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艦船裝備

2018年國外海軍裝備技術發展概況

發布日期: 2019-01-23  來源:原創: 柳正華 張旭等 藍海星智庫  



  2018年,海軍主戰平臺穩步推進更新換代,艦載電子信息、武器、海上無人系統等技術領域發展活躍。

一、多國發布頂層文件規劃海軍裝備發展
  美國加快推進355艘艦隊規模目標實現。美國海軍部2月向國會提交了2019財年《30年造艦計劃》。計劃描繪了2050年代初期建成355艘艦隊的路線圖,提出將采取適當的采辦策略,以更快、更經濟的方式建造艦船,并將維持現在和未來工業基礎放在首位。該計劃通過以下方式解決海軍最重要造船需求:一是在CVN 82后將航母采辦間隔從5年縮短為4年,以更快達到12艘航母的目標。二是以最高優先級建造12艘“哥倫比亞”級戰略核潛艇。三是將攻擊型核潛艇建造速率穩定為每年2艘。四是將大型水面艦船(驅逐艦)的建造速率保持在每年2.5艘,2022財年再增加1艘等。

 

圖 1  2019財年《30年造艦計劃》

  印度發布頂層文件規劃未來海軍裝備發展重點。印度國防部2月發布新版《技術展望與能力路線圖》,提出海軍將重點提升水下戰和遠征支持能力。海軍除提出1艘航母、5~10艘下一代驅逐艦和護衛艦需求外,還為潛艇提出了10套綜合作戰系統、5套控制系統、10套動力系統、10套鋰離子電池,以及至少150枚533毫米魚雷的需求,意在提高水下作戰能力。此外,還要求發展至少5艘210米長的艦隊支援艦和20~25艘海上補給船,表明印度海軍正考慮提高其遠征支持能力。

  法國提出未來7年海軍造艦計劃。法國總統馬克龍7月正式簽署2019-2025年軍事規劃法案,根據該法案,海軍將采辦5艘護衛艦、4艘核動力攻擊潛艇和9艘近海巡邏艦。

二、艦船裝備穩步推進更新換代
  美航母項目穩步推進,俄法日航母計劃初現端倪。美國海軍“福特”級航母2號艦建造順利推進,預計將于2019年第四季度下水。俄聯合造船集團確定將于2018年底向俄國防部提交多個航母方案進行審查,一旦有方案通過,2019年將開展新航母工程設計工作。法國正式重啟“核動力航空母艦”計劃,相關論證工作也已展開。日本宣布正在研究將“出云”號直升機母艦改造為攻擊型航母,改造資金將納入2019年預算,并于2020年開工。

  美印俄戰略核潛艇發展順利,俄羅斯“北風”級采辦數量增至14艘。美國計劃2021年采購首艘“哥倫比亞”級核潛艇,并在2030年前后實現該艇部署,該級潛艇計劃建造12艘。印度“殲敵者”級2號艇“覓敵者”號下水,該級潛艇計劃建造6艘。俄羅斯提出將在2023年后再建造六艘955A型戰略核潛艇,屆時俄海軍新型戰略核潛艇數量將達到14艘,比原計劃增加了6艘。

  美俄英法攻擊型核潛艇保持較快建造進度,俄羅斯第五代核潛艇完成初步設計。英國防部授出“機敏”級攻擊核潛艇7號艇建造合同,該級艇計劃建造7艘,目前已服役3艘。法國訂購“梭魚”級攻擊型核潛艇5號艇,該級艇首艇將于2020年投入使用。美國“弗吉尼亞”級攻擊型核潛艇16號艇交付,該級艇計劃分7批建造58艘。俄羅斯“哈斯基”級第五代多用途核潛艇完成設計工作,計劃2023年啟動建造工作。

圖 2  第3批“弗吉尼亞”級首艇“北達科他”號

  常規潛艇保持較熱發展勢頭。俄羅斯“拉達”級潛艇2號艇下水,該級艇計劃建造5艘。印度首艘“鲉魚”級潛艇“卡爾瓦里”號(S-21)服役,2號艇“卡漢德里”號和3號艇“卡蘭杰”號相繼于2018年年初下水。日本“蒼龍”級潛艇9號艇交付日本海上自衛隊,該級艇共計劃建造12艘,最后兩艘采用鋰離子電池AIP系統。韓國海軍接收第7艘214型潛艇,該級艇計劃建造9艘。新加坡國防部啟動第二批218SG型AIP潛艇建造,首艇將于2024年交付。印度尼西亞海軍接收“納加帕薩”級潛艇2號艇,該級首艇去年8月入役。

