美海軍水下無人潛航器發展現狀及未來展望
知遠戰略與防務研究所/陳傳明
2017年11月15日，阿根廷海軍「聖胡安」號潛艇失聯。多國開展聯合搜救行動。美海軍派出水下無人潛航器第1中隊的1艘「藍鰭金槍魚（Bluefin）12D」無人潛航器和3艘「艾弗（Iver） 580」無人潛航器參與搜救。這兩型潛航器都裝有側掃聲吶，可以對大範圍海床區域進行成像掃描。此次行動是對美海軍水下無人潛航器執行任務能力的一次重要檢驗。
美軍認為，水下無人潛航器技術的進步將給美國海上作戰帶來革命性變化，極大地增強美海軍的水下行動能力。美國是世界上水下無人潛航器發展最全面最成熟的國家。1994年，美海軍正式將無人潛航器發展列入計劃，提出優先發展無人潛航器的水雷偵察、情報監視偵察和海洋調查能力。2000年、2004年、2011年美海軍先後發布了三版《無人潛航器主計劃》，為水下無人潛航器的發展確定了多層次、全方位、體系性的基本框架。總體而言，目前美海軍水下無人潛航器正處於快速發展的重要階段。
一、規劃指導
近年來，美國結合作戰需求在理論層面對水下無人潛航器的發展進行了全方位的指導。
（一）第三次抵消戰略
對美海軍來說，無論是瀕海水域的反水雷、反快艇「蜂群」和反潛作戰，還是公海大洋的反潛反艦作戰，水下無人潛航器都可以發揮非常重要的作用，而與有人艦艇的協同是當下的重中之重。如何利用通用化的信息傳輸介面，實現對水面、水下的態勢全感知，形成體系化的無人作戰體系，是美海軍當前水下無人潛航器發展的關鍵。
2014年，美國推出以「創新驅動」為核心、以發展能夠「改變未來戰局」的顛覆性技術群為重點的第三次「抵消戰略」。該戰略特別提出，「先進有人/無人作戰編組」是未來重點發展的五大技術領域之一。2016年3月，美國國防部副部長羅伯特·沃克宣布將在2017財年投入120至150億美元用於支持該「抵消戰略」。無人系統發展在美軍得到了政策和資金的支持。
（二）主計劃文件
美海軍針對水下無人潛航器發展無後發布了3版《水下無人潛航器主計劃》。前兩版均已公開，但第3版還處於保密狀態。
2000年，第1版主計劃文件發布，提出水下無人潛航器將擔負情報監視偵察、反水雷、海洋調查、通信導航、反潛戰、武器平台、後勤補給與支援等7項任務。水下無人潛航器裝備體系依據直徑、排水量、續航力及有效載荷等分為便攜型、輕型、重型和巨型四種類型。2004 年，第2版主計劃文件發布，將無人潛航器的任務調整為9項，包括情報監視偵察、反水雷、反潛戰、探察與識別、海洋調查、通信/導航節點、設備運送、信息作戰和時敏打擊。2011年，第3版主計劃文件制定，但未發布，不過任務領域並未做調整。
（三）無人系統路線圖
美海軍在制定3版《水下無人潛航器主計劃》之後，再未專門就水下無人潛航器發展制定專門文件，而是將其納無人系統整體發展指導框架之中。
2007年12月，美軍頒布《2007-2032年無人作戰系統發展路線圖》，首次提出統一的無人作戰系統總體發展戰略規劃，強調有人系統以及無人作戰系統之間的無縫鏈接，強調無人系統在動態環境中既可獨立承擔任務，也可與其他作戰單元協作完成複雜任務。
2016年10月，美海軍開始起草軍種級的無人系統路線圖，以便將無人技術整合到海軍現有的採辦、規劃或作戰計劃中，實現空中優勢、水下優勢和地面優勢。該路線圖將說明2030年前無人系統如何使用、2030年前無人系統在技術、法律、倫理、政策面臨的困難以及行動計劃等問題。
二、發展現狀
（一）任務定位
雖然根據《水下無人潛航器主計劃》的規定，水下無人潛航器可以執行情報監視與偵察、反潛、反水雷等九大任務，但是目前美海軍絕大多數水下無人潛航器主要擔負搜尋敵方水雷和海洋測繪與研究兩項任務。其它任務仍然處於試驗和拓展階段。
