无需燃料超长航时无人水下航母！DARPA巨型军用仿生无潜航器-Manta Ray通过首次海洋试验！

本文摘要：（由ai生成）日本三菱重工展示了一款新型超大型无人水下航行器，可连续运行一周，并计划延长航程。美国波音公司向海军交付了“虎鲸”XLUUV，可执行长期任务。中国保利科技也公布了UUV-300系列XLUUV，适用于军事和商业用途。这些无人潜航器均具备高度自主性和多种任务执行能力，成为未来海洋探索和军事应用的重要装备。近日，日本ATLA（采购、技术和物流机构）向“海军新闻”展示了其新型超大型无人水下航行器（Extra-large unmanned underwater vehicle-XLUUV）。名为“长航时无人潜航器”的新型无人潜航机是一种实验性XLUUV，于2023年日本DSEI期间首次亮相。无人潜航器由三菱重工（MHI）建造，由ATLA的一个部门海军系统研究中心开发。随着日本面临老龄化和出生率下降的社会，操作载人设备将变得越来越困难。因此，日本目前正在加快无人潜航器的研发，作为未来水下防御能力的补充。无人潜水器是模块化的，由一个携带控制系统的“头部”、一个携带动力源的“能量部分”和一个携带推进系统的“尾部”组成。这是基本配置，可以携带各种设备的额外有效载荷模块可以组合起来执行各种任务。正如“长航时”这个名字所暗示的那样，这种无人潜航器打算在很长一段时间内自主运行，目前在其基本配置（10米长）中已经实现了以3至4节的速度连续运行一周。然而，这只是一个里程碑，ATLA的目标是实现更长时间的连续运营。无人潜航器由锂离子电池供电，但ATLA目前正在考虑使用液体/固体燃料电池、AIP和/或柴电发动机，以实现更长的巡航里程。正在研究其他有效载荷模块，包括一个携带传感器/通信节点等重型有效载荷的“水下设备安装模块”，一个携带各种海洋调查设备的“海洋观测模块”，用于在水面发射无人机或其他设备的“水面发射模块”，以及一个进行有效海洋领域感知的“海洋监视模块”。自主性是XLUUV最重要的方面，其目标是在水下长时间运行。由于无法在水下接收无线电波，因此很难从海军舰艇或陆地上控制无人潜航器。因此，自主操作至关重要。首先，无人潜航器使用惯性导航系统（INS）和多普勒速度测井（DVL）的组合作为一种机制来知道它在哪里。此外，被动声纳用于检测船只的螺旋桨噪音和其他声音，以评估水下和水上情况，然后在船只浮出水面时使用主动声纳进行最终检查。至于控制逻辑，或者换句话说，智能部分，这是自主操作最重要的部分，正在使用巨大的测试设施进行研究。在位于日本西部的山口县，有一个名为IWAKUNI海洋环境测试与评估卫星（IMETS）的测试设施，于2021年建造。IMETS有一个巨大的水箱，长30米，宽35米，深11米。在这个水箱中，高性能模拟器和声学设备将再现实际的海洋环境。无人潜航器被放置在这个水箱中，以模拟海洋环境，如洋流、水温和盐度，以及水下声学，并积累各种数据，这些数据可用于构建控制逻辑和开发其他传感器。这种无人潜航器只是一个试验台，事实上，利用从这种长期运行的无人潜航机中获得的数据，目前正在进行“无人潜航控制技术”的研究。这是为了开发一种可以由指挥无人潜水器控制的无人潜水器，还旨在利用声纳等自动探测和识别目标。该项研究始于2023财年。此外，该“长航时无人潜航器”的模块、软件等已标准化，实现了开放式架构。此举旨在通过军民两用技术增强政府和私营部门的无人潜航器技术。因此，这种无人潜航器也旨在提高整个日本的无人潜航技术。据美国《新闻周刊》网站2023年12月20日报道，波音公司20日宣布，它已经向美国海军交付了第一艘“虎鲸”超大型无人潜航器（XLUUV）。波音公司说，XLUUV隶属于“新一级自主潜艇，这种潜艇能够执行长时间的关键任务，以在不断变化的环境和有争议的水域中实现海上的水下优势”。命名为“虎鲸”的XLUUV重80吨，本月早些时候通过了最后几轮测试。五角大楼2019年订购了5艘“虎鲸”，波音公司去年在加利福尼亚州的亨廷顿比奇进行了该潜艇的首次测试。海军的“虎鲸”预计将被用于水下监视、扫雷和电子战。防务博客网写道，海军还可以把“各种武器，比如巡航导弹、鱼雷和空中无人机整合到XLUUV中”。“虎鲸”是以之前美国波音公司研发的“回声旅行者”无人潜航器为原型设计的。“回声旅行者”长15.5米，水下最高速度14.8千米/时，作业深度为3000米，上部装有一个可折叠桅杆，其中集成了自动识别海上船只的自适应信息系统（adaptive information system， AIS）及一根通气管，具有卫星通信和军用卫星通信的能力。当潜航器浸没水下时，桅杆放倒与其外壳共形；当浮至水面时，桅杆升至4.8米，并有约2.4米露出水面。