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美海军最新动态:加速为未来舰船发展测试海上无人平台力求实现水

时间:2019-09-17    作者:admin    来源:未知

  :美国海军在声明中宣布,已于9月21日接收第15艘弗吉尼亚级攻击型核潜艇“科罗拉多”号(SSN-788)。

  参考消息网9月28日报道 美国外交学者网站9月26日发表了弗朗兹-斯蒂芬·加迪的题为《美国海军接收新的攻击型核潜艇》的报道。

  美国海军在声明中宣布,已于9月21日接收第15艘弗吉尼亚级攻击型核潜艇“科罗拉多”号(SSN-788)。

  向记者发布的新闻稿中说:“这艘新一代攻击型核潜艇能够赋予美国海军维持本国水下优势所必需的能力。”这艘潜艇的建造工作于2012年启动。

  弗吉尼亚级潜艇的建造工作分批进行,其中Block I型和II型潜艇已经交付海军。“科罗拉多”号是第5艘弗吉尼亚级Block III型潜艇,其特点包括重新设计的舰首(有效载荷有所增加)。

  尽管10艘弗吉尼亚级Block I型和II型潜艇以能够发射“战斧”对地攻击导弹的12个直径为533毫米的独立垂直发射管为特点,但根据美国海军网站报道,“Block III型潜艇装有2个直径为221毫米的发射管,每个发射管能够容纳6枚‘战斧’对陆攻击巡航导弹”。除“战斧”外,新的221毫米发射管的设计也是为了容纳美海军未来的导弹系统。

  此外,弗吉尼亚级Block III型潜艇配有4个能够发射MK48重型鱼雷的鱼雷发射管。该型潜艇还装有“大孔径舰首声呐基阵,替换最早的10艘‘弗吉尼亚’级潜艇舰首安装的球阵声呐”。这种声呐和所谓的电传操纵系统的结合使得这款潜艇有能力执行重要的情报收集和监视任务。

  弗吉尼亚级核潜艇项目负责人迈克·史蒂文斯上校说:“这艘潜艇突出的质量延续了该项目向海军舰队输送随时能投入战斗的潜艇的传统。‘科罗拉多’号是性能最为突出的弗吉尼亚级核潜艇,给海军舰队带来先进技术和高级功能。”

  【据美海军学院新闻网2017年9月21日报道】无人平台是濒海战斗舰、未来水面作战舰以及新一代攻击型核潜艇的标配。为此,美海军无人海上系统项目办公室(Unmanned Maritime Systems Program Office)正在加速测试多种无人平台,使其能够尽快加入舰队。

  (1)“刀鱼”水下无人潜航器,主要用于探测和识别水雷以及高度混杂环境中的水雷,8月底完成了承包商试航,上周完成了工厂初步验收测试,10月底将进行承包商主导的最后的海上接收试航。其后海军将开始独立的发展测试和作战评估。

  (2)通用无人水面艇(CUSV Common Unmanned Surface Vehicle)是濒海战斗舰水雷战任务包的一个组成部分,通过无人感应扫雷系统(UISS Unmanned Influence Sweep System)执行水雷战任务。该型艇正在南佛罗里达进行承包商测试,紧随其后的将是海军测试。海军还将对通用无人水面艇进行猎雷任务评估。

  (3)大型水下无人潜航器(LDUUV)和超大型水下无人潜航器(XLUUV)最近也取得了一些进展。9月12日,Snakehead公司的大型水下无人潜航器完成了初步设计评估,目前处于详细设计阶段,计划于2019财年第一季度实施关键设计评估(前提是2018财年能够获得充足的预算)。Orxa公司的超大型水下无人潜航器预计将于9月最后一周选定承包商签署初步设计合同。

  除了已经立项的项目外,海军和海军陆战队还在尽可能多地测试无人平台原型机,探索无人系统获取新任务能力的可能性。

  (1)ADARO小型无人水面艇,仍然处于初步发展阶段,海军水面战诺福克作战艇中心正在进行测试。该型艇根据小型业务创新研究(SBIR Small Business Innovation Research)计划发展,约3英尺长,可以帮助特种作战人员、爆炸物处理技师或者陆战队员。

  (2)无人水下潜航器。海军海上系统司令部远征任务项目办公室(PMS408)、海军航天和战争系统司令部的战场感知和信息作战项目办公室(PMW-120)以及无人海上系统司令部项目办公室,正在合作研究一系列中小型无人水下潜航器执行海洋传感器、大气水文测量量以及水雷对抗等多种任务。例如,海军在华盛顿州的Keyport的无人中队部署了50至60艘Iver无人水下潜航器,进行作战概念试验,发展战术和训练条令。

