水下攻防对抗体系及其未来发展

谢伟 ,  杨萌 ,  龚俊斌

中国工程科学 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (6) : 71 -79.

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中国工程科学 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (6) : 71 -79. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2019.06.014
海洋强国战略研究

水下攻防对抗体系及其未来发展

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Underwater Attack–Defense Confrontation System and Its Future Development

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摘要

为顺应现代海战的演进趋势，水下攻防对抗正朝着体系化方向发展，综合了水下预警、侦察、探测、攻防等一系列行动。虽然单一领域的武器装备发展迅速，但水下攻防仍存在对抗体系的能力建设、作战样式、未来发展重点不甚清晰等问题。本文梳理了军事强国水下对抗体系建设的现状与基础，分析研判了未来水下攻防对抗体系的功能组成和典型作战样式，重点阐述了水下攻防对抗体系装备发展的主要方向，同时提出了加强综合感知和导航、发展联合指挥控制、注重军民融合式发展等水下攻防体系与装备的建设举措。相关研究可为我国未来水下攻防对抗的顶层设计和装备论证提供理论参考。

Abstract

As an important development direction of naval warfare, the underwater attack–defense confrontation system integrates underwater warning, scout, detection, attack, defense and a series of other operations. Currently, although underwater offensive and defensive weapons have developed rapidly, research on the capacity building, combat styles, and development priorities of the confrontation system still lacks. This paper first summarizes the status quo of underwater confrontation system construction in some military powers, and analyzes the functional composition and typical combat styles of the future underwater attack–defense confrontation system. Furthermore, it systematically studies the development directions of the future confrontation system, and proposes corresponding suggestions for the development of the underwater attack–defense system and equipment, including improving integrated perception and navigation, developing unified command and control, and promoting military-civilian integration.

关键词

水下攻防 / 对抗体系 / 协同作战 / 无人系统

Key words

水下攻防 / 对抗体系 / 协同作战 / 无人系统 / underwater attack and defense / confrontation system / coordinated combat / unmanned system

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谢伟,杨萌,龚俊斌. 水下攻防对抗体系及其未来发展[J]. 中国工程科学, 2019, 21(6): 71-79 DOI:10.15302/J-SSCAE-2019.06.014

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一、前言

作为现代综合海战的范例，水下攻防对抗体系是指跨域作战单元按照统一部署，综合运用探测、指控、打击、保障等作战要素，形成执行水下攻防作战任务的有机整体。既是动态、开放的复杂网络系统，又是水下战场探测感知、信息传递、指挥控制、决策交战、综合评估等全过程相关的作战资源有序集合。这一体系内的各分系统在功能上相互作用、性能上相互补充 [1]。

水下攻防对抗的主要特点如下。①作战隐蔽性强。核动力潜艇隐蔽性好、机动能力强，可常年在对方核心经济区周边的重要海域游弋。由于近海环境的复杂性，探潜的难度往往大于深海。②破坏性大。战略核潜艇携带多枚战略弹道导弹，威慑力巨大；战术核潜艇携带大量的远程打击武器，用于实施精确、高强度打击。如军事强国在多次海外作战中均由水下作战平台率先发动突然袭击。③体系化。军事强国提出网络中心战理论，通过网络连接跨域战场的各个作战单元，使分散配置的武装力量共同感知战场态势，进一步增强信息优势，形成体系作战的理念 [2]。通过实战实训检验了跨域作战的协调行动能力，凸显和放大了水下对抗的作战效能。进入 21 世纪，为确保水下战场透明化并增强水下作战能力，还加强了对重点海域水下综合资料的调查搜集。

可以预见，未来海上作战已不再是武器对武器、平台对平台的对抗，而是转变为体系之间的对抗，单纯依赖平台的水下对抗模式将逐步丧失竞争力 [3,4]。相关国家应综合运用跨域、立体、多节点的资源，构建攻防兼备、协同一体的水下攻防力量体系，呈现“信息主导，体系对抗，资源共享”的新格局 [5~7]。鉴于水下体系对抗研究的复杂性、水下试验模拟周期长且费用高，较多采用水下对抗仿真手段来开展针对性研究 [8,9]。建立参战双方各类攻防装备的运动学和声学数字模型，反演真实海洋环境，应用计算机仿真技术建立水下对抗推演及效能评估系统 [10~12]。

水下攻防对抗体系的理论成果直接关系到仿真研究的有效性，这是因为仿真建模需要立足虚拟战场环境，根据实际作战海域、双方作战单元和作战使命任务的差异，针对性地配置对抗体系构成元素，如有人 / 无人装备、固定节点、基础设施等。然而相关体系的组成、未来发展等前瞻性研究较为缺乏，不足以支撑水下攻防对抗仿真系统的准确构建，这是本文研究的切入点。以军事强国水下对抗体系建设现状为基础，开展未来水下攻防对抗体系的装备组成和典型作战样式的探索，以期推动水下攻防对抗体系的学术研究、提出我国在本领域的发展建议。

