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技经观察 | 海洋防务装备之美俄海上无人装备

业界 作者:全球技术地图 2022-06-01 21:21:15 阅读:135


近年来,无人作战技术正逐步走向海洋军事应用领域,推动以无人水面艇和无人潜航器为代表的海上无人装备发展,催生无人海战新形态。美俄等海洋强国高度重视将海上无人作战技术作为长期保持军事优势的重要技术手段之一,持续加大投入,目的是寻求利用该技术构建领先的海上作战优势。美国方面,发布《无人系统计划框架报告》《海军作战部长指导计划》等文件,积极打造无人舰队,以“应对大国竞争带来的重大挑战”。俄罗斯方面,也开展多重举措推动海上无人装备尤其是无人潜航器的发展。目前,在系列战略规划指引下,美俄海上无人装备发展已取得长足进步。



美国大力推进大中型无人水面艇研建,打造未来无人舰队


(一)美国国防部相继启动多项大中型无人水面艇项目


2017年9月,美国国防部战略能力办公室(SCO)启动“幽灵舰队”(Ghost Fleet)项目。该项目旨在打造一支由10艘大型无人水面舰组成的无人舰队。从美国方面公布的信息来看,“幽灵舰队”就如同一个个移动的雷达加导弹,不但可以提前发现目标执行第一波拦截任务,还可以通知后方进行准备。依据美国方面的说法,“幽灵舰队”研发的无人水面艇主要用于执行电子战、情报、反潜甚至对峙任务,同时还能独立动态作战,有望成为反高超声速武器拦截系统的一部分。目前,“幽灵舰队”已交付美国海军两艘大型无人水面艇,分别为“流浪者”号(Nomad)和“游骑兵”号(Ranger)。


2020年1月,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布“海上列车”(Sea Train)项目,提出将4艘以上中型无人水面艇通过物理连接或编队航行的方式组建“海上列车”。DARPA设想在全程无人工干预情况下,“海上列车”能够在恶劣海况下航行约6500海里,抵达任务区域后分解执行任务,最后再组成“海上列车”返航。该项目将增加无人水面艇航程,提高美国海军舰队的持续作战能力。根据计划,美国海军希望在2023年底之前可以进行原型舰艇的试航工作。


2020年4月,DARPA公布“无人值守舰船”(NOMARS)项目。DARPA希望通过开发一种无需考虑安置船员等相关设计因素的大中型无人水面艇,证明其在尺寸、成本、海上可靠性及海上生存能力等方面的优势,并通过优化船体结构来提高船舶动力效率。DARPA表示,一旦NOMARS项目成功实施,有望使美国海军无人水面舰艇保持十年以上的领先优势。2021年3月,美国L3哈里斯(Harris)技术公司开始进行无人水面艇执行长航时任务的可靠性和可行性研究。


2020年9月,美国国防部正式授予6家公司4200万美元的项目合同,开展大型无人水面艇(LUSV)项目概念设计工作。根据初步设想,大型无人水面艇将基于商用船只设计进行重构,长度约为60-90米,排水量约2000吨,配备有反潜、反舰、对陆攻击任务模块,可长期部署。在2020财年防务预算中,美国海军要求拨款4亿美元购买2艘LUSV。


(二)美国无人水面艇重要发展趋势


  1. 无人水面艇向实战化方向迈进

2021年12月,美国国防部公布“游骑兵”号大型无人水面艇成功试射“标准”-6导弹的视频。视频显示,该无人水面艇的背部弹仓装载有4个集装箱式“标准”-6导弹发射模块。集装箱式装置伪装性高,可增加对手目标识别难度,在无人艇上配备集装箱式“标准”-6导弹,可使其进入高危海域执行防御或进攻任务。值得一提的是,此次试射是美国国防部首次公开无人水面艇搭载导弹进行火力测试。在此之前,美国已经测试的大中型无人水面艇均未搭载导弹。此次无人水面艇成功试射导弹被认为代表了美军正在打造新型无人作战样式“雏形”。快速部署大量低成本、强火力的大中型无人水面舰艇,配合有人舰艇作战是美国海军强化全球重点海域介入能力的最新思路,相关动向值得持续关注。


