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明顯標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，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。2022年，美國海軍從接近3800米的海底打撈F-35C戰(zhàn)斗機，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算機技術(shù)的發(fā)展而問世的?！白灾鳌倍?，表明它是一種綜合利用人工智能等先進技術(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，它配備有先進的傳感器、導航和通信系統(tǒng)以及任務管理軟件，下潛深度可達600米，自持力達110個小時，能夠用于執(zhí)行反水雷、水文勘測、情報收集、監(jiān)視和電子戰(zhàn)任務。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“藍鰭”水下機器人公司研制的“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”，這是因為它們潛行于水中時，比有人潛艇更隱蔽。從擔負的任務情況看，它們中有的平時能遂行水下情報監(jiān)視和偵察等任務，戰(zhàn)時能遂行反水雷、反潛艇甚至攻擊水面艦船等任務，可謂文武兼?zhèn)洹?/p>

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

收集情報和目標探測是自主式水下航行器的強項。比如，以色列航空工業(yè)公司2023年推出的“藍鯨”無人潛艇就是一種主要用于水面水下目標探測、聲學情報搜集的自主式水下航行器。它能用所配備的雷達和光電系統(tǒng)探測海上和近岸目標，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情報，用合成孔徑聲吶探測水雷。

進入21世紀以來，自主式水下航行器進入加速發(fā)展期，有的自主式水下航行器已發(fā)展成一個系列。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)勝型等多個型號。每個型號在下潛深度、自持力和傳感器配置上都有所不同，對應著不同的使用環(huán)境和任務需求。

今年5月，“休金”長續(xù)航型通過接收測試，并作了運行展示。該型號配備了更多先進傳感器，包括高清晰度聲吶、回聲測深儀和環(huán)境監(jiān)控設備等，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。

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。這是因為超大型自主式水下航行器有條件配置更多武器系統(tǒng)，遂行打擊作戰(zhàn)任務。

2023年，韓國韓華海洋公司在一次防務展上展出了“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)，一個明顯特點是它配置了2個魚雷發(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)展的一個個突破口。

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)行多重任務的需要。對此，不少國家已開始進行技術(shù)攻關(guān)，尋找、測試和開發(fā)高功率液體或固體燃料電池，同時試圖利用可再生能源、浮力推進、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，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)，適時發(fā)揮作用，避免事故的發(fā)生。

其次，將在更大程度上實現(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、編隊航行等方面依托人工智能技術(shù)實現(xiàn)了一定程度的行為自主，但在自主決策和水下自適應能力方面，還無法達到人們的預期。面對水下戰(zhàn)場的復雜多變，自主式水下航行器在沒有人類參與的情況下應對起來還有不小困難。對于這一點，一些國家正致力于推動自主式水下航行器向應對更復雜情況的方向發(fā)展。法國海軍集團當前正著手利用法國航空航天研究中心開發(fā)的有“無人機大腦”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行技術(shù)測試。日本也成立了專門機構(gòu)，進行相關(guān)研究。

再次，將進一步突出協(xié)同和集群作戰(zhàn)能力。要想實現(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)絡與其他作戰(zhàn)平臺高效互通，進而完成復雜的作戰(zhàn)任務。目前，一些技術(shù)問題仍難以解決，主要是因為海底環(huán)境較為復雜，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，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，是因為它比常規(guī)外形的自主式水下航行器具有更強的欺騙性。

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”、能否實現(xiàn)高度自主?！　?/p>

本文圖片為資料圖片

供圖：陽　明