（原標題：【盤點】多介質(zhì)無人機）
一、系留水下潛航無人機
這是較成熟的模式，一般水面有作業(yè)母船，水下潛航無人機由母船釋放，母船與潛航無人機通過系留纜連接，系留纜輸送電力和傳輸數(shù)據(jù)信號。
Trident開源水下無人機
除了在空中領域的應用，各個公司也在探索無人機在另一個領域的發(fā)展：海洋深處。當Open ROV公司團隊的無人機設計發(fā)展了5年后，他們推出開源方案無人機供消費者娛樂。Trident水下無人機的出世可以為有這種愛好的新興玩家提供簡單方便的應用與操作。
Trident水下無人機擁有最深下潛100米的能力，也就是說可經(jīng)受住10個大氣壓的壓強。由于無線信號并不能在水中傳播，因此Trident并不能像以往的無人飛機一樣采用無線操控，而是需要借助電線的幫助來與地面進行影像和探測數(shù)據(jù)的傳輸，電纜預置長度為25米，若然想潛到更深的地方，便需要選購更長的電纜。產(chǎn)品眾籌價需799美元（約合5089元）。
Trident的長相類似于一個長方形盒子，以防止在水下碰撞到障礙物，盒子周圍包裹了一層橡膠材料，增強了其自身的抗撞擊能力。機身尾部裝有一組螺旋槳推進器來負責水平方向上的移動，機身中部則裝有1個螺旋槳推進器來負責豎直方向上的升降。據(jù)悉Trident在水下最高時速可達到7.2km/h，憑借這個速度Trident可快速搜尋和鎖定水下目標。考慮到水下昏暗光線不足，因此設計團隊還分別在機頭兩側內(nèi)嵌了LED燈組，為水下航拍提供充足的照明。
Trident內(nèi)置電池的續(xù)航能力達到了3小時，這比一般的無人飛機續(xù)航能力要高不少。不過可惜的是由于水流的波動，它并不能像普通無人飛機一般在指定位置停留，而是會來回浮動，因此不能提供穩(wěn)定的影像，如想拍攝更穩(wěn)定的影像，則需在水底找合適地方停泊。
Fathom One水下攝影無人機
FathomOne是一個低成本的水下無人機，適合想探尋水下世界又不想濕身的人們。Fathom One可在150米（492英尺）深的水中工作,最大推進速度可達5km/h（3.4mph）以上。Fathom One可用于遠程攝錄，但潛水員也可以帶著它下水“自拍”。
Fathom One采用了模塊化設計，能夠輕松拆裝，便于旅行攜帶或日后升級。
前置雙高強度LED照明燈。
二、兩棲無人機
光在空中飛不行，必要的時候鉆到水下或水面才能完成任務。
波音公司專利兩棲無人機可變潛艇
飛機制造商波音公司擬研制一款兩棲無人機，有關設計已獲美國當局批出專利。這款無人機的獨特之處，在于能潛入水中，可協(xié)助運送物資到潛艇，如同“變形金剛”。波音公司于2013年向美國專利商標局申請專利，兩棲無人機可用于水底偵測或運送物資到潛艇。
按照描述，無人機可從航母起飛，飛近目標后便可潛入水中，尾翼、穩(wěn)定器及其中一組螺旋槳能脫離機身，方便于水底潛行。專利顯示，無人機將設有爆炸螺栓或使用可溶于鹽水的膠水，令這些組件易于從機身分離。
無人機在水底依靠一個浮箱控制潛水深度，另一組螺旋槳則使無人機可像其他機械潛艇般航行。當無人機浮出水面后，還可向控制中心傳輸數(shù)據(jù)。專利文件并無詳述無人機使用哪類型引擎或燃料，也沒有消息顯示波音正進行測試，估計仍處于構思階段。
Flimmer反潛無人機
美國海軍認為鴨子是用于追捕潛艇的優(yōu)秀模式，該物種能飛能游甚至能夠進行潛水，通過統(tǒng)一專業(yè)的培訓能夠用于追捕潛艇。而問題是，鴨子無法到達潛艇所到的深度，為此美國海軍研發(fā)了代號為WANDA的無人機，除了能夠在空中飛行之外還能潛入水中來追蹤潛艇。
