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編譯 Whitehead 本文編譯自：CRS Report: Navy Large Unmanned Surface and Undersea Vehicles: Background and Issues for Congress,，August 2, 2021. *編者注：因本文篇幅較長，將其分為三部分連續(xù)刊出以便閱讀,。第一部分的主要內(nèi)容為背景知識概述,；第二部分為LUSV、MUSV和XLUUV項目簡介,；第三部分為國會監(jiān)察問題,。 背景 （上接“水下無人系統(tǒng)學報”微信公眾號，國防資訊|美國海軍大型無人水面艦艇及無人水下航行器國會研究報告（一）,，2022年1月10日,。） 1.2 LUSV、MUSV和LXUUV項目簡介 1.2.1 海軍USV,、UUV發(fā)展愿景及時間表 圖5和圖6給出了海軍關(guān)于USV和UUV（包括LUSV,，MUSV和XLUUV）自2021年3月起的發(fā)展愿景和時間表，其中涉及對USV和UUV的建造和測試,，以及USV和UUV編隊測試工作,。此外，其中還包括了“霸王”,、“海上獵人”USV原型艇以及本報告中未涉及的小型USV和小型UUV的配套研發(fā)工作,。根據(jù)美國海軍提出的2022財年預算，該時間表可能會有所調(diào)整,，這主要是為了在開始大規(guī)模采購USV和UUV之前,，為技術(shù)成熟化提供更多時間。
圖5 截至21年203月的海軍USV系統(tǒng)愿景 （注：GFE（government-furnished equipment）是指政府提供的設備,，意思是政府將提供給USV建造產(chǎn)商,、并嵌入USV的設備）
圖6 截至21年203月的海軍UUV系統(tǒng)愿景 （注：
1.2.2 LUSV項目 1.2.2.1 概述 根據(jù)美海軍的設定,，LUSV長度為200-300英尺（61-91米）,，滿載排水量為1000-2000噸，大小與輕型護衛(wèi)艦相當（即比巡邏艇大,，比護衛(wèi)艦?。D7取自一份海軍簡報,，其中給出了LUSV原型艇的一些照片以及LUSV和MUSV的概念模型輪廓,。圖8和圖9展示了被用作LUSV原型艇的一些船只。在該項目的非密介紹資料中,，海軍把石油,、天然氣工業(yè)中用到的近海保障船用作LUSV的基礎船型。
圖8 LUSV原型艇
圖9 LUSV原型艇 海軍對LUSV的設計要求包括：低成本,，高續(xù)航力,，基于民船規(guī)范設計且可重構(gòu)，可大量攜帶各種模塊化火力載荷——特別是反水面戰(zhàn)和打擊載荷（主要是反艦和對陸攻擊導彈）,。海軍在21年206月聲明每艘LUSV將裝備64單元垂直發(fā)射系統(tǒng)（VLS）,，但隨后又否認了這一說法，并表示正確的數(shù)字是16~32個VLS單元,。 海軍希望LUSV能夠進行“人在回路中”作戰(zhàn),、“人在回路上”半自主作戰(zhàn)、或全自主作戰(zhàn),，同時能獨立作戰(zhàn)或與有人水面作戰(zhàn)平臺聯(lián)合作戰(zhàn),。雖然被稱為UV，但更準確的說,，LUSV是一種可選載人或少量載人的艦船,，因為它們有時仍然需要艦員上艦，特別是在LUSV使能技術(shù)和作戰(zhàn)概念的研發(fā)前期,。除了各種自帶功能之外,，LUSV還將具備承接模塊化載荷的能力，同時還可以使用現(xiàn)有海軍傳感器和武器發(fā)射裝置,。海軍表示： 海軍的LUSV項目由國防部戰(zhàn)略能力辦公室(Strategic Capabilities Office,，SCO)資助，實驗由海軍“霸王”項目中的USV部門負責執(zhí)行,。