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“水下幽行者”的潛力有多大?
2020-08-21 11:15:55 來源: 解放軍報
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    “護身符”無人潛航器;

    “休金4500”無人潛航器;

    “大鍵琴”無人潛航器;

    “長尾鮫”無人潛航器。

    (陽明 石峰供圖)

    今年5月,俄羅斯有關媒體報道稱,“波塞冬”無人潛航器將于2020年秋季在北極海域進行首次發射。

    而在此前,美國有退役軍官稱,“虎鯨”無人潛航器應該在未來衝突中扮演布雷等進攻角色,而非只是擔負潛伏與偵察任務。

    來自美俄的這兩則消息,是當前各國日益重視無人潛航器發展與使用的集中體現。

    未來作戰中,隨著無人係統和人工智能技術的發展,在廣闊的海洋中,無人潛航器將發揮更大作用。那麼,無人潛航器這種被稱為“可能改變未來海戰模式”的裝備,它的發展現狀與未來走向如何?請看本期專家解讀——

    近年來,有一款外觀酷似潛艇、體量卻只相當于“迷你版”潛艇的水下無人裝備,越來越受到世人關注。它,就是無人潛航器。

    無人潛航器,是指無人駕駛、依靠遙控或自動控制係統在水下航行的作業平臺。

    無人潛航器的研制工作始于上世紀50年代,早期的水下無人潛航器只是用于民用領域,用來代替潛水員進行沉船打撈、深水勘探以及鋪設水下電纜等作業。

    上世紀90年代,無人潛航器的軍事價值開始受到重視,並得到迅速發展。

    目前,全世界已有10多個國家的1000多艘各種用途的無人潛航器投入使用,一場悄無聲息的無人潛航器研制競爭已經拉開帷幕。

    先天攜帶無人家族優良基因

    作為無人裝備係統的一個分支,無人潛航器繼承了無人家族的優良基因。與潛艇等傳統有人裝備相比,它在許多方面具有明顯優勢。

    目標特徵小,隱蔽性好。無人潛航器可分為微型、輕型、中型和重型4種類型。其中微型無人潛航器重量只有幾十千克。目前,尺寸最大的無人潛航器也不過200噸左右,核動力無人潛航器“波塞冬”的重量約100噸,而常規潛艇的排水量動輒上千噸。相比之下,無人潛航器的體積較小、重量較輕。一般而言,水下平臺噸位越小,其産生的噪聲和磁場也就越小。因此,無人潛航器在水下航行時,很難被探測發現。

    不懼傷亡,可持續作戰。由于是無人平臺,這類潛航器在設計和使用時可以不用考慮人的生理心理極限和傷亡問題,非常適合在惡劣的水下環境中執行各種危險、枯燥的任務。挪威海軍裝備的“休金4500”無人潛航器能夠以3.5節航速在400米水深處連續工作17個小時。“波塞冬”的最大工作深度據稱可達1千米。

    成本較低,使用效費比高。與有人潛航平臺相比,無人潛航器不用配備生命維持係統,構造相對簡單,其研制、生産和保養經費相對較低。即便遭受損失,它在戰鬥力恢復、後續梯隊投入和新生力量補充等方面也比有人作戰平臺更具優勢。

    布放方式多樣,使用靈活度高。無人潛航器可以從潛艇、水面艦艇、飛機等多種載具上布放,部分無人潛航器甚至可以分段拆裝後打包空運,非常適合執行時間要求緊、事發地點距離遠的應急救援和機動作戰任務。

    無人潛航器諸多優勢正在釋放

    由于具有諸多優勢,無人潛航器目前已經應用于海洋調查、水雷對抗、海上偵察監視等領域,正朝著模塊化和多功能方向發展。它所蘊含的諸多能量正在不斷釋放,對海上作戰模式的轉變産生著深刻影響。

    收集水文數據。海軍作戰高度依賴水文環境數據,能否有效掌握海水的溫度、鹽度、密度以及潮汐、海浪、洋流等變化規律,關係著海上作戰的成敗。

    傳統上各國習慣使用海洋測量船收集水文數據,但測量船畢竟數量有限,並且容易受到沿岸國家的關注和幹擾。

    因此,近年來一些國家開始使用無人潛航器採集水文數據。俄羅斯海軍研發的“大鍵琴-1R”無人潛航器,借助側向聲吶勘察海洋、海底,也可配備攝像機、海水狀態傳感器等,用以提高所收集數據的質量。美“鮑迪奇”號海洋測量船投放的一種無人潛航器,可借助海水浮力向前遊動,能持續工作4-6個月,最大航程可達6000千米。下潛時,它可利用聲吶等傳感器,收集水下不同深度的海洋環境數據,上浮時用無線電信號回傳數據。

    高效對抗水雷。水雷具有隱蔽性好、易布難掃、作戰效費比高等特點。傳統的獵雷、掃雷方式存在很高的危險性,操作者需要承受很大精神壓力。使用無人潛航器不僅可以減少人員傷亡,提高掃雷效率,還可以在戰前沒有取得制空制海權的條件下,對敵近岸水域的水雷進行摸排,為兩棲登陸作戰時迅速清掃做好準備。