這種新類型的無人機稱之為Flimmer，擁有同無人機類似的翼展，但同時機翼上的魚鰭狀造型能夠在水下運動。在空中，這款Flimmer飛行速度能夠達到57mph，而在水下能夠達到11mpg，美國海軍核潛艇在水下的巡航能力最高可以達到30mph。
Quan H2o
HexH2o，它能夠拍攝水上運動的錄像，專為跟拍水上摩托和快艇量身定做。HexH2o的主體由覆蓋防水層的環(huán)氧基樹脂構成，比起它的上一代產(chǎn)品改良了不少。擁有5臺馬達加螺旋槳的強大配置，即使有一邊支架失靈，依然能夠保持無人機的順利飛行，內(nèi)置的散熱風扇和外置的散熱片讓機身溫度保持在正常水平。
QuanH2o出品的這款HexH2o便能夠和GoPro完美適配，讓攝像機如虎添翼，不管是水下畫面或是空中俯拍都能輕松操控。
HexH2o的配置也很高端：它使用了國內(nèi)無人機廠商DJI大疆公司公司出品的ZenmuseH3-3D，以及他們家的電機和機架，由NazaV2飛行系統(tǒng)控制，兩塊6500毫安鋰電池就能夠續(xù)航25分鐘。
Splash Drone
plashDrone采用完全防水設計，可停留在水面上。除了專業(yè)跟拍功能之外，還提供了緊急救援呼叫功能。
SplashDrone無人機提供了兩種不同的版本，首先是支持手動控制的版本，而另外一個版本則可以通過內(nèi)置的系統(tǒng)和傳感器實現(xiàn)自動追蹤拍攝。用戶除了可以通過App提前設定SplashDrone的飛行路線之外，還可以啟動“跟隨”模式，這樣它就會自動跟在使用者的身后拍攝劃水畫面。另外，SplashDrone無人機可以自動返回出發(fā)點，就算距離太遠也可以直接落在水面上，完全防水的設計根本不用擔心出現(xiàn)意外。
Splash Drone的眾籌價格為295美元（約合人民幣1845元）。
Naviator
“Naviator”無人機的開發(fā)者是羅格斯大學機械與航空工程系教授賈維爾·迪茲(JavierDiez)，他在多位研究生和本科生的幫助下，歷時多年提出了這一概念。
2015年早些時候，迪茲向美國海軍研究機構官員演示了“Naviator”無人機設計，隨后便獲得了他們的資助。盡管這一概念令人不禁想起那些能上天入地的動物的技能，這種無人機同時精通飛行和潛水兩種任務，簡直無視大自然的規(guī)律。
迪茲說，“水禽的飛行能力仍然強于游泳能力，而飛魚的游泳能力仍然強于飛行能力。我們的設備則同時擅長這兩種技能。從某種意義上講，我們是在挑戰(zhàn)自然規(guī)律，而不是遵從原有的自然法則。”這種無人機在許多情況下可以助海軍以一臂之力。它既可以在水下和水面展開搜索，還可以幫助尋找失蹤的游泳者和水手。
“Naviator”可以被用于檢查失事船只現(xiàn)場，以及橋梁、碼頭、船體、鉆井平臺等水下結構。這款無人機最重要的用途可能是探測水雷。水雷可能是海軍面臨的最大問題，海軍必須繪制出水雷所在位置的地圖，如今在這個方面存在著大量錯誤判斷。無人機也許是快速調(diào)查這些潛在威脅的更好技術。
三、無人機水中潛伏體系
未來的水下作戰(zhàn)不應當是以平臺為中心（platform-centric），而應當以領域為中心（domain-centric）。最終目的是在水下作戰(zhàn)環(huán)境中擁有強大的感知能力、指揮和控制以及決策能力。為了實現(xiàn)這一目標，水下作戰(zhàn)不應只依賴潛艇，而是通過各式各樣的無人系統(tǒng)來獲得感知能力。