和有人平台相比，水下無人潛航器執行任務有很多好處。首先是成本效益較高。它們無需配備滿足人需要的各類設備，可以更長時間地開展行動。其次是可以到達大型艦船無法到達的水域（例如淺水水域或法律不允許的水域），或者在很狹窄的水域執行任務。第三是可讓海軍水兵遠離直接戰鬥與可能的傷亡。第四是可以減輕有人潛艇的負擔，使它們可以專註於更重要的任務。
（二）主要項目
美海軍在無人潛航器方面有多型裝備在研製或者試驗，其中己有部分型號的裝備已經投入實戰使用。
1、REMUS系列水下無人潛航器
REMUS全稱為「遠程環境監測單元（Remote Environmental Monitoring Unit）」，是由康士伯海事公司旗下子公司水螅蟲（Hydroid）公司研製生產的一種外形象魚雷的低成本自主式水下無人潛航器，主要包括REMUS 100、REMUS 600和REMUS 6000三型及衍生產品。
（1）REMUS100
REMUS 100是一款重量輕的緊湊型自主式水下無人潛航器，重38.5公斤，長1.5米，直徑0.19米，下潛深度可達100米，續航力為8-10小時，採用直流無刷電機和3葉螺旋槳作為動力裝置，配備有多普勒航位推算裝置、慣性導航系統和全球定位給系統，最高航速達4.5節。該潛航器可以根據客戶需求靈活配置感測器和系統配件，執行反水雷、港口安全、搜救行動、水文測量、環境監視以及科學取樣和繪圖等多種任務。2003年「伊拉克自由行動」期間，美海軍使用REMUS 100 無人潛航器在烏姆卡斯爾（UmmQasr）港口附近清掃航道。這是無人潛航器的首次作戰運用。2013年8月15號，美海軍對REMUS 100無人潛航器進行升級，增加多種功能。2017年9月，新一代REMUS 100水下無人潛航器正式交付，使客戶在執行任務時有更多的自主權和更高的能力。
（2）REMUS600
REMUS 600水下無人潛航器重240公斤，長3.25米，航速4.5節，潛深600米，續航時間為24小時，可裝備多種感測器設備（如側掃聲吶、攝像機等），主要擔負情報、監視與偵察任務。目前美國、英國、日本等國海軍都在使用該型潛航器。2012年6月，日本開始採購REMUS 600水下無人潛航器系統用於反水雷作戰。2012年初日本已經購買了4部REMUS 100水下無人潛航器，用於調查和繪製海底污染物擴散和反水雷圖像。2015年7月25日，美海軍「弗吉尼亞」級核潛艇「北達科他州」號成功在水下發射並回收REMUS600型無人潛航器。
（3）REMUS6000
REMUS 6000是水螅蟲公司研製的下潛深度最深的自主式水下無人潛航器，最大直徑71厘米，最大長度3.84米，空重862千克，可持續工作22小時，航速4至5節，軟體和電子系統與REMUS 100和REMUS 600相同，但在下潛深度、續航力及有效載荷方面允許在6000米深的水下執行任務，主要用於美海軍深海作戰任務。2012年3月，水螅蟲公司向美海軍交付第一套REMUS 6000水下無人潛航器系統。
2、MOCCA水下無人潛航器
2017年7月，美國國防高級研究計劃局授權BAE系統公司460萬美元的合同，研製「機動式艇外秘密通信和進入（MOCCA Mobile Off board Clandestine Communications＆Approach）」水下無人潛航器。該潛航器由攻擊型核潛艇運載投放，有兩大特點。一是裝備主動聲吶而非被動聲吶，可遠離母艇進行探測,既保證了母艇的安全,又延伸了反潛搜索半徑。二是可將探測信息實時傳回母艇。這相對於「由人工回收後對其載荷艙內收集的數據進行下載和分析,或者上浮至水面,通過天線將數據傳輸回母艇」的傳統方式而言是一項重大突破。BAE系統公司將分階段研製該系統，第一階段著力提升聲納的探測距離和目標識別能力,第二階段探索如何增強水下通信的可靠性、穩定性,並降低可探測性,這可能需要整合衛星遙測技術。目前該系統尚未有服役時間表。
