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無人潛航器徹底改變反潛戰(zhàn)爭?水下戰(zhàn)場遠(yuǎn)比這復(fù)雜
點擊:  作者:諶為 樂天    來源:戰(zhàn)略前沿技術(shù)  發(fā)布時間:2017-03-04 10:25:30

 

             過去幾年中,科技的光環(huán)讓很多人認(rèn)為無人潛航器會徹底改變反潛戰(zhàn)爭。在2016年年初,英美安全信息委員會(BASIC)發(fā)布了一份報告,旨在影響英國對于替換搭載三叉戟導(dǎo)彈的核動力潛艇的辯論。這份報告認(rèn)為,空中無人機和無人潛航器能力不斷增強,水下非聲探技術(shù)不斷發(fā)展,處理海量數(shù)據(jù)的能力不斷提升,將導(dǎo)致潛艇沒有藏身之處。

無處藏身是夸大

其實,據(jù)《簡氏國際海軍》2月指出,英美安全信息委員會的這份報告僅收集了無人潛航器技術(shù)的進展,而沒有權(quán)衡海洋龐大的規(guī)模,和考量在一個敵對、不均衡和不確定的環(huán)境中操作可能遇到的種種困難,其所做出的結(jié)論——海洋將變得無處藏匿,是過分簡單和夸大的。

毫無疑問,技術(shù)進步將帶來新的攻防方式,同時改變水下戰(zhàn)場的作戰(zhàn)模式。

核攻擊潛艇發(fā)展已經(jīng)有超過60年的歷史,其特點為速度快、潛航續(xù)航能力無限,巨大的能源儲備保證船體搭載大量多套復(fù)雜的傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和能執(zhí)行多重任務(wù)的武器。美國海軍的核動力潛艇已經(jīng)逐步其降噪和隱形能力。

自冷戰(zhàn)結(jié)束以來,核攻擊潛艇面對的通常是實力比它弱得多的對手,其主要功能——在公海中尋找、跟蹤并最終摧毀敵方潛艇——已經(jīng)極大擴展,現(xiàn)在情報、監(jiān)視和偵察(ISR),混編入特種部隊,和使用巡航導(dǎo)彈對陸地進行攻擊已經(jīng)成為其關(guān)鍵角色,并且這些任務(wù)已經(jīng)拓展到沿海水域。

直到最近,對核攻擊潛艇最具威脅的情況才出現(xiàn),來自淺海水域的空中,部署聲納浮標(biāo)的海上巡邏機,或者吊放聲吶的直升機。盡管如此,這些平臺的續(xù)航能力和海域搜索能力都是有限的,這極大地削弱了其威脅。

潛艇盡管具有強大的進攻能力,但其自衛(wèi)能力仍非常有限,并且主要依靠隱身能力來生存。潛艇的反制手段和誘餌提供了一定程度上挫敗攻擊的能力,但和水面艦艇沒法比。

此外,低頻聲納(LFAS)已經(jīng)證明是在公海尋找潛艇的有效手段,但在深海和復(fù)雜海洋環(huán)境中卻遠(yuǎn)未如此。

低頻聲納對有爭議領(lǐng)域進行更全面的海底掃描,更好的海洋圖形建模和更精細(xì)的信號處理都?xì)w功于,增加潛艇在沿海水域被探測到的風(fēng)險。中國已重資投入低頻聲納,用可變深度和拖曳聲納來裝備越來越多的驅(qū)逐艦、護衛(wèi)艦和巡洋艦。試驗已經(jīng)開始探索無人地面車輛(USV)的適配性系統(tǒng),在海上提供擴展型持續(xù)監(jiān)測。

磁異探測,激光雷達(dá),弱探測和其他非聲學(xué)傳感器并不是新技術(shù),而且迄今為止在反潛戰(zhàn)中影響極小。

然而,他們的潛力可能通過小型化而實現(xiàn),減少能源需求,提高信號處理,使它們?yōu)闊o人駕駛飛行器(UAV)提供更多的有效載荷。通過快速轉(zhuǎn)換和空中平臺協(xié)同互聯(lián),這可以在有限而多變的區(qū)域提供持續(xù)監(jiān)視。

