无人系统在空中、水面、地面和水下领域的扩散已经彻底改变了海军作战,催生了对支持其部署与集成的专用平台的需求。本文探讨了无人机母舰这一新兴概念,这是一种旨在搭载、发射、回收和维护无人载具(UVs)的多功能海军平台。本研究综合了近期发展、现有平台和概念设计的见解,重点阐述了这些系统的作战优势与挑战。通过扩展无人载具的航程和自主性,无人机母舰增强了海军在情报、监视与侦察(ISR)、反潜战、水雷对抗以及其他关键任务中的能力。本文分析了模块化设计、先进通信系统和多域支持等关键特性,以预测其对未来海军战略与作战的影响。研究结果强调了无人机母舰的变革潜力,并为其融入现代海军舰队提供了战略建议。本文提出了未来的研究方向,以应对这一海军架构范式转变所固有的技术、作战和网络安全挑战。
Bradley等人(2009年)提出了一种专门用于支持无人飞行器(UAVs),特别是在集群作战中的母舰概念设计。这一概念与美国海军可能使用UAV集群进行情报收集、侦察、反潜战、搜索救援和战斗监视的设想相符。该研究概述了一种可行的舰船设计,包括其尺寸和布局,以满足UAV母舰特定的作战和后勤需求。此概念的关键特征包括用于发射固定翼UAV的飞行甲板、直升机飞行甲板以及用于UAV回收的拦截网。该概念的更多细节在第4章提供。
Navalnews.com(2024年)报道了为葡萄牙海军建造的多用途舰船已开始生产。该舰在罗马尼亚的达门造船厂加拉茨建造,项目资金来自欧盟复苏与韧性基金(RRF)。这艘多用途舰船能够搭载并操作UAVs、无人水面艇(USVs)和无人潜航器(UUVs)。其设计旨在支持一系列任务,包括科学技术研究、搜索救援行动、紧急救援、海上安全以及环境和气象监测。计划于2026年交付。
Luck(2023年)概述了奥斯塔尔公司的“MANTA”项目,这是一种为无人机操作设计的双体船型多任务舰。基于为阿曼建造的美国海军“远征快速运输舰”和“高速舰船”,MANTA平台能够支持无人潜航器(UUVs)、无人飞行器(UAVs)、无人水面艇(USVs)和作战装备。类似地,Sutton(2024年)提供了关于中国在长江江苏大洋海洋造船厂建造的新型固定翼无人机航母的见解。该设计基于双体船形式,但由于中国或其他来源发布的信息不足,它仍然是一艘神秘的舰船。根据米切尔研究所的说法,这艘船似乎旨在作为在海上开发和测试无人机操作的实验平台。
Thomas(2024年)讨论了比利时与荷兰联合启动的无人机母舰海上试验,这是名为BNS Oostende的首艘反水雷舰(MCMV)。该舰专为反水雷任务设计,将搭载无人空中、水面和水下载具。预计于2025年夏季交付,计划建造12艘,其中7艘目前正在建造中。同样,Suorsa和Cannon(2022年)报道了土耳其计划开发一种能够部署广为人知的Bayraktar TB2或其更新版固定翼无人飞行器的无人机航母。他们正在将两栖攻击舰TCG Anadolu改装成无人机航母,该舰于2019年5月下水,并于2023年交付土耳其海军。这艘无人机航母能够搭载多达80架无人机,并同时控制10至15架无人机。
Harper(2023年)报道了美国海军部长卡洛斯·德尔·托罗的声明,他透露了美国海军计划发展一支整合传统平台与无人系统的混合舰队。德尔·托罗强调,迫切需要一种能够搭载和操作空中、水面和水下无人系统的母舰,以增强海军的作战能力。他提到正在进行一项研究,将评估操作此类混合舰队所需的基础设施,包括将现有舰船改装为母舰的可能性。在上述背景下,提到了将濒海战斗舰LCS USS Jackson改装为能够搭载和操作空中、地面、水面和水下无人系统的母舰。