3、「蛇頭（Snakehead）」大型水下無人潛航器
美海軍自2011年起積極推進大型無人作戰潛航器的研發工作，並逐步確定戰技術要求、必要的技術研究清單、生命周期成本。美海軍希望大型水下無人潛航器可以執行多種類型的情報、監視與偵察任務，包括搜集關於敵軍艦船和岸上基礎設施的情報；在重要水域巡邏；在海軍作戰或兩棲作戰之前搜集關於水體、灘岸的情報信息。
美海軍設想，大型無人作戰潛航器長6米，直徑1.6-1.8米，在小於250米工作深度時航速小於6節 ，可攜帶4枚324毫米魚雷和16個外置水聲感測器，可在不少於70晝夜的時間內（包括展開和返回駐地時間）在遠方海區執行作戰和特種任務。該潛航器可從岸上站點上使用，也可從水面艦船、多用途核潛艇以及「俄亥俄」級巡航導彈核潛艇上使用。
2014年8月22日，美海軍第5潛艇發展中隊（CSDS Submarine Development Squadron）下屬水下無人潛航器分隊，接收了大型訓練平台（LTV Large Training Vehicle）38（也稱「海星Sea Stalker」水下無人潛航器）。大型訓練平台38長27英尺，直徑38英寸，最大潛深為1000米，續航72小時，採用全壓力艇體，能夠進行視距和超視距通信，可以通過聲學感測器進行有限的自動觸碰規避機動。這是該分隊接收的第1艘水下無人潛航器，也是未來「蛇頭」大型水下無人潛航器的備選之一。根據計劃，「蛇頭」大型水下無人潛航器原型機將於2019年下水。
最終版的「蛇頭」大型水下無人潛航器將攜載武器或者電子戰設備，可使敵水下感測器和水雷失去作用，也可以攻擊敵水下平台、水面艦船甚至岸上目標，具體要看最終的配置。運用方式，可能有多艘大型水下無人潛航器組成「蜂群」編隊，或者與其它用途的小型水下無人潛航器組合成網路，與有人潛艇、水面艦船甚至飛機相鏈接。
4、「藍鰭12D」和「刀魚」水下無人潛航器
「藍鰭（Bluefin）12D」是一種可交換有效載荷的模塊化自主式水下航行器，直徑0.32米，長4.32米，重260公斤，潛深1500米，3節航速標準負載可持續航行30小時，最高航速達5節，可裝備側掃聲吶或數碼相機，執行近海調查、搜索打撈、環境保護和監測、水雷對抗以及尋找未爆彈藥等任務。「藍鰭12D」曾經是美海軍「戰場空間預備自主水下潛航器（BPAUV Battlespace Preparation Autonomous Underwater Vehicle）」的一部分，用於瀕海戰鬥艦的淺水水雷戰。2003年6月美海軍研究局用獵雷艦進行了驗證。2010年海軍研究局向佛羅里達理工大學海洋工程系捐贈了BPUAV。2014年4月該潛航器曾被用於搜索馬航MH370航班。
2012年，美海軍授權通用動力公司在「藍鰭12D」水下無人潛航器基礎上之，用5年時間研製一種名為「刀魚（Knifefish）」的水下無人潛航器，作為瀕海戰鬥艦水雷戰任務包的組成部分，主要用於探測和識別水雷。該潛航器於2017年8月底完成承包商試航，2017年10月進行承包商主導的最後的海上接收試航，後續由美海軍實施獨立的發展測試和作戰評估。
「刀魚」水下無人潛航器外形很像一顆魚雷，長約5.8米，重約771千克，由水面艦船攜載並投放，用鋰電池供電，充滿電後可一次性潛行大約16小時，能夠發出低頻電磁波來掃描物體（比如魚雷），然後把圖像發回母艦供分析。美海軍計劃在2034年裝備30艘「刀魚」水下無人潛航器，將把它們作為艦外感測器在雷區作業，使母艦遠離雷區，大幅降低海軍人員和艦艇風險。
