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美俄无人潜航器发展透视

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美媒要中国就潜航器事件道歉
美媒要中国就潜航器事件道歉

中国周二向美国移交了上周在南海捕获的美国海军的一个潜航器,对于威胁可能在特朗普就任前点燃海...

美俄无人潜航器发展透视

   水下力量是当前在“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之一。各军事大国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来构建或保持水下优势,打造新型水下作战体系。

  近几年来,以无人车、无人机和无人潜航器(UUV)为主体的无人作战装备逐渐在军事应用中崭露头角,特别是UUV已成为世界各国海军装备的一个重点研究方向。

  UUV在军事领域的运用主要包括:水下搜索、监视、侦察、猎雷、通信、导航和反潜作战等。目前,世界上已有十多个国家进行UUV研究,其中,美国、俄罗斯、欧洲、日本等国家处于领先地位。随着科技的进步,尤其是小型化模块技术、高性能电池、通信导航以及控制技术的发展,世界UUV发展水平迈上了新台阶。

  无人潜航器的发展背景

  UUV是一种主要以潜艇或水面舰船为支援平台、能长时间在水下自主远程航行的智能化装置。水下无人潜航器分为遥控无人潜航器(ROV)和自主无人潜航器(AUV),它可以携带多种传感器、专用设备或武器,执行特定的使命和任务,被视为现代海军的“力量倍增器”,其军事用途已经受到世界许多国家的广泛重视。

  现代海军的“力量倍增器”——无人潜航器

  1994年,美海军正式将无人潜航器发展列入计划,提出优先发展无人潜航器的水雷侦察、情报监视侦察和海洋调查能力。2000年、2004年、2011年美海军先后发布了三版《无人潜航器主计划》,为水下无人潜航器的发展确定了多层次、全方位、体系性的基本框架。

  2011年美海军发布的《水下战纲要》,提出要加强对大型UUV、特种部队航行器、分布式水下网络、全球快速打击系统等有效负载的利用;2017年1月,美国公布了《下一代无人水下系统》报告,提出近、中期无人水下系统构想,建议采用商用无人潜航器扩展水下竞争优势;2017年9月,美国著名智库发布《恢复美国制海权》报告,要求美海军未来装备超大型和智能型无人潜航器。

  国外无人潜航器的最新发展现状

  军用无人潜航器具有自主性、低风险性、隐蔽性、可部署性、环境适应性等特点,具有重要的军事价值,目前正成为各军事大国海洋技术研究的前沿。

  美国 美国是世界上水下无人潜航器发展最全面、最成熟的国家。目前,美海军在役或在研的无人潜航器主要有远程环境测量系统、半自主型水文勘测潜航器、刀鱼反水雷潜航器、战场预置式自主潜航器、大排水量无人潜航器等。

  美海军近期公布了未来几年开发大型和超大型无人潜航器计划,2017年投入巨资进行研发,大型无人潜航器被赋予了多种作战任务,包括反潜、监视、侦察、反鱼雷以及其他任务。超大型无人潜航器将比大排量无人潜航器拥有更大的承载能力,其不仅在建造模式上采用模块化建造,同时还拥有容纳各类任务模块的能力。

  2017年7月,美国国防高级研究计划局授权BAE系统公司460万美元的合同,研制“机动式艇外秘密通信和进入”水下无人潜航器。该UUV由攻击型核潜艇运载投放,有两大特点:一是装备主动声呐而非被动声呐,可远离母艇进行探测,既保证了母艇的安全,又延伸了反潜搜索半径;二是可将探测信息实时传回母艇。这相对于由人工回收后对其载荷舱内收集的数据进行下载和分析,或者上浮至水面,通过天线将数据传输回母艇的传统方式而言是一项重大突破。

  2017年8月,亨廷顿·英格尔斯工业公司研制的海神双模式水下无人潜航器成功完成了对抗性战斗空间的无人任务测试。该水下无人潜航器也是美海军大型水下无人潜航器的选项之一。所谓“双模”,是指既可以完全自主运作,也可以由人来驾驶行动。该型UUV载荷包括声学通信系统、铱卫星通信系统以及语音和无线电系统、一体化导航系统,使用GPS进行基础定位可以执行多种任务:从预定水域巡逻到隐蔽跟踪弹道导弹核潜艇。还可以携带MK67水下机动水雷或MK54鱼雷,在必要时能对所跟踪的目标实施打击。