這些傳感器也可能適合安裝在海底。自1950年代初聲監(jiān)測系統(tǒng)首次部署后,海底聲學(xué)傳感器成為美國反潛戰(zhàn)的關(guān)鍵部分。據(jù)信,俄羅斯和中國目前已經(jīng)具有類似的系統(tǒng)部署。早在十年前,美國展示了先進部署系統(tǒng)的可移動臨時版本概念,以向沿海地區(qū)和港口公開部署無人潛航器。在2015年年底的一個展覽,中國船舶工業(yè)集團公司展示的模型表明,海底聲學(xué)陣列和其它傳感器極其可能和武器都已聯(lián)網(wǎng)。

海底已經(jīng)成為反潛戰(zhàn)環(huán)境中日益重要的要素。這些變化有可能限制核攻擊潛艇操作,需要接受沿岸海域無法進入的決定,或盡量適應(yīng)能夠減少威脅和風(fēng)險的平臺。這不是潛艇戰(zhàn)的新現(xiàn)象。以往,通信攔截、雷達(dá)和聲納技術(shù)方面的進步,都威脅到潛艇的生存能力,但潛艇每一次都能自我演化以降低威脅。

未來道路

從反介入/區(qū)域拒止的觀點看,美國無法在沿岸水域操作,這將影響潛艇艦隊的任務(wù)和更廣泛的部署,尤其是兩棲和艦載航空。美國因此設(shè)置課程,以適應(yīng)其平臺和能力來維持在沿海的水下作戰(zhàn)能力,其他國家的海軍也不得不對其未來做出決定。

在很大程度上,核攻擊潛艇的風(fēng)險與它的大小有關(guān),這是由其核動力決定的,需要部署大量各型設(shè)備,裝配大型的足夠的武器,以產(chǎn)生長期而重要的影響,還需要足夠的人員來操作和維護所有的系統(tǒng)。

嚴(yán)格來說,無人潛航器能力有限,只能是核攻擊潛艇的一部分。它們在聲、磁或可視方面不起眼,因此難以發(fā)現(xiàn)。即便這樣的潛航器被發(fā)現(xiàn)或摧毀,也無關(guān)緊要。核攻擊潛艇是一種非常昂貴的資產(chǎn),需要大約100人操作,如果被摧毀,對環(huán)境的破壞是長期的。因此,十多年來,海軍對核攻擊潛艇到高風(fēng)險沿海部署無人潛水器任務(wù)相當(dāng)謹(jǐn)慎。

然而,無人潛航器的發(fā)展明顯滯后于無人機,在很大程度上因為環(huán)境的障礙。最重要的因素是海水介質(zhì),在低頻不支持電磁波的傳播。兩個重大的挑戰(zhàn):如何遠(yuǎn)距離控制發(fā)射后的潛航器;以及如何傳輸收集的數(shù)據(jù)。

動力挑戰(zhàn)

開發(fā)實用型潛航器的第三大挑戰(zhàn)是可用的電源,表現(xiàn)在推進動力和武器載荷。

電池或燃料電池技術(shù)的功率限制影響無人潛航器的速度和續(xù)航能力,比如環(huán)境型波浪推動滑翔機,如201612月被中國發(fā)現(xiàn)的斯洛克姆G2。水下潛航器似乎有無限期的潛力,續(xù)航時間極長,但速度緩慢。

水下滑翔機的兩種基本設(shè)計已成為主流:一采用低阻力的流線型外殼,水下翅膀然后轉(zhuǎn)換為前進運動;第二組潛航器臍帶附有浮漂利用海水膨脹運動傳輸?shù)降撞浚M而機翼產(chǎn)生浮力產(chǎn)生向前的運動。

盡管這樣的滑翔機有很強的巡航能力,但速度只有1節(jié),他們遵循側(cè)通過特性。這限制了它們在戰(zhàn)術(shù)上的效用,但適合海洋數(shù)據(jù)采集等任務(wù),按預(yù)定程序可跟蹤、傳感和記錄海洋特征如溫度、鹽度、和其它數(shù)據(jù),可用于改善聲納性能建模。