中国已将一艘双体船无人机母舰投入使用,作为实验性海军训练部队的一部分(Trevithick,2022年)。该舰于2021年5月下水,用于模拟敌方无人机集群和其他类型的海军舰艇威胁。该舰是2021年珠海航展上展示模型的复制品,其特征包括船首有五个用于无人机直升机的起降平台、一个用于操作其他类型无人机的大型开放式甲板,以及上层建筑顶部中央带有多根天线的大型塔台。其用途是模拟无人机集群以及反舰和电子战打击。中国已交付一艘新的科考船“珠海云”号,它代表了一种母舰平台,将用于试验和操作无人空中、水面和水下载具,以进行研究和监测(Bairdmaritime.com,2023年)。该母舰功能多样,能够执行各种任务,包括环境监测、海上风电场监视、维护以及海军作战,例如对抗敌方潜艇和其他水下威胁。
Sakhuja(2023年)概述了在创建旨在实现对多个无人海上系统指挥控制的新型海军平台方面的最新进展,这最终导致了无人机母舰的发展。它简要介绍了包括美国在内的多个国家的成就,美国在2022年底发布了一份关于“可消耗无人载具母舰”(AttritableUxV Mother Ship)的信息征询书。伊朗计划将两艘集装箱船改装为空中无人机母舰,而中国的发展则体现在无人机迷你航母和许多其他举措中。伊朗将一艘商用集装箱船改装为名为“沙希德·巴盖里”号的无人机航母(Defence Express,2024年)。该舰将配备用于UAVs的机库、武器存储设施以及海军舰艇所需的其他必要空间。据评估,该舰正在为具有打击和侦察能力的UAVs(如“莫哈杰尔-6”和“沙希德-129”)建造。
英国皇家海军的反水雷母舰能够搭载和操作无人水面及水下载具,其主要任务是应对海上水雷威胁(Manuel,2024年)。该舰由民用船改装为反水雷舰,除了反水雷外,还将用于水文测量任务。这艘名为RFA Stirling Castle的舰船将作为前沿无人机自主作战的指挥控制中心。基于从这些改装舰船试验中获得的经验,英国计划开发新一代反水雷平台,并以母舰形式采购四艘此类舰船(Navylookout.com,2024年)。
美国海军正在研究将水下无人机与潜艇集成使用以增强反潜战能力的可能性(Farley,2024年)。在这一新概念中,UUVs将与鱼雷结合使用,潜艇将部署UUVs进行探测和瞄准,从而有效地将潜艇转变为无人机母舰。利用人工智能和水下通信技术将显著扩展潜艇的作战范围并增强反潜战能力。参考文献Caleb(2022年)报道了美国海军官员的声明,他们宣布美国潜艇将获得新能力,使其能够发射和回收中型UUVs,例如Razorback载具。这样,每艘美国海军潜艇都有可能充当无人机母舰。通过利用UUVs部署传感器网络对抗敌方潜艇,这将增强反潜战能力。负责海军的美国国防部正在进行市场研究,旨在开发一种“可消耗无人载具母舰”(AUMS)形式的无人小型作战舰艇,作为在对抗环境中向作战区域部署大量无人载具的解决方案(Maritimeexecutive.com,2022年)。该项目目前处于研究阶段,AUMS系统的合同有可能在2026年年中授予。
由BVT水面舰队为英国海军设计的概念战舰UXV Combatant将具备无人机母舰的特性,能够操作无人空中、水面和水下载具(Slideshare.net,2015年)。根据该参考文献的发展,UXV Combatant是一项设计研究,由于其他采购优先事项(如26型护卫舰),英国国防部在2030年前没有采购此类舰艇的计划。
