自主式水下航行器——“脫韁黑馬”奔向水下戰(zhàn)場

自主式水下航行器——

“脫韁黑馬”奔向水下戰(zhàn)場

■麻曉晶

今年4月，澳大利亞安杜瑞爾工業(yè)公司牽頭研制的首艘試驗(yàn)型“幽靈鯊”無人潛航器下水。此舉意味著，澳大利亞海軍距離接收這種自主式水下航行器又近了一步。

和遙控式水下航行器相比，自主式水下航行器的一個(gè)明顯標(biāo)志是擺脫了系纜的束縛，擁有一定“頭腦”和行動自主性。作為新一代水下機(jī)器人，它能夠代替潛水員或小型潛艇在水下環(huán)境執(zhí)行多種任務(wù)，因此也被一些軍迷稱作水下戰(zhàn)場的“脫韁黑馬”。本期“裝備動態(tài)”，讓我們聚焦當(dāng)前各國自主式水下航行器的發(fā)展。

CURV-21型遙控潛航器。

“雷穆斯-620”自主式水下航行器。

擺脫系纜的無人潛航器

自主式水下航行器是無人潛航器的一種。顧名思義，無人潛航器是指無人駕駛卻能在水下航行的載具，是水下作戰(zhàn)的新利器。根據(jù)操控方式的不同，無人潛航器可分為遙控式水下航行器和自主式水下航行器。

其中，遙控式水下航行器問世較早，其特點(diǎn)是利用“臍帶”——系纜提供動力和發(fā)出控制指令，主要用于水下安全檢查、深海打撈等任務(wù)。2022年，美國海軍從接近3800米的海底打撈F-35C戰(zhàn)斗機(jī)，用的就是CURV-21型遙控潛航器。

自主式水下航行器是伴隨著人工智能和其他計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而問世的?！白灾鳌倍郑砻魉且环N綜合利用人工智能等先進(jìn)技術(shù)的水下平臺，不僅有“思想”，而且活動范圍更大，行動更加隱蔽。

以亨廷頓-英格爾斯工業(yè)公司的“雷穆斯-620”自主式水下航行器為例，它配備有先進(jìn)的傳感器、導(dǎo)航和通信系統(tǒng)以及任務(wù)管理軟件，下潛深度可達(dá)600米，自持力達(dá)110個(gè)小時(shí)，能夠用于執(zhí)行反水雷、水文勘測、情報(bào)收集、監(jiān)視和電子戰(zhàn)任務(wù)。美國一家公司為美國海軍研制的“虎鯨”無人潛航器續(xù)航力據(jù)稱超過10000千米，下潛深度逾3000米。

明顯增加的下潛深度、持久的續(xù)航力、更加靈活的使用方式、可觀的使用潛力，讓自主式水下航行器很快受到多國重視。

經(jīng)過多年來的發(fā)展，當(dāng)前的自主式水下航行器根據(jù)尺寸和重量的不同，已經(jīng)擁有小型、中型、大型、超大型等不同類型。如亨廷頓-英格爾斯工業(yè)公司的“雷穆斯-300”長2.3米，重56千克，屬于小型自主式水下航行器。美國“藍(lán)鰭”水下機(jī)器人公司研制的“刀魚”無人潛航器，屬于中型自主式水下航行器。由澳大利亞安杜瑞爾工業(yè)公司牽頭為本國海軍研制的“幽靈鯊”無人潛航器，屬于超大型無人潛航器。

自主式水下航行器的大小不同，布放方式也不盡相同，分別有碼頭布放、水面艦船布放、潛艇布放、飛機(jī)布放等。一般來說，中小型自主式水下航行器通常通過水面艦船、直升機(jī)或潛艇布放，一些超大型自主式水下航行器則需通過碼頭布放。

如美國海軍的“剃刀鯨”中型自主式水下航行器，一般是通過潛艇的干甲板掩蔽艙來布放和回收，2023年底開始測試用魚雷發(fā)射管布放和回收。不過，到目前為止，世界上只有瑞典海軍正式采用了通過533毫米魚雷發(fā)射管布放和回收自主式水下航行器這種方式。

“幽靈鯊”無人潛航器。

“休金”長續(xù)航型自主式水下航行器。

“刀魚”無人潛航器。

“水中新幽靈”能文能武

一些軍迷也稱自主式水下航行器為“水中新幽靈”，這是因?yàn)樗鼈儩撔杏谒袝r(shí)，比有人潛艇更隱蔽。從擔(dān)負(fù)的任務(wù)情況看，它們中有的平時(shí)能遂行水下情報(bào)監(jiān)視和偵察等任務(wù)，戰(zhàn)時(shí)能遂行反水雷、反潛艇甚至攻擊水面艦船等任務(wù)，可謂文武兼?zhèn)洹?/p>

當(dāng)前，依靠所搭載的多種傳感器和任務(wù)模塊，自主式水下航行器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

收集情報(bào)和目標(biāo)探測是自主式水下航行器的強(qiáng)項(xiàng)。比如，以色列航空工業(yè)公司2023年推出的“藍(lán)鯨”無人潛艇就是一種主要用于水面水下目標(biāo)探測、聲學(xué)情報(bào)搜集的自主式水下航行器。它能用所配備的雷達(dá)和光電系統(tǒng)探測海上和近岸目標(biāo)，通過可伸縮桿上的衛(wèi)星通信天線發(fā)送信號傳輸數(shù)據(jù)。它還能用數(shù)十米長的拖曳聲吶和兩側(cè)的陣列聲吶探測搜集聲學(xué)情報(bào)，用合成孔徑聲吶探測水雷。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，自主式水下航行器進(jìn)入加速發(fā)展期，有的自主式水下航行器已發(fā)展成一個(gè)系列。如挪威康斯伯格海事系統(tǒng)公司的軍民兩用“休金”自主式水下航行器，就包括“休金-1000”“休金-3000”“休金-4500”以及“休金”長續(xù)航型、“休金”優(yōu)勝型等多個(gè)型號。每個(gè)型號在下潛深度、自持力和傳感器配置上都有所不同，對應(yīng)著不同的使用環(huán)境和任務(wù)需求。

