本文为《兵器知识》约稿，刊登在7月号上（2022.07 封面+目录）。
今年4月21日，美国海军第六舰队旗舰“惠特尼山”号和一艘Saildrone公司研制的“探索者”无人帆船在红海执行新组建的第59联合特混编队行动，该特混编队的责任区域为红海、曼德海峡和亚丁湾。
“探索者”无人帆船长7米，硬质风帆高5米，以风能为动力，并由太阳能电池板向载荷供电，平均航速3节，可在海上连续作业一年以上，航程无限。它既可以携带海洋、大气、渔业方面的科研载荷，也可以安装各种传感器用于军事用途。操作员通过卫星链路遥控设定航路点并监控状态，无人艇根据风向和海流在控制员定义的安全走廊内自主航行。
该艇曾在2019年成功完成历史上首次无人艇环绕南极洲航行，在196天内行驶了2.2万公里，采集了4750组大气层二氧化碳数据，期间经受了西风带高达15米的巨浪、时速130公里的飓风以及冰山撞击的考验，显示出顽强的生命力。
2020年10月，4艘无人帆船还进行了一次往返航程8千海里的科学试验，从旧金山出发穿越白令海峡进入北冰洋深处，精确测量20米和50米等深线，为开发北极航道提供数据支持。
鉴于小型无人舰艇在测试中的出色表现，美国海军作战部长吉尔迪上将最近宣称将重新考虑海军无人舰队的构成。过去的规划是采购3类无人舰艇（UV）：大型水面无人舰（LUSV）、中型水面无人艇（MUSV）和超大型水下无人艇（XLUUV）。美国海军在2023财年预算草案中投资5.49亿美元用于水面无人舰艇研发，另外向水下无人艇的核心技术开发拨款6070万美元，但小型水面无人艇并不在考虑之列。
美国海军和国防部从2019年开始规划改革舰队模式，由过去以航母/两栖攻击舰为核心的打击群编组转向分布式舰队架构，组建无人舰队是其中的一个重要部分，旨在通过有人/无人舰艇的混合编组将海军作战能力分散配置，以避免舰队的主要作战力量集中于少数高价值舰艇上（不把所有鸡蛋放在同一个篮子里）。
2022年4月20日发表的海军30年造舰计划（2023财年-2052财年）显示未来的美国海军将拥有27-153艘大型水面无人舰和18-51艘大型水下无人艇。
【 背景 】
无人作战舰艇是美国海军和其它军种正在开发的多种新型作战能力之一，其它还包括定向能武器、高超音速武器、人工智能、网络战能力、量子技术，用于应对未来（尤其是来自中国）的军事挑战。
无人舰艇可以配备传感器、武器和其它载荷，半自动遥控作业，或者在技术成熟后实现自主作战。因为无需舰员活动空间和生活支持设施，它们的采购成本低于有人作战舰艇。无人舰艇特别适合持续时间很长、威胁度高的“3D”任务，即枯燥（Dull）、肮脏（Dirty）和危险（Dangerous）三个英文单词的字首。美国海军多年来一直在开发验证各种无人舰艇和无人机技术，但真正进入批量采购装备阶段的成果非常少，无人化发展的步伐相当慢，屡遭批评。
为此美国海军在2019年5月成立了一支水面发展中队，专门开发LUSV和MUSV的运作概念，最初下辖“朱姆沃尔特”号驱逐舰和一艘“海上猎手”无人艇原型艇，2020财年又增加了第2艘“海上猎手”，今后LUSV和MUSV的原型艇下水后也会加入该中队。
【 LUSV大型水面无人舰 】
美国海军规划中的LUSV长度在61米到91米之间，排水量1千到2千吨，和轻型护卫舰的体量相当。它将具有低成本、高续航力、可变构型的特点，采用商业船舶规范建造，可以携带多样化的载荷模块，尤其注重反潜、反舰和对地攻击能力，将安装垂直发射系统，配备16-32具发射管，作为有人驾驶舰艇的补充。
LUSV是海军分布式海上作战体系的重要组成部分，具备越洋航渡能力，可以进行为期数周的作战部署。无人舰既能独立前沿部署到高威胁海区，也可以和航母打击群、两栖戒备大队、水面作战群或者单舰协同作战，以更低的采购和运作成本提供更高的战备率和更丰富的作战能力。
