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无人任务平台合作管理系统,美国推进大排量无人水下航行器的研制
2020-01-07

[据洛克希德·马丁公司网站2010年10月13日报道]洛克希德·马丁公司已经获得了美国海军空间和海战系统司令部授予的一份价值2400万美元的后续合同,为潜艇探测和跟踪提供技术更新和新概念研发。洛克希德·马丁公司提供的先进声学处理和跟踪能力将提高美国海军舰队的水下监视能力,并增加海军的态势感知能力。

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[据洛克希德·马丁公司6月25日报道]洛克希德·马丁公司已经与美国海军研究局签订了300万美元的合同,主要目的是开发和验证使美国海军舰艇,直升机和无人航行器能够在近海水域合作进行扫雷任务的任务管理系统。该合同是在美国海军提出的开发近海战斗舰有人/无人平台反水雷作战合作新技术倡议的一部分。目前多个舰上反水雷任务操作员被指定来控制一部遥控多任务无人航行器,它将在水面拖曳传感器对水雷进行定位和识别。新的方法将确定由数量很少的操纵员对遥控多任务无人航行器进行自动管理的方法,同时使航行器同其他平台合作进行扫雷任务。这样的系统能够与有人操纵的MH-60S机载反水雷直升机通信时减少操纵人员的数量,该直升机装备的系统能够对水雷进行定位或实施灭雷。 海军研究局召集了开发和验证项目团队,要求在8个月内进行仿真试验,来描述该系统的能力,以指挥和控制来自近海战斗舰的多个猎雷平台。还有一个备选条款就是在2009年增加110万美元用于验证近海战斗舰中队之间的合作,以及与飞行甲板和舰员计划的集成。洛克希德·马丁公司的有关负责人表示该公司的目标就是帮助海军简化反水雷的操作,减少从事指挥和控制直升机和遥控多任务航行器的操纵人员。该公司的核心任务就是允许目前和未来的平台能够在较高的自动化程度和较低的人为操纵失误率下合作完成任务,改善执行任务的效率。TEAM系统是在洛·马公司开发的KineForce任务管理系统的基础上开发的。系统将允许母舰上的扫雷控制人员定义和监测无人航行器和有人操纵航行器的任务计划。在每一部航行器上,该系统将监测和接受战场环境的变化,优化作战任务,对目标进行探测和反应。多任务无人机能够控制自身的行动时,它就能够与有人平台在快速变化的环境下共同执行任务,近海战斗舰的操纵者就可以有时间指挥作战,观察在整个战场环境下的任务,对重要的情况作出决策。希德·马丁公司的集成公司将在洛·马公司先进技术试验室和海上系统传感器和系统试验室的支持下领导TEAM项目。TEAM项目合同是在海军研究局授予先进技术试验室240万美元的合同下的补充合同,该项目将构建近海战斗舰反水雷操纵者的合作演示系统。该项目被命名为SUMMIT,该项目将使操纵者在反水雷作战过程中很容易的观察和共享任务信息。

[据航空周刊2012年4月12日报道]美国海军的海军研究办公室计划推进无人潜航器的水平。目前海军无人水下系统是由附近操作员控制的航行器,可进行持续几个小时的任务。大排量无人水下航行器外形将更大,自动控制能力更高,能够数月、远距离执行任务。它将作为母舰部署和操作静、动传感器,持久监视沿海水域,最终可能装备武器。该项目的大部分技术已经通过验证。

洛克希德·马丁公司团队将增强海军通用综合水下传感器系统的软硬件基础及集成通用处理器系统,该系统帮助操作人员定位和跟踪水面和水下目标。集成通用处理器系统由美军PMS 485濒海水雷战项目执行办公室管理,正在开发为所有传统和未来水下传感器及平台提供一个共同工作站。

“波浪滑翔机”无人水面艇2017年,美国著名智库战略与预算评估中心发表题为《恢复美国制海权》的长篇研究报告,针对未来海军面临的威胁,对未来海军构成提出了建议,包括采用大量水面、水下和空中无人装备,并实现...