 

圖3  在水面航行的“蒼龍”級潛艇首艇“蒼龍”號

  水面主戰艦艇受到廣泛重視,發展面較廣。美國海軍DDG51和DDG1000均取得進展,DDG 114服役,DDG 118鋪設龍骨,首艘DDG51 III型艦DDG125“杰克•盧卡斯”號開工建造,DDG126命名;DDG1000級驅逐艦2號艦交付;近海戰斗艦進展順利,12號、14號艦服役,13號、16號完成驗收試驗,該級艦迄今為止已服役11艘;美國海軍授出FFG(X)項目概念設合同,并計劃2020年開工建造。美國海軍啟動未來大型水面艦論證,預計將于2023-2024年啟動首艦采購,該艦設計將吸收DDG51 III型和DDG1000的一些設計特點,并裝備“宙斯盾”基線10作戰系統和防空反導雷達。其他國家驅護艦也取得了不同進展,俄羅斯海軍接收11356型護衛艦3號艦。法國反潛型歐洲多功能護衛艦5號艦完成首次海試,預計2019年交付法國海軍,法國海軍計劃建造8艘該級艦,包括6艘反潛型和2艘防空型。日本“朝日”級驅逐艦首艦交付,該級艦共計劃建造2艘;韓國海軍接收“大邱”級護衛艦首艦,該級艦計劃建造8艘;新加坡“獨立”級近海戰斗艦6號艦下水,前4艘已服役;澳大利亞海軍選定BAE系統公司完成9艘新型護衛艦的設計和建造。印度和俄羅斯簽署了四艘11356型護衛艦采購合同。

三、國外艦艇動力技術問題、改造和突破并存
  美俄解決各自燃氣輪機發展問題。美國“朱姆沃爾特”級2號艦在接收海試中主推進燃氣輪機渦輪動葉損壞,巴斯鋼鐵船廠已更換了一臺MT30燃氣輪機。美海軍稱,需拆除損壞發動機并開展徹底分析后,才能知道損壞的原因。俄羅斯方面,土星科研聯合體完成了對三款艦用燃氣輪機的試驗和調整,并準備批量生產,包括:М90ФР(功率-27500馬力),Агрегат-ДКВП(功率-10000馬力)和М70ФРУ-Р(功率-14000馬力)。

  美“阿利•伯克”級驅逐艦機電混合改造遇阻。美國海軍在一項聲明中稱,取消34艘“阿利•伯克”級ⅡA型驅逐艦的機電混合推進改造項目,僅保留DDG-103“特魯斯頓”號一艘應用該技術。美海軍將監測和評估系統的運行使用情況,研究技術的有效性,為未來是否繼續部署該系統提供決策支撐。

  英國穩步推進驅逐艦電力改進計劃。英國BAE系統公司領導的工業團隊獲得英國國防部價值1.6億英鎊(2.24億美元)的合同,承擔英國國防部PIP電力改進計劃,將45型驅逐艦現有的兩個柴油發電機組更換為三個更大的機組。45型驅逐艦采用綜合電力系統,此前在高溫環境下出現了嚴重的推進系統故障。首艦改造將于2021年完成,其余將在21世紀20年代逐步完成。

