无人潜航器毕业论文

形态各异的无人潜航器

在海战无人作战系统中，无人潜航器发展较快。广义上讲，无人潜航器也属于机器人的一种，所以也称为水下机器人。不过，军用无人潜航器与民用水下机器人不同，为适应水下环境、便于携带、收放，大多数采用了类似鱼雷的形状。

1958年美国海军研制了缆控水下救捞器（CURV），顾名思义，它是用来打捞沉船沉物的，最初也没有引起世人的关注。但还真应了那句话“天生我材必有用”。1966年美国空军一架B-52战略轰炸机与KC-135加油机在空中相撞，机上携载的1枚氢弹掉进地中海，深达868米。如果处理不好，可是后患无穷。

于是美国军方紧急调用这种打捞器协助打捞。经过两个多月的艰苦努力，终于将氢弹捞了起来。1973年它的改进型还成功营救了英国的“双鱼座”Ⅲ型载人潜航器。由此，各国开始关注和发展无人潜航器。经过几十年的发展，无人潜航器形成了一个庞大的家族，形状不同、功能各异、大小不一，应有尽有。

无人潜航器按自主性可分为遥控型和自主型。遥控型，也称为缆控潜航器，通过电缆与母船连接，由舰船上的操作员控制。遥控型潜航器按航行方式又分为自航式、拖航式和海底爬行式三种。自主型无人潜航器按预设的程序自主航行、执行水下作战任务。国外正在研制智能型潜航器无人潜航器按动力形式可分为电力推进、无动力滑翔、其他等三类。

电力推进潜航器通过与母船连接的电缆供电，或是利用搭载的蓄电池供电，驱动螺旋桨前行。有缆型的优势是可根据情况变换航速和航向，缺点是受限于电缆，活动范围较小。无缆型的优势是行动自如、灵活，但储备的能量有限，不能长时间航行。

无动力滑翔型是靠改变自身浮力和波浪产生的能量航行，所以也称为环境动力型，可细分为浮力滑翔机和波浪滑翔机两大类；根据工作机理又可分为电力型和热力型。它们可长时间在水下执行任务，美中不足是航速低，任务领域有限，只能承担海洋测绘、水文数据收集等工作。美国海军将无人潜航器分为4类。

第一类是超大型潜航器：直径超过1米，排水量大于9吨，续航时间超过300小时。

第二类是大型潜航器：直径约米，排水量小于吨，续航时间50小时左右。

第三类是中型潜航器：直径小于米，排水量小于225千克，续航时间大约20小时。

第四类是小型（便携）潜航器：排水量小于50千克，续航时间10-20小时，多采取手工抛放，典型有“金枪鱼” “雷姆斯”100等。现在的无人潜航器大致可以承担9大类作战任务，分别是情报监视与侦察、反水雷战、反潜战、检查与识别、海洋调查、通信中继/导航网络节点、运送装备器材、网络战、时敏目标打击等。

每一类任务又可分为若干项任务，这里就不一一列举了。美国海军还准备用无人潜航器执行海床战、反潜航器战、电磁机动战、非杀伤性海域控制等任务。

大型无人潜航器

形容大型无人潜航器是现代海军的“力量倍增器”，其意就是指大型无人潜航器对现代海军有着极其重要的作用。

海军相比较陆军，它的优势就在于不需要考虑太多的地形因素。加之装备远程导弹后，海军舰队的作战半径可以覆盖更广阔的区域。

而它相比空军的优势，则在于海军舰艇，尤其是航母，可以作为大型的基地平台靠前配置，无论是提前预警防御，还是前出投送兵力、发起进攻都非常方便。所以近代以来，称霸全球的大国都是因为自身有一支实力雄厚的海军。近代的英国如此，现在的美国亦是如此。

随着侦察手段升级，尤其是侦察卫星的问世，现代海军开始面临极大的挑战。海军舰队不需要考虑地形的优势也变成了极易被侦察卫星发现的劣势。

一旦过早暴露行踪，就会招致弹道导弹的远距离打击。而潜艇就是现代海军应对几乎覆盖全球的卫星侦察的最好手段。潜艇在水下隐匿行踪，卫星难以发现。一旦到达指定区域，甚至可以在水下发起进攻，打击陆海空各类目标，俨然是海军中的“忍者”，让对手防不胜防。

