技术派美智库前瞻未来水下战争:大数据颠覆现有潜艇战模式

在近期发布的一份名为《水下战争的新时代》的报告中,美国智库战略和预算评估中心(CSBA)高级研究员及海军分析家布莱恩·克拉克(BryanClark)提出,尽管美国有机会抢占先机,在水下战争的新兴领域树立领导者地位,但是考虑到今天主要水下平台——载人潜艇——的脆弱性,美国海军将必须放弃现有的水下战斗理念,研发新的水下装备系统家族。

从实战任务角度而言,报告给出的预判之一是,载人潜艇可能需要从前沿战术平台(如同战机)转变成为和航母一样的指挥和协调平台。这意味着,新一代载人潜艇可能需要比今天的“弗吉尼亚级”潜艇大得多,以容纳一系列新的反探测、通讯及指挥和控制系统,并装载一系列的无人机和武器。

“大型无人水下潜航器(UUV)及其他部署系统将日益成为替代载人潜艇执行战术任务的依靠,如沿岸情报收集、陆上攻击或在敌方沿海的反舰任务。”报告写道,除了比载人潜艇(在新的反潜战技术条件下)具有更大的隐身性外,无人水下潜航器的成本应该更为低廉,使得指挥官能够在执行极度高风险任务时更为大胆。

技术层面上,计算机处理能力的迅速增强和小型化趋势,将对水下感应、通讯和“水下战斗网络”带来巨大的突破。加之能量产生和储存技术的进展推动了无人水下潜航器在续航、速度及战斗力上的重大提升,这些技术上的进步将迫使战略家们对长期秉持的水下战斗基础性假设进行全面的重新评估,这包括实战操作层面,也有战术层面。而水下系统的未来设计也将被重新评估。

随着新技术的涌现和突破,报告作者认为,水下“战斗网络”将出现。新的远程感应器和新兴的水下通讯能力将推动水下火力控制网络的发展,如同水面战争中对无线电信号的使用。譬如,远程反潜战武器——一枚携带有超轻型鱼雷(CVLWT)弹头的导弹可能与远程感应器形成网络,打造一种有效的僵持反潜战能力,通过找出潜艇在速度、态势感知和自我防卫能力方面固有的局限对其进行拖延或驱逐。

报告发布机构美国智库战略和预算评估中心(CSBA)在过去十年里起草了多份含金量颇高的军事研究报告,因应了美国国家安全面临的最为紧迫的挑战,因着眼于未来战争而极具前瞻性。如曾经轰动一时的“空海一体化”概念最早便由该智库抛出,但最近也未能逃脱“被军事现代化迅猛步伐所淘汰”的命运。

抛开报告中惯常隐含的将中国作为最大假想敌的意识形态色彩不论,这份不到20页的“水下战争”报告对水下军事技术发展的现状和趋势作出了精当的归纳和分析。相较于预测性和前瞻性观点,报告对当今水下军事技术如何进行专业的评估更具有价值。于是,本栏目对报告该部分要点进行了编译和整理。

摘要:

计算机处理能力(即大数据)的快速提升推动了技术诸多方面的进步,将有可能激发新一轮水下战争的剧烈变化,这些新技术归纳成三方面:

1.寻找和攻击水下平台的新反潜能力

2.提升巡航能力和隐身性的水下平台技术进展

3.新水下武器、感应器和通讯技术

反潜战:计算机处理器可“潜伏”海床

新探测技术捕捉环境现象的变化,而不再只依赖潜艇发出的声音加以探测。这种技术在计算机处理器速度过慢时还无法使用,因为无法运行精细的数据模型以识别一艘安静型潜艇带来的微小环境变化。如今,“大数据”正在提供实时运用复杂的海洋学模式的能力。同时,随着计算机处理器越发走向小型化,舰船、飞机、无人机以及放置在海床的可部署系统都将能安装足够小的数据处理器。这些系统将使得沿海区域对载人潜艇构成巨大的危险,可能推动对无人水下潜航器(UUV)前往敌方沿海执行战术任务的更大依赖。

