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深海預(yù)置武器系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)?

2020-11-28 16:02李智生
艦船電子工程 2020年2期
關(guān)鍵詞:預(yù)置深海潛艇

李智生 張 強

(91550部隊 大連 116023)

1 引言

深海預(yù)置武器系統(tǒng)是指將無人機、各類導(dǎo)彈、魚雷等作戰(zhàn)裝備預(yù)先放置于運輸航線、海上水域、咽喉要道或者前沿競爭性水域并長時間潛伏,通過遠(yuǎn)程遙控激活啟動的方式,執(zhí)行偵察、打擊、航路封鎖等作戰(zhàn)任務(wù)。深海預(yù)置武器系統(tǒng)不僅可裝載具有打擊和偵察能力的導(dǎo)彈、無人機、魚雷等武器裝備外,還可裝載聲誘餌、偵察傳感器等[1]。本文從深海預(yù)置武器的軍事需求,未來可能的作戰(zhàn)樣式等方面,介紹其發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,并探討對我國的啟示。

2 深海預(yù)置武器系統(tǒng)發(fā)展概括

2.1 深海預(yù)置武器系統(tǒng)的軍事需求

1)適應(yīng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的需要

根據(jù)美國于2016 年發(fā)布的《2025 年自主水下航行器需求》,美國海軍通過獨自作戰(zhàn)或與有人潛艇協(xié)同作戰(zhàn),自主潛航器可極大提升美軍水下作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)能力,并擴展有人艦艇光學(xué)、聲學(xué)和電子傳感器的覆蓋范圍,確保美海軍可探測更大范圍內(nèi)的目標(biāo),同時提高其搭載多平臺執(zhí)行多項任務(wù)的能力。

2)提升立體打擊能力的需要

對于占地球總面積70%的海洋,特別是海面以下的部分,將深海預(yù)置武器系統(tǒng)潛伏在戰(zhàn)事敏感或敵方兵力活動頻繁海域的底部,一旦作戰(zhàn)需要,遙控激活發(fā)射程序,使預(yù)載的武器上升至???,執(zhí)行偵察、打擊或干擾任務(wù)。如此,充分利用水下、水面及空中的存在空間,使戰(zhàn)略部署更為立體化,極大地拓展戰(zhàn)略力量使用的空間。

3)彌補潛艇作戰(zhàn)能力不足

隨著反潛技術(shù)的提高,各種戰(zhàn)術(shù)平臺和來襲魚雷對潛艇的生存構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,特別是和反潛飛機或反潛直升機對抗時,潛艇大都只能處于被動挨打狀態(tài)。盡管已有少數(shù)潛艇開始裝備潛空導(dǎo)彈,但作戰(zhàn)使用受到很大限制,仍不能改變潛艇的被動防守狀態(tài)。

借助深海預(yù)置武器系統(tǒng)隱身好,能夠事先預(yù)置在敵方兵力活動范圍附近,可以出其不意發(fā)射攻擊的特點,可以對各種水面或地面目標(biāo)實施遠(yuǎn)距精確攻擊。利用無人機攜帶的機載偵察設(shè)備,把活動范圍擴大到更為廣闊的區(qū)域,同時把收集到的命令或信息及時傳遞給我方指揮所或附近的潛艇,延長預(yù)警時間,提高潛艇對戰(zhàn)場的反應(yīng)和感知能力,做到先發(fā)制人[2]。也可利用攜帶的干擾、誘騙等水聲對抗設(shè)備,迷惑敵方,為潛艇或其他戰(zhàn)術(shù)平臺隱蔽地實施所期望的戰(zhàn)術(shù)行動或遂行其他作戰(zhàn)任務(wù)提供更為充裕的時間??梢姡詈nA(yù)置武器系統(tǒng)與潛艇結(jié)合使用對提高系統(tǒng)作戰(zhàn)能力有極大幫助。

