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年7月,美国海军研究署署长在战略与国际研究中心(CSIS)举办的一个论坛上披露了与美国“第三次抵消”战略相关的海军研发项目。此前,“第三次抵消”战略仅通过预算和证词披露了未来五年在水下战领域投资30亿美元,在平台降噪、水声探测、系列化无人潜航器等方面开展工作,未明确指出相关的研究项目。
总体来看,与“第三次抵消”战略相关的海军项目注重未来海上装备技术的无人化、自主化、智能化。海上无人系统未来可执行的任务范围将覆盖情报、监视、侦查等战场感知领域,干扰、诱骗等电子战领域,反潜、反水雷、反舰等打击领域,并与有人系统形成更完善的交互机制。此外,还注重跨域协同作战,尤其是敌人拒止圈内的新型电子战能力,形成打击范围更广、冗余程度更高、生存能力更强的联合杀伤网。最后还针对远期作战需求,还开展了认知学习、人机交互等基础研究。
美海军研发项目契合此前国防副部长在讲话中提到支撑“第三次抵消”战略的五类自主与无人技术(分别为机器学习、人机合作、机器辅助作战、人机编组作战、网络化武器)。
一、无人自主系统
1、无人潜航器
大排水量无人潜航器(LDUUV)是美国创新性海军样机项目,项目正在研发一种模块化结构、开放式架构、任务可重构的潜航器,可由攻击型核潜艇、水面舰艇和民船搭载布放,具有水下情报、监视与侦察功能,并可携带鱼雷和小型无人潜航器。LDUUV长13.5米,直径1.5米,排水量约10吨,可作为母艇部署并操作固定、移动式传感器,乃至控制打击武器,目前已实现40天的续航。未来,美国计划将LDUUV作为水下“微型潜艇”使用,替代攻击型核潜艇执行打击任务;并通过布放大量小型无人潜航器,或联合其他平台布放的无人潜航器,构成水下无人作战编队,执行探测、侦查等任务。
未来LDUUV作战模式
先进水下武器系统(AUWS)发展以大型UUV为核心、小型鱼雷和传感器等为主要手段的网络化、智能化水下武器,把之前相对孤立的水中兵器、水中网络进行有效集成。系统可由巡航导弹核潜艇搭载的大型UUV布放。UUV提前目的地50公里从潜艇释放,随后依靠自身动力自主航行。UUV到达目标地区后,可根据指令释放传感器节点或发射鱼雷等。先进水下武器系统将根据需要,在一定时间、一定范围内对敌方进行持续干扰和封锁。该项目现阶段任务主要是进攻性水雷战,未来还将执行水雷防御、反潜、反舰、防空、情报监视侦查、预置电子战与打击任务。
先进水下武器系统(AUWS)项目
2、无人水面艇
反水雷无人水面艇项目年就已经开展。雷声公司与应用物理公司获得美海军研究署合同,共同研发由无人水面艇、无人潜航器,水面舰及直升机构成的反水雷系统,可探测并识别港口或浅海区部署的漂雷、锚雷或沉底雷,作为近海战斗舰反水雷战任务包。项目设想使用一艘12米长的无人水面艇携带4具轻型无人潜航器,其中两具用于搜索沉底雷,两具用于对周围海域进行全方位搜索。项目一直进展缓慢。财年,相关技术被列入未来海军能力计划。重点开展自主状态感知和避障系统研发,减少无人艇在夜间作业、通信不畅和3级海况下的水雷清扫时间,降低人工负担;同时开展海上加油与数据传输系统研发,扩大无人水面艇作业范围。
反水雷无人水面艇
无人水面艇蜂群是将多艘海军现有小艇(例如11米长的刚性充气艇)改造成可自主航行的海上集群艇。年8月,美国海军已完成初步验证,使用13艘无人水面艇组成编队,成功由护航模式转变为敌船拦截模式,验证了自主任务能力。试验使用了NASA喷气推进实验室研发的“机器人智能感知系统控制体系架构”(CARACas),重点解决了数据交互、自主决策等关键问题。未来无人水面艇可由大型舰艇投送,并与其他有人或无人平台联合,自主执行近海、内河的监视、护航、拦截、反水雷等任务。
无人水面艇蜂群
中等排水量无人水面艇与DARPA反潜持续跟踪无人艇(ACTUV)共同研发,长度同样为40米,同样在航速、续航力和高海况作战能力上具备一定优势。美海军将在反潜持续跟踪无人艇的基础上,为无人水面艇发展多种负载选项,可执行多种任务,包括反水雷、反潜、电子战等;还将大幅提高无人水面艇。
