美国无人潜航器的现状发展
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摘 要：现今水下无人科技迅猛发展，随着无人潜航器的不断改进和应用，美国海军的作战能力进一步增强，美军的水下立体攻防体系也更加完善。
关键词：美国海军;无人潜航器;发展趋势
中图分类号：TJ67 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0233-02
在海洋国土概念不断被强化的情况下，美国在多国海军中首先提出建立水面水下立体攻防体系的体系概念。美海军力量的不断强大，除了在发展新型潜艇外，也将发展的部分重心放在了无人潜航器的发展上。美国所研发的新型无人潜航器，除了可以进行普通的电子探测和情报的传递之外，还可以用于水下水面通信监听。这种技术的发展让无人潜航器由“海底侦查员”向着“全能战士”发展。美国水下体系的建立，对于各国都会在未来水下作战中带来很大的威胁和挑战。研究美国无人潜航器，对于我国已显得尤为重要[1]。
1美国无人潜航器发展状况
美国最早于1957年开始研发最早的无人潜航器，当时研制的无人潜航器可持续在水下进行4h的作业。无人潜航器开始用于海底探测和研究，由于在海湾战争中，美国舰船收到水雷的严重威胁，美国开始确立无人潜航器解决水雷问题的课题，之后美国连续多年多次发布《无人潜航器计划》，不断建设由无人潜航器为主导的多层次，多方位水下立体攻防体系。随着不断研究，当前海洋环境下，美国的无人潜航器家族不断完善，大中小不同型号的潜航器在海洋情报监测，数据采集，反潜攻防作战，水雷战不断发挥着重大的作用。
2美国典型无人潜航器[2]
2.1“Remus600”
Remus600潜航器重500磅，长3.25m，由Hydroid公司研制，是一款在过去十几年被多国海军使用的便携式无人潜航器。因为是一款低成本且高效率的装备，所以被多国用于浅海航道的测量，水下多种水雷监测以及对搜寻物体进行探测的工作。因为采用的多模块的设计，同时装备着多种传感器用于不同的环境。Remus600潜航器装备着合成孔径声呐，双拼侧扫声呐，声学成像体系和GPS等。
2.2“蓝鳍金枪鱼-21”
Bluefin-21由于参加2014年马航MH370搜救事件被大家关注，它是一款由美国蓝鳍机器人公司设计并生产用于深海作业的无人潜航器。Bluefin-21具有很强的下潜能力，在不需要线缆拖拽的情况下，可达到4500m深的海底，并且可以根据作业需要进行配置多个传感器和载荷，也可携带高清相机对海洋物体进行拍摄，对于发现目标进行精确定位。Bluefin-21在长航方便也具有很强的能力，在进行标准载荷配置下的作业时，在航速控制在3节时可在水下长时间持续工作达到25个h，每天的作业可对40平方英里的海底进行测绘。
2.3“黑鱼”
各国海军使用无人潜航器发展迅速，为了能够更好地维持并且夺取水下军事体系的优势地位，美国海军开始着力于改进发展大型水下无人潜航器（LDUUV）和超大型无人潜航器（LXUUV）。随着发展，在2017年的4月代号为“黑鱼”的大型水下无人潜航器被美国列入采购。Snakehead LDUUV的生产可以满足于未来各种水下作业的操作要求，能够有效地提高水下续航能力，对于航程和有效载荷托管能力也有很大的提高。美国海军合理的利用大型水下无人潜航器在执行多元化的情报收集、海洋环境监测以及对于他国海军的侦查有着很大的发展前景。长时间的续航能力可以更好地保障其在重要海域进行巡逻，更好地收集水体以及岸边的数据变化信息。
2.4“回声号”
现今对于美国的工商业在无人潜航器的关注焦点上，仍然是由波音公司和美国的亨廷顿.英格兰斯工业公司两家联合设计制造生产的“回声号”无人潜航器。Echo Voyager采用了油电混合的动力系统，在日常作业中靠电力进行驱动，但当在航程中电力不足情况下时，则可进行转化燃油进行发电。数据显示它可以携带大约3800L的燃油，这些燃油的量可以供给其从美国旧金山行驶到中国香港，并且中途不需要进行供给，也可以说Echo Voyager是一个可以横跨太平洋作战的兵器。它不仅具有长航能力，还有自带的声呐避障系统，以及惯性导航系统。
2.5“刀鱼”
“刀鱼”无人潜航器是2012年美国授权通用动力公司在“蓝鳍金枪鱼”的基础上，历时5年改造生产出的水下无人潜航器。是美国海军在濒海战斗中涉及到水雷战的重要组成部分，对于水下情况以及探测和识别水雷有着很好的性能。“刀鱼”无人潜航器不同于别的潜航器，采用了锂电池进行供电，数据显示在完成一次充电之后可以在水下进行大于16h的作业，并且可以利用发射低频电磁波对目标进行扫描，然后把目标图像发回母舰进行数据分析。由于“刀鱼”无人潜航器的产生，它获取信息和态势感知能力使得美国海军现役的猎雷和探雷系统在作业的精确度和清晰度上都有着很大的改善。
3美国无人潜航器的研发趋势
3.1構建反潜体系形成变革