  俄罗斯 俄罗斯对无人系统研制工作可以追溯到苏联时期,但解体后由于缺乏经费等原因发展降速。近年来,俄军方不断加大对无人系统研发的投入,依仗其雄厚的工业基础和技术实力,取得了很大的发展,UUV产品已经达到世界一流水平。代表型号有状况-6、朱诺、护身符水下无人潜航器。

  海神双模水下无人潜航器

  欧洲 欧洲主要有挪威、英国、法国、德国以及瑞士等国研究UUV,并在锂电池、导航等相关技术领域与美国水平相当或接近。欧洲各国研发的一系列UUV产品包括:挪威先后研发的休金系列、REMUS系列3型;法国的Alister系列,Alister-9型为军用UUV;德国的3型UUV(MK-I、MK-II、Deep C);瑞典的2型UUV(SAROVH、AUV 62MR)等。

  近年来,瑞典萨博公司致力于无人潜航器的研究,在2015年的英国防务展上,该公司展出了该领域的多项研发成果。其中包括:水雷探测系统AUV62-MR;多功能水下潜航器SUBROV;多点水雷排除系统MuMNS;水下非常规爆炸处理装置海黄蜂SEA WASP等。

  在2017年9月英国防务展上,德国ATLAS ELEKTRONIK公司展出了一种混合型自主水下潜航器SeaCat,该型UUV长3700毫米,直径324毫米,速度6节,潜深为3~300米,可用于水下目标的在线处理、自动目标识别、可移动数据存储、扫描声呐前视等,具有卓越的操纵性能及出色的机动性和快速响应能力,在适应性、环境感知等方面也有良好的表现,采用多频段通信,在目标探测识别、海战水文观测、海域侦察测绘中具有广泛应用前景。

  日本 近年来,日本军事战略从“专守防卫”转变为“动态防卫”“机动防卫”,日本持续增加防卫预算,特别是2013财年—2017财年防卫预算总额都有较大幅度的增加,日本将有限资源集中于包括无人潜航器技术等关键技术创新在内的重点项目与核心技术,以满足其增强军事能力,成为军事强国的野心。

  在过去十几年中,日本已经为无人潜航器的研制投入了数亿美元的资金,其无人潜航器技术已达到世界领先水平,但日本的UUV目前主要用于民用的深海开发,极少用于军事领域。

  当今世界局势风云变幻莫测,日本发布了多项战略计划,拟全面提升包括海洋在内的情报、监视与侦察能力,开展了多项相关研发。其中,日本舰艇装备研究所于2015年研发了一款水下滑翔机型UUV,该型UUV不带螺旋桨推进器,通过排水量控制姿态进行航行,是优良的安静型低成本UUV;日本电气公司也提出了建立无人潜航器水下无线充电站系统的建议。

  无人潜航器在水下作战中的效能分析

  水下无人潜航器技术的进步将给海战带来革命性变化,将极大地增强水下行动的能力。根据近期及未来作战需求,以及续航能力、指挥控制通信自动化、负载/传感器等技术发展情况,其担负的任务包括情报监视与侦察、反潜战/水面战、水雷战、海军特种作战、海床作战、电子机动战以及军事欺骗等,旨在维持水下优势。随着各种关键技术的攻克,其作战效能将得到进一步增强,成为未来水下作战的利器。具体表现在以下领域。

  情报、监视与侦察 无人潜航器能够到危险度很高或其他平台无法进入的水域,利用自身携带的各种传感器,长时间自主收集和传输各类信息等。

  时敏目标打击 无人潜航器不仅能够自身携带武器,还能投送浮动导弹发射舱等装置,可用于迅速接近目标并对时间敏感目标实施快速打击行动。

  反潜战 无人潜航器在反潜战中可作为潜艇的外部水声传感器平台,执行情报、监视与侦察任务;并可将敌军潜艇引诱至火力攻击范围内增强打击能力;还可作为潜艇远距离的通信中继站。

