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美国小尺寸商用水下无人载具技术水平已超海军
作者:转载    转贴自:科技长廊    点击数:1620    文章录入: zhaizl

美国2003年3月入侵伊拉克期间,美国水兵在乌姆卡萨尔(Umm Qasr)港施放鱼雷状的机器人溜进水中,他们这样做的时候心里惦记着美国海军史上一桩黯淡的事件。美军1991年准备将伊拉克部队赶出科威特,担任扫雷直升机母舰的两栖突击舰“的黎波里”号在科威特海岸外触雷。

爆炸在舰体撕开20呎长16呎宽的口子,造成4名水兵负伤。导弹巡洋舰“普林斯顿”号企图赶过去援助“的黎波里”号,但是它也被水雷的爆炸所摇晃,爆炸损坏了船舵而且造成甲板弯曲。

12年后,在乌姆卡萨尔港,美国海军使用受过训练的海豚以及被称作“遥控环境监测系统”(REMUS, Remote Environment Monitoring Unit System)的水下无人载具(UUV, Unmanned Undersea Vehicle)防止历史重演。来来回回,就像正在割草的割草机,鱼雷状的REMUS航行了16小时,它的侧向声吶在两侧各150呎之内搜索障碍物。

对于支持水下无人载具的人而言,这个载具的实战布署是件大事。它至少干了12个潜水员的活,而且测绘了100枚水雷的位置。爆炸物清除小组利用这些信息为英国货船“贾拉汉爵士”号清扫航路以运送232(美)吨救援物资给伊拉克人。

6年后,经过几十年的研究、换了2个总体规划而且即将推出第3个,虽然不同型号的遥控环境监测系统和其它载具曾经被用于测试、演示、以及乌姆卡萨尔港那样的实战,水下无人载具仍然不是美国海军标准行动的一部份。美国海军研究处曾经给某些水下无人载具技术设定目标日期。但是技术演进、互相竞争的制造商、不一贯的资助、还有海军不同程度的漠不关心,使得海军的水下无人载具提倡者仍然在等待这些载具,也称作水下自主载具,参与标准的舰队行动的那一天。

类似美国海军在伊拉克海岸外使用的小型、鱼雷状的这一类水下无人载具,是由位在麻州的蓝鳍机器人(Bluefin Robotics)和水中机器人(Hydroid)之类的公司制造的。这些公司的高层追求的是美国海军的市场,但是他们目前的努力更倾向于商业应用和环境研究。他们的载具可以用于海洋学研究、检查海底电缆、石油与天然气探钻平台与管线。

虽然美国海军并非不愿意研究这一类载具,但是这些公司响应海军的技术需求而提供的产品大多数是基于商用平台和感测器包。

在任职于位在圣迭哥的太空与海洋作战系统中心期间长期提倡水下无人载具的罗伯特?魏恩礼说“美国海军曾经在水下无人载具方面领先群伦,然后海军落后于学术界和商业公司”。目前已经退休但仍从事这方面写作的他认为军方在提倡水下无人载具的海军作战部长盖瑞?拉福黑德将军领导之下将会加强推动作战用的水下无人载具。但是其它人认为不见得如此。

其中主要的怀疑者是受雇于比美国军备巨头规模更小的公司的人。

“我认为问题的一部份或许是(美国海军的)项目迟迟没有接受商用现货产品有可能是答案的观念”,水下机器人公司的营销副总裁凯文?麦卡锡说道。创立于2001年的该公司生产并且行销由附近的伍兹霍尔海洋研究院开发的遥控环境监测系统载具。该公司拥有伍兹霍尔独家技术移转执照,而且表示已经对于美国和其它国家海军提供200套遥控环境监测系统。

“美国海军投资了好几亿美元到大规模专案和产品。但是我们恰好拥有有效的商用现货”麦卡锡补充说道。

和麻州理工学院密切合作的蓝鳍公司有两种产品正在受到海军考虑。自主式作战空间准备水下载具(BPAUV, Battlespace Preparation Autonomous Underwater Vehicle) 被设计用于近岸水域。第二种蓝鳍载具,自主式悬停水下载具是设计来侦测泊港舰船船体上潜藏的炸药。蓝鳍公司利用海军研究处的经费和麻州理工学院合作开发自主式悬停水下载具 。

到目前为止,蓝鳍公司已经交付5枚自主式作战空间准备水下载具给海军研究处,还有2枚给近岸作战舰的水雷战系统。

蓝鳍、水下机器人、和其它小公司的高层认为自己比军备巨头更有优点。他们是这个领域的创新者,而且这是他们的领域。

军备巨头认知到小公司的主动和创新,但是有限制。

“规模比较小的公司在市场的地位是对于单纯的任务提供低成本解决方案,”波音公司的海洋ISR系统主任汤姆?琼斯说。“但是肯定需要波音这样的大承包商来提供要求严酷的军事应用所需的高能力的自主载具。”

琼斯的那个说法给水下无人载具在海军里最可能的两个用途划了界线。在浅水,尤其是推广美国海军的近岸作战舰,需要比较小的载具。对于开阔洋面用途更好的候选者是比较大的水下无人载具,它们也有可能成为潜艇使用的工具之一。