不过，潜艇也并非没有破绽。所有潜艇尤其是常规舰艇，都需要浮出水面。这一无奈之举的目的就是补充空气。空气的作用有二。一是载员的生存需要。潜艇在水下虽然可以自带压缩空气，但是因为空间有限，难以维持太长时间，所以需要浮出水面更换空气。

二是提供能源。因为水下没有空气，常规潜艇在水下的能量来源是蓄电池提供的电能，这种能量也有用尽的时候，所以潜艇依然需要浮出水面，启动柴油机为电池充电。也正是因为潜艇需要浮出水面，所以依然能够让全天候的卫星有迹可循。

当然核潜艇相比较常规舰艇就比较有优势，因为核反应堆提供能量不需要空气，所以核潜艇除了航速比常规舰艇快外，它的自持力、续航力也比常规舰艇强。但是因为载员不能长时间呆在水下，所以核潜艇依然需要浮出水面。

大型无人潜航器不仅保留了潜艇的优势，而且很好的弥补了这一破绽。无人潜航器之所以需要大型，就是要求无人潜航器具备配置各类武器装备的条件，从而满足海军平台靠前配置的优势。

而无人潜航器因为潜航器内没有载员，则可以长时间潜伏在水中。这里的长时间甚至是以年为计量单位。无人潜航器运行到目标附近，启动静默低能耗模式，一旦需要，立刻开启，就能够让对手防不胜防。

大型无人潜航器中的佼佼者自然是俄罗斯的波塞冬。2018年普京首次提及这一武器，美国国防部立刻将这种武器定性为末日武器。波塞冬是核无人潜航器。不仅航速很快，而且潜航、潜伏时间之久更是让人无法想象，再加上它搭载核弹头，一旦投入作战，就连世界军事势力最强的美国，现如今也毫无对策，简直无解。

我国首款搜集型无人潜航器：HS-880-6000型水下航行器

相比公众相对熟悉的无人机和无人车，无人船和无人潜航器的知名度略低，但本届中国珠海航展上展出的相关装备具备相当高的水平。

AUV全称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)，自主式水下航行器（AUV）是水下无人航行器（UUV）的一种。

经过多年的努力，早先的国内AUV研究虽然已取得长足进展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等问题，难以应对复杂海底环境，需要满足对高效率作业和长期自主性的迫切需求。

为解决上述关键问题，中国致力于研发面向长航程深海观测任务的具有数据驱动能力的新一代AUV系统。

在结合自主的北斗导航系统精确定位与高性能的运动控制基础上，根据AUV调查任务需求，通过对海量高维观测数据的关键特征实行快速分析，赋予AUV系统对航行路径的智能决策能力，极大提升了海洋调查任务实施的质量与效率。

AUV属于新型水下无人平台，可携带多种传感器和任务模块，具有自主性、隐蔽性、环境适应性、可部署性和高效费比等优点。21世纪以来，AUV发展迅速，在民用、军用和商用等领域被广泛应用。

民用领域在海底勘探、水下救援、海底打捞、海洋科考等发挥着越来越重要的作用，军用领域可用于水下执行潜艇战和反潜战、反水雷战、海洋侦察和监视、情报搜集、信息通信、目标攻击等，极大拓展了水面和水下作战系统的作战空间，是当今世界主要海军国家重点发展的水下作战装备。

HS-880-6000型自主式水下航行器(AUV)就是国内首款搜集型无人潜航器。它的最大工作深度达6000米，能以3节的速度连续航行24小时，配备有深水遇险目标高分辨低照度照明系统、声信标定向引导声呐、水声探测侧扫声呐等，具备工作水深范围宽、载荷能力大、续航力长、搜寻探测能力强等特点，可对深海目标全自主精细搜寻、探测、定位，执行深海水下目标搜寻探测和海洋科学研究任务。

在民用市场方面，未来5年，AUV年需求量有望获得5~10倍的增长，集中在海洋渔业、港口安防、近海能源设施无人值守、海洋工程服务、海洋观测网等。

在军用市场方面，随着新式作战模式的确立，AUV或有爆发式发展，未来海上战争逐渐走向无人化，各种海洋机器人武器系统将大量装备，谁拥有先进的技术平台，将会获得先机。

性能优越化、功能完善化和模块智能化是AUV的主要发展方向。高智能化AUV能够完成更复杂的任务，具备更广泛的作业范围以及更高的任务可靠性。

HS-880-6000型自主式水下航行器是国产首个搜集型无人机潜航器，在探索星辰大海的征途上，中国深潜，永不止步。