  态势感知 无人潜航器可长时间、大范围地收集海洋水文、环境和气象等各种数据,为夺取战争的胜利赢得先机。

  通信/导航网络节点 无人潜航器可搭载或者向海洋中投放通信和导航等装备,成为前方部署网络中心的水下节点,为多种平台提供横向网络连接和导航服务。

  军事欺骗干扰 无人潜航器可作为通信干扰器,在濒海水域对敌方发出虚假信号实施干扰;还可以作为潜艇诱饵发布虚假信息,以达到克敌制胜、遏制敌方军事行动的目的。

  水雷对抗能力 无人潜航器通过配备前视声呐、侧扫声呐和海底绘图仪、海底剖面仪等设备,提高潜航器声呐探测宽度和探测速度,在没有猎雷声呐的条件下也能独立完成水雷探测识别任务。

  有效载荷投送 无人潜航器可将需要的各种有效载荷秘密投送到指定区域,为水雷战、反潜战、特种作战、海洋勘测等提供支持和保障。

  UUV与USV进行联合通信试验

  检测/识别 无人潜航器能够为反恐行动和本土安全提供支持。如对码头可疑船只进行检查或港口周边海域巡查等。

  未来发展趋势

  近年来,水下无人潜航器性能稳步提升,作战应用范围和深度不断拓展,开始登上战争舞台,受到越来越高的关注和重视。无人潜航器在水下作战中的应用,将改变传统水下作战模式,催生新型作战力量,模糊战争与非战争界限,对未来战争产生深远影响。未来无人潜航器的发展趋势主要集中在以下几个方面。

  向大型化、综合型、多任务作战能力方向发展。随着未来水下战场的需要,现正向具备执行侦察和探测移动目标(如对方潜艇)、快速环境评估、区域控制、中继通信/中继导航甚至火力打击等综合型、多任务能力方向发展。多任务需求,使UUV成为水下信息交换、指控中心,大型化是UUV发展的必然趋势。

  向分布式组网、跨域集群编队和协同作战方向发展。多个无人潜航器编队、无人潜航器与潜艇和无人机之间协同作战技术成为研究重点,依托人工智能理论、数据融合与数据管理技术、高续航力的先进推进技术、水下自主导航通信等相关理论技术支撑,由海底声呐节点、无人潜航器和无人机进行分布式组网,实现无人潜航器集群作战,形成广域监察能力,使敌方潜艇失去作战效能。

  向“体系化”“智能化”“模块化”和“通用化”方向发展。加强体系化建设,针对不同的水下环境和作战需求,发展成体系的水下无人潜航器,匹配相应的多种平台;提升智能化水平,提高UUV执行任务时的自主性、交互能力、探测能力或完成各种人力无法胜任的水下工作;注重单元模块化和软件模块化,便于系统重组重构;强调通用化设计,提升系统应用的灵活性,并最大程度地减少水下无人潜航器的种类。

  新型水下定位导航网络为水下精确导航开辟新途径。水下高精度导航目前已成为各国的发展热点。美国推出的深海定位导航系统项目及俄罗斯研发的水下格洛纳斯系统,将增加水下作战空间的透明性,提升水下作战力量的生存能力,使UUV看得更远,为水下无人潜航器导航提供新的方式。

  开发新能源,提高UUV的续航能力。安全好、高能量密度的新型蓄电池、燃料电池是未来发展的重点。目前正在研发的锂硫电池、锂空气电池等,未来将可能取代锂离子电池。新型铝-海水燃料电池、氢燃料电池等高能量密度电池有望为UUV及其他平台提供更加持久、安全的能源。

  结 语

  随着水下无人潜航器的快速发展,水下战场将呈现无人化趋势。虽然各国发展无人潜航器普遍受到缺乏高能长效电池、指挥控制技术障碍以及回收过程复杂等问题的困扰,但是近年来无人潜航器在军事应用上迸发出了巨大的潜力与广阔的应用前景。

  可以预见,随着相关技术的不断发展,续航能力更强、多种技能集成于一身的水下无人潜航器,必将得到更加飞速的发展。水下无人潜航器必将在未来战争中发挥巨大作用,深刻改变未来海洋作战的具体模式,正加速成为未来水下战场的主角。