虽然名称叫大型无人舰，更准确地说这是种可选无人控制或只需很少人控制的舰艇。它可以自主导航、自主规划航渡线路、自主躲避障碍，推进系统、发电系统和支持系统全部自动化操作。它的作战系统被集成到现有的海军作战体系中，执行任务时操作员以“人在回路”的方式实时或者近实时监控，操作员可以在其它作战舰艇上，也可以是在岸上控制中心远程遥控。LUSV将不具备自主交战能力，无法自主激活、关闭武器载荷，必须得到指挥控制链上控制员的远程授权。
海军2021年8月的报告中表示在可预见的将来，LUSV将需要一个小型的舰员分队上舰操作一些机器无法自动完成或者尚未实现自动化的任务，例如海上补给，但不包括驾驶或操作舰艇本身。这是一种降低风险和危机管理的手段，具体的需求仍在规划中。不过在现在的测试阶段，无人舰近出港时仍然是由少数舰员以人工模式操纵的，进入大洋开放水域后将切换到自动模式。
2020年9月4日，美国海军向奥斯塔、亨廷顿·英格尔斯、芬坎蒂尼·马里内特、洛马等6家造船厂各授予700万美元的合同用于LUSV概念设计，旨在正式竞标详细设计和工程建造之前细化规格和需求，展开可靠性研究，寻求解决方案。
> 奥斯塔的双体小水线面方案，效果图描绘正在发射舰空导弹
> 奥斯塔的另一个单艇体方案，舰桥可有人值守，垂发单元和烟囱位于舯部，舰艉还拖曳了一架系留式无人机
从这些方案效果图看LUSV并不会安装相控阵雷达等先进复杂的传感器，只配备最基本的导航和监控设备，主要依靠战术数据链获取指挥控制命令及战场态势。
根据海军2023财年的五年造舰计划，2025财年将采购第1艘LUSV，造价3.15亿美元，2026财年采购2艘，单价2.61亿美元，2027财年采购3艘，单价下降到2.4亿美元。
2020年9月，美国海军将两型4艘现有的商业快速补给船改装为USV测试船，参加“幽灵舰队”测试，以打消国会对应该过多新技术的疑虑，同时还在多处陆上设施进行了广泛的测试和技术验证。
【 MUSV中型水面无人舰 】
MUSV长度在15米到58米之间，排水量大约为500吨，接近大型巡逻艇的吨位。MUSV在低成本、长航时、模块化等方面的要求和LUSV类似，主要的载荷为ISR情报、侦察、监视传感器和电子战套件。在海军2023-2027财年造舰计划中都没有相应的采购需求。
2020年7月，美国海军授予L3哈里斯技术公司3500万美元的合同开放一艘MUSV原型艇，可选择再增购8艘。共有5家公司参与竞标，但是另外4家的身份没有被披露。
L3哈里斯表示MUSV原型艇将基于商用船舶设计进行修改，艇长59.4米，集成该公司研发的ASView舰船自动控制技术，可自主向舰队提供ISR支持并遵循国际防撞规则。L3哈里斯是主承包商和系统集成商，负责任务自动化系统，Gibbs & Cox和Incat Crowther2家公司负责舰体设计，Swiftships公司负责建造。
但是如开篇所说，去年9月第5舰队第59联合特混编队在约旦部署了Saildrone“探索者”无人艇，在巴林部署了MARTAC公司的T12无人艇，测试结果正在不断优化海军无人系统的概念。美国海军高层开始转变想法，认识到小型无人艇平台可以通过商业网络系统的数据融合获取原计划由安装在MUSV上的传感器搜集的精确海洋态势信息，费效比更高。因此大、中、小三型无人舰艇的装备比例可能会发生较大变化。
【 XLUUV超大型水下无人艇 】
XLUUV也被称为“虎鲸”项目，直径超过2.1米，无法通过鱼雷发射管从有人潜艇上发射，因此该艇将被运输到一个前沿港口然后从码头上释放入水。海军2021年3月表示它可携带种类繁多的大型载荷，初始载荷将是水雷，特指秘密布设“锤头”水雷系统。
