据挪威康士伯公司(KONGSBERG)9月4日消息,该公司最先进的水下自主航行器(AUV)“HUGIN Endurance”已经进入新的测试阶段,测试的目的是在尽可能贴近实际任务环境的条件下检查设备的技术特性和功能。

在测试中,该原型机在海上连续工作数周,在完全关闭数据链的情况下实施了自主机动和水下信息搜集,测试路线全长1200海里,最深处3400米,内置导航系统全程总误差不超过0.02%。

作为一个海洋国家,挪威一向重视海洋相关技术装备的研发,而康士伯公司则自1997年开始长期在水下机器人技术领域处于领导地位,其技术水平甚至得到了美国国防部的认可。“HUGIN Endurance”的成功测试既体现挪威在这一领域的深耕,也为全球海洋竞争的升温显著提速。

一、“HUGIN Endurance”潜航器概况

“HUGIN Endurance”属于康士伯公司的HUGIN系列,由挪威国防研究机构(FFI)和康士伯公司合作开发。目前该项目共推出了四款产品:“HUGIN”“HUGIN Superior”“HUGIN Edge”和“HUGIN Endurance”“HUGIN Endurance”是该系列的最新型号。

根据康士伯公司公开数据,“HUGIN Endurance”排水量8吨,长10米,直径1.2米,额定下潜深度6000米,最大水下测绘面积约1100平方公里,配备了来自康士伯公司的惯性导航系统,地形参考导航和单应答器导航辅助系统,支持远程操作和与其他数据平台集成。


图2 “HUGIN Endurance”原型

而在载荷方面,“HUGIN Endurance”可以配备各种传感器用于不同的应用,包括HISAS1032合成孔径声呐和EM2040多波束探测仪,可以实现精确的海底测绘与地球物理勘探,在750米宽的测深带上保持20厘米的分辨率。虽然康士伯公司并未明确其军事性能,但通过集成其他第三方传感器,该潜航器也可以实现长距离军事侦察、大面积水雷探测,以及在海上要塞位置巡逻侦听潜艇等任务。


图3 “HUGIN Endurance”工作概念图

相较于前代产品1吨左右的排水量和100小时的最大续航时间,“HUGIN Endurance”着重强调其载荷能力和续航能力,该潜航器采用模块化的能源和载荷设计,可以根据任务的深度和续航需要更改压力容器与电池,从而获取不同规格的载荷空间以支持不同类型的异构载荷,包括传感器与战斗部。

二、无人潜航器动力技术路线分析

出于不同的任务考量,无人潜航器赛道衍生出多种不同的技术路线,而技术路线的主要辨识特征就是动力系统,其中“HUGIN Endurance”的技术路线瞄准的是常规动力、长续航的侦察任务。

康士伯公司共掌握锂电池和燃料电池两种动力技术。其中锂电池技术属于一般的商业化技术,而燃料电池则是挪威国防研究机构和康士伯公司共同开发的专用动力技术,这种燃料电池以铝作为阳极,过氧化氢为氧化剂,具有能量密度高、承受过载能力强的优点。

而在这一技术路线之外,动力系统的主流则是柴电动力与核动力。其中柴电动力的典型应用者是美军的超大型无人潜航器“虎鲸”(ORCA),该款装备排水量85吨,满载全长25.9米,续航距离6500海里,可以执行长期监视任务和水雷布放任务。相比起“HUGIN Endurance”,“虎鲸”的技术路线瞄准的是作为舰艇编队的独立组成部分执行对抗性质任务。

而核动力的典型应用者则是俄军的“波塞冬”无人潜航器,这款具有核载具性质的无人潜航器航程超过1万公里,直径1.8米,长20米,排水量100吨,需要依靠“别尔哥罗德”号特种核潜艇作为投放载具,据俄媒报道热核战斗部当量2M吨TNT,是属于俄罗斯水下核武库的战略威慑力量,任务范围与“HUGIN Endurance”可以说完全不产生交集。

根据案例分析,无人潜航器采用的动力方案既决定了其续航能力和战略战术地位,也通过支撑系统的复杂度决定了其尺寸和舱体设计,从而主导了无人潜航器的技术方案。因此,在任务主导型的无人潜航器设计当中,决定无人潜航器的动力系统是首要的设计任务,根据采用的动力方案设计者可以推导出支撑子系统的构建方案,最终完成无人潜航器的技术路线搭建。

从任务角度看,“HUGIN Endurance”的主要竞争对手是“虎鲸”。虽然“虎鲸”拥有更加强大的续航能力与已经确定的杀伤性载荷投放能力,但相比之下“虎鲸”对支撑平台、投放与回收平台的要求要高出许多,主要是刚需专用特种控制平台与特种船坞,而“HUGIN Endurance”则具有不依赖通信中继、不依赖专用控制站、可简易投放回收的优点。因此,在长距离军事侦察、大面积水雷探测,以及在海上要塞位置巡逻侦听潜艇等非攻击性任务中,如果具体任务在“HUGIN Endurance”的续航包线内,则部署“HUGIN Endurance”相较于部署“虎鲸”要更加灵活、高效、低成本。