“虎鲸”长24米，直径为2.5米，重量达80吨，最大潜深超过3300米，采用锂离子电池全电力推进，在水面上移动时电池由柴油发电机充电，最大水下速度为8节，巡航运行速度约为3节。在此速度下，“虎鲸”续航里程可达到11 112千米，自主航行时间为几个月。“虎鲸”无人潜航器的特色在于它配置了1个10米长、8吨容量的可重新配置有效载荷舱，能够容纳包括多单元水听器阵列、锚泊坐底装置、反水雷任务包或通信装置等在内的多型任务模块，以及其他小型无人潜航器和反舰导弹、鱼雷、水雷等武器。据Covert Shores报道：尽管俄罗斯、中国和日本也在进行XLUUV项目，但“虎鲸”将使美国保持在XLUUV技术的前沿。根据美国国防部的合同授予通知，“虎鲸”XLUUV将是一种开放式架构、可重新配置的无人水下航行器，其采用模块化结构，核心提供制导和控制、导航、自主性、态势感知、核心通信、功率分配、能量和功率、推进和机动以及任务传感器。“虎鲸”无人潜艇美国海军选择波音公司和洛克希德·马丁公司参与XLUUV项目的第一阶段，这两家公司于2017年9月获得了设计合同。授予洛克希德·马丁公司的设计合同价值4317万美元，而授予波音公司的合同约为4227万美元。 美国海军打算在该计划下总共采购9艘无人潜艇。波音公司在2019年2月的第二阶段比赛中赢得了一份价值4300万美元的合同，用于建造、测试和交付四艘XLUUV和相关支持元件。2019年3月，该公司获得了4670万美元的合同修改，用于生产一辆额外的原型机，使合同总价值达到2.74亿美元。 2017年6月，波音公司与亨廷顿英格尔斯工业公司（HII）合作，为美国海军的XLUUV项目设计和开发新型无人驾驶海底潜航器。“虎鲸”XLUUV于2022年4月命名并进行了首次水中测试。第一次自主水中测试于2023年7月开始。XLUUV与美国海军合作进行了不同阶段的海上测试，通过水面上和水面下的演习展示了其独特的能力。“虎鲸”导航系统包括卡尔曼滤波惯性导航单元（INU）、多普勒速度日志（DVL）、深度传感器和海底长基线（LBL）转发器。Ec还配备了GPS，以支持其在水面或水面附近的操作。加密的Inmarsat IV、铱星、Wi-Fi和FreeWave通信用于指挥、控制和任务重新规划，同时车辆执行近地面操作。潜水器在水下作业期间使用声学通信进行指挥和控制。“虎鲸”预计将配备前视声纳（FLS）和自主避障算法，以避开障碍物。FLS和DVL有助于海底地形跟踪能力。“虎鲸”的模块化有效载荷舱可容纳8吨净重，由18kW电池供电。它还可容纳外部有效载荷。有效载荷舱具有支持现有和未来有效载荷需求的接口。该潜航器可以携带声纳有效载荷，包括雷神PROSAS PS60-6000合成孔径声纳，用于改进海底测绘能力。中国国防出口公司保利科技（Poly Technology）公布了无人潜航器（UUV-300）系列超大型非载人水下航行器（XLUUV）。XLUUV在马来西亚吉隆坡举行的2024年亚洲防务展上展出。 马来西亚DSA 2024上的无人潜航器UUV-300CD模型据称该无人潜航器设计不到12米长，2米宽，是XLUUV设计中的一个亮点。这意味着它可以用标准的ISO集装箱运输，然后“从卡车后面”下水。这种固有的可部署性意味着它比需要适当港口设施才能持续作战的大型军舰和潜艇更难对付。 以五节的速度可以行驶450海里，这个航程虽然不长，但很实用。毫无疑问，用于武器运输的大量内部体积是一个因素。它似乎能够携带多达4枚轻型鱼雷和底部水雷。鱼雷装在密封管中，密封管向外摆动以发射。车辆的图形表明，其中两个鱼雷发射管可以换成侧面阵列声纳，这可能是首选配置。 该公司的图片还显示，该潜艇垂直发射导弹。目前该无人潜航器提供两种版本，UUV-300CB和UUV-300CD。UUV-300CD长28米，直径2.5米，重量50吨。它可以潜到200米的深度，最高速度为10节，巡航速度为5节，提供600公里的续航能力。它的鱼雷运载能力为4枚，可用于侦察和进攻任务。 UUV-300CB的尺寸为11.5米乘1.6米，能够执行布雷部署和侦察任务。它可以在300米以下的深度作业，速度可达12节。它的满载重量为50吨，在5节时续航450海里，声学特征低于140分贝。它被设计为通过超高频、卫星和声学信道进行通信。据外媒称，UUV-300可能与在南中国海海南测试的一种类型有关。中国至少有5种不同型号的XLUUV正在玉林/三亚进行试验，其中几个型号比这个大得多。UUV-300可能源自中国海军没有选择服役的一种设计。这种用原型机进行竞争性试验的方法意味着中国比西方海军拥有更多的公司和更多的设计。这也意味着中国拥有出口优势，而且像UUV-300这样的设计已经在一定程度上进行了测试。 来源：天驰航宇