  美海军未来多级战舰从设计之初都将依赖无人系统执行任务。濒海战斗舰的设计就是无人平台执行作战任务的母船。未来水面作战舰,包括大型作战舰和小型作战舰以及一个无人水面艇家族。不仅如此,新一代的攻击型核潜艇也将依赖无人水下潜航器扩展作战范围。

  海军将在下一增型的“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇上进行无人平台的试验,确保潜艇与Snakehead的无人水下潜航器兼容,从而为未来的有人-无人组合打好基础。未来的攻击核潜艇也将是支持无人平台行动的一种大型“海洋接口”。

  海军作战部水面部分部指出,一系列作战推演表示,未来水面作战概念中必须包括无人水面艇家族。海军研究局手里有首个反潜战持续跟踪无人艇(ACTUV Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel),后来更名为“中型体量无人水面艇(MDUSV Medium Displacement USV)”,也被称为“海上猎人(Sea Hunter)”。该型无人艇当前阶段测试的重点是,让海军了解如何在不违反国际海上避碰规则的前提下操作使用无人水面艇。

  五角大楼还有一个名叫“影子舰队(Ghost Fleet)”的测试大型无人水面艇的计划。未来水面作战舰很可能装备两型无人水面艇,一型较小,类似于MDUSV,长约100至150英尺;一型较大,类似于影子舰队,长约200至250英尺。

  据militaryaerospace网站2017年9月25日报道,美国海军授予波音公司一份1630万美元合同,要求波音公司开发耐飞性设计,将宽带全球卫星通信系统(WGS)天线罩及支持基础设施集成到P-8A海上巡逻及反潜战飞机上。波音公司将设计一个WGS卫星通信天线罩及支持基础设施,并将其从初始设计评审阶段发展到关键设计评审阶段。根据合同,波音公司需在2018年10月前完成相关工作。

  P-8A设计用于执行反潜战、反水面战、及海运拦截等任务,可搭载鱼雷、深水炸弹、“鱼叉”反舰导弹及其他武器,也可以投放并监视声纳,与MQ-4C广域海上监视无人机共同运作。与此同时,P-8A还搭载了越来越精密的电子监视及信号情报系统,将其作战用途从海上巡逻及反潜战拓宽到战略侦察任务。

  2016年12月至2017年3月,美海军连续启动水下通信技术研发项目,推动水下无线电通信、水下光通信、水下网络通信技术发展。

  水下通信主要应用声波、低频无线电和光波作为信息载体。水声通信具有远距离传输的优势,被视为水下通信的主要手段,通信速率达到kb/s量级,但水声信道时变、空变性强,噪声高,多途干扰严重,且通信带宽窄、速率低、易于暴露。与水声通信相比,水下无线电波传播速度更快,信道条件更好,但信号衰减严重,通信距离小于100m,且发射功率高、天线体积庞大;水下光通信的通信速率可达Mb/s,但信号衰减同样严重,且对介质清澈程度要求较高。新世纪以来,美海军大力发展无人系统,未来水下战要求潜艇/UUV能与水下、水面、空中有人/无人系统协同作战,对水下通信和跨介质通信技术提出更高要求。

  美国海军自1998年起开展广域“海网”(Seaweb)、“巡航状态下潜艇双向通信”、用于浅水高频声信道的通信接收机信号处理技术等项目,在水下联合作战、水下水上联合作战领域进行了初步发展和尝试,取得了一定的研究成果,但是通信带宽和通信速率仍然难以满足水下激增的无人系统平台和传感器的通信需求。而这时期的水下无线电通信、光通信虽取得一定进展,但在通信距离和通信介质影响等方面仍难以突破,无法取代声通信。2016年12月至2017年3月,美海军连续启动水下通信技术研发项目,推动水下无线电通信、水下光通信、水下网络通信技术发展。

  2016年12月,美国DARPA微系统办公室发布“变形虫”(A Mechanically BasedAntenna,AMEBA)项目广泛机构征询书,将开发微型特低频/甚低频(ULF/VLF)信号发射机。传统发射机依靠功率放大器电路产生振荡电流,然后将电流馈入天线发射电磁波信号。“变形虫”项目研发的ULF/VLF发射机将由带有强电场或强磁场的特殊材料的机械振动产生电磁波,比如利用磁棒或驻极体按特定速率反复移动产生ULF/VLF射频信号。该发射机具有体积小、重量轻、功耗低等优点,可装备潜艇、UUV、浮标、蛙人等,提高水下无线通信能力。

