2016年,美国防高级研究计划局(DARPA)、海军研究办公室(ONR)等研发的“分布式敏捷反潜系统”、“反潜战持续跟踪无人艇”、“深海浮沉有效载荷”等多个颠覆性反潜装备项目取得重大进展。这些项目是美国近些年推进新型水下战技术发展成果的一部分。近年来,美海军积极与DARPA开展合作,探索构建以广域反潜探测、潜艇无人协同、水下保障、海底预置等为代表的新型装备体系,创新理念和技术成果频现,可能会对未来水下战装备构成和作战模式产生重大影响。
“海上猎人”最大航速27节，可对敌方潜艇进行长达70天的持续跟踪
发展背景
受浪、流、温、海底地貌等影响,水下声波探测和通信距离、精度、可靠性受到极大影响,客观上使得水下难以实现“透明化”,从而也就成为美海军不能完全掌控的作战空间。而随着潜艇主、被动降噪技术的广泛应用,先进的安静型潜艇在低速航行时,辐射噪声接近甚至低于海洋环境噪声水平,被美海军视为巨大的威胁。为此,本世纪以来,美海军将发展新型水下战能力作为装备建设重点,开启了水下战概念和手段的创新之路。
同时,装备建设经费投入不足也是促进美海军水下战能力创新的另一个重要原因。美海军一贯依托其先进而庞大的攻击型核潜艇部队控制全球关键海域和要点海峡。冷战结束后的前五年,美海军攻击型核潜艇总规模保持在大约90艘的水平,之后,由于建造和运行经费不足,这一规模一路下滑,本世纪初降到55艘的水平。此后几年,美海军试图将55艘作为其攻击型核潜艇长期保有的底线目标,认为低于这个水平,就难以有效承担水下战使命。但是,由于作为水下战主力的“洛杉矶”级核潜艇进入批量退役期,替代艇“弗吉尼亚”级受制于经费不足,建造速度难以加快,从2006年起,美海军将攻击型核潜艇保有底线调减为48艘,并一直延续至今。目前,美海军现役攻击型核潜艇虽仍有52艘,但根据造舰计划安排,2022年预计会降到48艘这个底线,2025～2036年的12年间将低于这个水平,最低时将降到接近40艘。面对这种情况,美海军认为,按照传统水下战能力建设方式,不仅无法解决核潜艇规模存在缺口这一问题,而且这一缺口还会继续扩大,必须寻求新的途径,建立全新的水下优势。为此,美海军2011年发布《水下战纲要》,强调必须用其他装备部分替代核潜艇执行水下战任务,随后加大了新型水下战能力的方案论证和装备技术研发验证。
美海军新型水下战能力的建设思路得到国防部的认可,在2014年启动“第三次抵消战略”后,美国防部立即将水下战能力确立为重点关注领域之一,目前已纳入“第三次抵消战略”初步确定的六大颠覆性能力之列。
“蓝鳍-21”自主水下无人潜航器根据任务形式不同可搭载不同的载荷,如情报、监视和侦察传感器，可增强海上网络通信能力的通信节点
主要成就
研发新型水下战装备和技术,难度极高,必须依靠创新的思维和颠覆性技术,才能取得突破;同时,发展新型水下战能力,直接关系到美国对全球海洋的控制力。基于这两个原因,DARPA成为水下战装备技术创新的主力,主管美海军基础科技工作的海军研究办公室也开展了大量研究工作,一些企业也参与其中,近两年以较快的频次推出一批创新成果。
通过多种创新方式,实现对潜艇的大范围跟踪探测
由于无人系统适用海域广,美海军将之作为弥补潜艇规模不足、研发新型水下战能力的首选,开展多个项目以实现水下大范围的跟踪探测能力。