水下隱藏豆莢系統(tǒng)
無人機能夠在海底蟄伏數(shù)月，在起飛參與戰(zhàn)斗前都停留在特殊的“豆莢”內(nèi)。
美國國防部官員發(fā)布了建造能供水下無人機一次性停留數(shù)年的“豆莢”的計劃。若威脅近在咫尺，這些“豆莢”能被遠程啟動，浮上水面并釋放出無人機。當出現(xiàn)電子通訊擁擠時，可以充當通訊工具；有需要時能浮上水面，或在海中發(fā)射監(jiān)察無人機。
“豆莢”計劃目的在于通過提前部署設備，在需要時能夠及時調(diào)度分布式無人操控系統(tǒng)，并希望未來能在我們選擇的時間手動觸發(fā)。該計劃被稱為“浮沉載荷計劃”（UFP），由于這些“豆莢”能夠浮上水面并釋放負載，或許將能夠替代一些目前由潛水艇所承擔的任務，通常這些任務由潛水艇來執(zhí)行都花費不菲。這些深海節(jié)點在需要時能遠程啟動，并至召回水面，換句話說，它們能沉浮。DARPA認為地球上約50%的海洋都不止4000米深，使得這些無人機有大量的空間以供隱匿與存儲。
DARPA官員StevenWalker表示，出其不意的接近目標，無延時調(diào)度分布式系統(tǒng)，這些都是UFP系統(tǒng)的關鍵功能。目前該計劃署正計劃重新研發(fā)新型軍事系統(tǒng)，使其更經(jīng)濟、更靈敏。DARPA目前使用的一些系統(tǒng)已經(jīng)是世界上最先進的系統(tǒng)，但它們過于復雜，且花費昂貴。水下無人機計劃依然還面臨許多技術性難題，包括如何觸發(fā)發(fā)射系統(tǒng)，如何使其浮上水面，以及在深海如何保證超過一年的能量供應。
美海軍大力打造“海底星座”
兩棲無人機既可以上天，又可以入水，能夠發(fā)現(xiàn)并攻擊敵方潛艇，能夠藏在大洋底部的“膠囊”中進行長期休眠，可在必要時從海底發(fā)射升空的無人機。
美海軍水下作戰(zhàn)中心主任理查德指出，攻擊型潛艇是美國海軍最大的非對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。目前美海軍正在推進多項武器計劃，以增加攻擊型潛艇的打擊范圍。美海軍如今將使用“非動能效果”作為一項首要任務。為了使美國海軍的作戰(zhàn)指揮官能夠更好地在“介于和平和全面戰(zhàn)爭式的沖突之間的灰色地帶”環(huán)境中指揮部隊，美軍的潛艇將不僅投送武器，還將攜帶各種無人潛航器和無人機，來擴大自己的海上控制范圍。為此，美海軍正在提出新的水下作戰(zhàn)概念。按照設想，美海軍未來將配備更多的無人設備。這些設備不只是通過潛艇投放，也可以通過水面戰(zhàn)艦、碼頭等發(fā)射。它們既包括無人潛航器，也包括無人機等各種樣式。將構成一個由大量節(jié)點構成的龐大“海底星座”。
鸕鶿潛射無人機
在海洋上空，有一種與盤踞在險石峭壁上的禿鷹相類似的“殺手”，它就是潛射無人機。近期，美國海軍加速了潛射無人機的試驗計劃。未來潛射無人機將可以從核潛艇的魚雷發(fā)射管中直接發(fā)射升空，實時偵察水上和空中情報信息并完成一定作戰(zhàn)任務。作為未來空海兩棲作戰(zhàn)的“禿鷹”，潛射無人機是潛艇掌握制空權打贏空海一體戰(zhàn)的利器，不僅可以作為潛艇的“天眼”，而且勢必會對未來海軍作戰(zhàn)模式產(chǎn)生巨大影響。