LUSV將是一種基于民船規(guī)范的高續(xù)航力艦船,，能夠執(zhí)行為期數(shù)周的兵力部署和跨洋航渡。具有大載荷能力的LUSV可用于各種作戰(zhàn),，不過在剛開始還需要與有人水面平臺結(jié)合,，在“人在回路中”方式的控制下使用武器系統(tǒng)。海軍正在采用一種系統(tǒng)工程迭代接近法來獲得這項技術(shù),，并設計了一項集成及實驗計劃,，在使用前測驗高可靠性機電系統(tǒng),、自主導航和機動性、作戰(zhàn)系統(tǒng)集成,、以及平臺指揮控制能力等,。 年20209月，6個行業(yè)團隊競得了LUSV設計研究合同,，他們將與政府和工業(yè)界展開強有力的合作,，以完善平臺性能規(guī)范，并確保為后續(xù)開發(fā)合同確立可實現(xiàn)技術(shù)要求,。工業(yè)界和海軍都在利用這些合作性交互來大力推進知識庫建設,，進而支撐LUSV項目的研發(fā).... 海軍已從“海上獵人”和“霸王”無人水面艦艇原型開發(fā)和實驗項目中獲得了許多有益的經(jīng)驗，自主運行累計超過3100小時,，其中包括與其他有人艦船的編隊操練時間,。隨著所有權(quán)移交給海軍，海軍將在2021和2022財年繼續(xù)在兩艘SCO資助的“霸王”艦上進行實驗和可靠性驗證,。海軍還在建造另外兩艘將在2022財年交付的“霸王”原型艦,，用以支持后續(xù)實驗和未來作戰(zhàn)概念的確立。海軍目前正在評估其它DMO（分布式海上作戰(zhàn)）應用,，包括后勤保障和加油,、海軍陸戰(zhàn)隊遠征行動、以及其他水面平臺任務補強,。作為上述評估的一部分,，海軍還在與軍事海運司令部及海軍陸戰(zhàn)隊合作，試圖用自主性技術(shù)改裝T-EPF（遠征快速運輸艦),，以在具備V-22（傾轉(zhuǎn)旋翼飛機）起降能力的一級艦上獲得更多的自主性知識和可靠性,，這類運輸艦還具有大型后勤和人員保障能力、充足的噸位和動力,、以及高速航行能力,。 在審議海軍提出的年2020和21年20預算時，國會國防委員會關(guān)切的主要問題有：海軍的采辦策略是否為這些大型UV（特別是LUSV）作戰(zhàn)概念和關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)留有足夠的時間,，是否包含與這些問題相關(guān)的立法規(guī)定,。作為對這些審議意見的回應，海軍已重新調(diào)整了LUSV項目的采辦策略,，以便符合這些立法規(guī)定,，并在進入可部署單元的批量生產(chǎn)之前，提供更多的時間來開發(fā)作戰(zhàn)概念和關(guān)鍵技術(shù),。 1.2.2.2 年20209月4日中標合同 年20209月4日,，美國國防部宣布判授以下6個合同，用于LUSV項目的工業(yè)研究,。每家公司分別獲得了一份關(guān)于LUSV研究的固定價格合同,，總價值為41,985,112美元,。每份合同都包括一個工程保障選項，如果執(zhí)行該選項,，所有合同的累計價值將達到59,，476,146美元。
