將會對來自陸地和海上的攻擊進行提前預(yù)警，從而對這些即將到來的攻擊做好防護和反擊措施，有效的避免港口遭到重創(chuàng)。5.2.7灘頭偵察當(dāng)艦隊決定登陸時，而又看不到預(yù)計要登陸的灘頭，這時可派遣具有隱身功能的無人機進行偵察。之所以具有隱身功能，是避免驚動敵方對登陸行動進行反擊，所以無人機的這一特點非常重要。執(zhí)行灘頭偵察的無人機可通過光電/熱成像探測系統(tǒng)進行隱蔽偵察，并且計算出確定的登陸地點。5.2.8漁業(yè)保護漁業(yè)保護的任務(wù)是防止在受保護區(qū)內(nèi)發(fā)生非法捕撈的情況。這項任務(wù)通常是通過海軍艦只在保護區(qū)內(nèi)巡航來完成的。這項任務(wù)比較繁重而且通常不易執(zhí)行，因為在保護區(qū)內(nèi)對一只船只是否進行非法捕撈需要有足夠的證據(jù)，而那些在保護區(qū)內(nèi)逗留但并沒有進行捕撈的船只是不違法的，所以要判斷出其是否進行非法捕撈有一定的難度。主要因為在海面上，一些漁船在看到巡航船的桅桿時就收網(wǎng)，而等到巡航船趕來檢查時，他們已經(jīng)完成了收網(wǎng)的過程，執(zhí)法人員又不能隨意登船檢查，所以很難對進行非法捕撈的船只進行執(zhí)法。如果在執(zhí)行任務(wù)的巡航船上配備無人機系統(tǒng)，利用無人機對非法捕撈的船只進行取證，那將會實現(xiàn)事半功倍的效果。5.2.8漁業(yè)保護利用無人機進行漁業(yè)保護的優(yōu)點大大提高了禁止非法捕撈的效率，也大大減小了執(zhí)法船只的工作量。這樣，巡航船不僅單位時間內(nèi)的作業(yè)效率得到大大提升，而且海上的巡航總時間也大大減少。各國都相繼開始使用無人機拍攝非法捕撈過程，圖5.2.6為韓國海軍利用無人機取證非法捕撈過程后，采取執(zhí)法行動的圖片。圖5.2.6韓國海軍對非法捕撈者執(zhí)法5.2.8漁業(yè)保護2016年1月，墨西哥政府授予海洋守護協(xié)會監(jiān)督加利福尼亞灣的刺網(wǎng)使用的權(quán)利，為了震懾和保留偷獵者的行為和證據(jù)，海洋守護協(xié)會部署了帶有攝像頭的“捕食者”無人機拍攝整個違法捕撈的過程。一段時間以來，海洋守護協(xié)會已經(jīng)沒收40張刺網(wǎng)，拯救了無數(shù)小頭鼠海豚、石首魚、鯨魚、鯊魚、海豚和其他海洋野生動物。圖5.2.7為拍攝的非法捕撈過程。圖5.2.7“捕食者”無人機拍攝的非法捕撈圖片5.2.9緝私海關(guān)走私也是一項各國嚴(yán)加管控的行為，通常走私人員會不在制定的海關(guān)港口上岸，而且去其他地方登陸。如果采用無人機對海岸線實施檢測，會大大提高緝私的效率。圖5.2.8執(zhí)行緝私任務(wù)的無人機5.2.10電子情報在作戰(zhàn)過程中，搜索敵方的電子信號是一項必要而又耗時的任務(wù)，而且該項任務(wù)中搜集的電子信號往往成功的概率并不大。如果采用無人機來完成此項任務(wù)，則會大大提升工作效率。這類無人機通常要求攜帶的任務(wù)載荷是高靈敏的無線電接收裝置，這款裝置不僅能夠在寬頻帶范圍內(nèi)掃描并且記錄及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到控制站或其他解讀站。為了預(yù)防無人機損壞落入敵方區(qū)域而泄露信息的情況，無人機通常還要有自毀裝置，一旦失事，自行毀掉一切數(shù)據(jù)。執(zhí)行電子情報收集的任務(wù)在海、陸、空三軍中都是不可避免的，但是在使用過程中可以根據(jù)各自任務(wù)的特點選擇不同類別、不同活動范圍、不同無線電頻率范圍等性能的無人機?？哲娫趹?yīng)用無人機完成電子情報偵察任務(wù)是會更加復(fù)雜，將在下節(jié)對其進行討論。海軍、空軍通常選擇遠(yuǎn)程長航時無人機，而陸軍一般情況下，中程無人機系統(tǒng)已經(jīng)足夠。5.2.10電子情報圖5.2.9是美軍研發(fā)的可遠(yuǎn)程搜集情報的隱形無人機。圖5.2.9美軍研發(fā)的可遠(yuǎn)程搜集情