由于潛射無人機可以用于情報偵察、電磁干擾、目標打擊等作戰(zhàn)任務，極大提升了潛艇的水下作戰(zhàn)性能，因而具有重要的應用前景。任務完成后，潛射無人機還可以由潛艇或地面人員進行回收或自毀，是未來海戰(zhàn)中掌握空海兩棲控制權的“增能器”，因而近10年來得到了飛速發(fā)展。
美國海軍自上個世紀90年代開始潛射無人機的研制工作，主要目標是研制可以進行偵察預警、空中打擊、輔助潛艇作戰(zhàn)的無人機裝備。早在1996年，美軍就成功實現(xiàn)了“芝加哥”號攻擊型核潛艇對“捕食者”無人機的遠程控制功能，并成功得到了“捕食者”回傳的圖像信息。雖然“捕食者”不是由潛艇通過水下發(fā)射，但這次試驗為潛艇控制無人機并與無人機配合作戰(zhàn)鋪平了道路。
進入21世紀以來，潛射無人機的發(fā)展走上快車道。2003年，美國國防部先進研究項目局開展“潛射與回收多功能無人機（MPUAV）”計劃，并由洛克希德·馬丁公司成功研制出“鸕鶿”潛射無人機。這種無人機重達4噸，續(xù)航能力可以達到3個小時，航程900海里。“鸕鶿”潛射無人機可由“俄亥俄”級巡航導彈核潛艇通過導彈發(fā)射筒儲存、發(fā)射和回收。2006年，美軍成功完成“鸕鶿”潛射無人機的濺落與回收全過程驗證試驗。在實際作戰(zhàn)行動中，一艘潛艇可以攜帶多架“鸕鶿”無人機系統(tǒng)，發(fā)射升空后可以采取編組作戰(zhàn)方式。“鸕鶿”潛射無人機有效載荷達到452千克，有效作戰(zhàn)半徑741—927公里，可以為潛艇構建龐大的空中偵察與火力打擊圈，從而對于未來空海兩棲作戰(zhàn)產(chǎn)生重大影響。
除了“鸕鶿”潛射無人機以外，目前美國海軍比較成熟的潛射無人機系統(tǒng)還包括“海上哨兵”潛射無人機、“彈簧刀”潛射無人機系統(tǒng)等。隨著美國潛射無人機的日漸成熟，其他國家也紛紛看好潛射無人機未來前景，相繼開展了一系列理論和試驗工作。
技術復雜成為大規(guī)模應用限制因素：
目前限制潛射無人機發(fā)展的主要問題在于其整體系統(tǒng)運作復雜。潛艇在水下發(fā)射無人機涉及到電子技術、流體力學、空氣動力學等多門學科，是一項復雜的系統(tǒng)工程。無人機從水下發(fā)射，要經(jīng)過海水和空氣兩種不同介質(zhì)，環(huán)境差異極大，對無人機的材料和結構性能提出了較高要求。由于海洋環(huán)境的不穩(wěn)定性，發(fā)射過程中潛艇的深度、航速都會對無人機產(chǎn)生巨大影響，要求整個系統(tǒng)有較強的控制能力和狀態(tài)感知能力。
無人機的發(fā)射裝置主要包括干式發(fā)射和濕式發(fā)射兩種類型，干式發(fā)射依靠運載器將無人機從潛艇運至水面后再發(fā)射，濕式發(fā)射是指無人機的發(fā)射過程也在水下進行。例如“鸕鶿”潛射無人機采用的就是濕式發(fā)射方式，無人機從三叉戟彈道導彈發(fā)射筒彈出后，在接近水面時啟動助推器，完成無人機的發(fā)射工作。而要想把潛射無人機放入潛艇中，就必須縮小無人機的體積。目前常用的是將機翼或尾翼進行折疊，便于箱式存貯和發(fā)射。
潛射無人機面臨的另一個難題是如何實現(xiàn)潛艇水下回收。目前的潛射無人機系統(tǒng)都需要配備回收傘裝置和控制機構，并要加裝漂浮在水面上的漂浮系統(tǒng)。“鸕鶿”潛射無人機降落時，需要由潛艇裝備的遙控潛航器利用聲吶進行查找。無人機目標找到后，還需要遙控潛航器將纜繩系到裝置上，再像回收風箏一樣將潛射無人機回收到艇內(nèi)。目前這些復雜的技術問題成為無人潛航器大規(guī)模應用發(fā)展的最大制約因素。