波音公司的“回声测距仪”是LDUUV技术的初级阶段,“回声测距仪”最初建于2011年,直径5.5米,排水量5吨,可以下潜到10000英尺。海军要求其能在浅水无人协助状态下进行工作。LDUUV能够探测并规避水面和水下的障碍和危险物。LDUUV通过声纳可以探测近距离障碍物,声学传感器会对几英里外的敌舰进行报警。

此外,洛克希德·马丁公司将提高自动化和定位能力,使自动探测并跟踪接触产生的声能。这种自动化能力将为海军提供关键支持,提高探测和跟踪能力,同时降低操作人员的工作量,简化了操作人员的培训,并节省了系统开发成本。

“波浪滑翔机”无人水面艇

LDUUV的第二种特性是持久性。分两个阶段进行:首先用两年时间验证LDUUV连续执行30天任务的状态,之后第二阶段延长至70天。

洛克希德·马丁公司自2005年以来一直为PMS 485濒海水雷战项目执行办公室提供支持,主要关于固定和拖曳阵列系统的声波信号处理。

2017年,美国著名智库战略与预算评估中心发表题为《恢复美国制海权》的长篇研究报告,针对未来海军面临的威胁,对未来海军构成提出了建议,包括采用大量水面、水下和空中无人装备,并实现传统装备和无人装备的高度融合。海上无人系统UMS以其长时间自主航行能力能够和远低于有人装备的费效比,已成为美国海军装备的一个重点发展方向,本篇我们先来介绍美国海军的无人水面艇USV。

“回声测距仪”由蓄电池提供电力,约28小时,虽然柴油发动机或燃料电池可以延长时间,但这些技术可能难以适用于小型无人潜航器, LDUUV的动力装置将重达3.5吨。

(工业和信息化部电子科学技术情报研究所 陈 皓)

RMS系统概览

LDUUV的第三个研究任务是解决长时间任务所需的可靠性。波音公司项目负责人表示,目前借助波音公司飞行卫星的专业知识,开发者着眼于冗余系统,提高元件的可靠性和自我监控能力。该潜航器需要弥补传感器的不足,并衡量其他问题的严重性。

远程扫雷系统

LDUUV将有一个大型的有效载荷舱,保证其能够布放传感器、通信浮标、更小的UUS和武器等。海军目前的重点是超视距持久监视。但是,最重大的影响可能是对水雷战。

AN/WLD-1远程扫雷系统RMS是洛克希德·马丁公司研制的半潜式、高适航性远程扫雷系统。主体为柴油动力的浮潜式遥控多任务载具RMMV,从母舰上下水并可按照规划好的搜索模式进行部署。AN/WLD-1的传感器包括一个前向声呐、侧扫声呐和AN/AQS-20A可变深度拖曳声呐,可以探测、定位、识别并分类各种水雷。AN/AQS-20A有四种工作模式:

在反水雷战中,LDUUV将能够探测和定位水雷,然后安全的除雷。LDUUV可以使攻势布雷更加可控、秘密。在水雷转型概念中,LDUUV在大片区域布设网状传感器。传感器跟踪和确定监视范围内的每一艘舰艇。依据具体情况,可以使用固定式武器或者从UUV布防鱼雷攻击任何一艘舰船。使用LDUUV的优势在于可以开启或关闭雷区,或者改变雷区大小。它可以事先布好雷区但不启用。与传统布雷和除雷相比,并没有太多的麻烦。

一、单通道浅水模式,探测浅水区的锚雷;

海军计划在2014年发布LDUUV征询建议书。去年十月,海军水下战主任少将巴里·布鲁纳表示将采购10 艘LDUUV,用来辅助载人潜艇。

二、二、单通道深水模式,探测底雷;

三、三、大范围搜索模式,可搜索四倍的面积;

四、识别模式,在单通道通过光电设备提供水雷的光学成像以精确识别。

AN/WLD-1可通过露出水面的无线电桅杆和超视距实时数据链将探测数据发送回母船,并整合进母船的AN/SQQ-89(V)15反潜作战系统中。扫雷系统可以向操作人员提供距离和对比度数据,分析形成一个三维图像,以帮助识别出地雷。

AN/WLD-1通过独立级濒海战斗舰尾门下水部署

远程扫雷系统允许战斗人员能够在不影响舰船其他任务的前提下对水雷威胁做出迅速而独立的反应,能够为航母和远征打击编队提供实时、超视距的水雷侦查能力,大大提高编队的航行安全。远程扫雷系统最先安装在阿利伯克级驱逐舰DDG-96上,随后作为反潜和反水雷任务包的一部分部署在濒海战斗舰上。