1.2.3 MUSV項目 按照海軍給出的定義,，MUSV長約45-190英尺（14-58米），排水量約為500噸,，相當于一艘巡邏艇的大小,。海軍希望MUSV能夠像LUSV一樣，是一類低成本,、高續(xù)航力,、可重構(gòu)的艦艇，可裝載多種任務載荷,。MUSV的初始載荷是情報,、監(jiān)視和偵察（ISR）載荷以及各種電子戰(zhàn)（EW）系統(tǒng)。海軍正在推進的MUSV項目是一個由804中間層采購部主導的快速原型敲定項目,，第一個MUSV原型研發(fā)項目是在2019財年獲得資助的,。 MUSV項目建立在美國國防部高級研究計劃局（DARPA）的“反潛戰(zhàn)持續(xù)跟蹤無人艇”（Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel，ACTUV）和海軍研究辦公室（ONR）的中型USV研發(fā)工作的基礎之上,。如圖1所示,，這些工作為“海上獵人”中型USV原型艇的設計、建造和測試鋪平了道路,，據(jù)報道該原型艇長度為132英尺(約40.2米),，排水量約為140噸。海軍的MUSV項目也將采用由戰(zhàn)略能力辦公室為LUSV項目開發(fā)的,、面向USV的艦隊戰(zhàn)備指揮控制（C2）方案,。海軍稱： 中型無人水面艇（MUSV）是一種無人傳感器船，攜帶模塊化載荷,，采用標準化設計,，易于與現(xiàn)有海軍系統(tǒng)集成。與有人作戰(zhàn)平臺相比,，MUSV價格低廉,，可大量建造,，迅速增加艦隊戰(zhàn)力。MUSV可提供一個分布式傳感器網(wǎng)絡,，可在人員監(jiān)督下進行導航和作戰(zhàn),，并能夠進行為期數(shù)周的兵力部署和跨洋航渡。海軍已判授了首艘MUSV原型艇的設計和制造合同,，計劃在2023財年交付,。 年20207月13日，美國海軍宣布授予L3（Harris）技術(shù)公司一份價值3.4999948千萬美元的合同,，用于開發(fā)中型無人水面艇（MUSV）原型,，并附加有另外8艘MUSV的采購選項。該合同的判授遵循完整,、公開的競標流程,。初步原型機的合同經(jīng)費已經(jīng)到位。如果在未來財政年度能提供額外經(jīng)費,，在完成所有采購后,，合同金額將達到2.81435446億美元。據(jù)報道,，海軍聲稱有5家公司競爭該合同,，但沒有指明其他4家。圖10給出了L3Harris的設計概念圖,。
L3 Harris公司稱,，將把公司的ASView?自主性技術(shù)集成到一艘195英尺特制民船中，所制造的MUSV將為艦隊提供情報,、監(jiān)視和偵察能力,，可自主機動執(zhí)勤并遵守國際避碰規(guī)則。作為系統(tǒng)集成商和項目主承包商,，L3 Harris將提供任務自主性及感知技術(shù),。該公司目前已向全球交付了超過115艘USV。 1.2.4 XLUUV項目 XLUUV項目,，也被稱為“虎鯨”（Orca）項目,，是為了滿足聯(lián)合緊急作戰(zhàn)需求（Joint Emergent Operational Need，JEON）而建立的,。如圖2所示,，美國海軍將XLUUV定義為直徑大于84英寸（2.133米）的UUV，這意味著XLUUV大得無法從海軍有人潛艇上發(fā)射,。因此,，需將XLUUV運往一個前沿作戰(zhàn)港口，然后從碼頭發(fā)射,。美海軍部21年203月16日發(fā)布的無人戰(zhàn)役框架文件稱,，XLUUV將被設計為可“容納各種大型載荷....”,。海軍于21年203月18日證實，水雷將是XLUUV的初始載荷,。更具體地說,，海軍想要用XLUUV秘密部署“錘頭”（Hammerhead）水雷，這種研制中的水雷將被系留在海床上,，內(nèi)裝一枚反潛魚雷,，大致類似于冷戰(zhàn)時期海軍的“捕手”（CAPTOR）水雷(封裝魚雷) 。 前5艘XLUUV是在2019財年通過海軍研發(fā)撥款賬戶劃撥經(jīng)費的,。海軍進行了XLUUV的設計競賽,，并于2019年2月13日宣布選定波音公司制造、測試并交付首批4艘“虎鯨”XLUUV和相關(guān)保障零部件（另一位競標者是洛克希德·馬丁公司旗下的一個團隊）,。2019年3月27日，海軍宣布授予波音公司的合同已擴增到第5艘“虎鯨”,。