DARPA先后开展了“分布式敏捷反潜系统”和“反潜战持续跟踪无人艇”两个重点项目,研究验证利用水下和水面无人系统进行反潜作战的方式。前一方案是利用数十个无人潜航器潜伏海底组成网络,向上仰视监测大面积海域。这个方案首创了自下而上探潜的模式,可以克服海面、海底散射对声探测的不利影响。理论上,潜伏在水下6千米的无人潜航器网络能够监视18万平方公里水域内敌方潜艇的活动。该项目于2010年启动,2013年完成大潜深试验,2016年完成组网海试。后一方案旨在利用无人水面艇贴身跟踪目标潜艇。DARPA委托美国科学应用国际公司研制一型三体无人艇进行概念和技术验证,艇长40米,最大航速27节,可对敌方潜艇进行长达70天的持续跟踪,首创持续贴身跟踪的反潜模式;该艇2010年开始研发,2016年6月首艇“海上猎人”号完成航速、机动性、稳定性等性能的海上试验,预计2018年服役,此后可能将批量建造。
美海军研究办公室2007年启动“深海主动探测系统”研发项目,旨在研发一套无人值守探测系统,通过水面舰布放,一套系统可探测近1万平方千米的海域,多套系统组网,可实现更大范围的探测。2009年,系统完成样机海试,2011年完成升级型海试。
液力机器人和波音公司联合开展了“自主无人水面艇”项目,目标是用滑翔式无人艇,将波浪的上下起伏转化为前进的动力,实现超长续航力。艇上搭载先进传感器,能有效探测安静型常规潜艇和无人潜航器。应用设想是:与P-8A反潜巡逻机协同探潜,或由多个水面艇组网探潜。在2015年完成与P-8A反潜机的联合应用试验;2016年“无人战士”演习期间,完成4艘无人艇的组网探潜试验。
采用潜布系统,形成新型水下集群作战能力
潜布系统以潜艇为母艇,布放后前出执行情报监视侦察和打击任务,美海军将其视为延伸潜艇“手眼”、扩大潜艇控制范围、保护潜艇安全的有效手段。目前发展的主要潜布系统包括“近海水下持久监视网”、大排水量无人潜航器、“蓝鳍-21”无人潜航器等。
“近海水下持久监视网”是美海军研究办公室的项目。该方案利用核潜艇搭载和布放固定式水听器阵、多种无人潜航器,确保众多装备各司其职,形成作战集群,对1万平方公里水域内的常规潜艇进行数月乃至数年的探测、识别、定位、跟踪。2005年开始样机研发,2012年完成样机研发,2013年完成样机海试,现在正处于舰队转化阶段。
大排水量无人潜航器也是美海军研究办公室的项目。该方案旨在研发长13.5米、排水量10吨、续航力超过120天的察打一体化无人潜航器,搭载声学传感器组网探测潜艇,可发射轻型鱼雷攻潜,还可搭载和布放多个小型无人潜航器。2015年4月,美海军研究办公室首次展出大排水量无人潜航器样机,8月通过低风险评审,按计划2017年服役。
2016年“海军技术演习”中,金枪鱼机器人公司研发的“蓝鳍-21”和“沙鲨”无人潜航器、航空环境公司研发的“黑翼”无人机参与其中。演习中,潜艇发射了一个“蓝鳍-21”无人潜航器,“蓝鳍-21”再释放两个微型“沙鲨”无人潜航器和一架“黑翼”无人机,执行情报、监视与侦察任务。演习中,由“黑翼”无人机完成潜艇与“沙鲨”间的通信中继,实现水下和水面的跨域通信和指控。
发展新型补给和导航技术,提高持续作战能力
为弥补水下平台续航力的不足并减少对GPS的依赖,DARPA于2016年5月启动了“深海定位导航系统”项目,方案是通过在深海中布放可连续高精度定位的声源,使潜艇、无人潜航器等获得连续高精度的导航信息,无需定期上浮修正累积误差。此前,在美国海军研究办公室的支持下,波特罗公司开展了“无人潜航器水下母港”研究工作,研发对无人潜航器进行无线数据中继和充电的技术。方案是布放数个“无人潜航器水下母港”,对无人潜航器进行补给,提高其持续作战能力。2007年开始研制该技术,2011年技术成熟度达到7级,2015年充电功率达到1700瓦。
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