    目前,無人潛航器掃雷技術已比較成熟,德國、日本、法國等國海軍都列裝了用于掃雷作業的無人潛航器。德國的“長尾鮫”、澳大利亞的“塞拉菲那”都可以執行掃雷任務。法國研制的無人潛航器主要用于掃雷滅雷,近些年還推出了自主掃雷式無人潛航器概念。

    英國BAE公司開發的“護身符”無人潛航器不僅可利用聲吶係統對水雷進行定位,而且可以發射自身攜帶的“噴水魚”滅雷具排除水雷。

    實施水下偵察。隨著制造工藝的提高,現代潛艇噪聲越來越小,對其探測識別難度也越來越大,尤其是具有高機動性和長自持力的核動力潛艇,一旦進入深海大洋將很難覓其蹤影。因此,在核潛艇基地附近蹲守,第一時間發現核潛艇出港動向是整個反潛作戰的關鍵。

    但是,核潛艇基地附近海域往往部署有比較完善的反潛體係,有人水下平臺很難滲透進去。

    無人潛航器具有隱蔽性好、持續作戰能力強等特點,可通過有人作戰平臺在一定位置施放,自主航行到敵港口基地的關鍵區域監視潛艇動向,並將潛艇出港信息及時傳遞給後方。

    目前此類無人潛航器大多處于概念驗證階段,美亨廷頓·英格爾斯工業公司研發的一款名為“海神”的無人潛航器已于2017年完成對抗性戰鬥空間的任務測試,據稱該型無人潛航器可在預定水域巡邏,隱蔽偵察彈道導彈核潛艇。

    除了上述領域,美俄英法等國圍繞無人潛航器還提出一係列新的構想。如俄羅斯的“贗品”無人潛航器可用于模擬真實潛艇的物理場。美國的“曼塔”無人潛航器在離開潛艇後,能用所裝載的魚雷、導彈或水雷獨立完成作戰任務等。

    未來,無人潛航器可能會像無人機一樣具有通信中繼、信息對抗甚至打擊時敏目標的能力。

    今後發展仍需跨越溝溝坎坎

    雖然近年來發展迅速,但是水下特殊的作戰環境,使無人潛航器目前在動力、通信、載荷和自主作戰等方面仍面臨著一係列困難和挑戰。對此,各國正在積極攻關。

    加強動力係統。大多數無人潛航器依靠電池提供動力,而現階段電池的能量密度無法支撐無人潛航器長時間高速航行。多數無人潛航器只能以4到5節甚至更低的速度航行。

    目前各國科研人員正在嘗試使用燃料電池、油電混合動力等方式提高無人潛航器的續航能力。採用核能作為動力的 “波塞冬”無人潛航器,據稱航程可達1萬千米。

    突破載荷限制。無人潛航器的優勢在于尺寸小,其缺陷也在于尺寸小。無人潛航器多數通過潛艇的魚雷發射管投放,其直徑一般不超過533毫米,排水量大部分為1噸多。這樣的尺寸和排水量導致無人潛航器的有效載荷十分有限,作戰效能受到限制。為此,各國都在發展可以從水面艦艇、碼頭投放的大直徑無人潛航器。如美軍的“虎鯨”無人潛航器直徑超過25米。同時受無人機組網的啟發,一些國家的科研人員還在考慮將多個功能各異的無人潛航器組成一個集群,採用蜂群作戰的方式來解決單個無人潛航器載荷不足的問題。

    克服水下通信障礙。由于水的特殊物理屬性,信息在水下傳輸要比在空氣中傳輸困難得多。地面上常用的無線電通信手段無法在水下使用,水聲通信、光通信、微波通信等傳統水下通信手段至今沒有解決傳輸距離短、帶寬有限的弊端,無法支持復雜戰場態勢信息實時傳輸。光纖有線通信雖然傳輸容量大、速度快,卻是以犧牲無人潛航器的活動半徑為代價。為此,各國一方面正在加緊探索磁感應通信等新型通信手段,另一方面,也提出可適當降低無人潛航器的隱身性能,允許其定期浮出水面與外界進行無線電通信。

    提高“智商智能”。水下通信障礙使得水下潛航器對自主性的需求比無人機更加迫切。遺憾的是,當前人工智能的發展水平尚不足以支撐無人潛航器進行真正的自主作戰。在相當長的一段時間內,“人在回路”仍將是其基本模式。例如,無人潛航器目前還無法自主規避漁網等水下障礙,也無法自主實現與母艦的對接與回收。目前各國的科研人員正圍繞環境自適應、編隊的協同控制、協同導航定位等領域展開攻關,助力無人潛航器在復雜的海洋環境中自主協同完成各項任務。(趙鵬 鄧 維 作者單位:國防大學)

【糾錯】 責任編輯: 韓松豫
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