帶來海上作戰(zhàn)模式新變革：
潛射無人機平臺體積小、隱身性能好，并且具有較遠的航程，可以有效提高潛艇的海上偵察能力和與反潛力量對抗的實力，因而具有重大應用前景，極有可能催生未來“潛艇革命”。
潛射無人機可以使用光學儀器和雷達進行空中偵察，提供目標參數(shù)和火力打擊，配合潛艇更好地掌握水上和水下的控制權。信息化戰(zhàn)場將是包括岸、海、空、潛多維一體的統(tǒng)一網(wǎng)絡，潛射無人機具備遠程和高精度的探測打擊能力，具有更強的作戰(zhàn)能力和更遠的作戰(zhàn)范圍。潛射無人機的應用可以有效提高潛艇的偵察、通信和電子對抗能力，是潛艇水下作戰(zhàn)的重要輔助和能力拓展。
目前美軍研制的潛射無人機試驗性還比較強，真正實現(xiàn)實戰(zhàn)化仍有不小差距。但隨著技術發(fā)展，未來潛射無人機可以通過加裝衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，升級換代數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，提高傳感探測的精度和火力打擊的有效載荷，從而大幅度提高作戰(zhàn)性能?？梢灶A見，一種以潛艇控制水下，潛射無人機控制水面和空中的空海兩棲作戰(zhàn)力量即將形成。
鰹鳥無人機
該機在原理上與美軍鸕鶿?？諆蓷珶o人機類似,這款飛行器能夠跨介質(zhì)航行，飛機能在天上飛，又能像潛艇一樣在水底游，其設計理念是自相矛盾的，這樣的飛行器在國外也僅僅處于探索階段，比如飛行潛艇或潛水飛機，團隊最終從鰹鳥捕魚的過程中獲得靈感，其姿態(tài)不僅優(yōu)美，付諸實踐后其性能確實令人嘆為觀止，因為同傳統(tǒng)的空海轉換設計理念不同，‘鰹鳥’無人機是可以直接從空中扎到海里去的，而且我們“鰹鳥”還可以直接從水中垂直起飛至空中，這樣的設計理念在國際上也屬首創(chuàng)。
鰹鳥遍布于世界各個海域，其捕食方式非常特別，它們在空中飛翔時能一下子收縮翅膀，迅速且筆直地沖進水里捕魚。梁建宏指導下的“巡天”隊里有仿生力學方面的人才，也有機器人控制、飛行器設計和材料學各專業(yè)的學生，他們的專業(yè)知識最終將鰹鳥的捕食特性成功復制到了飛機的身上。在設計上非常困難，這樣的航空器在某些環(huán)節(jié)上是‘滿擰’的，比如撞擊水面需要一定強度的材料，而飛行又要求結構很輕；再比如機翼密封才能飛行，但密封結構又無法沉水，因此就必須在設計上找平衡、想辦法。
黑翼（Black wing）潛射微型無人機
美國海軍將在潛艇上部署一款名為“黑翼”的微型無人機。該機未來既可執(zhí)行偵察任務，也可以攜帶武器對敵實施打擊，是一款專門被設計用于應對反進入/區(qū)域拒止作戰(zhàn)的利器。
美軍潛艇將配“黑翼”
據(jù)美國《國防》雜志、“海軍學會新聞”等網(wǎng)站報道，美國海軍目前正在推進一項計劃，從潛艇和水下無人潛航器發(fā)射小型無人機，從而進一步發(fā)展美軍的自動化武器系統(tǒng)。報道稱，美國海軍和美軍特種作戰(zhàn)司令部至少在十年前便已開始測試潛射無人機。2013年12月5日，美海軍首次實現(xiàn)從潛艇上發(fā)射小型無人機。此次試驗的成功預示著美軍潛艇部隊和特種作戰(zhàn)部隊將擁有一種革命性的新型ISR能力。
