DARPA推進「海上列車」項目,增加無人水面艦艇航程

2021-02-28 防務快訊

DARPA正在開發一種概念,希望可以通過這一概念使無人水面艦艇(USV)能夠行駛1.4萬海裡。為實現這一目標,DARPA於9月份選定3家公司開展「海上列車」項目。該項目將增加無人水面艦艇航程,提高海軍艦隊的持續作戰能力。

「海上列車」項目的核心是通過連接海上護衛隊中的艦船,減少海浪產生的阻力,從而提高行駛效率。

DARPA「海上列車」項目負責人Andrew Nuss在近期採訪中表示:「DARPA的想法是將多艘艦船連接在一起,有效地減少海浪的阻力,以實現真正的長途運輸。將四艘艦船連接在一起形成『海上列車』,與單艘艦船產生的阻力大致相同,因為第一艘艦船會受到海浪的影響,第二、第三和第四艘艦船沒有像它們獨立行駛那樣受到海浪形成的阻力。這是一種獨特的解決問題的方法,我們嘗試在物理上減少海浪阻力。」

Nuss對「海上列車」項目的目標進行了解釋:「對於『海上列車』系統中海軍選擇的四艘艦船,其有效載荷超過了中型無人水面艦艇項目所記錄的載荷,我們正在努力實現1.4萬海裡的作戰範圍。」

美海軍正在加大對無人技術的投資,同時前任國防部長Mark Esper呼籲擴大海軍艦隊,增加500餘艘艦船,其中包括有人和無人平臺。

2018年《國防戰略》指出,海軍和海軍陸戰隊的重點是與俄羅斯和中國等國家的大國競爭,目前美軍正在重新評估平臺和設備,以構建未來的艦隊架構。

美海軍在7月份向L3科技公司授予了3500萬美元的合同,用於製造中型無人水面艦艇(MUSV)原型。USNI新聞此前報導表示,海軍的目標是使中型無人水面艦艇的航程至少達到4500海裡,否則印度洋-太平洋地區的艦船在未加油的情況下許多地點無法到達。

如果艦船已經在太平洋行駛了一段距離,在沒有返回港口加油或採取其他海上加油方式的情況下,艦船可以到達的地點很少。因此,在未來的作戰中,如果海軍部署了100或150艘無人水面艦艇,那麼支持這些艦船進行海上加油的後勤工作量將十分可觀,存在風險和挑戰。

美海軍對「海上列車」項目的嘗試表明有另一種方法可以使各種規模的作戰平臺進入戰區,而不必依賴海上加油或港口加油。該項目增加了部署遠程無人水面艦艇的靈活性,可與短程或更大型的無人水面平臺協同使用。實際上,「海上列車」項目為將來可能出現的不同功能組合提供了另一種選擇。

DARPA正在使用中型無人水面艦艇作為「海上列車」的基本配置,以協調較小或較大的艦船。

DARPA於9月份宣布,已選定Gibbs&Cox、應用物理科學公司(APS)和InMar科技公司3家公司開展「海上列車」項目。每家公司針對「海上列車」項目的第一階段都採用了不同的方法,第一階段預計將持續約18個月,其中包括測試規模模型。

Nuss認為,在「海上列車」的第一階段,要「收集足夠的數據以及不同的或代表性的海況,確信我們所掌握的物理和建模知識可以在現實世界中實現,這種概念可以大幅提高遠程航行的距離。」

Gibbs&Cox公司正在研究不使用連接器的連接方法,而InMar科技公司正在開發協同編隊方案,應用物理科學公司追求更先進的連接方法。Nuss談到連接方法時表示:「可以將連接方法視為普通的鐵路耦合器,如果沒有連接方法,艦船之間就很難建立連接。連接方法一般都需要使用連接器,並產生物理接觸,但Gibbs&Cox所研究的連接方法不依賴物理接觸,艦船之間不需要安裝耦合器。第三個也是唯一的一個研究方向就是協同編隊行動,艦船之間沒有物理接觸。這類似於鴨群前進方式,其中前導船在製造所謂的『開爾文(Kelvin)波』,而隨後的艦船隻需要將自己置於開爾文波中,以降低波長阻力。」

DARPA將無人水面艦艇的船體設計交給了第一階段的公司,因此可能會導致船體設計從單體船到三體船再到船舷內傾式(tumblehome)船型。

Nuss認為「海上列車」的第二階段也需要花費18個月,第一階段的多家公司可以選擇繼續參與第二階段,這些公司可以在第一階段結束後繼續進行測試。第二階段將在海上完成四分之一規模模型測試,「海上列車」採用的艦船的四分之一規模在10米左右。無論是在切薩皮克灣、維吉尼亞海岸、墨西哥灣或者美國西海岸進行測試,原型將擴展到實際作戰條件下,並再次證明物理原理和系統可以按預期運行。

Nuss認為,雖然「海上列車」項目的重點是無人水面艦艇,但DARPA在該項目提出的概念也可能適用於有人艦船。DARPA研究的概念可以用於更小或更長、更大的平臺,也可以在有人和無人平臺上進行擴展,恰好與海軍目前的投資方向吻合。

DARPA正在開發「無人員配備船隻」(NOMARS)項目,該項目與「海上列車」相同,都需要DARPA與海軍項目執行辦公室PMS-406保持溝通,開發無人和小型戰鬥艇,可作為「海上列車」艦船的來源選擇。PMS-406負責監督DARPA對中型和大型無人水面艦艇的開發。

雖然PMS-406負責項目的主要工作,但DARPA也與海軍陸戰隊討論了「海上列車」的潛力。海軍陸戰隊已經表示出對遠程無人水面艦艇的興趣。

王璨編譯自網際網路

戴鈺超審定

2020年11月2日

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