回到“HUGIN Endurance”本身,根据其执行任务中需要快捷部署、不依赖其他辅助航行设备、任务载荷电力要求高的特点,电池方案是其最适宜的动力方案。但电池方案并非无懈可击,采用电池动力方案会显著增加装备在野战条件下的维修保养难度,这就使得锂电池无人潜航器无缘岛屿作战等特定作战场景。

三、无人潜航器对未来作战的影响

“HUGIN Endurance”最重要的属性是军民两用,康士伯公司在全球范围内出售这一无人潜航器,因此,从部署角度出发,“HUGIN Endurance”将有可能对全球海洋竞争格局造成颠覆性影响。

“侦察、搜索、猎杀”,这一影响首先体现在对传统潜艇的威胁上。“HUGIN Endurance”是一种反制潜艇尤其是战略核潜艇的可靠技术装备。通过电机驱动的共轴反桨推进装置,该潜航器具有优秀的噪声控制能力,可以在潜艇的巡逻航线上完成声纹收集任务,而一旦潜艇的声纹信号暴露,其隐蔽性和突然性将大打折扣,如果是战略核潜艇,其生存能力与二次核打击能力也将受到重大影响。

除此之外,“HUGIN Endurance”本身就是优秀的水下诱饵。此类潜航器可以模拟特定型号装备的声纹特征,作为诱饵实施战略欺骗,通过模拟潜艇的声纹信号,“HUGIN Endurance”可以掩盖己方真实的潜艇部署动向。长续航设计支持该潜航器在水下与敌长期周旋,牵制敌方反潜兵力的同时也可以伪造相关的军事部署行为,达到威慑目的。

即使只考虑其战术意义,“HUGIN Endurance”也具有存在的独特价值。作为海上数据节点而言,无人潜航器的生存能力要显著优于无人艇或者智能浮漂,其观测能力甚至可以和专业的地球物理探测仪器相媲美,更是具有压倒性的水文信息和海底信息搜集能力。而军民两用的属性保证了其使用基数,在组网方面也具有天然优势。

在作战载荷方面,无人潜航器较无人艇具有更多的载荷选择,从水雷、鱼雷等再到水下通信中继载荷,更大的排水量、更好的适航性和更高的续航能力允许此类装备支持更多样的任务载荷。

从以上角度出发,在未来的海洋竞争尤其是深海竞争当中,无人潜航器将发挥更大的作用。即使假定在战略武器领域人的参与和控制仍是必须的,但在常规舰艇编队内,自主组网、自主协同行动的无人潜航器的活跃将极大地扩展舰队的感知范围与感知深度、精度。同时,针对可能存在的时敏目标,无人潜航器也并非“手无寸铁”,可以对高价值水面和水下目标投送杀伤性载荷。而对未来极有可能发生的无人装备集群对抗来说,无人潜航器的高生存能力又使其可以胜任通信枢纽、指挥节点等角色,成为无人作战的关键组成部分。


图4 “HUGIN Endurance”联网示意图

结语

挪威对水下无人技术的探索既包含了海洋国家对海洋探测、地球物理方面的需求,也集中体现了北约国家在海洋竞争方面的加速趋势。

通过分析“HUGIN Endurance”的性能和潜在应用,本文认为此类具有长续航能力的军民两用无人潜航器在北约未来的海洋力量配置中将会占据重要地位,无论是从作战角度还是从支援角度出发,无人潜航器都能发挥重大作用。

相较于现有的水文信息收集装置,“HUGIN Endurance”的自主导航和探测功能最大限度地减少了其对作业船只、通信中继、遥控线缆等的依赖,使其在敏感地域进行信息搜集时具有更好的隐蔽性。而一旦转换到战斗状态,相较于没有武装的前代版本,“HUGIN Endurance”可能的杀伤性载荷携带能力又能让其最大化“敌后”的空间优势,完成渗透破坏任务。

而相较于只有军用版本的其他战略和战术无人潜航器,“HUGIN Endurance”既具有更广泛的部署能力和更优秀的补员能力,也可以通过与此装备的民用版本交换数据以获得更强的信息获取能力。

从对抗反制的角度出发,“HUGIN Endurance”最大的限制在于回收阶段。受构型制约,一旦得知载荷和任务的具体信息,“HUGIN Endurance”的续航里程和续航时间是可以被精确计算的。而续航能力的泄露又直接导致了在回收阶段,“HUGIN Endurance”的上浮回收时间窗口与海域将有可能被推理得出,因此,拦截并阻止无人潜航器的回收是一种可能的对策手段。

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作者丨钟丰嵘

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