在此次試驗中，美國海軍在“洛杉磯”級攻擊核潛艇普羅維登斯號上的“戰(zhàn)斧”巡航導彈發(fā)射筒內(nèi)部安裝名為“海洋羅賓”的無人機發(fā)射系統(tǒng)，成功從潛艇上發(fā)射了“試驗性燃料電池無人空中系統(tǒng)”（XFCUAS）無人機。在發(fā)射過程中，整個“海洋羅賓”的無人機發(fā)射系統(tǒng)通過發(fā)射筒被發(fā)射至水面，在接到潛艇的指令后，再發(fā)射無人機。
不過，在對多款無人機進行試驗后，美國海軍最終選擇了由總部位于加利福尼亞州的航宇環(huán)境公司（AeroVironment）生產(chǎn)的“黑翼”（Blackwing）潛射微型無人機。該公司于5月16日宣布，美海軍將開始在潛艇和水下無人潛航器上部署該無人機。
航宇環(huán)境公司是美國著名的無人機制造商，多年來為美軍步兵部隊提供了多款明星裝備，包括“大烏鴉”、“大黃蜂”、“美洲豹”、“彈簧刀”等小型或微型無人機。據(jù)該公司官方介紹，“黑翼”無人機可以從攻擊型潛艇、導彈潛艇、水下無人潛航器等全潛式水下平臺發(fā)射。該無人機除了配備潛艇等水下平臺外，也可以配備各種水面艦船和地面移動車輛，或由這些平臺發(fā)射，為美軍部隊提供快速反應偵察能力。
“黑翼”無人機為美軍地面部隊生產(chǎn)的“彈簧刀”微型無人機的衍生品。2006年，航宇環(huán)境公司以“彈簧刀”無人機的設計技術為基礎，開始研發(fā)“黑翼”無人機。“彈簧刀”微型無人機是一款頗受美軍歡迎的明星裝備。該機依靠電池提供動力，配備監(jiān)視攝像頭和小型彈頭。在找到目標后，該機可以折疊起機翼，像導彈一樣撞向目標，在撞擊時引爆自身攜帶的彈頭。
2013年，“黑翼”無人機進入技術驗證階段，獲得美國海軍和美軍特種作戰(zhàn)司令部贊助。項目被命名為“潛艇無人系統(tǒng)增益型應對移動目標先進武器”，于2015年9月完成。
針對反進入/區(qū)域拒止作戰(zhàn)
美國海軍已經(jīng)在2017財年預算中提出資金申請，計劃購買150架“黑翼”無人機，但美海軍官方尚未披露在潛艇上部署“黑翼”無人機的具體時間。據(jù)美海軍介紹，“黑翼”無人機配備潛艇后，將能夠與潛艇和作戰(zhàn)控制系統(tǒng)進行通信，完全實現(xiàn)艇機一體化。該機升空后，可以同潛艇進行通信，并通過link16數(shù)據(jù)鏈向飛機提供目標信息。
此外，“黑翼”無人機還可以配備武器，為在靠近敵方海岸的潛艇提供額外的保護。由于該項目是由美海軍和美軍特種作戰(zhàn)司令部共同出資，因此該機也可以為美軍特種部隊提供情報、監(jiān)視和偵察（ISR）服務。按照設想，基本款的“黑翼”無人機主要執(zhí)行的是ISR任務，但如有需要，也可以提供通信中繼服務，并在超視距打擊中用于第三方目標指示。
《國防》雜志指出，“黑翼”無人機雖小，但卻擁有先進的電子設備，包括光電和紅外傳感器、選效干擾反欺模組GPS、加密數(shù)字化數(shù)據(jù)鏈。通常情況下，這些設備是配備在遠遠大得多的導彈上的。
當前，美軍認為，美國的對手正在加大力度發(fā)展反進入/區(qū)域拒止武器，以限制美軍的行動自由和打擊遠距離目標的能力，并阻止其獲得空中、太空和海上優(yōu)勢。尤其是中國的反進入/區(qū)域拒止武器，更是受到了五角大樓的特別關注。
像“黑翼”無人機這樣的自動化武器系統(tǒng)，既可以為艦隊提供耳目，也可以被用作殺傷性武器，被視為美軍在防衛(wèi)嚴密的水域和沿海環(huán)境中實施作戰(zhàn)的戰(zhàn)略的核心。
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