新加坡造船商ST Engineering Marine于2022年10月开始为新加坡海军建造首艘多用途战斗舰(MRCV)(Asianmilitaryreview.com,2024年)。该舰将作为无人机母舰运行,能够搭载和发射无人空中、水面和水下载具。无人机母舰的概念并非海军独有,也适用于其他军种。论文(Asian Military Review,2024年)提供了来自印度的关于大型六旋翼无人机(一种母载具,可携带多个小型子无人机)的信息。子无人机或无人机集群携带爆炸物,并利用人工智能对预定目标进行“神风”式攻击。俄乌战争中也正在进行类似的发展,双方都使用无人机母舰平台将较小的无人机运送到作战区域并释放它们执行任务。
Calvano等人(1995年)的报告提出了一个系统工程概念,用于开发一种搭载多个水面和空中载具的母舰,作为“全舰系统工程”项目教育过程的一部分。它涵盖了为母舰和子艇开发所需作战能力,以及通过开发作战场景进行威胁评估。第二阶段涉及对选定进行进一步开发的母舰方案进行初步设计。该项目可被视为后来发展的无人机母舰概念的先驱。
Kouriampalis等人(2021年)的研究从分析视角探讨了无人机母舰的设计过程,该母舰需容纳无人空中、水面和水下载具并支持其操作。该研究考察了支持所提出方法的各种选项,但并非旨在开发具体的技术解决方案。它与西方海军近期发展从水面舰艇部署无人载具能力的目标和意图相符。
Sakhuja(2020年)深入分析了海军舰队重组的最新发展和趋势,强调无人机母舰概念作为未来海军力量结构的核心组成部分。该著作总结了西方和亚洲海军中计划建造新舰或改装现有舰船用于此目的的无人机母舰趋势。作者在其工作中得出结论,由于资源有限以及无人系统发展的当前趋势,印度海军应考虑将其现有平台改装为无人机母舰平台。
Vavasseur(2019a年)详细介绍了美国海军舰艇“矛尖”号(Spearhead),该舰在2019年进行了涉及多个无人空中和水下载具的实验。这些实验符合全球趋势,展示了使用水面海军舰艇作为操作无人载具的无人机母舰。俄罗斯海军使用其22350型“戈尔什科夫海军上将”级护卫舰作为无人机母舰,进行了涉及UAVs、USVs和UUVs的实验(Vavasseur,2019b年)。同一消息来源称,该级系列舰艇将搭载并操作“海鹰-10”UAV,其航程为120公里,续航时间为14小时,实用升限高达5000米,并能够向舰上搭载站传输视频信号。
Scipanov和Totir(2023年)分析了历史上海军战术的发展,并得出结论:目前,技术已经超越了战术,尤其是在无人机战争引入并在所有领域扩散之后。作者认为,要实施这些新战术,需要能够有效投射这些新兴能力的新平台。对于海军领域,他们建议开发一种新型海军舰船,即无人机搭载平台。他们的结论和建议与本文的重点一致,即审视当前一种新兴海军平台——无人机母舰的发展。
在(Bradley等人,2009年)的论文中,对UAV-M(无人机母舰)的主要要求是能够容纳100架小型无人机和12架大型旋翼无人机。图1展示了UAV-M母舰的3D设计概念,而图2描绘了用于储存无人机的船体纵向横截面。该设计代表了将作为无人飞行器海上基地的无人机母舰概念。此外,它还应能搭载五架SH-60“海鹰”直升机。其他基本要求包括:在5级海况下的可操作性、全电力推进系统、以11.32米/秒(22节)航速达到4500海里的航程、满足海军分级标准,以及具备与海军战斗舰同等的生存性特征。关于空中载具发射与回收的要求基于操作场景而定。UAV-M概念采用单体船型,拥有宽敞的直升机起降甲板和右舷上层建筑。直升机储存在甲板后部下方,而无人机则储存在飞行甲板下方的前部,位于空中发射装置之下。固定翼无人机通过压缩空气弹射器发射,并通过10米 x 10米的拦截网回收。
UAV-M概念的主要特征如下: