发展推进体系 [美国推进反潜战体系建设]

  近年来,美国为应对日益增长的潜艇威胁,通过成立反潜战特遣部队,重视新型反潜装备的研究,开展持续水下监视网络研究,进一步发展反潜战体系。   反潜战传统上是一种平台密集型任务,需要大量的机载、水面与水下设备来组网,探测、跟踪、定位敌方潜艇并在必要时对其进行截山。远程传感器、双基地/多基地探测技术和先进的反潜战术等都有助于反潜战的实施。当前,反潜战的力量重点分布在浅海以及情况复杂、声信号很难鉴别的近海区域;主要的水下威胁已经从高航速、火潜深的核潜艇转为装备先进传感器及武器系统的超静音小型常规潜艇。由于对潜艇的跟踪将消耗大量资源,如何利用有限的反潜资源满足不断增长的反潜战需求,是美国目前面临的最为棘手的问题。近年来,美国为应对日益增长的潜艇威胁,通过成立反潜战特遣部队,重视新型反潜装备的研究,开展持续水下监视网络研究,进一步发展反潜战体系。
  成立反潜战特遣部队
  为应对21世纪作战环境的挑战,美海军2004年成立了反潜战特遣部队,目的是形成一种新的作战概念,制定未来的作战原则和力量调配。21世纪的反潜战概念表明,为维持作战优势,海军必须以创新的形式不断利用迅猛发展的先进技术来执行反潜战任务。
  美海军的近期目标是利用先进的声学处理、数据收集与共享、通信、协同规划等技术,以及支持港口机动与精确拦截的能力来扩大水下优势,其发展优先序是“传感器优于武器系统,网络优于平台”。远期目标是基于“网络中心战”思想,利用海上无人系统、通用作战图像及舷外精确武器来控制海上环境。基于这些优势,实现传感器网络与舷外武器的联接,进一步扩大在未来作战概念下的持续性、速度与精度等方面的优势。因此,海军计划建立一套包括自主感知传感器、有人与无人平台在内的反潜网络,使反潜战从“平台密集型”向“传感器密集型”转变。
  美海军反潜战转型将实现两个关键的作战目标:第一,通过压制敌方潜艇防御能力,保持在指定地点截获敌方威胁潜艇的能力,使敌方舰队处于风险中;第二,驱逐或摧毁敌方的水下威胁,保护海上作战区域及盟国海军的机动区域。未来,美国将打造一支具有持续性、全面感知、快速作战及灵活运用能力的反潜力量,并装备分布式网络传感器、快速攻击武器、先进的数据中继及综合武器系统等。
  构建新型反潜战体系
  开展水下持续监视网络系统研究
  美海军发展一种自主、持续、前沿部署的,能够探测、识别、定位敌方潜艇的系统计划,促使海军研究办公室(ONR)开展了“近海水下持续监视”(PLUS)系统的研究工作。“近海水下持续监视网络”(PLUSNet)是近海水下持续监视的子系统。
  根据ONR计划,美海军确定了“风险控制”反潜战略,力求具备“在100海里范围内、长达数月、有效监视水下多个安静型目标潜艇”的能力。这就需要利用自主、移动式、可控的传感器/武器网络,来形成非对称的反潜战能力。PLUS系统的创新点包括多台移动传感器之间的自主协作行为,通过反馈控制来满足探测的�值,自适应目标合围并产生有效的杀伤链。其他特征还包括自适应环境、目标与威胁,长达数月的秘密持续自主部署等。
  PLUSNet项目计划作为一套“系统簇”概念样机,形成一种半自主、可控的、山海底固定式和移动的节点组成的网络。当在浅海跟踪舰船或安静型常规潜艇时,系统每个节点之间可进行通信,并独立作出某些决策。宾夕法尼亚大学采用新技术验证新方法,包括:利用新型无人潜航器和新的部署技术,进行移动式持续监视;利用水下传感器提升指向的灵敏性;利用自适应海上采样、建模与预测形成自适应反馈;在操作人员极少干预的情况下自主探测、识别、定位与跟踪水中目标。
  PLUSNet采用海上无人系统进行分布式反潜监视,并采用大量成熟的技术形成具备自适应环境与战术及自主决策能力、可升级的演示验证样机系统,包括无缆固定或移动式网络节点。移动式节点主要基于“自主式无人潜航器”(AUV)提供环境评估和自适应部署的能力。这种结构利用多艘AUV来感知海洋环境,同时各AUV之间能够进行通信,并具有足够的自主能力来独立地进行基本的决策。
  基于固定或移动式传感器节点的战术传感器部署工作主要由前沿部署的潜艇及水面舰艇完成,以达到最优的监视覆盖范围。这些AU V能够进入半休眠状态,作为临时的固定节点或漂移节点。网络中的移动传感器节点能够根据当时战术及环境态势进行重新部署。任何初始探测到的目标信息都要通过网络(声学通信或无线电射频通信)进行共享,随后组成移动的传感器组接近目标,并进行探测、识别与定位,最终形成火力攻击方案。
