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【国防技术】美国海军水下无人系统发展新思路分析

2017年1月,美国防科学委员会发布了《下一代水下无人系统》报告,这是继美国海军发布《2025年自主潜航器需求》以来又一份关于水下无人系统发展的重要文件。该项研究由美国防部委托开展,由美国防部高层亲自授权并组织,主要目标包括:一是探索水下无人系统在未来作战行动中的角色和任务,重点是如何利用水下无人系统应对“反介入/区域拒止”战略;二是开发成本较低、速度较快的水下无人系统的技术能力和作战概念,形成成本驱动型采办策略;三是对现有的军用和民用水下系统及相关技术进行审查评估,并就推动快速试验和实战演示验证的途径提出建议;四是对水下无人系统近期和中期的发展目标提出建议,同时要研究部署初始能力的方法及相关能力发展计划。而且,美军方还提出了创新性的作战样式,并将采用更为实用的水下无人系统采办理念。

一、突出水下无人系统对于联合作战的重要性

长期以来,美国海军对于水下无人系统的研发和应用更多偏重于执行ISR和反水雷等作战辅助任务。随着海军作战能力需求的变化,水下无人系统能力的提升,美国海军正重新审视水下无人系统在联合作战中的地位与作用。

(一)积极利用水下无人系统增强水下综合作战能力

美国海军认为,美国的潜在对手正在构建能对美军舰艇及水下基础设施形成威胁的能力,美国在水下战领域的优势正不断被削弱。而核潜艇等先进水下平台,由于建造和使用成本高昂,数量上无法完全满足作战需求,迫切需要补充新型作战力量,与潜艇形成优势互补,从而增强综合水下战能力。《下一代水下无人系统》报告指出,水下无人系统能够有效补充并拓展有人水下系统的能力,对当前因缺乏有效作战手段而难以执行的军事任务,可由无人作战系统来完成,即便是核潜艇能够完成的任务,水下无人系统的协同和配合也能大幅提高作战效能。

(二)积极增强水下无人系统跨域协同作战能力

如何充分发挥水下作战优势以弥补其他作战领域面临的严峻挑战,是美国海军重点关注的问题。创造性地使用水下无人系统,能为美国海军提供全新作战能力。美国海军认为,未来水下无人系统的应用模式将主要是联合使用和分布式作战,联合形式包括:多形态无人系统跨域协同或组网、异构无人系统协同或组网、子母式无人系统接力作战、跨介质组合式无人系统等。美国海军于2016年“先进海军技术演习”期间,演示了“潜艇-无人潜航器-无人机”子母式协同作战的能力。上浮式有效载荷和深海预置武器等新概念装备的出现,也可视为该努力的一部分。

二、探索水下无人系统的创新性作战样式

随着先进军事技术的进步和能力的提升,水下无人系统可胜任的任务边界也不断扩展。《2025年自主水下航行器需求》报告在传统的ISR、反水雷等7项使命任务外,又面向未来作战,提出了海床战、反无人潜航器战和非致命海上控制等创新性作战概念。

(一)海床战

海床战指在敌方近海实施的、对敌方海床基础设施和无人预置传感器及武器进行干扰和打击的水下作战。由于潜在对手正积极发展反潜飞机、舰艇、潜艇、海床武器和传感器系统,以探测、定位和攻击其他国家的潜艇。因此,水下兵力在敌方“反介入/区域拒止”(A2/AD)作战区域内执行多样化任务时,面临的风险不断增大。所以,美国海军提出开发相关能力,以致瘫、欺骗和摧毁敌方海床基础设施、无人反潜传感器与系统等要害军事目标。

(二)反无人潜航器战

反无人潜航器战指采用多种手段,使敌方难以运用无人潜航器等水下无人系统进行有效作战,作战环境包括前沿作战和领海防御作战两种。美国无人潜航器能力不断发展,但潜在对手也在发展其自主潜航器能力,并且正迅速接近美国水平。因此,美国海军希望研发相关方法、技术与战术,以应对敌方无人潜航器的探测、侦察以及在必要时对敌方无人潜航器进行攻击。

(三)非杀伤性海域控制

非杀伤性海域控制指利用水下无人系统的隐蔽性,在不暴露身份的情况下采取威慑性行动,在海上敏感区域形成事实控制,同时避免有人作战平台可能引发的对抗升级。水下非致命海上控制是控制冲突烈度的有效手段,并可使己方在政治上处于有利地位。正在研发的反潜战持续跟踪无人水面艇和超大型无人潜航器等装备,将为这一作战样式提供能力支撑。

三、建立面向实用的水下无人系统采办理念

美国海军认为,当前的水下无人系统采办理念源于潜艇等有人主战平台的研发和采办,对于系统综合能力要求过高,采办过程繁琐,不适合水下无人系统这种采购量大且作战寿命有限的低成本系统,迫切需要转变装备建设思路。

(一)有选择地降低战技性能要求

美国海军研究发现,当前水下关键技术发展仍面临瓶颈,过高要求隐身、水下通信、自主控制、能量存储、部署和回收等能力,在一定程度上反而制约了水下无人系统的应用。因此应考虑从实用性出发,改变设计思路,有选择地降低战技性能要求,有助于克服某些困扰水下无人系统发展的技术障碍。如放松对隐身的限制,则水下无人系统可定期浮出水面,从而改善水下无人系统的通信能力,也使其可采用较成熟的柴电动力推进技术,扩展巡航能力。

(二)建立“数量即质量”全新理念

美国海军正考虑在水下无人系统装备建设领域转变以往强调性能和质量采办理念。美国海军以往长期倾向于将无人系统与有人潜艇同等对待,期望水下无人系统能执行多种复杂任务。随着在无人系统使用经验的不断积累,美国海军逐渐认识到,水下战场是最能体现“数量即质量”观念的地方,无人系统的综合作战能力在未来很长一个时期内都无法与潜艇这类主战平台相匹敌,分布式、网络化部署大量低成本无人系统才是取得水下战场优势的关键。因此有必要降低系统研制难度和成本,以实现快速大批量采购。

(三)采用“成组实施”的研发策略

美国海军研究认为,大多数无人系统是功能相对单一的中小型低成本系统,当组合使用时才能完成复杂的任务,发挥出更大的作战效能,如探雷和灭雷无人潜航器。“成组实施”策略指将若干不同的水下无人系统项目组合为一个大项目进行研发,从设计上确保能力不同、任务不同的水下无人系统能够协同工作,共同完成复杂的作战任务。采用成组采办的策略,可提高任务和使用的灵活性,并有助于形成完整的作战能力。

(四)简化采办流程,引入商用技术与产品

美国海军意识到,应充分利用美国海军“海上开放式结构自主性”等前期研究成果,建立能够促进快速部署、嵌入创新概念、持续进行能力升级的采办计划,简化相关的测试评估和后勤需求评估过程,尽快形成装备投入部队试用,并通过实践获取经验和数据,持续改进升级。对于执行相对简单“反应性”任务的“非主战型无人潜航器”,应尽可能考虑利用现有的商用平台,而不是启动全新的平台研制计划。

美国海军高度关注水下无人系统发展,在长期保持技术领先地位的同时,不断根据需求变化调整其装备发展思路。近年,美国海军面向真实战场条件,特别是“反介入/区域拒止”作战背景,主动反思水下无人系统在联合作战体系中的地位和作用,积极探索水下无人系统作战样式和概念,寻求改进相关装备的采办理念,其经验和做法值得借鉴。




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