波音和亨廷顿·英格尔斯下属的技术解决方案分部组成的团队在2019年2月赢得了XLUUV的设计招标（竞争对手是以洛马为首的工业团队），合同价值4300万美元，研制建造4艘XLUUV用于概念测试，3月底又追加了第5艘。正式量产从2024财年开始，当年采购1艘，单价1.14亿美元；2025年1艘，2026年和2027年各2艘。海军正在升级改建加州文图拉海军基地，和大型无人水面舰艇共用测试、培训设施以节约资金。
“虎鲸”的设计源自波音的“回声航海者”无人潜艇项目（上图），后者长15.5米，正方形横截面尺寸为2.6x2.6米，空重50吨，航程1.2万公里。“虎鲸”将艇体长度增加到26米，载荷舱长10.4米，容积56立方米，可安装3排每排4具向斜下方发射的鱼雷发射管，或者灵活携带8吨载荷，兼容未来的新型武器装备。这两种深潜器都可以携带外部载荷。
XLUUV采用开放式架构，可以进行系统重构，模块化设计的核心艇体提供自主控制、导航、态势感知、通信、能源分配、推进、机动等功能，在概念阶段重点开发载荷集成和布雷能力，今后还将发展扫雷、反潜、电子战、反舰、侦察甚至对陆攻击能力。
“虎鲸”采用柴电动力，蓄电池为锂电池，在水下耗尽后可上浮通过通气管启动柴油机充电，航速2.5-8节，巡航速度3节，续航力6500海里。目前俄罗斯、中国、英国、日本都在开发类似的系统，英国的超大型无人潜航器尺寸还要更大一些。
> 最下为名声大噪的俄罗斯“波塞冬”核动力鱼雷，参见“贝尔格罗德”号 - 世界上最大的海怪
【 “锤头”水雷系统 】
美国海军在2021年9月向通用动力任务系统公司授予了价值9300万美元的合同，设计、测试、交付“锤头”封装反潜水雷系统的原型。美军对这型水雷的需求相当迫切，明确说明将投入南海对抗中国潜艇。
“锤头”水雷是一个模块化封装系统，底部是系泊模块，将水雷固定在海床上；第二层是能量模块，向全系统提供能源；第三层是命令、控制、信号处理和决策模块，通过传感器搜集到的外部信号自主判断决定是否发起攻击；第四层是载荷模块，内置一枚改进过的324毫米MK54鱼雷，重276公斤，射程10公里，最大速度40节，今后也可以升级到射程更远的新型号鱼雷；最顶上分别是通信模块和传感器模块，前者通过声学调制解调器和附近的潜艇、传感器或者其它“锤头”水雷系统进行通信，水雷布设完毕后可以远程激活或者停用；传感器模块是一套类似拖曳声呐阵列的被动声呐系统，也具备磁和水压探测能力，用于探测附近海域的潜艇信号。
> 吊装中的MK54鱼雷
“锤头”水雷和它的主要部署载具“虎鲸”XLUUV和几乎是同步进行开发的，另外还可以由俄亥俄级巡航导弹潜艇的DDS干式换乘舱携带12枚，由蛙人在水下人工布放。
设置雷场后“锤头”水雷可以在海底潜伏数月甚至数年，由于没有明确禁止在国际水域放置非武装水雷，只要关闭引爆装置就可以随时部署具有遥控能力的现代水雷，战时再遥控激活。同时采用无人潜航器而不是飞机空投布设，外界将无法察觉雷场的位置和范围，适用于攻势布雷。
在非激活状态，组成雷场的多具水雷所携带的传感器可以作为水下监听系统联网工作，信号通过水下滑翔机无人载具或者通信浮标中继发送给卫星或者水面舰艇，融入整个反潜网中。
单套水雷系统作战的作战过程如下。如果传感器发现路过的敌方潜艇，它会向附近游弋在环形航线上的一艘无人艇发出信号，无人艇随即主动释放声学信号作为诱饵。
敌方潜艇被动探测到诱饵信号后转向开始跟踪诱饵，无人艇转向相同航向以便将潜艇尽量引诱入水雷的杀伤范围内。
当潜艇进入10公里有效半径后，水雷开始火控计算，设定最佳发射时机，形成不可逃逸区，即使潜艇发现来袭鱼雷也来不及逃脱。
当满足最佳射击条件时水雷系统发射MK54鱼雷，以40节的航速拦截潜艇。
最高效的作战方式是由XLUUV精确定位布设多套水雷组成雷场，4套水雷可以覆盖38x38公里的箱型区域，共用一艘诱饵无人艇，在雷场外围还将设置多套海底水听基阵扩大探测范围。
