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美原咲子:美国海军无人潜航器发展经验及未来趋势

军情观察 发布时间:2018-12-02 阅读:

毫无疑问,世界各国海军都认为水下军用无人系统是未来海战场最有效的作战手段,因此都在积极发展无人潜航器。

美国海军更是视水下无人装备为“反介入/区域拒止”环境下搜集情报、实施力量投送的最有效手段,试图通过大力发展以自主潜航器为主体的水下战无人装备,加强前沿水下无人系统预置,全力推进水下无人区域监控系统布建,突出攻关水下自主导航、通信组网、自主协同等先进技术,打造新型水下作战体系,重点从水下抵消中俄各国的近海综合控制权,限制中俄海军兵力的近海行动自由。目前,美国海军的无人潜航器主要用于反水雷、监视、情报收集和海洋测量等领域。预计到2020年,美国海军将拥有无人潜航器1000套左右,2025年可能达到2000套左右,将会逐渐影响我潜艇的作战行动。

主动作为,长期不懈研究

早在1957年,美国海军研究局就已经开始研发无人潜航器,它可水下持续运行4个小时。自20世纪80年代起,民用的无人潜航器在海底勘探和研究领域开始逐步得到应用。1990年海湾战争期间,因美海军舰船在波斯湾海域遇到严重的水雷威胁,美军加大了使用无人潜航器进行水雷战的研究力度,对续航、通信、自主控制技术等问题开展了深入的集中研究。1994年,美国海军制定《无人水下计划》,提出优先发展具有水雷探测能力的无人潜航器。

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2003年“伊拉克自由行动”期间,美国海军使用REMUS-100无人潜航器在乌姆卡斯尔港口附近完成了航道清扫任务,这是世界上无人潜航器的首次作战运用。2004年,美国海军发布《水下无人潜航器主体计划》,提出未来无人潜航器的九大优先任务领域:情报、监视与侦察、反水雷战、反潜战、水下检查与识别、海洋调查、通信/导航网络节点、负载投送、信息战和目标打击;并对美国海军无人潜航器的发展做了长远的规划和指导。2016年,美国海军又向国会提出《2025年自主潜航器需求》和《未来舰队平台备选方案》的报告,近一步对美国无人潜航器的任务、功能、性能、发展目标进行了清晰的界定,对美国无人潜航器发展做了顶层设计,计划2030年美国海军实现美分布式舰队的构想,装备中型无人潜航器(UUV)183具,核潜艇携带的大型UUV48具。

区分任务功能,全系列发展

美国海军通过对未来作战需求的分析,结合美国国内潜航器续航力、指挥和通信、自主性控制、负载/传感器等技术发展情况,将潜航器划分为自推进型、环境动力型、其它动力型三大类,并具体按尺寸归为超大型、大型、中型、小型自主式水下潜航器(AUV)和浮力滑翔机、波浪滑翔机等。这些AUV功能作用各异,但都对提升拓展战斗力有帮助,美国海军一直都在鼓励发展。

根据美国海军任务区分,中小型水下无人潜航器主要担负基础性的情报、监视与侦察任务,如布设水下声学基阵,调查海洋水文环境和水声作战环境要素,检查水下军事设施、海底通信光缆、水下监视系统等,检查舰艇和码头的安全性。

目前,美国国防部和海军重点研发大型水下无人潜航器和超大型水下无人潜航器。它们尺寸更大,可以装载更多任务负载,可以担负多样化任务,持续执行任务的能力更强,在作战上性能贴近有人驾驶的潜艇。如目前在研的察打一体化超大型无人潜航器(LDUUV),能够搭载不同传感器和任务模块,灵活配置,自动控制能力更高,能够数月、远距离执行任务,具有自主执行扫雷、跟踪、情报侦察、智能化攻击的能力,可搭载各种类型的导弹、炸弹甚至核弹进行自主攻击;既可独立使用,也可在俄亥俄弹道导弹核潜艇、弗吉尼亚级攻击核潜艇和水面舰艇等多种平台上部署。LDUUV是未来水下作战体系的核心节点,计划2016年进行巡航试验,2017年服役,2020年具备完全作战能力。据美海军研究人员称:该项目在AUV自持力、功率和自主性等性能上都有跨越式发展,将带来改变海战游戏规则的能力。