  2017年3月,美国海军空间与海战系统司令部发布“模块化光学通信”(OCOMMS)载荷项目公告,旨在设计可用于有人潜艇/UUV与飞机、水下平台间的全双工通信系统,该系统无需水面通信转换节点,水下平台间通信速率不低于1kb/s,未来有望实现更高速率,空中通信距离超过27千米,水中深度超过30米,并且具有低截获概率和低探测概率(LPI/LPD)特性。

  (三)启动“水下多声传感器可靠配置异构集成网络”促进水下网络通信技术的发展

  2017年3月,为提高海底水下声通信的可靠性和覆盖范围,DARPA选择以色列航空工业公司(IAI)开发“水下多声传感器可靠配置异构集成网络”(SEA-URCHIN)。该项目将先进物理层算法引入水下通信调制解调器,使用多种网络协议将传感器信息及时传送到信息中心。IAI公司为SEA-URCHIN系统研发模型,并利用先进水下通信模拟器分析改进模型性能,在仿真结果达到性能指标要求后,再开展硬件设计,并进行现场测绘。

  美海军水下通信技术的发展特点是针对重点应用领域研发一些方案,实现技术的重点突破。分析近期水下通信研究项目可知,美海军对水下通信技术领域进行了充分考量和全方位的布局,主要思路为:

  (1)美海军充分考量声通信、无线电通信、光通信的优劣与适用条件,均安排了相关的应用项目,力求实现全方位的技术突破,便于根据实际的作战环境和作战需求,灵活选择高效经济的通信方式,通过优化配置的方式实现通信能力的提升,如水下声通信速率很慢,短时间难以实现巨大突破满足作战需求,通过发展通信速率较快的无线电通信、光通信,应用于短距离或清澈水域等适宜环境,可以极大扩展整个水下的数据传输量;

  (2)美海军在布局水下通信应用项目时,充分考虑了近年来的军事需求,例如无人系统的快速发展和应用对通信设备提出的小型化需求,有人平台、无人平台、传感器形成的异构通信网络对需要可靠的信息保障,水下水上作战群需要跨域通信指控能力以实现联合作战,于是提出了发展适用于UUV搭载的小型无线电通信发射机、适用于水下网络的通信技术、跨域通信技术。此次美海军在通信技术领域的新布局也体现了美海军技术发展思路的变化,在水下、水下到空中综合运用声、光、电磁等通信技术手段,力求在各通信技术擅长的应用领域取得突破,在作战应用时采用最优的通信技术方案,实现整体的扩频、增速、安全通信。

  目前,由于受到声通信速率慢、无线电通信传输距离不超过一百米、光通信对水介质清澈度要求高等限制,导致目前单一应用哪种通信技术均取不到较好的效果,限制了水下平台之间、水下和水上平台之间的态势共享和联合作战。故而美海军调整了水下通信技术发展的思路,一方面是通过另辟蹊径的方式推动单项技术取得重大的发展或进步;另一方面根据作战环境和作战需求优化局部网络、设备间的通信方案,例如对于信息流较大的水下无人系统集群或潜艇与无人系统组成的作战群可以选择短距离、快速、宽带的无线电通信和光通信,对于远距离、信息量少的群间通信或通信较少的群内通信可以选择声通信,双向通信浮标、水面艇、无人机可作为通信中继实现水下水上少量数据的跨域传输,光通信可实现水下水上的高速通信。

  综合运用各种通信技术,可以对单一的某种通信技术实现扩频、提速、增大距离、增加安全性,相当于在一定条件下可以实现宽带、高速、远距离、安全的水下通信。届时水下通信速率、距离、容量、安全性能够使潜艇、水下无人系统平台、传感器形成水下联合作战网络,并通过多种跨域通信技术与水上作战网实现联合作战,支撑水面网络中心战、分布式杀伤概念向水下扩展,促进整体水下战能力提升。

  近年来,美国在水下声通信基础技术领域取得了丰硕的成果,编码技术、信道均衡技术、纠错及安全传输方面均取得重大进展。同时在电磁通信、光通信等非声通信基础技术领域也开展了大量的研究工作,取得了一定的进展,为后续方案设计和研发奠定了良好的基础。2016年末至2017年初,美海军和DARPA等机构,面对实际作战场景,在水下声通信、无线电通信、光通信等领域均部署了重大应用项目。一方面得益于近年基础技术的积累,一方面充分利用海军、DARPA这些擅于利用创新思维、攻克瓶颈技术、形成颠覆性作战能力的机构的优势,上述重大项目落地指日可待,未来很可能突破水下通信和跨域通信的瓶颈。