目前舰艇上的绝大多数主动声纳都是“中频”(MF),即声音在1000-10000赫兹之间传播。而低于1000赫兹的“低频”(LF)声纳拥有更大的传播范围,因为声音受到的弱化更小,不过,提供的精确定位和范围等信息则更少。建模和计算机处理技术的进步将提升目标信息,这使得“低频”声纳在战术和作战层面作为反潜战传感器大有用武之地。“大数据”还能通过与海洋生物、浪潮、地震等产生的周围噪音进行比较,可能辨别出声音从潜艇反射或是被船体所淹没的位置,进而探测到潜艇。

新涌现的非声学探测技术包括对潜艇释放的放射性或化学物质进行探测,这种方法在冷战时期就被想到了,但同样受益于“大数据”带来的敏感性的提升方能真正发挥作用。再如激光和发光二极管(LED),通过从潜艇船体反射的光以实施非声学反潜战能力。由于材料和计算机控制方面的局限,之前几代的系统只能在特定频率之间操作,而在这些频率之间,光能又极易弱化(转变为热量)或是被水或其他分子所吸收。然而,新的激光和发光二极管可以被直接且精确地转化为波长,光能因此损耗更小,将探测范围提升到作战任务实用的距离。

无人潜航器混合动力,可续航两月

潜艇探测技术上的进展同样可能推动新一代复杂的反探测技术和战术。应对被动声纳,潜艇或无人水下潜航器可能发出声音以淹没自身释放的噪音,或者释放诱饵以制造虚假目标。针对主动声纳,水下平台可以——靠自身或联合无人水下潜航器及其他声音释放器——进行声音干扰,如同空中电子战系统针对雷达采取的技术。不论积极还是被动的反探测系统都将受益于计算机处理和海洋模拟技术上的不断改进,这使得这些系统可以实时控制并且调整他们的任务行动,作为整体水下欺诈行动的一部分。新隐形增强能力的影响之一可能是,载人潜艇将需要增加体积以容纳额外的舰上和可部署系统。

无人潜航器载无人机携手打电子战

引入新武器、传感器和通讯系统之后,大型无人水下潜航器和潜艇执行和协调实战任务的能力将提升。譬如,美国海军正在投放通用超轻型鱼雷(CVLWT)到战场,比现在舰队使用的最小鱼雷的三分之一还要小。尽管射程是短程,大型无人水下潜航器可以装配大额数量的通用超轻型鱼雷用作攻击性武器,并利用无人水下潜航器的安静性把鱼雷送达接近目标的位置。通用超轻型鱼雷用同样可以作为潜艇的积极防御武器加以应用。同样的,小型无人机,如海军的试验性燃料电池(XFC)无人机拥有相对较短的续航能力,但可以被潜艇或无人水下潜航器发射到敌方的海岸。它们可以利用目前电子光学、红外线和雷达传感器的小型化执行侦察或电子战任务,将目标信息通过直接视距(line-of-sight)提供给附近的潜艇或攻击性战机。这些系统甚至可以携带弹头,用作巡弋抗辐射制导武器,攻击敌方防空雷达。