5、「海神（Proteus）」雙模水下無人潛航器
2017年8月，亨廷頓英格爾斯工業公司（HII）研製的「海神（Proteus）」雙模式水下無人潛航器在2017年高級海軍技術演習（ANTX）期間成功完成了對抗性戰鬥空間的無人任務測試。該水下無人潛航器也是美海軍大型水下無人潛航器的選項之一。所謂「雙模」，是指既可以完全自主運作，也可以由人來駕駛行動。該潛航器重3.7噸，有效載荷1.6噸，航速6節時持續工作時間為92小時，以5-9節的平均速度移動時續航力達600公里，最大航速10節，有人模式潛深45米，無人模式潛深60米。
「海神」水下無人潛航器配備了水聲和數據聲學通信系統、銥衛星通信系統以及語音和無線電系統，配備了完全一體化的導航系統，使用GPS進行基礎定位。該潛航器可以執行多種任務：從預定水域巡邏到隱蔽跟蹤彈道導彈核潛艇。潛航器里配置了貨艙，可搭載180公斤載荷，包括各種感測器、通信設備、爆炸裝置（物）等，還可以攜帶MK67水下機動水雷或MK54魚雷，因而在必要時能對所跟蹤的目標實施打擊。
6、「虎鯨（Orca）」超大型水下無人潛航器
2017年10月，美海軍分別與波音公司、洛克希德馬丁公司簽署「虎鯨（Orca）」超大型水下無人潛航器的設計階段合同。美海軍希望該潛航器是一種裝備可重新配置有效載荷艙的多用途水下無人潛航器，有效載重艙至少達325立方英尺（9100公升），航程至少要達2000海里，可以遠赴數百英里外執行布雷任務；可以偵察敵方艦隊或海岸線，部署能偵測電磁放射的天線，以供日後分析數據。同時它還能攻擊敵方水面戰艦，或甚至與美海軍潛艇合作，緊盯敵方潛艦，並充當誘餌，讓攻擊潛艇實施伏擊。美海軍將選定一種設計方案製造5艘原型機，計劃於2020年交付海試。
洛克希德·馬丁公司將以「馬林（Marlin）」自主式水下無人潛航器為基礎研製。該型無人潛航器長10英尺，可執行結構調查、管道檢查、底部碎片調查和海底設施檢查等任務，能夠可快速生成準確、高解析度、三維地理參考模型，使用戶能夠清楚地看到海底結構。波音公司將以「回聲旅行者（Echo Voyager）」 水下無人潛航器為基礎研製。該潛航器長16米，重50噸，潛深3300米，作戰時間為6個月，續航力達數千海里，在沒有特種支援船的情況下攜載約20噸重的感測器或其它裝備，執行偵察、深海探索以及軍事任務。該潛航器2017年6月已經開始海試。
大型和超大型水下無人潛航器都可以執行情報、監視和偵察任務。前者從「弗吉尼亞」級攻擊潛艇或水面艦船投放，是這些有人平台的延伸。後者將從港口出發部署，獨立行動。根據海軍水下無人潛航器發展構想，超大型水下無人潛航器首先聚焦的是負載整合和水雷戰，但最終要可以投入水雷對抗、反潛戰、反水面戰、電子戰和打擊作戰等多領域任務。大型水下無人潛航器剛開始主要是情報、監視與偵察平台，但未來也將擔負這些任務。
（三）編製體制
為了推動無人作戰力量的發展，美海軍作戰部於2015年10月組建了無人作戰系統局（OPAVN99），並同時成立海軍部長助理辦公室（DASN）無人系統辦公室。但到了2017年2月，按照有人/無人整合的發展思路，無人作戰系統局被轍消，各無人系統項目移交各領域作戰部門，如遠征戰（OPNAV N95）、水面戰（OPNAV N96）、水下戰（OPNAV N97）和空戰（OPNAV N98）等部門。總體而言，水下無人潛航器的發展一直有強有力的頂層指導。