美国海军2000年拟定“水下无人载具总体规划”的时候已经多多少少心里有数。2004年更新的版本将水下无人载具概略分级而且更聚焦于任务。美国海军依照重要性排列任务顺序,情报、监视与侦察、反水雷、反潜、检察/辨认、海洋学、通讯/导航网络节点、载荷投送、信息作战、紧急打击。

主要是为了开发的目的,美国海军将水下无人载具分类成:人力搬运型(直径3吋到9吋,排水量25磅到100磅)、轻型(直径12.75吋,排水量500磅)、重型(直径21吋,排水量3000磅)与大型(直径36吋以上,排水量2万磅)。

但是目前正在拟定又一个新版的总体规划。国防工业协会正在为海军撰写一份报告描述现有的技术、未来可能有什么技术以及什么是概率比较高的。

“我认为上一次更新的焦点是任务…以及什么平台可以应用在那些任务,”蓝鳍机器人公司项目经理兼国防工业协会报告撰写小组领导的杰夫?史密斯说道。“据我理解,这一次更新将会聚焦于技术的进步。任务已经界定很清楚了。”

对于直径21吋,或者典型的鱼雷尺寸以下的载具,工程师正在研制更好的感测器、更耐久的电池以及更多的自主性。利用快速更换的部件,载具可以改变组态处理总体规划列举的九种任务中的大部分,但不是全都同时处理。

载具的可搬运性是对它们很有利的一点,而且海军方面谈到同时使用多枚UUV来更快速地扫瞄水下而且同时执行不同的任务。

依据海军研究处的说法,海军将在2013年采购低频宽带声呐,此种声呐将会加强水下无人载具的能力。低频宽带声呐在例如海港之类的浅水中特别有价值,声呐图上必须区别真正的危险和浸在浅水中的汽车或者电冰箱。海军研究处宣称新型声呐是“赛局改变者”而且说它可以匹敌海军多年以来搜索水雷时倚赖的受过训练的海豚回声定位系统。海豚是美国海军海洋哺乳动物水雷搜猎系统的主角,但是这样使用海豚在环保主义者之中很有争议。

水下无人载具也可以获益于不只是找到水雷并且进行分类,而且还可以处置它们的能力。海军预定2011年获取那种能力。给舰队加上那些能力,美国海军就能达到让人类和海豚不再处理水雷的目标。因为工程师使得水下无人载具更自主、更敏感而且专业化,相较于今天搜遍整个海区的方法,藉着机器搜集情报的过程可以变成更有针对性而且更有效率。

“当前有一个思潮是感测器和环境取电技术已经真正成熟而且变成低功率,它们可以搜到以前认为必须靠着机器人团团转才能搜到的情报,”威廉与玛丽学院的弗吉尼亚海洋科学院研究员马克?帕特森说道。

帕特森说他设想未来会有融入自然的小型载具,甚至于看起来像条鱼。“如果你拥有像鱼那样游来游去的水下无人载具而且它跳出水面拍摄海岸的照片,它不会和看起来像鱼雷而且伸出桅杆的那种东西吸引同样多的注意。”

在设法骗过大自然之前,美国海军正在更严格看待个头比较大的水下无人载具,尤其是那些可以从潜艇施放的。

美国海军在2008年12月取消了一项那样的研究,也就是可改变任务组态水下无人载具(MRUUV, Mission Reconfigurable UUV),理由是说技术与工程限制使得该载具能力不足。MRUUV是从潜艇发射的直径21吋的机器人而且具备可更换的感测器包或者任务模块。它原本预定接替波音公司的在水下发射并且回收的长期水雷侦察系统水下无人载具 AN/BLQ11。

至少有一个观察家疑心此一取消指出美国海军打算专注于可以从导弹潜艇或者从新式弗吉尼亚级潜艇发射的比较大的水下无人载具。比较大的水下无人载具将会拥有能够同时处理几个任务的感测器套件。它能够在地平线之外工作几周甚至几个月。

“我认为海军在短期内会注意直径比较大的载具,因为那是比较容易解决的问题,” 蓝鳍公司的史密斯说。“他们能够给载具更多能量。他们能够得到比21吋载具更大的持续力。它在大洋上给他们更多的载荷。”

但是他补充说,进一步开发21吋载具的能力可以让它恢复重要性。

在大大小小的水下无人载具之外还有特殊载具,例如那些或许可以当成反制手段或者诱饵的载具,它们在潜艇之间游动然后离开,最好是跟在鱼雷的尾浪中。弗吉尼亚理工学院开发了一个,而且海军研究处在4月发出邀请书邀请厂商制造它。

目前也在研制美国海军海豹突击队自主投送载具,它可以免除驾驶员和领航员,于是增加海豹6人小组的搭载人数。

还有水中滑翔机,这是一种从水面发射的有翼水下无人载具。它可以潜水几小时,浮出把它的发现报告给卫星,然后再持续潜水几周之久。美国海军已经告诉工业界,它打算采购154架水中滑翔机。

“一艘舰只每次可以布署10到20架水中滑翔机,以建立高分辨率水声传播模型,”史密斯说。“他们可以利用那个模型从事水雷战、反潜战或者任何水下任务。”

水下无人载具的提倡者说,就算海军短缺水下无人载具,但是相关的研究、远景、和潜质从不短缺。

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