  当前,海上GPS信号受电子战攻击的风险也与日俱增。为解决这一问题,美国海军正在利用改进的AN/WSN-7(V)环形激光陀螺技术,对其水面舰船的惯性导航系统进行升级。

  美国国防部称,按照近期美国海军向诺斯罗普·格鲁曼公司的一份合同,升级的AN/WSN-7B导航系统将安装于美国海军水面舰艇、潜艇。

  AN/WSN-7是一种惯性导航系统(INS),据DARPA称,惯性导航系统对于海军未来导航至关重要。据诺斯罗普·格鲁曼公司称,AN/WSN-7惯性导航系统是完全自主的,这意味着该惯导系统不依赖于外部卫星导航信号,因此可免遭敌人的电子对抗攻击。

  据工业界开发人员称,该新一代环形激光陀螺系统采用两个方向相反的激光束射向同一个光电探测器。如果平台旋转,其中一条激光波长将会与另一条失相,两条激光波长的波谷和波峰将会产生差异,该系统软件能够测量出这种差异并将其转化成数字脉冲,继而计算出脉冲速率以判断旋转角度。

  Kearfott导航与制导系统环形激光陀螺组件的项目经理詹姆士·科佩尔说,“假设有一个线性激光,激光波束可以在两面镜子之间来回反弹,如果轻微增加两个镜子之间的间距,实际上会拉长一条光线的波长。这个拉长就造成了在旋转运动中的波长之间的相位差。”

  DARPA称,除了环形激光陀螺,惯性导航系统还需要加速度计,用于从某一初始点开始,基于惯性数据计算速度和路程。对于自主导航系统而言,速度和路程的计算结果较少依赖GPS的定位与授时数据。

  诺斯罗普·格鲁曼公司将获得约1103万美元的合同款,以生产AN/WSN-7V环形激光陀螺导航系统组件,合同期为1年。该系统预计在2019年4月完成在美国海军AN/WSN-2水面舰艇惯导系统和AN/WSN-2A潜艇惯导系统中的安装。

  来源:电科防务研究(ID:CETC-ETDR),编译/述评:工信部电子一所 李婕敏

  美国这一代的战略导弹核潜艇(SSBN)是俄亥俄级(Ohio-class submarine),已服役近30年,因此正在规划下一代的哥伦比亚级核潜舰。现在确定该潜艇将由通用动力电船(General Dynamics Electric Boat ,GDEB)负责设计,合约金为51亿美元。

  简氏防务网(Janes Defense)报导,美国海军目前的俄亥俄级是从1976年开始服役,最后一艘路易斯安那号(SSBN-743 USS Louisiana)是1997年下水,因此多数舰龄都超过20年,已到必须规划下一代战略潜舰的时刻。按照时间表,俄亥俄号会在2029年退役,而路易斯安那号会在2039年退役。

  美国海军并没有打算以1换1的方式汰换, 哥伦比亚级最终数量是12艘,取代现役的14艘俄亥俄级。

  五角大厦说:51亿美元合约包括零件与技术开发,导弹发射管模组,以及核反应炉舱壁原型和制造工作,另外哥伦比亚级的技术也会应用到盟友英国的无畏级战略潜艇( Dreadnought-class),因此英国也要负责7.5亿美元的研发资金。

  假如发展顺利,新潜艇预计在2031年12月之前完成,GDEB表示,哥伦比亚号计划于2020年底开始建造。

  在此稍做解释,GDEB负责的是蓝图、技术与机电配置,实际施作的是亨廷顿英格斯工业(HII)。因为亨廷顿英格斯有具备美国唯一能够建造核动力潜艇的坞港,因此两家公司是合作关系,称为「潜艇统一建造战略」下的合作伙伴。

  哥伦比亚级核潜艇是美国海基核威慑的未来,但它的部分指标却并不突出,哥伦比亚级核潜艇长度171米,直径13.11米,水下排水量21142吨,www.49559a.com,比现役的俄亥俄级核潜艇要大得多,不过仅能携带16枚三叉戟II导弹,只有俄亥俄级导弹数量的2/3,真是今不如昔。

  不过美国海军表示,虽然带的三叉戟II导弹数量少了,但是现在技术进步需要带的新设备多了,同等武器配置下潜艇的排水量反而比40年前设计的明显增加。不过发射筒数量降低为原来的2/3,排水量反而增加了2000吨,其实更重要的因素还在于推进系统。哥伦比亚级核潜艇的反应堆设计运行时间超过50年,无需像俄亥俄级核潜艇那样中期大修换料,但核反应堆的体积重量也就更大一些。