2.2 深海預(yù)置武器系統(tǒng)可能的作戰(zhàn)樣式

1)在特定作戰(zhàn)區(qū)域執(zhí)行任務(wù)

深海預(yù)置武器系統(tǒng)可在有人平臺而言花費較高、耗時較多或者危險較大的區(qū)域執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的利用其攜帶的傳感器進(jìn)行目標(biāo)探測,并適時進(jìn)行打擊作戰(zhàn)。

2)作為誘餌,執(zhí)行欺騙戰(zhàn)

深海預(yù)置武器系統(tǒng)可作為輔助性武器,在敵反潛兵力活動頻繁海域,利用運載器釋放誘餌、干擾器等制造潛艇發(fā)起攻勢或潛艇活動的假象,掩護(hù)潛艇出航,配合潛艇執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù),大幅提高潛艇的生存能力,并為欺騙戰(zhàn)和其他作戰(zhàn)任務(wù)提供支持。

3)偵察和目標(biāo)指示

深海預(yù)置武器系統(tǒng)通過布放一個或多個無人水下平臺,可為潛艇或其他作戰(zhàn)兵力建立起水下遠(yuǎn)程偵查預(yù)警系統(tǒng),及時查明作戰(zhàn)海域敵兵力活動情況、防御配系;敵威脅的來向、性質(zhì)和威脅程度;海區(qū)的地理和水文氣象情況,從而使?jié)撏Ъ皶r掌握戰(zhàn)場態(tài)勢,預(yù)定打擊目標(biāo)的位置,及時做出攻防決策,爭取作戰(zhàn)主動權(quán)。

2.3 深海預(yù)置武器系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

其實,海底預(yù)置武器事先預(yù)置海底,然后待機發(fā)射的作戰(zhàn)模式早已有之。二戰(zhàn)期間,納粹德國為了攻擊美國,就設(shè)想過將導(dǎo)彈放到特制的浮筒中,用艦船運到大西洋中發(fā)射,這樣就可攻擊紐約等大城市[3]。近些年來,各國根據(jù)各自的軍事需求,形成了海底預(yù)置武器發(fā)展百花齊放的局面,這主要體現(xiàn)在樣式多、功能不一,戰(zhàn)術(shù)使用背景或條件要求差異大,適合應(yīng)用的戰(zhàn)略目的大不相同。

1)美國海德拉和有效載荷

美國DARPA近年來發(fā)展了一類可在水下長時間隱蔽潛伏并能即時喚醒執(zhí)行偵察與打擊任務(wù)的無人平臺,即海德拉(Hydra)和可升降有效載荷(UFP)項目。

2017年4月,DARPA授予波音公司價值760萬美元的修訂合同,用于繼續(xù)支持Hydra 項目第二階段的工作,預(yù)計將持續(xù)至2019 年1 月。Hydra 項目旨在演示驗證一種可以快速將無人機和UUV 等隱蔽運送至戰(zhàn)場的水下無人運載系統(tǒng),可以配合有人駕駛的艦船、潛艇和飛機,交替進(jìn)行水上、水面及水下的載荷投送。該項目的關(guān)鍵是研發(fā)可提供情報、監(jiān)視與偵察(ISR)、反水雷等重要能力的模塊化有效載荷。這些有效載荷模塊使用標(biāo)準(zhǔn)化封裝,以保證運輸、儲藏及發(fā)射上的安全性,同時確保這些載荷的功能可以持續(xù)數(shù)周乃至數(shù)月。Hydra 項目于2013 年7 月啟動,第一階段重點關(guān)注整體方案設(shè)計;2016年9月,項目進(jìn)入第二階段,主要進(jìn)行載荷和模塊化封裝接口的研發(fā)和驗證。