缺乏戰(zhàn)術(shù)機動性使得水下滑翔機無法滿足核攻擊潛艇的要求。與魚雷類似,無人潛航器的設(shè)計選擇主要圍繞儲能電池或燃料推進裝置,如Otto燃料發(fā)動機,或混合動力。

然而,除非他們是一次性的,而且成本低廉,無人潛航器使用液體燃料具有挑戰(zhàn)性。大多數(shù)常規(guī)動力無人潛航器的重點是電力推進,使用鋰離子和其他先進的電池技術(shù)。

雖然無人水下潛航器的電池能用幾個小時或幾天,它必須是受距離和傳感器負(fù)荷的影響,它們需要充電。無人水下潛航器的回收將帶來新的難度和位碼頭、感應(yīng)充電選項正在研究中,如在海底創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施。這是海軍研究辦公室的計劃概念,也是DARPA水螅計劃重要部分。

無人水下潛航器流體動力學(xué)表明,速度翻倍,所需能量要增加8倍。更高效、更慢的速度顯然需要更長的時間,才能達(dá)到操作區(qū)域。性能的妥協(xié)導(dǎo)致大多數(shù)無人潛航器目前運行在5節(jié)之內(nèi)。類似的權(quán)衡需要優(yōu)化能量存儲和負(fù)載之間的關(guān)系,如大小、動力和續(xù)航。

在與母艇保持足夠的距離的同時,水下潛航器要求50-100節(jié)的發(fā)射平臺,對網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸提出了真正的挑戰(zhàn)。

無人潛航器一直用于危險的任務(wù),如在近海獵雷/清雷,一般都與母艇相連,而不是遠(yuǎn)程操作,并非真正的無人潛航器。

深海海洋調(diào)查需要做出合乎邏輯的選擇,復(fù)雜的環(huán)境和任務(wù)需要更高層次的人工智能。

潛艇的能力取決于許多傳感器,靠處理器強大的計算機,仍然需要相對龐大的團隊和人員,來解釋和過濾信息。

復(fù)制所有態(tài)勢中感知的圖像對于小型無人潛航器是一個巨大的挑戰(zhàn),雖然自主水下航行器能只提供核攻擊潛艇的子傳感器。

水的光通信可以支持更高的數(shù)據(jù)速率,但目前受限于短視線范圍。聲學(xué)通信距離較長,但不能支持高數(shù)據(jù)速率,嚴(yán)重限制了無人潛航器水下搜集的情報。

運載工具

從部署的角度,核攻擊潛艇可以作為無人潛航器的母船,但是它將對潛航器短期和中期的設(shè)計產(chǎn)生不利影響。無人潛航器的尺寸和形狀必須兼容母艇的運輸和發(fā)射設(shè)施,這受限于潛艇設(shè)計。

無人潛航器可以從船內(nèi)信號發(fā)射裝置發(fā)出,圓柱形裝置直徑約為100毫米,長度約為500毫米。略大的炮彈(直徑約200毫米和長度1.5)可以部署在潛艇的反制發(fā)射口,但這些必須事先加載。

中型水下潛航器可以利用潛艇的魚雷發(fā)射管。重量級的魚雷是通常直徑約533毫米,長約7米,所以能兼容水下潛航器。俄羅斯?jié)撏аb備有650毫米管,美國海狼級核攻擊潛艇有直徑660毫米的發(fā)射管。

弗吉尼亞級核攻擊潛艇有12個單獨的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈垂直發(fā)射管,被兩個87英寸的多用途弗吉尼亞載荷管(VPT)替換。這種設(shè)計是為了重構(gòu)戰(zhàn)斧發(fā)射管,以部署大型無人潛航器。俄亥俄級潛艇攜帶巡航導(dǎo)彈的導(dǎo)彈發(fā)射管提供了更大有效載荷,最重要的是能夠在核潛艇船體部署更長的水下機器人。

責(zé)任編輯:向太陽
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