四、新研與改進并舉,提升武器系統作戰能力
  積極推進新型武器系統發展。高能武器方面,美國洛•馬公司1月獲得價值約1.5億美元水面艦激光武器系統合同,以在2020財年為海軍開發、生產和交付2套高能激光殺傷監視系統(HELIOS)。俄羅斯新一代高能激光武器系統研發工作取得進展,并發布相關影像資料。導彈方面,巴西MTC-300“斗牛士”巡航導彈3月進入最后研發階段。歐洲導彈集團“海毒液”反艦導彈4月完成了第二次研發試射。歐洲導彈集團“陸上攔截者”防空導彈系統6月完成首次試射。魚雷方面,印度國防部國防研究與發展組織4月向印度海軍移交了自主研制的Varunastra重型魚雷,該魚雷由DRDO海軍科學和技術實驗室研發,國產化率高達95%。希臘海軍5月發布了一則采購重型魚雷的信息,對新型魚雷給出了以下基本要求:能對抗水面艦艇和潛艇,采用主/被動自導、近炸或觸發引信,最大航速超過50節, 發射深度超過400米, 重定向/攻擊階段可自動調速和變深, 具有識別和欺騙現代電子干擾對抗措施的能力。俄羅斯軍方6月表示正在考慮研制核魚雷,該雷重40噸,攜帶一枚1億噸當量的熱核彈頭,能制造人造海嘯,可對沿海地區造成嚴重破壞。

  大力通過技術植入提升武器系統性能。美國授予雷聲公司7700萬美元合同,開始小批量生產“改進型海麻雀”Block2導彈,標志著該導彈基本完成工程研發工作。與現役“改進型海麻雀”導彈相比,Block2型導彈使用了全新主動雷達導引頭技術,并更新了彈載數據鏈,提高了導彈對抗掠海目標的能力。法國海軍表示將于2019年接收“飛魚”MM40 Block 3升級型導彈,該導彈采用了新型相干主動射頻導引頭可顯著提升導彈目標選擇和電子對抗性能。瑞典薩博公司在7月舉行的法恩伯勒國際航展上發布了RBS15下一代反艦導彈系統,該導彈相對于上一代增加了射程、改進了導引頭,采用慣性+GPS+主動雷達的綜合制導方式,可打擊移動式海上目標和固定式陸上目標,具有適應高海情的掠海飛行、全天候作戰、再攻擊、末段高機動突防、多導彈同時攻擊同一目標、數據鏈傳輸和先進電子防護能力。美國海軍計劃大規模升級Mk48魚雷,改進后的新型魚雷稱為Mk48“先進能力魚雷”。該雷將采用一系列新技術,如先進聲納、全數字導航與控制、數字線導和新型推進系統等,可在淺水和非常淺的沿岸水域及傳統深水環境發射,預計于2024年后服役。以色列海軍Kaved新型重型魚雷成功完成了系統測試并服役。該雷采用軟件可不斷升級的數字化制導系統,航深達數百米,具有精確攻擊能力和較遠航程。意大利國防部3月計劃發展“奧托馬特”增程型Mk2E反艦導彈,將使用新型固體推進發動機,重新設計彈體,采用全新導引頭等,提升導彈射程、打擊精度和生存能力等。

五、雷達、水下探測與通信、導航技術蓬勃發展
  多國在針對高速、復雜環境目標的雷達探測技術方面開始探索或取得突破。美國海軍發布合成孔徑雷達研發項目意見征詢書,計劃研發軟件定義的多波段合成孔徑雷達,利用傳感器數據流,提高射頻感知等能力,開辟使用隨機信號處理技術開展無源探測新途徑。法國泰利斯公司推出NS50水面艦四坐標有源相控陣對空/對海監視雷達,該雷達除提供目標方位、距離和高度信息外,還能深度分析目標多普勒等特征,與三坐標或二坐標雷達相比,具有更強對空/對海探測、跟蹤、識別能力。瑞典在“海上長頸鹿”4A雷達上采用了下一代跟蹤及掃描技術,增加了雷達高超聲速目標探測與跟蹤能力,使其任意條件下均能在1秒內開始跟蹤任意數量目標,包括隱身目標。

  美法日等國積極謀求發展新型聲納和研發創新性水下探測技術。美國DARPA分別授予系統與技術研究公司和應用物理科學公司1210萬美元和620萬美元“聲學通道戰術開發應用”項目第一階段合同,研發分布式相控陣聲納探測技術,提高信噪比,未來可實現聲納的分布式部署。美海軍尋求發展空中部署被動浮標技術,以探測、識別、跟蹤新一代極安靜型潛艇。法國國防采辦局授予泰利斯公司為期42個月的合同,為第三代彈道導彈核潛艇研發新型聲納,該聲納將采用自適應陣列處理技術、威脅分類算法等新技術,綜合探測性能將顯著提升。日法兩國計劃在2018年度正式開展新型聲納技術的聯合研發,探測布設在海底的水雷,提升防衛能力,新型聲納將集成日本優異的水雷探測及法國高頻聲納的圖像顯示技術,具備較高的探測性能。韓國設計并利用3D打印技術制出一款新型傳感器,效仿水中生物的觸須來探測目標、監測水下漩渦,跟蹤精度較高。瑞典研究發現激光探測和測距儀可作為聲納的補充,用于探測和識別水下目標,尤其是在淺水區域、環境復雜的海洋區域、不易接近的區域等。

  美國水下、跨介質通信技術取得突破。美國發現利用聲波傳播產生的動態旋轉攜帶信息,可提高某一特定頻率通信容量,有望將水聲通信能力從純文本信息傳輸提升到高清視頻信息傳輸。美國演示驗證窄光束水下激光通信技術,水池試驗結果表明,收發終端可在1秒內完成精確波束指向和快速連接,通信速率為數兆比特/秒到數吉比特/秒,通信距離為數十米到數百米。美國利用毫米波雷達探測水聲信號對水面造成的微小振動,構建“平移聲學-射頻”通信鏈路,首次實現水下節點直接與空中節點的跨介質通信,通信速率可達400bps。

  不依賴衛星是導航技術的重點發展方向。韓國提出基于雙曲調頻信號技術的無人潛航器定位方法,使多個錨定節點能在互不沖突的情況下同時向無人潛航器傳輸數據,從而消除媒體訪問控制延遲,提高定位精度,經檢測后,該方式與利用GPS信號獲得的真值相差僅數米。美國參考螳螂蝦眼睛的生理結構,研制出偏振敏感成像器,可基于水下偏振光實現導航功能。

六、海上無人系統裝備與技術獲得快速發展
  海上無人系統繼續保持較高發展熱度,多型裝備接近或開始部署。美國國防先期研究計劃局完成反潛戰持續跟蹤無人艇項目開發,并將“海上獵手”原型艇移交美國海軍研究署,以用于后者的“中等排水量無人水面艇”(MDUSV)項目研發。美國MQ-8C無人直升機完成初始作戰試驗與鑒定,驗證了與近海戰斗艦協同完成情報收集、目標識別等任務的能力;美國“刀魚”無人潛航器完成海上驗收試驗。英法聯合“海上反水雷項目”的無人水面艇樣機在法國布雷斯特進行測試。英國海軍接收首艘“輕騎兵”遠程聯合感應掃雷無人水面艇。新加坡海軍公布其正在研發3型無人水面艇,用于執行巡邏、水雷探測及水雷拆除等任務。俄海軍第二代無人潛航器“克拉維辛”-2進行試驗。

 

圖4  反潛持續跟蹤無人艇

 

圖5  MQ-8C無人機

  積極開展無人潛航器關鍵技術研發。美國海軍正在研發用于定位和控制的網關浮標,浮標將和無人潛航器一起工作,使操作人員能跟蹤、監控無人潛航器,與其通信并下達指令,實現信息共享。SCALABLE網絡技術公司正在為美國海軍“前沿部署能源與通信基地”項目研發高保真水下通信技術。泰萊達能源系統公司的“水下懸浮充電節點”樣機在美海軍組織的“先進海軍技術演習”中完成水下演示驗證,該樣機發電功率16千瓦,是目前輸出功率最大、功能集成度最高的水下充電站樣機,實用后可有效解決無人潛航器長期部署和隱蔽作戰面臨的能源補給和信息傳輸問題,顯著提升無人潛航器實戰能力。加拿大政府授予Cellula機器人公司合同以研發新興燃料電池,提高無人潛航器水下續航力。