2.无人水面艇向集群作战方向发展

2017年,美国海军研究办公室(ONR)通过自主研发的“机器人自主指挥与感知控制体系结构”系统(CARACaS),成功组织13艘无人水面艇执行了集群护航任务。然而,当时的无人水面艇集群尚不能合理分工协作。经过两年技术攻关,2019年,美国海军再次利用CARACaS系统对4艘无人水面艇进行集群演示验证。此时的无人水面艇可以自主协作行动,分别完成巡逻、分类、跟踪与追踪任务,且未发生航行路线碰撞等问题。未来,随着无人水面艇整体设计、自主控制、系统集成等关键技术进一步成熟,美国无人水面艇集群将更加自主化、协同化,将在未来海战中发挥出更大作战效能。


3.无人水面艇向长巡航层面发展

2020年11月,美国国防部“游骑兵”号大型无人水面艇完成了长达4700海里的航行,其中包括几乎在完全没有人工辅助的情况下从大西洋航行到太平洋。“游骑兵”号是同类体量无人驾驶船只中航程最长的船只。2021年5月,美国国防部“流浪者”号大型无人水面艇进行了远程自主航行,从墨西哥湾通过巴拿马运河到达西海岸,航程约4428海里,其中98%是自主航行。以上两艘无人水面艇均属“幽灵舰队”计划的一部分,其超长距离自主航行成功意味着美国国防部无人水面艇长航程航行能力取得阶段性重大进展。未来,一旦美国解决无人水面艇续航问题,将大幅提升其水面战术水平及任务覆盖范围。


(三)美国加速发展无人水面艇背后的战略考量


无人水面艇技术一直都被认为是未来海上作战的重要技术之一,甚至被美国海军视为未来大舰队计划的核心要素。美国海军大力推进大中型无人水面艇发展,主要基于以下战略考量。


一是落实“大国竞争”战略,通过打造无人舰队以应对不断升级的海上威胁。近年来,在“大国竞争”背景下,美俄等国竞相升级或研制多型海军装备,目的是确保海上优势。无人水面艇成本低、可大量部署,逐渐成为美国海军装备发展重点方向之一。根据美国设想,未来中型无人水面艇将搭载各类传感器探测空中、水下目标,大型无人水面艇则加装大型固体相控阵雷达和垂直导弹发射装置,执行反潜、反舰等火力打击任务。现阶段,美国海军已经在无人水面艇的自主航行、持续部署、指挥控制、任务载荷及集群作战等方面取得一定成就,并且通过各种演习及实际应用使其具备初始作战能力。美国大力发展无人舰队的背后是寻求掌握制海权的新尝试,必将催生出新的海上作战模式,相关动态值得关注。


二是通过打造无人舰队,快速实现扩充舰队规模、“分布式海上作战”等目标。2020年12月,美国公布30年造舰计划,提出到本世纪30年代要扩充舰队规模至355艘。在舰艇运营维护成本增长以及国防预算收紧背景下,无人水面艇因其作战效能高、采办成本低、建造周期短、运行维护需求小等特点,成为快速扩充舰队规模的重要组成单元。同时,美国海军提出“分布式海上作战”(DMO)概念。该概念重视提升单舰的杀伤能力,同时增加分散平台的数量,以减少被对手探测和目标锁定的风险。无人水面艇当前已具备初始作战能力,且其建造成本低,可大量部署,已成为实施“分布式海上作战”概念的重要组成单元。未来,随着无人水面艇相关技术的不断成熟,其作战能力与行动灵活性将进一步提升,届时将更有力地支撑落实“分布式海上作战”目标。