  PLUSNet项目研制工作于2005财年开始,主要是研究多艘AUV之间的协作、声学通信及“X―ray滑行者”无人潜航器样机。随后,ONR出资与海上物理实验室、圣迭戈的斯克里普斯海洋学院合作开发一种基于翼身融合概念的具有较高浮力/阻力比的系统,能够利用声学与电磁监视传感器执行长期、高能耗的任务。2006年7月开始,PLUSNeL项目在墨两哥湾进行了为期两个月的试验。试验中,数据从近100套不同的海洋学传感器中筛选,再传输给蒙特里湾海洋研究所的中央计算机。4次独立试验主要包括“自适应采样与预测”(ASAP)、“水下持续监视”(UPS)等内容。
  ONR不断资助PLUS项目的发展。例如,2010年中期,系统规划与分析公司获得研究合同,将利用美海军授权的仿真软件、模型及无人潜肮器,开展技术工程、研究探索及技术规范工作。
  利用无人艇跟踪目标潜艇
  2010年2月,DARPA启动“反潜战持续跟踪无人艇”(ACTUV)计划。实施该计划旨在开发并演示一型能够“改变反潜模式”的、能够对静音柴电潜艇进行持续追踪的无人水面艇平台以及相应的传感器系统。目前,已有6家公司获得第一阶段合同。诺斯罗普・格鲁曼公司水下系统分部、奎奈蒂克公司北美技术公司以及科学应用国际公司的情报、安全与技术分部分别获得了近2007J美元的合同,用于慨念开发、系统结构、系统概念及性能预估方面的研究。
  ACTUV项目源自“超长航时无人水面艇”(ELEUSV)项目。ELEUSV项目是DARPA的一项概念构想,旨在利用先进的机器人技术与自动控制技术,探索发展一种具有极长续航时间的海军先进无人水面艇,最大限度减少人力需求,使其一次部署可以长达数年时间在海上执行任务。ELEUSV集成了一些新的特征,例如:从外界环境获取能源,为无人艇长达数年的工作提供能源,能够支持全球远程监控的指挥与控制系统,具有自主故障排除及其它自主维护能力,能够进行连续操作的特殊有效载荷系统等,因此能 够在水雷战、反潜战和情报搜集方面具有潜在优势。
  ACTUV将是第一种采用这种设计的海军无人艇,适合进行战区及全球独立部署。DARPA强调ACTUV不是提供反潜搜索能力,而是依靠传统的反潜力量提供目标线索,然后利用其自身的声纳获取目标航迹,达能够将这些搜索设备从繁重的跟踪任务中解放出来。根据技术的发展,ACTUV项日主要有3个目标:第一,荩于数字化方法设计、建造与演示一艘样艇,在执行任务期间实现无人操作;第二,演示独立部署的无人艇在极少的远程监控情况下执行任务,使其成为新型的海上系统;第三,利用ACTUv特殊的平台性能和无人系统特征,以及装备的能够跟踪先进安静型常规潜艇的新型传感器组件,演示反潜作战能力。DARPA表示,ACTUV不仅仅是一套无人系统,该项目还将充分利用不需要人员保障设施的情况,对水面艇进行重新设计,来定义新的平台性能,目标是验证平台在速度、续航力、适航性及机动性等方面的能力。
  开发新型深海传感器网络
  PLUS不是美国开展的分布式网络反潜方面的唯一项目。美国防高级研究计划局(DARPA)正开发一种能够提供长航时反潜监视能力的新型深海传感器网络,以有效保护美军在“蓝海”的航母打击群。该项目名为“深海作战计划”(DSOP),于2010年初启动,目标是设计一种探测安静型常规潜艇的深海监视系统。DSOP利用深海环境带来的特殊传播方式及信号优势,使用持续监视技术与通信技术来实现非对称优势,并有效隐藏、保护海洋探测设备。
  DSOP将开发采用可配置技术的系统,来满足深海区域大量的反潜监视需求。该项目的特征包括:利用传感器或接近海底的声源;利用分布式节点的优势;能够在多种操作模式、环境及时间范围内操作;适应水面舰艇的机动性及不断升级的威胁。然而,这种创新的深海作战项目也存在一定的难点,如远程探测与识别的能力、水下远程通信方式、长航时的能源管理等。
  然而,极端的压力、温度及信号传播等不利的因素,在很多领域对技术提出了挑战。这些领域包括:开发实现长航时的能源系统;水下通信的替代方案,实现宽带数据传输与指挥控制;充分利用特殊信号及深海环境,开发新的感知特征,包括克服声学孔径限制的先进合成孔径声纳,以及用于高分辨探测与识别的可视激光水听器。
  此外,美国还通过不断开展技术的先期研究来降低技术风险。美海军授出3份价值各为507i美元的降低技术风险合同,由华盛顿大学应用物理实验室测试高频主动声纳,以探测目标潜艇航迹;空间综合系统公司将承担无人艇跟踪目标潜艇的自主算法的开发与海上测试工作;Sonalysts公司将进行探索性的集群战术仿真器的开发。

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