UFP 項目旨在尋求一種可在深度大于6km 的海底遂行5 年甚至更長時間的潛伏、在防區(qū)外激活并迅速上升、配置有效載荷和武器的水下作戰(zhàn)平臺。早在2013 年美國DARPA 提出了UFP 研制計劃,其基本思想是尋求可放置在海底的非致命性武器或戰(zhàn)場感知傳感器設(shè)計方案,該系統(tǒng)不僅可以發(fā)射有效載荷,而且可以將通信系統(tǒng)投放到海面[4]。深海膠囊可通過商船或民船進(jìn)行布放,載荷布放后長期固定在海底,載荷的發(fā)射管內(nèi)裝備無人機或其它情報監(jiān)視偵察平臺。系統(tǒng)可遠(yuǎn)程遙控觸發(fā)釋放機構(gòu),載荷系統(tǒng)與固定系統(tǒng)解鎖后自動上浮至水面。當(dāng)載荷達(dá)到水面后,頂部的發(fā)射艙打開即可釋放載荷發(fā)射裝置。

2)俄羅斯賽艇計劃

2013年6月,俄羅斯在白海進(jìn)行了名稱為賽艇的水下固定彈道導(dǎo)彈的發(fā)射試驗,這種海底彈道導(dǎo)彈安裝在特殊儲藏/運輸/發(fā)射一體化容器中,這種容器在海底可以保護(hù)導(dǎo)彈免受過大的壓力和免遭海水腐蝕,同時能保證其與指揮所通信和信息暢通。而在發(fā)射時,這種容器可以浮起,到達(dá)指定發(fā)射深度(對潛射導(dǎo)彈來說一般在水深50m 處發(fā)射)。這種容器是經(jīng)過特殊設(shè)計的,它可從水平狀態(tài)轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài),從而保障其輕松浮起,這樣就簡化了在水下安裝導(dǎo)彈程序,并確保導(dǎo)彈發(fā)射的可靠性。這種一體化容器可以由小型潛艇悄悄將其運輸?shù)筋A(yù)定海域投放。它將在海底潛伏,待接到激活指令后,再從海底發(fā)射升空執(zhí)行攻擊任務(wù)。

3)印度水下預(yù)置武器

印度早在2001 年就推出將大型駁船沉入水下作為預(yù)置導(dǎo)彈發(fā)射平臺的設(shè)想。駁船中心的控制室人工控制導(dǎo)彈或其他武器的發(fā)射[3]。2008 年印度將上述設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實,利用該技術(shù)成功試射了“海洋”彈道導(dǎo)彈。由于該系統(tǒng)可以長時間布置水下,在某種程度上可以替代核潛艇,因此不排除印度會暫緩國產(chǎn)核潛艇的研制進(jìn)程,而優(yōu)先發(fā)展水下預(yù)置導(dǎo)彈發(fā)射平臺而替代核潛艇。

3 深海預(yù)置武器系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)

深海預(yù)置武器系統(tǒng)的研制和使用面臨諸多技術(shù)的挑戰(zhàn),其中的關(guān)鍵技術(shù)包括:能源技術(shù)、通信技術(shù)以及水下快速上浮技術(shù)等。

3.1 能夠供應(yīng)預(yù)置武器長時間待機的能源技術(shù)

深海預(yù)置武器系統(tǒng)在長達(dá)數(shù)年的時間潛伏海底,需要為其長時間提供能源,一旦被激活結(jié)束潛伏并給攜帶武器充電使其上浮并發(fā)射。目前具有較高發(fā)展?jié)摿Φ乃履茉窗?先進(jìn)的安全鋰離子電池,核電池以及生物燃料電池等[5]。海底微生物燃料電池,指利用海底沉積物中富含的厭氧微生物的呼吸作用直接產(chǎn)生電能,陽極一般放置在養(yǎng)分充足但氧氣不足的海底沉積物中,陰極放在溶解氧的海水中。2007 年美國海軍研究實驗室首次驗證了微生物燃料電池在實際環(huán)境中的使用情況,可為海底傳感器、通信系統(tǒng)、氣象浮標(biāo)供電,最高電壓能達(dá)到約1.2V。核電池即放射性同位素電池,最有望成為深海無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的供電源,該電池具有質(zhì)量輕、壽命長、無須修理或補充等優(yōu)點。核電池的能量密度比鋰電池高數(shù)千倍,可連續(xù)使用幾年到幾百年。