美俄高度重视发展无人潜航器,将改变未来水下作战形态


(一)美国聚焦超大型无人潜航器


与大中型无人潜航器相比,超大型无人潜航器的排水量可达舰艇级别,其续航能力、负载能力也更为强大,可执行情报、监视和侦察任务,大幅提升水下态势感知能力与打击能力。根据美国海军设想,超大型无人潜航器首先聚焦的是负载能力,即水雷携载及部署能力。目前,美国海军重点研发且已取得重大进展的超大型无人潜航器为“虎鲸”(Orca)。


2017年,美国海军开启“虎鲸”超大型无人潜航器项目,并授予波音公司、洛克希德马丁公司相关研建合同。美国海军作战部曾公开表示,布放“锤头”(Hammerhead)水雷将作为“虎鲸”的初始任务。“锤头”是美国海军为提升其水下隐蔽布雷能力而研制的新型水雷。值得注意的是,“虎鲸”搭载“锤头”或将革新水雷反潜模式。两者协同作战基本模式为,“锤头”设伏在敌方潜艇活动区域,“虎鲸”通过水声发生器模仿美国潜艇信号,将敌方潜艇引诱至“锤头”打击范围内进行攻击。这种“无人潜航器引诱+水雷伏击”的新型反潜作战模式将对敌方潜艇产生巨大威胁,尤其是未来随着“虎鲸”朝着集群化、高度智能化、长航时方向发展,这种威胁将愈发凸显。目前,“虎鲸”研制已取得阶段性进展,将于2022年下水测试。


总体来看,美国海军大力推进超大型无人潜航器研建,反应出其构建水下作战优势的战略意图,尤其是在他国“反介入/区域拒止”体系不断完善背景下,试图通过无人潜航器等水下无人装备进行情报搜集与力量投送。值得关注的是,美国海军陆战队近年来大力推进“远征前进基地作战”概念(EABO),目的是在敌方火力打击范围内建立可靠的前进基地,以确保己方部队能够在该范围内生存并有效作战。超大型无人潜航器通过高隐蔽性、高机动性进行情报搜集这一大优势,将有力支撑“远征前进基地作战”概念的实施。


美国“虎鲸”无人潜航器剖面图


(二)俄罗斯重视研制核动力无人潜航器


2018年,俄罗斯总统首次宣布正在研发“波塞冬”(Poseidon)核动力无人潜航器。该潜航器由俄罗斯红宝石设计局设计并制造,可由潜艇携带,依靠大潜深、高航速的优势进行水下快速突防,是一款兼具战略核打击和精确打击能力的超大型察打一体水下无人作战平台。根据俄罗斯《2018-2027年国家武器发展纲要》,俄罗斯计划生产32枚“波塞冬”核动力无人潜航器,分别由4艘新型特种潜艇搭载,每艘特种核潜艇可搭载首艘2~6艘“波塞冬”。据报道,首艘搭载“波塞冬”的特种核潜艇“别尔哥罗德”号已于2021年开始海试。


“波塞冬”核动力无人潜航器有以下三大亮点:一是隐蔽性强,“波塞冬”可下潜至1000米处,且航速可达70节(航母速度大约30节,核潜艇最快速度大约40节),其大潜深、高航速使目前的反潜技术难以探测到,且其载体特种核潜艇的静音性非常好,这也进一步增强了“波塞冬”的隐蔽攻击能力。二是威力大,“波塞冬”可搭载常规弹头攻击航母战斗群,或搭载核弹头对敌方沿海港口城市发动隐蔽核打击。如果采用深海引爆方式,核弹头爆炸产生的巨大能量足以掀起巨大的海啸,摧毁敌方沿海城市。三是具备洲际打击能力,“波塞冬”装备的小型核反应堆可使其航程超过10000公里,具备洲际打击能力。