七、不斷推出或啟動新型探測系統研制,提升態勢感知能力
  多國啟動或推出多型新型雷達系統。1月,美國海軍發布合成孔徑雷達研發項目意見征詢書,研發軟件定義的多波段合成孔徑雷達,利用傳感器數據流,提高射頻感知等能力,開辟使用隨機信號處理技術開展無源探測的新途徑。5月,法國首部多功能模塊化“;稹崩走_開始生產,該雷達擁有360°視場,可同時跟蹤800個目標,對空探測距離達500千米,對海探測距離達80千米,具備遠距離3D監視、水平搜索、對海監視能力,能預警常規和新興空/海威脅,兼容ASTER中程防空火控系統和艦炮武器系統,將裝備“未來中型護衛艦”。10月,德國萊茵金屬防務公司推出“厄利孔海上衛士BIAX”海軍雷達跟蹤與火控系統,該雷達充分利用現代化信號處理和功率管理技術,設計緊湊,性能出色,可應對快速移動的空中目標,包括高機動性反艦導彈。同月,法國泰利斯公司推出NS50水面艦四坐標有源相控陣對空/對海監視雷達。該雷達除提供目標方位、距離和高度信息外,還能深度分析目標多普勒等特征,延長每次掃描目標駐留時間,與三坐標或二坐標雷達相比,具有更強對空/對海探測、跟蹤、識別能力。11月,瑞典在“海上長頸鹿”4A雷達上采用了下一代跟蹤及掃描技術,增加了雷達高超聲速目標探測與跟蹤能力,使其任意條件下均能在1秒內開始跟蹤任意數量目標,包括隱身目標。

  美法日等國謀求發展新型聲納系統。同月,法國國防采辦局授予泰利斯公司為期42個月的合同,為第三代彈道導彈核潛艇研發新型聲納,該聲納將采用自適應陣列處理技術、威脅分類算法等新技術,綜合探測性能將顯著提升。日法兩國計劃在2018年度正式開展新型聲納技術的聯合研發,探測布設在海底的水雷,提升防衛能力,新型聲納將集成日本優異的水雷探測及法國高頻聲納的圖像顯示技術,具備較高的探測性能。9月,美海軍尋求發展空中部署被動浮標技術,以探測、識別、跟蹤新一代極安靜型潛艇。

八、新研與改進并舉,提升武器系統作戰能力
  積極推進新型武器系統發展。高能武器方面,1月,美國洛•馬公司獲得價值約1.5億美元水面艦激光武器系統合同,以在2020財年為海軍開發、生產和交付2套高能激光殺傷監視系統(HELIOS)。3月,俄羅斯新一代高能激光武器系統研發工作取得進展,并發布相關影像資料。新型導彈方面,3月,巴西MTC-300“斗牛士”巡航導彈進入最后研發階段。4月,歐洲導彈集團“海毒液”反艦導彈完成了第二次研發試射。6月,歐洲導彈集團“陸上攔截者”防空導彈系統完成首次試射。魚雷方面,4月,印度國防部國防研究與發展組織向印度海軍移交了自主研制的Varunastra重型魚雷,該雷由DRDO海軍科學和技術實驗室研發,國產化率高達95%。5月,希臘海軍發布了一則采購重型魚雷的信息,對新型魚雷給出了以下基本要求:能對抗水面艦艇和潛艇,采用主/被動自導、近炸或觸發引信,最大航速超過50節, 發射深度超過400米, 重定向/攻擊階段可自動調速和變深, 具有識別和欺騙現代電子干擾對抗措施的能力。6月,俄羅斯軍方表示正在考慮研制核魚雷,該雷重40噸,攜帶一枚1億噸當量的熱核彈頭,能制造人造海嘯,可對沿海地區造成嚴重破壞。

