航母智能化:无人机航母浮出海面 2021-12-28 

  

魏岳江
  美国海军12月20日宣布,已经完成MQ-25“黄貂鱼”无人加油机在“布什”号航空母舰上的首次操作演示,这标志着备受五角大楼期待的舰载机无人加油机项目达成一个重要的里程碑。报道称,为了安装控制MQ-25无人加油机和未来其他无人系统的装置,美国航空母舰上特意开辟出一个新区域容纳“无人航空作战中心”。未来这类设备将成为美国航空母舰上的“标配”。
  航空母舰,是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇,可以提供舰载机的起飞和降落。二战后,世界各国都注重于发展适合本国的航母,以维护本国海上利益。美国在1991年的海湾战争、2001年的阿富汗战争、2003年的伊拉克战争中的“第一枪”,都是从航母编队打响的。发展至今,航母已是现代海军不可或缺的武器,也是海战最重要的舰艇之一,成为了一个国家综合国力的象征。尽管这个机械化时代的“巨无霸”走过了信息化时代悠悠的历史岁月,但在智能化时代的今天,航母也开始迈入智能化。
  土耳其国防工业准备在交付“阿纳多卢”级两栖攻击舰首舰的同时,建造航母的计划也被该国列为重要议事日程,提出了一个引发全球关注的新概念——“无人机航母”。
  从2011年起,美国就开始执行一种喷气式隐身无人机从不同的航母上起飞项目,旨在实现该型无人机能从甲板上起飞再降落,还能进行空中加油。美国海军空战主管、美国海军少将格雷戈里·哈里斯表示,在未来美国海军航母上的近三分之二的战机可能都是无人机驾驶的,包括无人驾驶战斗机。按照哈里斯最初设想,预计每艘大型航母将是载人和无人平台的结合,舰载无人机有40架、有人战机60架。要实现这个目标,起决定作用的是MQ-25“黄貂鱼”无人加油机具有长续航力、大载油量、高隐身性的性能。
  2020年11月,美国海军想在加利福尼亚州穆古角的文图拉县海军基地建立一个由20架MQ-25无人机组成的中队,以期实现让无人机执行空中加油、情报侦察和监视行动。今年9月13日,美国波音MQ-25A“黄貂鱼”舰载无人机T1验证机首次为F-35C隐身战斗机进行了空中加油。这是MQ-25A T1验证机完成的第三次空中加油试验。在今年6月和8月,该机已先后完成与美国海军的F/A-18E/ F“超级大黄蜂”战斗机和E-2D“先进鹰眼”空中预警机的空中加油试验。
  截至12月1日,MQ-25A“黄貂鱼”无人机的T-1原型机已经登上“布什”号航母,以进行上舰资格认证。
  可以预测,舰载无人加油机的运用,不仅提高航母甲板空间的利用率,还增加舰载有人机的作战半径,推动有人/无人协同作战体系的构建,提升航母编队在强对抗环境下的作战效能。
  据报道,印度疑似名为“维沙尔”的第三艘航母计划安装供无人机起落的基础设施,向俄罗斯海军展示了一条希望之路。
  公开资料显示,俄罗斯设计局正在考虑研发S-70“猎人”无人机的海军版,其未来面貌已经在展会上展出。
  S-70“猎人”科研代号“猎人-B”,是俄罗斯正在研制的重型隐身攻击无人机,俄罗斯国防部计划2024年开始接收该系列无人机。2019年8月3日,S-70的验证机完成了首次飞行。同年,它与苏-57战机进行了首次联合飞行。2021年12月,S-70的首架飞行样机下线,飞机正为试验和首飞做准备。据报道,S-70长14米,翼展19米,起飞重量超过20吨。采用扁平尾喷口,令雷达难以发现,可以侦察指示目标、打击地面目标、对付空袭工具和巡逻,既能独立完成任务,又能与有人驾驶飞机组成混合编队。而且,种种迹象表明,机载设备构成有了重大调整。
