浏览: 日期:2021-06-17 11:48:13
冷战结束后,随着太平洋潜艇军备竞赛的加速,全球海军都在寻求新的反潜能力。量子磁力计和基于卫星的光学传感器等技术的发展导致人们预测,到 21 世纪中叶,潜艇可能会失去隐身优势。
但是,水下和水下成群的廉价无人机(无人水下航行器,或 UUV)可能对潜艇构成最大和最直接的威胁。
蜂群无人机不同于更大、更高能力(和更昂贵)的远程自主无人车辆,相比之下,蜂群系统体积小、重量轻、价格便宜、数量众多——并且像来自同一个蜂巢的蜜蜂一样联网协作。
潜艇、更大的 UUV、飞机或军舰可以用数百个这样的廉价和一次性无人机传感器平台淹没海洋,以形成一种长航时监视能力,可以根据新的情报和不断变化的操作要求进行移动。
它们也可以通过看似非军事的商业航运部署,潜艇分析师彼得科茨在一篇博客文章中观察到,水下蜂群无人机可以特别提高一些国家的监视能力。
科茨指出,廉价且数量众多的水下微型无人机可以在“网”中跨越数百英里,以检测甚至跟踪缓慢移动的潜艇。
“可能性是无穷无尽的,而且成本低廉,而且可以在和平时期发生——不需要昂贵的海军资产。如果发生冲突,他们可以将海军资产‘提示’到我们的 [澳大利亚] 潜艇上。”
更糟糕的是,随着潜艇狩猎无人机的成熟,它们理论上可以获得类似于现有Switchblade 地面攻击微型无人机的进攻性神风能力 。
无人机群的局限性
无人机群,如果投入使用,数量太多且成本太低,无法使用大多数当前的军事系统进行有效摧毁。
但小型无人机也有很大的局限性:它们不能携带太多燃料或武器。这限制了它们的航程和速度,这意味着它们可能需要某种长航时母舰(或“母机”)来部署。
此外,在进攻角色中,小型无人机的有效载荷限制意味着它们无法携带大型炸药,而且很有可能导致潜艇瘫痪。Mark 48 重型鱼雷有一个 650 磅的弹头。相比之下,蜂拥而至的无人机可能会被限制在 20 磅或更少,这使得它们更有可能进行破坏而不是进行彻底的致命攻击,类似于星球大战中描绘的帽贝状机器人。
通过密集的水介质维持水下通信链接也很困难。尽管自主无人机可以绕过这个问题,但它并不能消除监视系统传输有用数据的需要。对于攻击性自主无人机,它还提出了是否信任潜艇的人工智能来正确评估它是否应该发动潜在致命攻击的道德问题。
最后,小型 UUV 通过以非常低的速度行驶来获得耐力。但是这些速度会使追击或拦截以 6-12 节的速度巡航或以高达 30 节的速度冲刺的潜艇变得非常困难。
分布式水下无线传感器网络 (DUWSN)
今天的蜂拥式 UUV 设计主要集中在定位水雷和水下物体。
一个例子是由 Aquabotix 开发的 3.7 磅 SwarmDiver 无人机,它可以被抛到船的一侧并由人类操作员远程控制。目前的系统已经应用于反地雷任务、海底未爆弹药回收、港口安全和港口防御。
一种可以探测水下地雷的系统也有可能发展为跟踪潜艇。但是潜艇狩猎无人机需要扫描更大的区域,从而引发上述通信链路困难。
澳大利亚海军研究所的科学家 Michael Kobold 和 Keith Aliberti 在一篇文章中描述了这些挑战,同时建议声学信号方法可以克服这些挑战。
“然而,水下声学通道具有大延迟和低带宽的特点。此外,DUWSN 的传感器节点是可移动的,并且会由于分散和剪切而相对于彼此移动位置,从而导致大量(可能成百上千)密集部署的传感器之间的协调联网成为一项挑战。”