3.2 能遠(yuǎn)程激活深海預(yù)置武器系統(tǒng)的通信技術(shù)

深海預(yù)置武器系統(tǒng)不同于潛艇發(fā)射無人機,它是密閉艙接收遙控命令從海底上浮到海面再發(fā)射,為此,需要解決在任何地方、任何時間可以激活武器的跨介質(zhì)通信問題,使預(yù)置武器能夠在數(shù)千米深的海底準(zhǔn)確可靠地接收通信指令。深海具有異常復(fù)雜的水文地質(zhì)環(huán)境,不同溫度、不同密度的海水層相互混雜,不同族群的海底生物所產(chǎn)生的巨大噪音,導(dǎo)致深海通信的技術(shù)瓶頸始終難以突破,這給遠(yuǎn)程遙控啟動武器平臺帶來了諸多不確定因素。

藍(lán)綠激光通信在海水中的穿透度可達(dá)到水下300m,通信穩(wěn)定、信息容量大,抗干擾能力強,但缺點是通信前要進(jìn)行精確對準(zhǔn)。中微子通信是一種用中微子作為載體的通信方式。中微子穿透能力很強,在海水中的衰減小,它可以使?jié)撏г谏钏胁婚g斷地實時傳輸信息,信道穩(wěn)定,傳輸信息容量大。但缺點是必須采用大功率粒子加速器的大型設(shè)備才能進(jìn)行中微子通信,技術(shù)要求復(fù)雜,與實際應(yīng)用有很遠(yuǎn)的距離。聲電混合通信技術(shù)指在空氣介質(zhì)中采用無線電通信,在水下采用聲波通信的技術(shù)[6~7]。

隨著水下作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,依托水聲通信、水聲/無線電調(diào)制解調(diào)器、各種固定或機動布放的浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)建立的跨介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路是解決水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)跨介質(zhì)通信的最可行方式。

3.3 深海預(yù)置武器系統(tǒng)水下快速上浮技術(shù)

由于武器出水過程需要穿越空氣和水兩種介質(zhì),因此武器是一種跨介質(zhì)運動[8]。相比于潛艇發(fā)射武器,深海預(yù)置武器系統(tǒng)發(fā)射前需從深??焖偕细?,以滿足作戰(zhàn)的需要。在此過程中,武器殼體結(jié)構(gòu)要克服巨大壓差帶來的影響,在上浮原理、水動外形布局、穩(wěn)定性、控制性、材料、結(jié)構(gòu)、動力等方面都有很高的要求。同時保證快速上浮過程穩(wěn)定、滿足出水時的姿態(tài)要求,并能有效控制無人機點火等技術(shù),以上都面臨諸多挑戰(zhàn)。

3.4 大深度耐壓密封及耐腐蝕技術(shù)

深海預(yù)置武器的耐壓殼結(jié)構(gòu)需要承受深水壓力,同時需要采用密封結(jié)構(gòu),保證可靠密封,進(jìn)而能為殼體內(nèi)部的電子元器件、儀器設(shè)備提供適合工作的環(huán)境,并保護(hù)它們不會因海水壓力而受到損害。

海水中含有大量的微量化學(xué)元素,極易引起預(yù)置武器耐壓殼體生銹。此外,海水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)為海洋微生物提供了生存條件,而海洋微生物的存在則會影響耐壓殼體的腐蝕行為與機制。水下預(yù)置無人作戰(zhàn)裝備需通過新材料研究、生物控制等手段,如采用防腐涂裝技術(shù)、耐氯離子腐蝕技術(shù)、陰極保護(hù)功能與涂膜結(jié)合技術(shù)、防腐蝕監(jiān)測新技術(shù)等解決裝備在海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū)長時間貯存的海洋環(huán)境腐蝕和污損問題[8]。