今年5月，“休金”長續(xù)航型通過接收測試，并作了運(yùn)行展示。該型號配備了更多先進(jìn)傳感器，包括高清晰度聲吶、回聲測深儀和環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等，能夠長期自主地執(zhí)行海底測繪、海洋水文調(diào)查、環(huán)境監(jiān)控等任務(wù)。

如果說中小型自主式水下航行器功能上更偏重于“輔助和支持水下作戰(zhàn)”，那么，一些超大型自主式水下航行器“自己出手直接攻擊”的占比明顯有所提升。這是因?yàn)槌笮妥灾魇剿潞叫衅饔袟l件配置更多武器系統(tǒng)，遂行打擊作戰(zhàn)任務(wù)。

2023年，韓國韓華海洋公司在一次防務(wù)展上展出了“超大型作戰(zhàn)無人潛航器”。這型自主式水下航行器長23米，排水量60噸，采用鋰離子電池和不依賴空氣動力系統(tǒng)，一個(gè)明顯特點(diǎn)是它配置了2個(gè)魚雷發(fā)射管。

這里，有必要提一下俄羅斯研制的“波塞冬”核魚雷。該魚雷長24米，最大速度107節(jié)，射程10000千米，潛深近千米，可謂名副其實(shí)的“撒手锏”。從一定程度上講，它也是一種自主式水下航行器。

高度自主是其未來發(fā)展方向

可以預(yù)見，自主式水下航行器未來很可能成為水下戰(zhàn)場的“規(guī)則改變者”。但至少目前，其發(fā)展仍受到一定限制。這些限制，或?qū)⒊蔀槠浣窈蠹铀侔l(fā)展的一個(gè)個(gè)突破口。

首先，其能源供給方式將發(fā)生變革并趨于多樣化。目前，不少自主式水下航行器使用鉛酸電池和鋰離子電池作為動力來源，這種動力來源顯然無法滿足未來自主式水下航行器長期安全執(zhí)行多重任務(wù)的需要。對此，不少國家已開始進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，尋找、測試和開發(fā)高功率液體或固體燃料電池，同時(shí)試圖利用可再生能源、浮力推進(jìn)、水下充電等技術(shù)，推動自主式水下航行器動力系統(tǒng)變革。2017年6月，美國麻省理工學(xué)院曾研發(fā)過一種新鋁水動力系統(tǒng)，據(jù)稱能夠使自主式水下航行器的續(xù)航力明顯增加。同時(shí)，一些國家及相關(guān)企業(yè)也在努力，力求把自主式水下航行器的使用變得更加安全。亨廷頓-英格爾斯工業(yè)公司正為自主式水下航行器開發(fā)一種防震防火的密封艙。這種密封艙能夠檢測監(jiān)控鋰離子電池使用狀態(tài)，適時(shí)發(fā)揮作用，避免事故的發(fā)生。

其次，將在更大程度上實(shí)現(xiàn)自主化。目前，自主式水下航行器雖然在航行路徑規(guī)劃、避障避碰、編隊(duì)航行等方面依托人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一定程度的行為自主，但在自主決策和水下自適應(yīng)能力方面，還無法達(dá)到人們的預(yù)期。面對水下戰(zhàn)場的復(fù)雜多變，自主式水下航行器在沒有人類參與的情況下應(yīng)對起來還有不小困難。對于這一點(diǎn)，一些國家正致力于推動自主式水下航行器向應(yīng)對更復(fù)雜情況的方向發(fā)展。法國海軍集團(tuán)當(dāng)前正著手利用法國航空航天研究中心開發(fā)的有“無人機(jī)大腦”之稱的“可控性決策自主”能力系統(tǒng)，對自主式水下航行器進(jìn)行技術(shù)測試。日本也成立了專門機(jī)構(gòu)，進(jìn)行相關(guān)研究。

再次，將進(jìn)一步突出協(xié)同和集群作戰(zhàn)能力。要想實(shí)現(xiàn)協(xié)同和集群作戰(zhàn)，自主式水下航行器需要通過傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)與其他作戰(zhàn)平臺高效互通，進(jìn)而完成復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)。目前，一些技術(shù)問題仍難以解決，主要是因?yàn)楹５篆h(huán)境較為復(fù)雜，而未來的作戰(zhàn)環(huán)境變化更多，這些難題有待于通過人工智能技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展等加以解決。

當(dāng)前，仿生類自主式水下航行器發(fā)展較快。如今年2月和3月，在美國加利福尼亞州南部海岸測試的“蝠鲼”自主式水下航行器原型機(jī)，其外形和有著“魔鬼魚”之稱的海洋生物蝠鲼非常相似。選擇這樣的外形，是因?yàn)樗瘸Ｒ?guī)外形的自主式水下航行器具有更強(qiáng)的欺騙性。

但外形的作用畢竟不是決定性的，這種仿生類自主式水下航行器能否在海洋和未來作戰(zhàn)中大行其道，仍取決于它是否擁有更智慧的“大腦”、能否實(shí)現(xiàn)高度自主?！　?/p>

本文圖片為資料圖片

供圖：陽　明