  随着各类信息化、精确化、数据化、智能化武器装备的发展,AI(人工智能)指挥信息系统将成为预先设计战场的推手,机器人无人战舰无人机将成为未来战场空间主要打击力量,人与机器人、人与无人战舰、人与无人机、机器人与机器人、无人战舰与无人战舰、无人机与无人机、机器人与无人机、机器人与无人战舰、无人战舰与无人机、人与机器人无人战舰无人机等系统平台协同作战是未来战场基本特征。在海洋战场上,将实现有人舰队与无人舰队+无人机协同作战。
  无人舰队,将由一定数量规模人为操控、自主模式的无人水面舰艇、无人机和无人潜艇、无人潜航器等系统组成。
  水下水面机器人从概念走向现实
  20世纪90年代以后,人工智能和自动化技术的进步,让水下机器人(AUVs)和水面机器人(ASVs)从概念走向现实。
  20世纪末,无人潜艇、无人舰船研制如火如荼,人工智能、大数据助力水上水下的无人舰艇迎来了真正的黄金期,催生了具备自主攻击能力的水下机器人和水面机器人,它们是“耳聪目明”的水下侦察兵、悄无声息的水下杀手,在反潜作战、打击水面目标、扫雷等领域颇有建树,并经受实战检验。
  美海军从2001年开始就投入测试被认为是第一艘“概念验证”无人水面艇,名叫“斯巴达侦察兵”。其重量不足两吨,配备一挺12.7毫米口径机枪、光电和红外传感器及一部小型水面搜索雷达,主要执行布雷、反潜、打击海盗等任务。
  2003年伊拉克战争中,美海军启用“海神之子”遥控探雷系统来清理鸟姆盖斯尔港的航道,仅用16小时就完成了预计要连续潜水21天的作业量。后来,泰国海军决定采购德国“海狐”反水雷无人潜航器作业时,先通过自导声呐定位海底目标,然后再通过摄像机进行确认,最后使用内置聚能破甲弹摧毁目标。伊拉克战争结束后,让各国海军看到海洋无人系统大有用武之地、发展前景广阔,而且还减少人力、提高作战效益,由此展开打造水下、水面机器人的竞争。虽然具备自主攻击的无人潜艇乃至水下机器人尚未投入实战使用,但是五角大楼要求争取到2015年将其列装。配备主动式声呐和光电传感器后,它们的活动范围会离母艇更远,擅长对港口、沿海水域实施秘密侦察与监视,并搜寻敌方水雷和潜艇,而不用担心母艇被暴露。2010年,美海军装备的“食人鱼”无人水面艇,排水量只有3.6吨,可携带的有效载荷却超过6.8吨。2018年10月,美海军计划研制一款航程超过7000千米的智能无人潜艇,执行任务最长周期可达3个月,在浪高两米的情况下依然可以稳定地追踪并猎杀敌潜艇。美海军还正在研制新一代无人驾驶潜航器,作为潜艇的秘密作战杀手,并计划把无人潜航器和无人机合并起来,执行处理情报、监视、侦察等任务。2020年10月,美军“幽灵舰队”试验项目第一艘艇“游骑兵”号完成穿航试验。2021年6月初,美海军水面开发第1中队在加州圣迭戈海军基地无人作战中心内,远程操控美军“幽灵舰队”试验项目的第二艘“流浪者”号无人水面舰艇由墨西哥湾海域穿航通过巴拿马运河,进入太平洋海域,共航行4421海里(8187千米),其中98%的航行处于自主航行模式。下一步,“流浪者”号将与“游骑兵”号会合,继续开展相关试验验证,进一步验证可靠性,并探索与有人水面作战舰艇的协同方式和联合作战能力。目前,美海军正在推动人工智能在无人水下航行器水下通信、自主导航和无人集群技术领域的开创性研究。