THE END
1.自主式水下航行器——“脱缰黑马”奔向水下战场今年4月,澳大利亚安杜瑞尔工业公司牵头研制的首艘试验型“幽灵鲨”无人潜航器下水。此举意味着,澳大利亚海军距离接收这种自主式水下航行器又近了一步。 和遥控式水下航行器相比,自主式水下航行器的一个明显标志是摆脱了系缆的束缚,拥有一定“头脑”和行动自主性。作为新一代水下机器人,它能够代替潜水员或小型潜艇在http://www.81.cn/yw_208727/16334651.html
2.为水下无人潜航器“擦亮双眼”—新闻—科学网近日,西北工业大学光电与智能研究院李学龙教授团队在“涉水视觉”方面的研究取得重要进展,团队以水下潜航器的智能视觉导引为目标,提出了能够高效提取光场信息的智能成像方法,在大衰减、强散射的水下湍流环境中,实现了高信噪比、高分辨率的目标图像处理及重构。相关成果以Computational ghost imaging in turbulent water basedhttps://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/7/504866.shtm
3.水下无人潜航器产品介绍 海洋测绘仪器 水文气象与环境监测仪器 海洋工程与救捞仪器 >>“海星”自适应剖面浮标 >>“HY”多模水下滑翔机 >>“HY”水下滑翔机彩页 >>快速温盐剖面实时传输传感器 >>ROV系统 通信定位系统 快速温盐剖面实时传输传感器 “HY”水下滑翔机彩页 http://www.shsbj.cn/info-17-c.html
4.日本想用无人潜航器监控钓鱼岛中国技术水平或让世界大吃一惊无人潜航器从体积上可以被分为小型、轻型、重型、大型;从功能上还可以被分为遥控式水下潜航器(ROV)、自主式水下潜航器(AUV)、滑翔式水下潜航器(UG)。遥控式后面需要拖带电缆或光缆,由人员控制进行工作。而自主式能够自带供电设备,可以自动进行作业,灵活方便,能够到达的范围也就变得更加广泛。无人潜航器能够执行的https://opinion.cctv.com/m/a/index.shtml?id=ARTIka9ygPLhJkAhkJNz6v4J181214
5.一种基于微型燃气轮机的应用于水下无人潜航器的增程式动力装置包括微型燃气轮机发电系统和电力推进系统;所述电力推进系统包括控制器、储电模块和推进模块;当水下无人潜航器在水下正常航行时,控制器将储电模块中存储的电能传输给推进模块;当储电模块中电量不足时,水下无人潜航器将上浮至水面,启动微型燃气轮机发电系统,控制器接收微型燃气轮机发电系统产生的电能,并按需分配给https://pbs.lotut.com/zhuanli/detail.html?id=66a8a5215dbd826c7869baaf
6.基于虚拟速度量测的水下无人潜航器测流DVL/SINS组合导航方法1.本发明属于水下无人潜航器组合导航领域,尤其涉及sins系统与dvl系统的组合导航,适用于在中层水域工作的水下无人潜航器,在gps拒止条件下,完成高精度的定位与导航任务。 背景技术: 2.水下无人潜航器(autonomous underwater vehicle,auv)的研究一直受到广泛的关注,auv在众多水下的作业任务中都发挥着很重要的作用。auvhttps://www.xjishu.com/zhuanli/52/202210232800.html
7.传感器中短距离水下超声通信用于水下无人潜航器通信控制短指令通信概况小型水声通信机用于在全海域进行无线数据传输,可用于海洋环境监测、潜水娱乐、施工作业、两栖作战、水下无人潜航器等水下通讯网络建立以及许多军事方面应用。该Modem使用多种先进的抗噪系统,中低速数据传输,低功耗,并具有较高的可靠性,能够满足多数情况下的需求。https://www.elecfans.com/p/comp-1631339-7994.html
8.盯着看完中国人的阅兵,西方人的信九是这么打的——这次阅兵的一大亮点,也是让许多国防专家感到惊讶的一幕,就是一对首次亮相的大型无人水下潜航器(UUV)。 新加坡南洋理工大学拉惹勒南国际研究院的研究员Collin Koh说: “The rolling out of this large UUV is significant as only a few major powers have managed such programs.”(华尔街日报) https://www.jfdaily.com/news/detail?id=180301
9.自创而动第十九届校”三航杯”决赛6.“探索者”作业型水下潜航器 参赛成员:王琪源,马瑞阳,夏玥萱,魏至民,龙飞,张博强,钟梽梵 7.“熊小乖”声控式智能分类垃圾桶 参赛成员:张浩辉,毛向臣,陈安祺,屈颖颖 8.3C融合的空地一体化自组网信息传输系统 指导教师:翟道森,张若南,唐晓。 参赛成员:张宇飞,王琛,李卓冉,何蕾,赵扬,姚小莉,李欢。 https://dianzi.nwpu.edu.cn/info/1448/12099.htm