3、无人机
自主空中货运通用系统(AACUS)是美国创新性海军样机项目,目的是开发一型无人直升机样机,验证战场再补给及战场伤员后送任务的自主能力。无人直升机可自主起飞、导航、进场,能够在无准备地点起降,自主躲避障碍物,同时士兵无需训练即可控制飞机起降。自主空中货运通用系统的技术难点是自主着陆技术。极光公司已经获得第二阶段研发合同,主要工作包括:开发帮助无人直升机起降的外场操作设备;用于障碍物探测和着陆区域评估的传感器和算法,使其能在雾气、沙尘、烟雾或其他低可视度环境下使用等。
自主空中货运通用系统(AACUS)
低成本无人机蜂群(LOCUST)是从陆地、舰艇或飞机上,短时间内快速发射上百架微型无人机,无人机间可相互联系构成蜂群,自主飞行并执行任务。该项目与国防部战略能力办公室开展从F-16战斗机上发射“山鹑”无人机蜂群的技术类似。佐治亚理工学院已经在该项目自助下开展了连续发射30架无人机的试验,雷声公司也正在开展“焦狼”无人机的蜂群编队试验。这些无人机可更换传感器执行不同任务,包括战场环境侦查、电子干扰、诱骗等。
海军发射低成本无人机蜂群
战术侦查节点(TERN)项目是美海军于DARPA联合研发,将发展一种中小型水面舰艇搭载的固定翼无人机,及其自主布放回收系统。无人机将能携带千克负载,作战半径~海里。具备5级海况下在小型甲板上自主起降,并长时间执行广域海上情报监视侦察和打击任务的能力。项目目前仍处于初步设计阶段。
“战术侦察节点”项目示意图
二、新型电子战:扩大频谱、跨域协同、认知学习
电磁机动战指控是美海军在年《海军科技战略》中提出的一个概念,目前也被纳入创新性海军样机计划。该项目希望美军在敌人拒止圈内不再局限于特定波段的电磁频谱。通过变化信号频率、变化信号强度、变化信号调制方法,甚至跳出射频领域,使用光电信号的方式,使通信、监视、电子战等使用更宽、更灵活的频谱,对作战空间感知、威胁监视和武器传感器的使用具有重要意义。
对抗集成传感器的多种信号网络仿真(NEMESIS)项目是创新性海军样机项目。主要针对敌方众多同时工作的侦查和定位传感器,通过系统之系统(SoS)的手段,通过同步大量分散平台的电子战效应,创建跨域联合对抗系统,形成连续的、相同的电子战效果。项目将迷惑敌方水面和水下的侦查和定位系统,影响敌方对作战空间的认知。关键技术包括可重构和模块化电子战负载,分布式诱骗和干扰蜂群(DDJS)、有效声学对抗手段、多输入输出传感器或声学对抗手段。
反应电子攻击措施(REAM)是财年未来海军能力计划的项目之一,是美军自适应电子战研发的一部分。自适应电子战是将认知原理应用到了电子战领域,可解决传统电子战系统智能化程度低、自我演进能力差的问题。项目针对新型或波形灵活的雷达威胁,研发探测与分类手段,并可自动进行有效的电子攻击。关键技术包括根据威胁程度动态分配电子战资源,自适应对抗措施,验证自适应电子战能力的复杂测试方法等。该项目将有助于提高海军针对新型或未知威胁的电子战防御能力,并可模块化或扩展用于多种平台。
反应电子攻击措施项目
三、机器辅助决策
作战计划工具(OPT)是财年的未来海军能力项目。项目将开发协助航母打击群和远征打击群部署期间制定和评估作战方案的一个软件,包括航线规划、提示不同任务时的舰艇姿态等。重点为航母打击群群决策官员开发简单有效的“计划-简述-执行-评估”体系,可快速适应战况改变,并根据任务需求做出快速调整;为士兵提供实时准确的信息,可自主辅助导航计划的决策;收集指控、导航和战术数据,辅助指挥官快速制定决策;同时系统还将具备训练功能,可在部署期间根据需要对操作者进行实际训练。
作战计划工具(OPT)项目
软杀伤性能与实时评估(SPARTA)也是财年未来海军能力计划的项目之一。项目提供一种对威胁响应情况进行探测和衡量的方式,可实时调整防御对抗手段。项目重点
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