  近年来,俄罗斯积极推进研制各类自主式无人潜航器,一系列先进的自主式无人潜航器已经列装。目前,俄罗斯多家机构正在研制不同用途的自主式无人潜航器,几家企业还仿制了外国的型号,已拥有可潜水6000米的载人潜水调查艇。俄海军波罗的海舰队2022年将装备最新式的12700型扫雷舰,配备能在最困难的条件下发现并排除不同深度水雷的水下机器人。为了搜寻和销毁水雷,该型舰上安装了“钻石”灭雷系统,包括两艘配备专用水下扫雷机器人的轻型快艇。这种系统可用于排除方圆10千米、深达100米的水下障碍物。由于快艇采用了塑料艇体和低噪声引擎,不会被水雷探测到。在发现水下危险物体之后,水下机器人开始发挥作用,它们会安装排爆炸药。如有必要,它们还可以将水雷拖至浅水区加以销毁。“大键琴-1R”,是俄罗斯第一种可以实际使用的重型自主式无人潜航器,2005~2006年试验型号在远东通过了航行试验,2007年在北极实现了试验使用,2010年末列装海军。“勇士-D”自主式无人潜航器,能够在世界海洋最深的地段展开工作,2019年进行了试验,2020年5月下潜至马里亚纳海沟洋底,记录深度超过10千米。
  以色列作为一个特别重视减少士兵伤亡的国家,率先启用打造现代化“保护者”无人水面舰艇计划,被用于沿黎巴嫩海岸巡逻并监控真主党的活动及布防情况。
  “保护者”很小,长9米,排水量只有4吨,用轻质复合材料建造,最高航速达到50节,机动性很高,很难被敌方发现并跟踪。“保护者”的小口径自动武器系统非常精准,足够对付试图渗透或攻击以色列海岸的武装分子的轻型船只。此外,它还可以安装备份发动机,大大提高续航力、可靠性。
  日本提出世界上潜水最深的新型载人潜水调查艇“深海12000”的构想方案。日本《中期防卫力整备计划》中,加入研发可在海中自动航行并收集情报的大型无人潜艇。
  无人“幽灵舰队”具有独立打击能力
为了减少战争伤亡、大型作战平台战损,世界海军都在发展无人水面作战舰艇方面加大投入,开始建立满足部队战略和战役需求的具有打击能力的水下、水面和水上平台的无人“幽灵舰队”。
  无人幽灵舰队是美军最早提出来的,实际上是美军发展无人水面作战舰艇的一部分。
  美国防部6月7日发布新闻稿称,美军“幽灵舰队”项目并非由美海军负责,而是由隶属于美国防部长办公室的战略能力办公室主导。由此,我们也可看出美军方对打造“幽灵舰队”的重视程度。目前,美军“幽灵舰队”项目还处于研发初始阶段、项目处于第二阶段试验阶段。另外,两艘“幽灵舰队”艇也在紧锣密鼓建造之中,用来扩大并加快海军的试验和测试工作。美海军第5舰队9月9日在中央司令部组建第59特遣部队,将负责新技术测试和系统集成,目标是将人工智能技术集成至各领域的无人系统中。特遣部队有望在2022年初举行的国际海事演习中发挥关键作用。
  美海军无人驾驶军舰“海猎号”已顺利完成首次试航,可航行数千英里,无需船上人员操控。2016年4月7日,美海军在俄勒冈州波特兰市为处于测试阶段的“无人驾驶”军舰“海上猎手”号举行命名仪式。该舰由两个柴油发动机驱动,航速可达27节(50千米/时),长约40米,无需遥控就能连续海上巡航3个月,是潜艇的克星。按照美军“幽灵舰队”的发展构想,无人艇在实现自主航行基础上还将搭载各类传感器,用于海上态势感知,以解决来袭导弹等威胁源的发现与定位问题。美海军计划打造千只人机结合战舰,即由人类控制的,由相互协同的无人舰组成的更大舰队,以期实现有人舰队与无人舰队联合作战。美海军宣布,计划未来5年打造一支由10艘大型无人水面舰艇组成的无人舰队,用于独立作战或与水面部队联合作战。