HMU部署猎雷声呐瞬间

濒海模块化无人水面艇

濒海模块化无人侦察艇MUSCL是一种可由两人携带的X级无人水面艇,旨在减少人员损失的风险,执行繁琐的ISR即情报、监视和侦察任务。可对水道、海岸线和港口中的可疑船只、人员和活动进行实时监测,MUSCL可以从海军沿海江河部队的巡逻艇上部署。

MUSCL由海军系统司令部旗下濒海战斗舰项目执行办公室与海军水面作战中心合作开发和生产。2011年11月1日,首批三艘MUSCL交付沿海江河第一作战群。

反水雷无人水面艇HMU是一种长耐久、半自主的水面载具,基于11米刚性充气艇RHIB,能够携带不同反水雷任务模块。在执行猎雷任务时,HMU携带AQS-24A猎雷声呐用于探测、定位各类水雷。至于执行扫雷任务,HMU则携带无人感应扫雷系统UISS来清扫磁场、声响以及复合触发水雷,UISS包括磁场发生器、MK-104声波发射器,用于触发引爆水雷。

HMU由诺思罗普格鲁曼公司研发制造。2014年,两艘反水雷无人水面艇HMU-1和HMU-2加入第五舰队,部署在海湾地区。

下水后的“海上猎手”

“舰队”级通用无人水面艇

“舰队”级CUSV是由Textron系统公司和AAI无人机系统研制的第四代无人水面舰艇,长12米、排水量7.7吨、极速35节、荷载能力为2.3吨并具有灵活的多用途能力。一开始,CUSV被作为滨海战斗舰反水雷模块的一部分,搭载无人感应扫雷系统。

2017年,美国海军又将CUSV作为猎雷载具使用,搭载AQS-24A或AN/AQS-20A声呐用于探测水雷。2018年1月,Textron和美国海军海上系统司令部签署一份合作研究与开发协议,开发水面战荷载,将CUSV武器化,将包括各种小型导弹和遥控武器站。武器化的USV既可执行和平时期的海上巡逻和港口安保任务,也可以与母舰濒海战斗舰、直升机等组成编队进行反小艇作战。

以色列和新加坡海军装备的“拉斐尔保护者”USV,搭载了遥控武器站

“海上猎人”中型无人水面艇

“海上猎手”MDUSV为长航时反潜无人船ACTUV的船体部分,长40米、宽12米、满载排水量145吨、柴油机双轴推进、极速27节、航程可达10000海里、最长可在海上自持三个月。“海上猎手”为三体船设计,主船体两侧的外伸臂用于提高浮力和航行稳定性,可通过主动声呐长期跟踪、监视潜艇。由于是首次建造如此大的无人水面艇,国防高级计划局在“海上猎手”上预留了人工控制、维护的空间,但不允许人员长期驻留。2016年下水后,“海上猎手”进行了两年的测试。2018年1月,“海上猎手”移交海军研究办公室,将加装ISR和反潜任务荷载。

海上试验中的MDUSV

“波浪滑翔机”

“波浪滑翔机”是世界上第一种仅依靠海浪动能和太阳能驱动、供电的无人水面艇。“波浪滑翔机”由两个主体部件组成,水面上的艇体长3.05米,荷载包括太阳能电池板、指挥计算机和通讯设备,水下2.13米长的推进部分通过8米长的缆绳和水面艇体相连。当艇体被海浪抬高时,水下推进器一同上移,带动叶片向上偏转;艇体随海浪下沉时,带动水下推进器上叶片乡下偏转。随着叶片翻转和太阳能电池驱动螺旋桨,“波浪滑翔机”可以以1到3节的速度在海上巡航长达一年。

推进模式示意图

“波浪滑翔机”在美国海军两种反潜监视模式下运行,一是作为反潜屏障中的一个节点,若干呈阵列部署的“波浪滑翔机”通过声呐收集海底声波数据,提供反潜警戒;二是作为移动传感器,使用拖曳声呐对特定海域进行搜索。

在本系列的下一篇,我们将介绍美军的无人潜航器。