作戰部隊方面，美海軍早在1997年就組建了專門的水下無人潛航器分隊，駐紮於華盛頓州班戈潛艇基地，隸屬於潛艇發展第5中隊，先後就「短期獵雷」(NMRS Near—Term Mine Reconnaissance) 系統、「長期獵雷（LMRS Long—Term Mine Reconnaissance）」 系統以及REMUS系統等潛航器開展試驗。2014年8月該分隊正式接收首個水下無人潛航器——大型訓練平台38。
2017年9月，水下無人潛航器分隊擴編為水下無人潛航器第一中隊（UUVRON 1 Unmanned Undersea Vehicle Squadron One）。自此，美海軍水下無人潛航器部隊的編製由分隊級擴大至中隊級。該中隊現有30人，計劃在2020實現全部作戰能力，2024年配備95名工作人員和45艘水下無人潛航器。這些潛航器主要包括三類：瀕海作戰空間的自主水下機器人（潛艇的變體），是一種中型水下無人潛航器；「蛇頭」大型水下無人潛航器；「虎鯨」超大型水下無人潛航器。
三、未來趨勢
（一）體系化、模塊化和通用化
美海軍在可預見的未來發展水下無人潛航器將尋求體系化、模塊化和通用化。所謂體系化，即針對不同的水下環境和作戰需求，根據人機結合的基本原則，發展成體系的水下無人潛航器，涵蓋多種類型的作戰任務，匹配相應的水面艦船、潛艇乃至航空平台。所謂模塊化，即強調水下無人潛航器「可搭載多種負載」，既可以提升執行任務的靈活性，也可以減少維修保養的複雜度，降低總體成本。所謂通用化，即最大程度地減少水下無人潛航器的種類。這三大趨勢是一個前後相繼、循序漸進的過程。目前美海軍發展的重點還只是打造完備的水下無人潛航器作戰體系。模塊化已經有所起步，通用化還只是遠期目標。
（二）指揮控制將日趨完善
過去大多數無人潛航器都需要操作人員進行實時控制，執行比較單一的任務，但隨著水下無人潛航器的種類和數量越來越多，執行的任務越來越複雜，其指揮控制問題日漸成為難題。一方面水下無人潛航器要實現長時間自主獨立行動，能夠和環境發生交互作用，以便在水中執行任務時，能有效地探測和識別水下物體、取樣、或完成各種人力無法勝任的水下工作，必須實現更高的智能化水平。另一方面，未來無人潛航器之間，無人潛航器和有人平台之間，都將實現行動的高度協同，共享感測器和地圖信息，形成無縫對接的作戰系統。美國在不斷加強水下無人作戰系統的通用性，使水下無人作戰系統在系統控制、通信、數據處理和數據鏈等方面具備更廣泛的互操作性，包括為水下無人作戰系統建立安全可靠的通用數據鏈通信系統。2015年5月，美國海軍研究局提出了可服務於各軍種的軍用地面、空中以及水下無人系統的遠程控制主計劃。該數據模型軟體可促進通用控制系統的發展，通用控制系統則由許多不同的通用控制服務構成。
（三）電池充電問題或有新突破
除了指揮控制障礙外，美軍水下無人潛航器也受到缺乏高能長效電池的困擾。目前無人潛航器是以電池為動力來源，必須在電力耗盡前返回到就近友軍港口或海上船艦充電，因此執行任務範圍受限，而且增加被敵搜獲的機率。美海軍在這方面正在做大膽的嘗試。2017年3月，美海軍與Aerojet Rocketdyne公司簽署了一份總額為160萬美元的合同，發展一套可以對無人潛航器進行水下充電的驗證系統。這是美國海軍研究局「前沿部署能源和通信哨所（FDECO Forward-Deployed Energy and Communications Outpost）」計劃的一部分。該計劃的核心是為無人潛航器在海底設立「後勤站」，無人潛航器可以在這裡充電，使用寬頻的傳輸技術，從這裡上傳它所搜獲的資料並下載新的任務指令。藉此，無人潛航器不僅大大提升獨立行動的能力，還能擔負更加隱蔽性的任務。（全文完）
TAG:軍貿圈 |