按照计划,美海军将累计投入27亿美元,2020年签订大型无人水面艇多方案设计合同,2021财年签订详细设计与建造合同。美海军已经建造首批2艘大型无人水面艇,随后每年再建造2艘。国家利益网2021年1月20日报道,美海军作战部长迈克尔·吉尔戴发布《海军作战部长导航计划》文件,呼吁建立包括大型战舰、各型无人舰、潜航器和空袭装备的人机混合舰队。根据五角大楼的长期计划,美海军在2045年以前将获得120艘无人驾驶水面舰艇和约25艘潜艇。按照美海军的设想,大型无人水面艇长61~91米,满载排水量约2000吨,大量采用目前已经成熟的技术。大型无人水面舰艇采用模块化设计,均搭载基本功能模块,可根据任务需求配备其他模块化负载,从而具备执行多种作战任务的能力。开始时,有人控制大型无人水面舰艇,实现半自主作战部署,以后大型无人水面舰艇实现全自主作战。
  2016年,英国皇家海军在苏格兰和西威尔士海岸测试了一支无人舰队,舰队包括无人舰艇和无人机。这支舰队未来将被应用于监控、情报搜集等工作。英国举办“未来海上航空力量加速日”活动后,继续开发“即插即用”的海上自主无人平台开发系统,该系统接入皇家海军的舰船后,可以简化自动化和无人操作技术的获取和使用过程。英国皇家海军希望在未来10年内,将打造全自动、无人化,装备激光和制导导弹的无人“幽灵”战舰服役,届时将取代有人护卫舰和驱逐舰。
  人+幽灵舰队+无人舰队协同作战将变革海战模式
战争实践证明,任何单一军兵种力量都难以取得作战的胜利,这就决定了未来海战场必将是诸军兵种共同参加的联合作战行动。
  随着智能化武器装备的发展,无人武器将作为海战场的急先锋,各种无人潜艇、无人战舰等,可航行数千英里,通过有人战舰人员操控或无需人员干预的情况下就能执行水下搜索、侦察、排除水雷,甚至于能够自主执行察打一体、目标引导、效果评估等多样化作战任务。在这样的人+无人舰艇中,拥有大甲板的两栖攻击舰或许可作为数百潜航器的“母舰”,将它们分散在较远的范围内,开展情报活动,共享信息,攻击潜艇,甚至还可以试探敌人的防御,发起蜂群攻击或清理水雷。受地球曲率影响,水面作战舰艇往往难以从远距离发现掠海飞行的超音速反舰导弹等威胁。未来可以把“幽灵舰队”部署在有人作战舰队的外围,充当“先锋”。一旦发现威胁,无人艇将探测到的威胁数据传输给航母编队等有人作战舰艇,以便快速使用防空导弹进行有效应对。大型无人水面舰艇组成的无人舰队将主要协助海军完成高度危险的作战任务,通过与有人战舰作战系统以及其他传感器相结合,提升有人及无人系统的协同作战能力,其部署将有助于减少大型有人战舰的数量需求,减少作战中的人员伤亡。
  可以预测,在未来海战中,具备自我探测、搜索、侦察、欺骗和分析数据、自我攻击的无人战车、无人水面舰艇、无人潜航器、无人机组成的无人系统部队,根据作战整体意图,发现目标即可把目标方位、性质信息反馈给有人部队指挥员或操控员,也可根据战场情况变化判断目标性质,选择重点目标进行自主攻击。
  未来军队就是人机结合军队,军营也可能出现无食堂军营,部队管理也可能出现由一名或几名军事人员率领多台甚至几十台具有不同分工任务的无人系统团队,去完成以往有人部队共同完成的战训管理任务,或是军事训练只有一名军事指挥人员在指挥控制中心,通过看视频意念指挥、键盘操作控制训练场所有无人系统平台进行对抗训练,实时下达新的训练指令、调整任务部署、变换训练场。此外,也不排除成立人机结合部队建制单位、作战模拟中心、假想敌部队、智能司令部、无人系统作战军校、无人化建制单位等。届时,军事主官也可能人机各一或者机器给人当下手或者副手。