着眼维护全球海洋水下优势,搭建完善体系

美国全系列全方位大力发展AUV,是它认为受到了中俄對其水下优势的挑战,它必须未雨绸缪,全面超前中俄发展,才能继续保持水下海洋的优势地位。

美国海军在发展AUV装备时,特别注重从构建完整的全球水下作战体系出发,通过作战系统建设牵引,配套发展相应的AUV。

一是美国在研的前沿水下无人系统预置项目。其水下平台大容量拖曳式载荷模块、海德拉、深海浮沉载荷,都携载了无人潜航器。大容量拖曳式载荷模块由潜艇拖带到特定国家附近海区的大陆架海床上,一次可停留数月时间,其配备了多功能无人潜航器,还装备了能源模块为无人潜航器补充电,是“全球监视与打击”体系的水下网络节点。海德拉是一套低成本的无人近岸海底布放系统,也配备了模块化任务载荷的一次性潜航器,预计2018年完成研制。深海浮沉载荷也是一套低成本的无人深海海底布放系统,载荷可长期潜伏深海海底,必要时通过远程控制中心激活,发射无人潜航器上浮至海面完成攻击任务,于2017年启动原理样机海上测试工作。

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二是美国的水下无人区域监控项目。包括近海持久监视系统、深海监视网、分布式敏捷反潜系统。核心内容是AUV平台研制,近海持久监视系统计划由俄亥俄级核潜艇携带大量无人潜航器布放巡逻,构成浅海水下监测网络。深海监视网主要由装备中频、低频被动声传感器的AUV、通信专用AUV组成深海探测网络。分布式敏捷反潜系统是机动补充系统,核心之一是多艘装备主动声呐的AUV无人潜航器。

三是先进水下武器系统项目。其核心是研制美国海军的LDUUV,它可携带4枚轻型鱼雷,配备8对智能传感器,作战时这些传感器由UUV自主规划进行分散部署,使用光纤电缆与之联接,一旦探测并识别水面水下目标,即可自主决策使用鱼雷实施攻击。

美国水下军用无人系统未来发展趋势

总体判断,虽然水下无人潜航器具备特殊优势,可以发挥有人潜艇的部分功能。但其作战能力目前还受到AUV平台性能的限制,如平台搭载各类设备和武器的数量、下潜深度、续航时间及自主化性能等方面均无法与有人潜艇相比。因此,目前美国海军无人潜航器也未能大面积普遍装备,基本只用于反水雷、监视、情报收集和海洋测量等领域。但随着相关技术的创新突破,AUV会在近年迎来大发展。

继续开发新型能源,提高AUV的续航能力。研究开发为AUV提供水下电力保障的技术和装备,为大量部署或预置AUV奠定基础;继续发展AUV水下航行相关的可靠性、安全性的技术。

进一步提高AUV水下导航定位能力。使用GPS卫星导航定位修正惯性导航误差,发展声波定位及水下环境地形导航技术。美国国防高级研究计划局于2015年已开展了“深水导航定位系统”的项目研发,要求工业部门研制发展可靠、精确、经济可承受的水下导航技术,目的是为潜航器航行稳定提供全天候的精确定位、导航和授时能力。

重点开发水下通信网络技术。开发研制采用水声通信方式搭建水下多节点通信网络的技术和工程实现方式,建设稳定可靠的大带宽高速率水下通信网络,保障指挥和协调大量无人航行器实施协同作战。

改进控制系统,增强平台自主性。目前,大多数无人系统的武器都需要人员控制,以识别判断正确的打击目标。例如无人潜航器执行反水雷战任务时,依然依赖操作人员进行目标最终判别。目前,为AUV开发配备的作战任务程序包还不能适应所有环境和任务的动态变化。2016年12月,美海军对LDUUV通用控制系统软件进行了功能测试,该通用控制软件已经具备对LDUUV实施自主指挥控制的能力,美海军认为该软件可作为海军无人系统的通用标准“大脑”,为无人机、无人潜航器等各类无人平台提供自主任务规划、任务管理等能力。

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發展无人系统同类型平台间、不同类型平台间相互协同作战能力。美军正在全力发展各类“蜂群”协同作战能力,尤其是跨域协同信息互联能力。2015年,美军以反潜战为背景,演示验证了无人潜航器、无人艇和无人机之间的跨域信息互通,REMUS-600型自主式无人潜航器与液体机器人公司的滑浪者无人艇之间先实现信息通联,而后滑浪者与模拟火力侦察兵无人机的贝尔直升机实现通联,无人潜航器将发现识别的水下目标信息数据在经过处理后,融入模拟火力侦察兵的机载目标系统,最终目标数据传输到无人机武器操作人员,操作者经过确认后控制火力侦察兵发射模拟武器,对水下目标实施“打击”。美军还提出了一个极为超前的设想,在全球各大洋的海底部署大型高性能的无人潜航器和配套的水下服务站,打造海底无人潜航器的高速公路网。

责任编辑:葛 妍