美国现在仍然以海洋监测卫星、反潜直升机、水面舰艇、潜艇以及声呐为主要装备进行数据监测和信息反馈。在加入无人潜航器之后无论是从空间还是从数据的精确度都会对美国海军所掌握的数据形成历史性变革。通过多方位的数据协调，美国海军的反潜体系建设更加完善，层次也更加分明，装备种类的加多可以在数据上更加丰富，也可以使得各装备工作时间进行互补，使得数据更加完善[1]。
3.2提高续航能力
在海洋作业或者海军战斗中，水下无人潜航器进行频繁的补给是一件致命的缺陷，会对战场造成很大的困扰，并且使得海战丧失原有的优势地位。2004年，美国在发布的《掌握无人潜航器计划》中提到无人潜航器要适应长期的情报监测和作战要求。美国立足于当前科技，需要不断研发生产出长续航能力和高可靠性的动力推进系统，要将原有的几十个小时提高到几天甚至于几周的航行时间。美国在能源电池上进行改革，采用自身发展和国际合作的方式研发无人潜航器高性能燃料电池。 3.3提高机动性能
物理研究中流体力学表示，一倍速度的提高，需要高达8倍的耗能，所以根据无人潜航器的速度显示，目前大多数在5节以内。能源动力问题的无法解决大大限制了无人潜航器的速度和续航能力，使得水下滑翔机一再成为了无人潜航器的选择。由于水下滑翔机在水下的航行轨迹控制和精度都难以满足要求，尤其是在海洋环境复杂情况下，数据的采集和作业基本难以实现，面对威胁更是难以快速做出决定并主动应对敌方策略，因此限制了水下滑翔机的应用，也引出了发展无人潜航器机动性的必要性。解决机动问题根本在于解决能源动力问题，配置新的动力系统，例如采用核动力装置可以有效地提高航速和机动性。除此之外美国海军在海洋生物的启发下，研究出了主动控制性曲状机械鳍，可以更好地适应海洋水流环境，提高无人潜航器在水下的机动和感知能力[3]。
3.4海底预置武器平台升级方向
无人潜航器是美国2013年开展的海底预置武器专项研究的成果之一。在作业海域进行预置无人潜航器可以代替潜艇进行长时间的书数据信息采集，不但能够满足隐蔽性的要求还能长时间的待机。美国因此研制出了两型预置装备，一款是可以在深海待机的“上浮式有效载荷”，在需要使用时进行远程操纵，可快速释放无人机、传感器进行情报监测和打击作业。一款预置在近海，可同时搭载多个小型无人潜航器，可在水下需要使用时唤醒，自主执行反潜作业。
4国外无人潜航器的前沿技术
4.1通信与导航技术
低成本并且高可靠性的广域深水导航技术是当今各国研究的主要方向。美英等国在水下精确授时技术上进行了大量的研究，表明要将无人潜航器的行动导航设置为量子导航和深水导航定位系统。美国BAE公司计划通过在海底海床安装多个有分布的声音源，来更好地采集数据信息来模拟GPS定位系统，从而来解决水上定位所造成的传播距离远的问题，与此同时也避免了因为GPS信号被干扰而造成的定位精度不够高的情况。
4.2自主无人系统在GPS拒止环境下的组队和合作
这样的目标是2015年美国陆军向工业界发布的资源寻求类公告，改善和提高无人潜航器在GPS拒止环境下的感知和应用能力也被重视。该项目的解决可以在GPS拒止环境下的精确测绘，目标定位，目标搜索等能力上开辟出一条独特的新的应用前景。
4.3多方位多平台合作技术
美军近些年越来越重视多方位的协同作战能力，在跨域作战合作和信息共享上也做出了很多研究。无人潜航器的应用，在2015年的美军反潜演练中得到了很好的应用，美军就无人潜航器，无人机，无人艇之间的数据交互和信息共享在作战作业方面有了很好地应用验证。无人潜航器负责发现和识别水下环境数据信息，并将这些信息进行数据分享和传递，实现了多元合作共赢的局面[2]。
4.4多工能传感技术的应用
无人潜航器在民用也发挥着很大的效用，大多数情况下的海水温度、盐度、密度、以及海底环境都是科研单位通过无人潜航器的不同程度和不同深度的拖拽进行的数据采集和测量。军用的无人潜航器发挥的作用远不止数据信息采集，它可以作为武器进行单独作业和发起攻击，并且对其他水下目标进行长时间的隐蔽监控。无人潜航器发挥的各种效能和作用主要依靠着各种多元化的传感器进行的，发展多元传感器的采集信息能力和合作能力也就变得很是重要。
4.5氢燃料电池的研究
无人潜航器的续航能力和速度的保障是其所携带的动力装置系统，氢燃料电池的应用或许会成为未来的选择。氢燃料电池从使用的意义上来讲更像是一种可以携带的发电装置，是直接将电池内的化学能转化為电能。美国也一直致力于将氢燃料电池应用于无人潜航器的使用上，氢燃料电池的应用可以更好地为装备提供这种零排放能源。海军研究的无人潜航器是一种能够长时间在水下进行作业的装置，时间长达数月，未来氢燃料电池的应用不仅会解决能源问题还会解决补给时间的问题[3]。
参考文献
[1] 伍尚慧.国外无人潜航器的发展现状与趋势分析[J].军事文摘，2018（5）：18-20.
[2] 孙碧娇，何静.美军水下无人作战系统及其关键技术[J].水下无人系统学报，2017（10）：310-318.
[3] 王建斌，王志敏.UUV发展、应用及关键技术[J].信息与电子工程，2007（6）：476-480.
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