二、建设现状

世界主要海上力量国家高度重视并积极开展水下攻防对抗体系的研究和建设工作。

美国海军积极实践水下作战概念创新，2016 年发布《水下战科学与技术目标》指导文件，提出了10 个重点领域的科学与技术目标，力图显著提升水下部队的战场态势生成能力，确保水下作战平台初步具备体系化攻防对抗及网络化作战的能力。美军水下作战体系主要由水下预警监视系统、指挥通信系统、攻防作战系统、综合保障系统等构成。①水下预警监视系统包括水声监视、太空监控、电磁监控、空中监控等手段；②指挥通信系统包括水下主要采用的水声通信，未来可能会采用的蓝绿激光通信；③攻防作战系统包括水下力量和空中、水面、岸基反潜力量；④综合保障系统包括海洋地理环境、海洋水文气象、海洋工程建设、搜索救援、导航定位、基础数据建设保障等。美国的水下攻防对抗体系基于新型远程传感平台（如海洋监视船）和新一代水下通信系统，强化水下攻防对抗网络，新增水下立体攻防对抗装备，并逐渐向无人化、智能化方向发展。

俄罗斯海军近年来正在逐步恢复水下作战能力，主要通过具有传统优势的潜艇作战能力和目前初步建成的水面、水下、太空和岸上多维联合信息空间系统来实现。一体化信息网络有助于缩短决策时间、提高指令传达有效性，同时具备一定的抗干扰能力，主要构成包括：声呐“对话”通信系统、水下高速互联网络、水下“格洛纳斯”导航系统、 “和声”海上监视系统。在对抗手段方面，既拥有多种型号的舰壳声纳和潜艇声纳，又掌握非声手段的反声纳探测技术、反袭击破坏声纳系统，还具备使用气幕弹进行水下声波屏蔽的能力。

德国、英国、法国、日本等国均构建了相对独立的海军装备体系，共性是既具有先进的电子信息作战能力，又具有较强的制海作战能力。其中，德国的常规潜艇制造技术达到世界一流水平，英国和法国具有独立的核威慑能力，日本建成了完善的反潜反水雷装备体系。

三、装备组成与典型作战样式

（一）装备组成

水下攻防对抗的基本过程为：攻击方发现并识别防御方，在跟踪并确定目标信息后，根据上级指挥所指示或预设的攻击策略实施攻击；防御方在发现攻击方或声纳报警后实施防御；相关回合持续进行，直至攻击方失去攻击能力，如弹药用尽、防御方被击沉、防御方成功逃逸等。

有效遂行上述对抗任务，涉及 6 方面能力：①侦察预警能力，能够综合运用各种固定和机动侦察预警手段，发现、跟踪、识别和报知水下威胁目标，及时准确地提供水下目标情报信息；②指挥控制能力，建成多手段并用、节点联接紧密、信息传输快捷、辅助决策高效、覆盖范围广泛的指挥网络与控制系统；③隐蔽突防和打击能力，通过提高水下平台的综合隐身性能，使先进水下兵器能够对敌方的航母编队、港口基地等重要目标构成有效威胁；④水下防御作战能力，运用多种反潜、反水雷、反水下特种作战手段及时可靠地消除水下威胁；⑤水下信息作战能力，对敌方的潜艇和水中兵器实施信息对抗，干扰、欺骗、压制、摧毁敌方的水下警戒系统和水下网络信息系统；⑥综合保障能力，实现对全球重要海域的全时环境测量监测，导航定位精度和水下目标特性数据满足水下长时间航行和武器使用要求，具备深远海援潜救生能力。

针对上述水下攻防对抗过程及所需能力，相应的水下攻防对抗体系装备主要分为：机动装备、固定装备、基础设施（见图 1）。这 3 类装备通过信息保障网络传递信息，受整个攻防体系的统一指挥控制 [13]。

图 2 未来典型水下作战行动示意图

在上述协同作战中，潜艇等有人平台主要承担作战指挥任务，无人系统既可持续侦察探测，还可提供精确和及时的直接 / 间接火力。据此提出两个典型的水下对抗场景。

（1）有人 / 无人协同水下区域控制

多个 UUV 自主组网前出，在既定海域按照预先规划路经进行搜索，对监视区内的水下目标进行持续探测跟踪。UUV 群将目标信息中继传输返给有人平台，后者决策后向 UUV 群下达攻击指令，并评估打击效果，判断是否进行二次打击。由此形成闭环的“侦察 – 打击 – 评估”水下区域控制链路，在海上交通要道或关键海域构建新型联合攻势反潜体系。此外，通过在己方舰艇编队周围布放配备低频主动声纳的大型无人水面艇、机动式探测网络，显著强化编队防御性反潜能力。

（2）水下预置系统反航母编队

水下预置系统提前部署在重点海域并长期潜伏，战时远程唤醒。判断敌航母编队进入水下预置平台集群武器射程之内后，后方指挥艇向水下预置系统发送带有目标指示信息的打击指令；水下预置系统对敌航母编队进行首轮鱼雷或导弹攻击；远离危险区的指挥艇根据攻击效果，选择是否抵近对敌航母编队实施二次攻击。