4 深海預(yù)置武器系統(tǒng)對我國的啟示

深海預(yù)置武器系統(tǒng)能夠長時間部署在海底,靜默時不與外界發(fā)生通訊聯(lián)系,隱蔽性好,很難被敵方發(fā)現(xiàn)。如果混雜在礁巖和海底沉積物中,就更難被探測和分辨,即便是使用核武器,也可通過海水的屏障作用而抵消大量的武器毀傷效能。

4.1 作為新型作戰(zhàn)力量,軍事應(yīng)用前景廣泛

深海預(yù)置武器系統(tǒng)是潛艇、飛機、導(dǎo)彈及誘餌等的結(jié)合體,集成了空中和水下多種武器的能力,即空中偵察、打擊能力、欺騙能力和潛艇的水下隱身能力[9]。在敏感海域附近對其進(jìn)行布設(shè),一旦爆發(fā)沖突,可根據(jù)作戰(zhàn)進(jìn)程需要,隨時被喚醒。在戰(zhàn)術(shù)使用上,深海預(yù)置武器系統(tǒng)可承擔(dān)威懾、掩護(hù)、偵察及打擊任務(wù)。威懾即發(fā)射戰(zhàn)役型誘餌,制造潛艇展開、集結(jié)、發(fā)起攻勢的假象,迫使敵方撤出戰(zhàn)斗或改變既定的戰(zhàn)役目標(biāo)。掩護(hù)即掩護(hù)我潛艇或友鄰實現(xiàn)真正的戰(zhàn)術(shù)企圖,將是深海預(yù)置武器系統(tǒng)的另一重要作戰(zhàn)使命。例如,深海預(yù)置武器系統(tǒng)主動發(fā)射自航式聲誘餌,輔助其突破敵反潛巡邏線、掩護(hù)我潛艇從側(cè)面陣地撤離。偵察即將長時間偵察到的水下目標(biāo)信號,通過發(fā)射無人機把可疑目標(biāo)信息發(fā)送至岸上指揮所,同時利用無人機的飛行高度,把更多獲得的偵察信息通過數(shù)據(jù)鏈路及時傳遞給潛艇或海上指揮所。打擊即深海預(yù)置武器系統(tǒng)直接作為作戰(zhàn)平臺,直接對敵目標(biāo)發(fā)動突然襲擊,取得其他武器裝備難以達(dá)到的作戰(zhàn)效果。

4.2 全新的研究領(lǐng)域,帶動相關(guān)技術(shù)發(fā)展

國外已經(jīng)對深海預(yù)置武器系統(tǒng)的軍事用途進(jìn)行了論證,并提出了一些設(shè)計方案。作為一個很新的研究領(lǐng)域,對其涉及的平臺水動力設(shè)計、水下能源獲取、水下大深度遠(yuǎn)距離通信、輕質(zhì)高耐壓材料技術(shù)等領(lǐng)域均有較高的需求,相關(guān)部門需主動牽引相關(guān)研究,集中進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),推動水下預(yù)置武器的發(fā)展。

5 結(jié)語

深海預(yù)置武器系統(tǒng)兼有潛艇的隱蔽性和飛行器的速度,具有高效突防打擊能力和承擔(dān)多任務(wù)能力,軍事應(yīng)用前景廣闊。近年來隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,特別是美國在此方面投入研制力度加大,此領(lǐng)域的研究有加速的趨勢,目前正向工程階段發(fā)展。深海預(yù)置武器系統(tǒng)發(fā)展前景廣闊,是一種新型作戰(zhàn)力量,將對作戰(zhàn)方式和戰(zhàn)爭形態(tài)產(chǎn)生新的影響,我們應(yīng)時刻跟蹤該技術(shù)最新動態(tài),同時開展相關(guān)技術(shù)研究,做到有所為,有所不為,以實現(xiàn)海軍武器裝備跨越式發(fā)展。

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