  注重通過新技術植入提升武器系統性能。導彈方面,3月,意大利國防部計劃發展“奧托馬特”增程型Mk2E反艦導彈,將使用新型固體推進發動機,重新設計彈體,采用全新導引頭等,提升導彈射程、打擊精度和生存能力等。5月,美國授予雷聲公司7700萬美元合同,開始小批量生產“改進型海麻雀”Block2導彈,標志著“改進型海麻雀” Block2導彈基本完成工程研發工作。與現役“改進型海麻雀”導彈相比,Block2型導彈使用了全新主動雷達導引頭技術,并更新了彈載數據鏈,提高了導彈對抗掠海目標的能力。7月,瑞典薩博公司在2018法恩伯勒國際航展上發布了RBS15下一代反艦導彈系統。該導彈相對于上一代增加了射程、改進了導引頭,采用慣性+GPS+主動雷達的綜合制導方式,可打擊移動式海上目標和固定式陸上目標,具有適應高海情的掠海飛行、全天候作戰、再攻擊、末段高機動突防、多導彈同時攻擊同一目標、數據鏈傳輸和先進電子防護能力。10月,法國海軍表示將于2019年接收MBDA公司的“飛魚”MM40 Block 3升級型導彈,該導彈采用了新型相干主動射頻導引頭可顯著提升導彈目標選擇和電子對抗性能。魚雷方面,6月,美國海軍計劃大規模升級Mk48魚雷,改進后的新型魚雷稱為Mk48“先進能力魚雷”。該雷將采用一系列新技術,如先進聲納、全數字導航與控制、數字線導和新型推進系統等,可在淺水和非常淺的沿岸水域及傳統深水環境發射,預計于2024年后服役。同月,以色列海軍Kaved新型重型魚雷成功完成了系統測試并服役。該雷采用軟件可不斷升級的數字化制導系統,航深達數百米,具有精確攻擊能力和較遠航程。

九、無人系統保持快速發展,多型系統開展試驗或交付
  美俄大型無人潛航器進展順利。2月,美海軍獲得3018萬美元經費,用于超大型無人潛航器(XLUUV)的研制,其中1276萬美元專用于指揮和控制,其余經費用于水下能源(含適用于超大型潛航器的先進能源解決方案)的研究與開發、試驗與鑒定。美海軍計劃2022年能成功從超大型潛航器上發射水下武器及非致命有效載荷,以支持情報、監視、偵察和打擊任務。5月,俄海軍第2代大型無人潛航器“大鍵琴”-2 進行了海試,相較于外形酷似魚雷的第1代“大鍵琴-1”,“大鍵琴-2”尺寸和重量更大,更像1艘小潛艇,長約7米,直徑近1米,重量約4噸,下潛深度達6000米,可搭載更多先進裝備。

  多型無人系統開展試驗或交付。5月,英國皇家海軍接收了首艘配備遠程聯合感應掃雷系統的無人水面艇––“輕騎兵”無人艇。6月,美國“刀魚”無人潛航器在馬薩諸塞州沿海成功完成海上驗收試驗,“刀魚”是通用動力公司在“金槍魚”-21深水無人潛航器基礎上研制,是近海戰斗艦反水雷任務包的重要組成部分,試驗證明“刀魚”可在高雜波環境中檢測、分類并識別水雷。8月,經過6個多月的選擇,美國國防部最終從波音、洛•馬和通用原子公司三家競標方案,選擇了波音公司的方案作為MQ-25“黃貂魚”無人加油機的設計方案;美國海軍2019財年預算申請了7.19億美元經費用于項目開發和第一批次4架飛機生產;MQ-25用于艦載戰斗機的空中加油,并具備情報、監視和偵察能力,計劃2019年首飛,2024年具備初始作戰能力。

十、大力推動關鍵技術發展,多項技術取得進展
  德國、法國、韓國相繼研發出常規潛艇鋰離子電池。10月,德國蒂森克虜伯海事系統公司與法國帥福得公司合作研發出了新型潛艇鋰離子電池系統,并在2018年的歐洲海軍展會上首次展出。電池的設計符合海洋環境使用、安全性和電化學安全要求,并已通過一系列試驗,證實了電池本體和系統層面上的安全性。電池將由TÜV Rheinland開展認證測試,2019年還將在蒂森克虜伯海事系統公司的基爾基地開展上艇測試。同月,在法國武器裝備總署資助下,法國艦艇裝備集團(原DCNS公司)、帥福得公司、CEA科技公司和EDF公司聯合研發出名為LIBRT的鋰離子電池系統。LIBRT鋰離子電池系統的儲能量是現役鉛酸電池的兩倍,同時還可顯著縮短充電時間。11月,韓國三星SDI公司等6家公司和韓國電子技術研究所等5個研究機構聯合研發出潛艇鋰離子電池,并通過技術成熟度評估(TRA),將裝備第二批KSS-III潛艇。KSS-III潛艇由大宇造船和海洋工程公司建造,韓華陸上系統公司負責將電池模塊和其他組件集成到潛艇上。