2. 水下无人集群作战

单个水下无人作战装备无法胜任多种复杂的作战任务，水下无人装备正朝着无人集群作战方向发展。以美国海军相关研究为例：① 2006 年，利用巡航导弹核潜艇搭载无人系统，通过众多 UUV 节点的相互通信，构建监视范围达 3.4×104 km2 的近海持续监视网（PlusNet）；② 2011 年，美国海军采购了超过 300 艘滑翔式潜航器（Glider），可在水深 10~1000 m 的近海海域遂行海洋环境监测、水下移动目标跟踪与监视、水下情报搜集和关键海域数据获取等多种任务；③ 2016 年，美国国防高级研究计划局（DARPA）布局立体化、无人化、分布式的作战模式创新项目，将分散独立的多种无人集群新概念装备进行整合（见图 3），形成面向智能化时代的新概念海战体系；④ 2017 年，美国海军水下无人作战系统的首支部队正式成立；⑤波音公司“回声 – 旅行者”UUV（80 吨级），潜深超过3000 m，续航里程达 12 000 km，可从关岛编队出发在南海区域持续数月工作。

图 4 美国核潜艇通用导弹舱段设计示意图

装备平台多功能的趋势更为明显。美国海军濒海战斗舰（LCS）作为一种模块化、可重构的舰船，具有任务包替换能力：按照不同需求为相应战区提供任务包，分别执行近海区域的水面作战、反潜战和反水雷等多种任务。LCS 采用开放式系统架构设计，配备模块化武器分系统、传感器分系统以及各种有人 / 无人飞行器，用于巩固并扩大对沿海水面的控制力，为联合部队进入关键战区提供支持。

（三）装备平台隐身全面化

水下武器装备平台的隐身性能极为重要，关系到自身的生存性和打击效能。现代侦察探测系统针对水下装备平台的目标特征，综合采用了多种探测技术和手段。为达到理想的隐身效果，水下武器平台必须综合运用反声纳、反电场、消磁、诱饵和主动干扰等多种隐身手段。对于常规动力潜艇来说，不依赖空气推进装置（AIP）和燃料电池的升级换代，降低噪声、提高效率，朝着全程隐蔽航行的方向发展，是提高常规潜艇隐蔽性的有效手段，成为新型潜艇总体设计的标准配置。

五、领域发展建议

（一） 在重点战场方向上发展综合感知和导航能力，是水下攻防对抗系统建设的先决条件

为全面提高水下、水面、空中的全空间维度感知能力，建议：以太空侦察为战略预警，加强200 m 等深线以内水下听测系统建设，发展海上预警探测无人系统；综合运用 UUV 组网、海底光纤、浮标、潜标等多种手段，解决水下远距离通信或水面 – 水下跨域通信问题；利用舷外多基地探测技术实现水下远程探测。

导航定位能力是水下战场实施战略 / 战术行动的基础要求，在远洋水下军事任务中，对保障作战效能和航行安全至关重要。研究重点是以惯性导航、声学导航、重力匹配、地形匹配、地磁匹配为要素的水下组合导航技术 [15]。

未来，新型水下导航系统可与其他水下探测感知系统组合，构建一种水下分布式感知和导航网络，使得水下装备“看得更远、更清楚”，显著提升己方的分布式精确打击和战略反击能力。

（二） 发展一体化联合作战指挥控制系统，是赢得未来水下攻防体系作战的重要因素

以信息传输为基础，发展对重点方向未来可能作战地域的指挥控制能力，特别是对水下兵力行动的指挥控制能力。借鉴 DARPA“战术海底网络架构”系统概念，通过少量的水面浮标、大量的海底浮标和细光纤，在深度超过 3000 m 的海底具备数百千米距离上的分布式电力节点和数据通信能力，从而有效突破对潜指挥通信的关键技术体系，探索建立实时、高效、大容量的指挥通信网络，综合形成水下攻防对抗体系的一体化联合指挥控制能力。

（三）军民融合式发展，是提升水下攻防对抗体系信息能力建设的有效途径

美国国防部在近几年的《国防报告》中持续阐述“军事革命”和“商业革命”概念，提出要利用“商业革命”促进“军事革命”发展。这主要是因为美国社会商业发达、信息化程度极高， “商业革命”的发展超前于“军事革命”，前者对后者有鲜明的促进和借鉴作用，在武器装备采办领域具备“以商促军”的条件和优势。

有鉴于此，我国推动军民融合深度发展，推进国民经济和国防建设协调发展，将是开展水下攻防对抗体系研发和建设、提升体系能力的有效途径。应当规范军民水下信息获取、融合处理、综合印证的程序流程、制定海洋环境和水声数据采集共享规定和信息标准接口、加快新型远程传感平台和新一代水下通信系统研发，从而构建联合、统一、顺畅的海洋环境及水下目标数据的信息保障机制。

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基金资助

中国工程院咨询项目“海洋强国战略研究2035”(2018-ZD-08）；国家自然科学基金青年基金项目(61503354)；湖北省自然科学基金项目(2018CFB180)()

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