近年来,在北约步步紧逼的战略围堵下以及常规武器逐步落后美国的情况下,俄罗斯剑走偏锋,重视发展非对称打击能力,“波塞冬”就是在此背景下研制出的一款新型战略打击武器。该款武器在部分概念上继承了20世纪50年代初苏联曾短暂研制过的T-15超重型核鱼雷,目的是采取海底突防的攻击路径,突破目前美国家导弹防御系统(NMD)与反潜作战体系的监控范围。“波塞冬”水下发射后,美国现役反导系统与反潜体系难以发现,即使被发现也无法被有效拦截,这意味着“波塞冬”可相对容易地自主运动到美国海岸线周边的任何海域,然后关机潜伏水下等待被唤醒。相关军事专家表示,“波塞冬”的战略意义就是削弱美国凭借NMD使自身在导弹大战中“独善其身”的优势。


俄罗斯公布的“波塞冬”无人潜航器模拟视频截图


(三)美俄加速发展无人潜航器带来的影响


美俄无人潜航器研发侧重点不同,但战略意图一致,即构建水下作战优势,其无人潜航器也朝着大型化、自主化、集群化、大潜深强负载能力方向发展。未来,随着各型无人潜航器相继服役,将带来以下影响。


一是改变水下作战形态。潜艇作为当前主要水下作战力量,某些能力已不足以满足面向未来的水下作战需求,尤其是在主要国家重点布局的深海领域,潜艇在潜深、灵活性方面的能力稍显不足。无人潜航器大潜深、高机动性的优势意味着可进入深海执行多类型任务,其服役部署后也将进一步推动当前水下作战模式向无人化方向转变,这一趋势将随着无人潜航器自持力、续航力、负载能力的进一步提升愈发凸显。


二是进一步强化对重点海域的掌控力度。美国“虎鲸”可以替代载人潜艇和侦察舰船,长时间执行侦察任务,将其部署于重点海域后可构建起高效的预警体系。同时,随着制导控制、自主导航、动力推进等技术的进一步成熟,“虎鲸”的打击范围将进一步扩大,届时将对敌重点海域部署的水面舰艇、潜艇构成巨大威胁。此外,美俄近年来为了争夺北极地区话语权持续在该区加强军力建设,“波塞冬”部署北极后将大幅提升俄海军在该地区的威慑力。


三是引发更为激烈的水下高端军备竞赛。随着大国竞争时代的到来,美俄在水下高端武器装备领域展开新一轮角逐,“虎鲸”“波塞冬”均是在此背景下研制出的新型水下利器。在可预见的未来,无人潜航器将成为一支不可忽视的水下作战力量,同时随着水下军事较量的全方位开展,各国围绕水下侦察、预警、防御、攻击领域的高端武器装备竞赛也将更为激烈。


结语


海军装备无人化发展是海军装备发展史的一次里程碑式跨越,将对未来海上作战模式产生深远影响。作为海军强国,美俄在紧追装备发展无人化趋势和构建水下作战领先优势的双重考量下,加大海上无人装备研发力度与资金投入,在无人水面艇、无人潜航器领域取得诸多重大进展,相继推出“流浪者”“游骑兵”“虎鲸”“波塞冬”等重量级海上无人装备。这些装备一旦投入部署,将成为海上作战利器,尤其像“波塞冬”核动力无人潜航器这类装备,更是战略性威慑武器,服役后将对水下作战模式产生颠覆性影响。


其次,还应注意到,美俄重视推动海上无人装备朝着体系化、实战化、集群化方向发展,这一趋势也将引领全球海上无人装备发展潮流,这也意味着在技术层面,需要攻克的技术难题也将围绕这三个方向展开,相关技术重大进展值得关注与借鉴。最后,在美俄加速推进无人作战理论研究向实战形态转化形势下,我国应该主动作为,抓住无人作战技术在军事应用方面的发展机遇,加大对海上无人装备研发支持投入力度,有效提升我国在相关领域的技术能力水平。



作者简介

武志星 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究四室,三级分析员

研究方向:海洋和核领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究

联系方式:wuzhixing@drciite.org




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编辑丨郑实



研究所简介


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