  美海軍積極開展先進魚雷推進技術研發。3月,美海軍研究署授予DRS系統公司700萬美元合同,為魚雷先進推進系統項目研發緊湊型鋁-氧化銀電動力推進系統,提高魚雷航程。6月,美海軍研究署授予航空噴氣洛克達因公司260萬美元合同,為魚雷先進推進系統項目研發推進系統樣機,探索提高Mk48型魚雷奧托燃料發動機效率的可能性。

  積極開展無人系統關鍵技術研發?刂婆c通信技術方面,Hydronalix公司正在為美國海軍研發用于定位和控制的網關浮標,浮標將和無人潛航器一起工作,使操作人員能跟蹤、監控無人潛航器,與其通信并下達指令,實現信息共享。SCALABLE網絡技術公司正在為美國海軍“前沿部署能源與通信基地”項目研發高保真水下通信技術。動力能源技術方面,通用原子電磁系統公司正在為美海軍大排量無人潛航器研制先進型永磁推進電機。4月,加拿大政府授予Cellula機器人公司合同以研發新興燃料電池,提高無人潛航器水下續航力。8月,泰萊達能源系統公司的“水下懸浮充電節點”樣機在美海軍組織的“先進海軍技術演習”中完成水下演示驗證,該樣機發電功率16千瓦,是目前輸出功率最大、功能集成度最高的水下充電站樣機,實用后可有效解決無人潛航器長期部署和隱蔽作戰面臨的能源補給和信息傳輸問題,顯著提升無人潛航器實戰能力。

十一、新興前沿技術不斷取得突破
  多國積極開展新型探測、導航系統研發。水下探測方面,1月,韓國設計并利用3D打印技術制出一款新型傳感器,效仿水中生物的觸須來探測目標、監測水下漩渦,跟蹤精度較高。2月,美國DARPA分別授予系統與技術研究公司和應用物理科學公司1210萬美元和620萬美元“聲學通道戰術開發應用”項目第一階段合同,研發分布式相控陣聲納探測技術,提高信噪比,未來可實現聲納的分布式部署。7月,瑞典研究發現激光探測和測距儀可作為聲納的補充,用于探測和識別水下目標,尤其是在淺水區域、環境復雜的海洋區域、不易接近的區域等。

  不依賴衛星是導航技術的重點發展方向。1月,韓國提出基于雙曲調頻信號技術的無人潛航器定位方法,使多個錨定節點能在互不沖突的情況下同時向無人潛航器傳輸數據,從而消除媒體訪問控制延遲,提高定位精度,經檢測后,該方式與利用GPS信號獲得的真值相差僅數米。5月,美國參考螳螂蝦眼睛的生理結構,研制出偏振敏感成像器,可基于水下偏振光實現導航功能。

  美國水下、跨介質通信技術取得突破。未來水下作戰模式中,將形成海-空-天一體化協同作戰網絡。目前,水面高速通信已基本實現,但由于水下信號傳播的天然障礙,水下各平臺、傳感器間的通信問題和水面、水下間的跨域通信問題,卻一直難以實現。在此背景下,研發新型水下通信技術,成為各國關注的重點,美國在該領域處于技術領先地位。2018年,美國繼續引領水下、水下水面跨介質通信技術的發展,并取得一定突破,如發現新型聲波傳播技術,完成窄光束水下激光通信技術演示驗證,首次實現水下空中跨介質通信等。7月,美國發現利用聲波傳播產生的動態旋轉攜帶信息,可提高某一特定頻率通信容量,有望將水聲通信能力從純文本信息傳輸提升到高清視頻信息傳輸。8月,美國演示驗證窄光束水下激光通信技術,水池試驗結果表明,收發終端可在1秒內完成精確波束指向和快速連接,通信速率為數兆比特/秒到數吉比特/秒,通信距離為數十米到數百米。同月美國利用毫米波雷達探測水聲信號對水面造成的微小振動,構建“平移聲學-射頻”通信鏈路,首次實現水下節點直接與空中節點的跨介質通信,通信速率可達400bps。

(藍海星:柳正華 張旭 王曉靜 馬曉晨)

 


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