作战方式和单枚水雷相同，但是组团后可以依靠人工智能设置更多更复杂的引诱和攻击模式，提高拦截成功率。组成雷场的水雷可能采用外部能源供电，包括大型锂电池甚至是核动力电池。
“锤头”水雷系统实现了网络化和智能化水雷反潜，相比常规的航空、水面和潜艇反潜更隐蔽、待机时间更长也更致命，在特定的狭窄海区将拥有很高的作战效率和费效比，值得警惕。
【 问题与挑战 】
作战平台无人化的浪潮方兴未艾，空中的无人机已经越来越普及，地面战场无人化侦察、运输机器人已经走上战场（参见无人机智能化发展概况）。但海洋中的无人舰艇面对的环境和战场情况要复杂严苛得多，活动范围广阔、远离后勤支持和维修设施、海况变化剧烈、面临空中、水面、水下立体探测与打击，因此美国国会和五角大楼都对无人作战舰艇的效能和真实运作成本抱有疑虑。
美国海军目前的注意力都集中在无人舰艇本身的作战能力，未来如果部署数以千计的无人舰艇，小型无人艇如何由母舰携带前往战区并施放回收、大中型无人舰如何在海外前进基地补给维护、如何伴随舰队进行越洋部署，很多问题目前还欠缺周详的规划和考虑，主要的借口就是无人舰艇费用低廉且无需特别准备。
但现实并非如此。如果美国海军希望部署数量较少的高性能情报或精确打击型无人舰艇，这些易受攻击的无人舰艇必须配备（昂贵的）自卫系统，否则它们就会变成易耗品。另一个方面，如果计划大量部署“蜂群”一样的低成本无人艇，则在使用海区附近拥有大片陆地的一方将具备较大优势，无论是就地制造、维护还是大规模释放、回收，数量优势都会压倒质量优势。
美国海军虽然计划大规模装备无人舰艇，但是舰队结构如何改变，在无人舰艇项目上能投入多少预算，造舰工业如何转型，能换来多大的作战效能提高都还是未知数。
耗费15年时间和无数预算的濒海战斗舰项目就是一个充斥着利益集团绑架、战略预测错误、严重超支和点错科技树的失败例子。虽然它不是无人舰艇，但它的设计理念是最接近无人舰艇的，在操作层面用尽可能多的高科技替代舰员，但在区域维护中心和设备制造商层面需要投入更多资源。
最低限度的舰员配备降低了系统冗余度，舰员数量越少发现问题的机率也越低，在海上修复故障的能力也越低，因此濒海战斗舰出现了在近似作战条件下无法长时间保持作战效率的严重问题。在服役过程濒海战斗舰中严重依赖承包商支持，推高了制造和全寿命维护成本，导致采购建造数量下降。甚至连日常运作中的正常磨损都无法应对，美国海军不得不决定提早退役10艘自由级和1艘独立级，将节省下来的资金用在其它更急需的方面，于是出现了一边退役旧舰一边继续建造新舰的罕见现象。剩下的现役濒海战斗舰也因故障不断被迫返修，严重影响了在航率和战备部署。
在无人舰艇上这些问题将变得更加突出，甚至无法像濒海战斗舰的舰员那样通过岸上培训和积累海上运作经验等方式来提高自持能力。如果有人作战舰艇在部署过程中发生自身无法修复的故障，在美国海军现有的后勤保障体制下承包商的维修工程师还能搭乘直升机登舰抢修（在远海可通过航母中转），但无人舰艇却无法做到，因为舰艇上没有住宿条件和生命支持系统，只能返回后方基地维修，或者由两栖舰艇、潜艇、远征海上基地靠帮提供维修服务。
未来避免在无人舰艇上重蹈濒海战斗舰的覆辙，美国海军总结出三点经验：改变濒海战斗舰的项目管理模式、无人舰艇仅部署于威胁度较低的任务区域、海军将采购更多有人驾驶的支援舰艇以确保无人舰艇群在海上得到支持和维护，维持足够的数量和质量。
综上所述，现阶段美国海军的无人作战舰艇还在比较初级的开发试验阶段，大型无人水面舰艇主要担负情报搜集、战场监控和武库舰的任务，不具备自主交战能力，中型无人水面舰艇显得费效比不高，大部分任务可由更大数量的低成本小型无人艇群替代，只有超大型水下无人艇具备比较现实的作战能力。但可以预见今后无人舰艇比较得到迅猛发展，将承担更多支援、运输和直接打击任务。