波音公司已開始與亨廷頓·英格爾斯船廠(Huntington Ingalls Industries,，HII)的技術(shù)解決方案部門（HII的一個獨立部門——紐波特紐斯造船廠(Newport News Shipbuilding，NNS),，是海軍兩大潛艇制造商之一）合作,，建造“虎鯨”XLUUV。美國海軍稱： 虎鯨XLUUV是一個多階段加急采辦項目,，通過2358采購部門快速為艦隊增補戰(zhàn)力,。 第一階段是設計競標工作。2017財年已向業(yè)界判授兩份設計合同,。 第二階段始于2019財年,，從第一階段的承包商中選出一家負責航行載體和保障零部件的生產(chǎn)和測試。目標是生產(chǎn)5套可用于作戰(zhàn)的虎鯨XLUUV原型系統(tǒng)（航行載體,、機動C2設備和保障設備）,，供艦隊演示驗證和使用?？衫霉I(yè)基礎領域的競爭性,，在生產(chǎn)的同時降低XLUUV的技術(shù)/能力風險。 第三階段可選擇向第二階段載體生產(chǎn)商再訂購4套系統(tǒng),。這些額外虎鯨XLUUV系統(tǒng)的生產(chǎn)合同最早將在2024財年簽訂,。在政府試驗成功完成之后，可能最早在2024財年過渡到采辦類(ACAT)項目和生產(chǎn)階段,。 XLUUV將配備一個模塊化載荷艙,，其中含有一個通用載荷模塊，內(nèi)置現(xiàn)有及未來載荷都須遵守的協(xié)議接口,?！板N頭”（Hammerhead）水雷載荷是下一個將與Orca XLUUV集成的載荷,。未來其它潛在載荷、先進能源解決方案,、增強的自主性和指揮控制功能,，將在核心技術(shù)PE（海軍研發(fā)項目要素）項目中由其他科技組織開發(fā)評估，并在準備就緒后集成到Orca XLUUV中,。 同時,，海軍正在文圖拉（Ventura）縣海軍基地升級用于XLUUV測試、操練和檢修的設施,，并與LUSV的測試同步協(xié)調(diào),，以提高成本效率。此外,，海軍也正在為未來的前進基地選址,。 波音Orca XLUUV將參考波音Echo Voyager UUV(圖11、圖12和圖13)進行設計(但在某些方面有所不同),。Echo Voyager大約和一節(jié)地鐵車廂一樣大——51英尺（約15.5米）長,，矩形截面8.5英尺（2.6米）× 8.5英尺，空氣中重量50噸,，航程可達6500海里,。它可搭接長達34英尺（10.4米）的模塊化載荷段，并將其長度增加到85英尺（25.9米）,。34英尺的模塊化載荷段可提供大約2000立方英尺的內(nèi)部載荷容積;較短的載荷段(長14英尺（4.3米）)可提供大約900立方英尺容積,。Echo Voyager也可搭接外部載荷。美國海軍表示,，XLUUV是基于波音公司的Echo Voyager設計的,，但做出了顯著改變，以支持軍用需求,。這樣以來,，在生產(chǎn)第一批原型航行載體的各個環(huán)節(jié)（建立制造工藝、建設工業(yè)基礎,、以及調(diào)整原材料采購等）都遇到了諸多挑戰(zhàn),。Orca代表了自主海上航行器技術(shù)的前沿，它將具有更大的航程和可重構(gòu),、模塊化的載荷艙,，可支持多種有效載荷和各種任務。
圖11 波音Echo Voyager UUV 圖12 波音 Echo Voyager UUV 圖13 波音Echo Voyager UUV （未完待續(xù)） 通信地址：陜西省西安市錦業(yè)路96號 E-mail：[email protected] 官方網(wǎng)站：www.yljszz.cn |
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