“传感器节点通信的‘规则’,也称为通信协议,是推进近实时信息传递的关键。美国海军已经对新型网络架构进行了研究和开发,以满足短期、时间关键和长期、非时间关键的反水雷作战需求。”
海军还在寻求空中蜂群 LOCUST 无人机(代表低成本无人机蜂群技术)以掠过海洋狩猎潜艇的低空。这些可以从巡逻机上空投下来。海军还开发了类似大炮的地基发射系统,可以将多架 LOCUST 无人机快速弹射到空中。
类似于 LOCUST 的无人机如何帮助反潜行动的一个例子是 P-8 海上巡逻机,它没有自己的磁异常探测器 (MAD) 用于低空通过,并且通常在更高的高度运行以采取更好地利用其其他传感器。
然而,由 P-8 投放的小型无人机不仅可以 处理那些低空电磁扫描,还可以搜索更广泛的区域,因为 MAD 的探测半径相当小。
2013 年,美海军还测试了 Bluefin Robotics 开发的一种名为 Submarine Hold-At-Risk 或 SHARK 的无人机,这是 DARPA 名为分布式敏捷潜艇狩猎 (DASH) 的大型项目的一部分。
理论上,在使用无源传感器探测到潜艇后, 将部署 SHARK 型无人机 。SHARK 然后会使用主动声纳来持续跟踪潜艇的运动。
主动声纳 - 传输从水下物体反弹的声波 - 提供比被动声纳更好的跟踪。但是潜艇很少使用主动声纳,因为它也可能显示自己的位置,就像在黑暗的房间里打开手电筒一样。
因此,无人系统可以承担用有源声纳跟踪敌方潜艇的“冒险”工作,而部署它的母舰仍然可以通过使用无源水听器收听来获得好处。
潜艇与无人机群
未来的潜艇将需要具备对抗无人机群的能力。他们不能用有限的昂贵鱼雷来拦截水下无人机,而且他们缺乏像水面战舰那样的近身防御武器。
然而,他们自己可以从鱼雷发射管部署拦截无人机。人们可以设想一种更高端的可回收无人机,其设计目的是在潜艇前方更远的地方航行,并禁用远距离、机动性较差的无人机或静态监视系统。这些可能会得到更便宜的一次性拦截无人机的补充,这些无人机也可能试图诱骗鱼雷。
在乌克兰和叙利亚的战斗中,电子战也已被证明非常有效地使空中无人机失效。也许可以为潜艇使用开发类似的系统。
The Drive最近的一篇文章 强调,至少自 2013 年以来,海军一直在研究一种称为对抗集成传感器的多元素签名网状仿真或 NEMESIS 的对抗系统。
NEMESIS 采用包括诱饵、干扰器、声学对抗和多输入/输出无线电 (MIMO) 在内的分布式系统来创建数十个假传感器返回,以便对方操作员无法分辨哪些是真的哪些是假的。
因此,随着传感器变得更加多样化和强大,地表上方和下方的隐身未来可能会从“隐身”而不是检测转变为具有合理目标的传感器过度饱和,就像一个巫师创造虚幻的复制品来迷惑敌人。
虽然廉价但负担得起的集群传感器平台的容量迅速增加对潜艇和其他隐形平台构成了生存挑战,但这些新系统可能反过来被证明容易受到同样采用网络集群技术的对策的影响。
企业简介
吉林龙航无人机科技服务有限公司,成立于2016年2月,公司是一家以无人机研发生产、民用无人机驾驶员培训、无人机行业应用服务、青少年航空科普教育为主营业务的《国家级高新技术企业》,现在长春和沈阳拥有超过100万平米专用无人机飞行空域、2000平米无人机实训教室、独立的无人机运营中心和无人机技术服务中心,超过100架的各类型无人机,可满足各行业的无人机培训及应用需求。
编辑:周佳慧 审核:周 爽 扫码关注我们