  更重要的是哥伦比亚级使用综合全电推进系统,核反应堆的蒸汽驱动蒸汽轮机后,并不是通过变速箱和传动轴系驱动螺旋桨,而是由蒸汽轮机带动发电机发电,然后再由电动机驱动螺旋桨。全电推进系统可以消除变速齿轮箱和传动轴系的噪声,这也是常规柴电潜艇噪声比核潜艇更低的主要原因之一。全电推进还有利于提高推进效率,获得更大的航程,也有利于优化内部舱室布局,可谓好处多多。不过有利必有弊,核潜艇使用的全电推进系统占据的空间要比传统推进系统大得多,自然占用了大量内部空间,导致相近排水量下只能带更少的导弹。

  9月25日马里内特海事造船厂举行的交付仪式上,美国海军接收了近海战斗舰“小石城”号(LCS 9)。

  “小石城”号是交付给海军的第11艘LCS,也是“自由”级近海战斗舰的第5艘。交付标志着该舰从船厂正式转交到美国海军,是服役之前的最后一个里程碑,该舰计划于12月在纽约州布法罗举行服役仪式。

  马里内特海事造船厂正在建造多艘“自由”级近海战斗舰。其中LCS 11(“苏城”号)计划今年秋季进行海试;LCS 13(“ 威奇托”号))于2016年9月下水,目前正在进行系统测试,准备在春季进行海试;LCS 15(“比林斯”号)今年7月已下水,预计将于2018年秋季开始海试;LCS 17(“印第安纳波利斯”号))将在今年冬季下水,LCS 19(“圣路易斯”号)在今年春天铺设龙骨,目前正在建设中。此外,LCS 21于2月开始建造,LCS 23于9月开始制造。LCS 25的合同已于2016年授出,正在准备建造阶段。

  LCS舰有两型:“自由”级和“独立”级。“自由”级LCS由洛克希德·马丁领导设计建造。“独立”级LCS由美国奥斯塔公司领导设计建造。迄今已授出27艘LCS舰的合同:11艘已交付海军,13艘处于不同的建造阶段,3艘处于准备生产阶段。

  [据防务系统网2017年9月22日报道] 雷声公司的AN / SPY-6(V)一体化防空反导雷达(AMDR)在美国海军夏威夷考艾岛的太平洋导弹测试场进行了第三次专门飞行试验,在试验中同时获取并跟踪了多个有代表性的威胁目标。

  在测试过程中,雷达系统在整个飞行过程中搜索、探测和跟踪所有发射目标。此次测试展示了一体化防空反导雷达(AMDR)的敏感性和资源管理,这是从多任务能力角度来扩展战场并保护舰队免受多重威胁所必不可少的。

  “这个雷达是专门用来同时处理弹道导弹和巡航导弹的,美国海军上校Seiko Okano作为项目执行办公室的综合作战系统水上传感器主要的项目负责人,他说一体化防空反导雷达(AMDR)是在一系列越来越难的测试活动中表现地非常成功,未来将部署到DDG51驱逐舰上。”

  现在,一体化防空反导雷达(AMDR)已经表现出其能够应对日益增加的各种复杂的实时目标,例如卫星和飞机等综合的空中和导弹防御目标。

  无人潜航器制造商水螅虫公司近日宣布,已经向美国海军海洋局(NOO)交付了首批新一代REMUS-100型自主水下航行器(AUV)。水螅虫公司是康斯伯格海事机器人制造商的子公司,REMUS-100是为沿海100米左右工作环境设计的小体积、轻量型无人潜航器。首批AUV的交付是一个重要的里程碑,代表着水螅虫公司REMUS AUS生产线的不断升级和海洋机器人技术的持续进化。

  “对无人水下系统技术而言,这是一个激动人心的时刻,我们很荣幸能让我们的REMUS AUV产品在军方市场里扮演重要的角色,”水螅虫公司总裁杜安· 福瑟林厄姆(Duane Fotheringham)说,“Remus 100无人潜航器的升级,证明了我们持续发展和改进核心产品的能力,我们将在这些产品中集成最新、最尖端的技术。”

  新一代的REMUS 100 AUV具有先进的技术和能力。水螅虫公司表示,作为行业领先的制造商能够使客户在执行任务时有更多的自主权和更高的能力。基于自主水下航行器行业的反馈和意见,新一代REMUS 100 AUV在上一代产品的基础上,改进设计并提高了可靠性,集成了先进的核心电子产品、独特的多普勒计程仪导航套件和先进的自主开放架构平台。

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