【DARPA系列】DARPA海上系统技术发展综述

一、概述

DARPA在海上系统技术领域的研究工作始于20世纪70年代，主要依托战术技术办公室开展。战术技术办公室重点瞄准形成武器装备和作战能力，开发平台、武器系统，以及它们内部的系统、子系统和相关技术，开展高风险、高回报的关键技术研究，形成非对称技术优势。战术技术办公室的组织形式经历了多次变化，但大多数时期海上系统技术都是其重点研究方向，海上平台系统是目前战术技术办公室四个重点研究领域之一（另外3个是空间平台系统、航空平台系统和地面平台系统）。

1972年，DARPA将海外防务研究办公室、先进传感器办公室和先进工程办公室合并，并从战略技术办公室、核监视研究办公室转移部分项目，正式成立战术技术办公室，并明确将海上装备技术列为关注重点之一。1985年研制成功的“海影”号隐身试验舰是DARPA在此阶段取得的一项重大成就，DARPA借鉴F-117隐身战斗机的研制思路和经验，建造了“海影”号试验舰，开展隐身技术在大尺度海上平台上的实船试验，“海影”号投入使用的二十多年间进行了以隐身技术为核心的大量新技术试验验证，研究成果在DDG1000级驱逐舰、“福特”号航母等核心装备上均得到应用和借鉴。

20世纪70～90年代，潜艇与反潜技术一直是国防授权法案指定DARPA开展研究的领域。70年代初，美国海军发展SURTASS声学测量系统加强对苏联潜艇的探测，DARPA选择与海军完全不同的解决方案，自主投资租用探测地震的拖曳阵列和拖船，改装后对地震探测技术用于潜艇探测的可行性进行了验证并取得成功，在海军遥测系统探测方案试验失败时，及时提供了有效的替代解决方案。80年代末，美国国会预算投资3亿美元设立先进潜艇技术项目（ASTP），由DARPA统一管理，为美国未来潜艇设计研发创新性技术，DARPA在潜艇主动噪声控制、复合材料等方面开展了卓有成效的创新研究。

90年代初，战术技术办公室分离为多个技术办公室，海上作战平台和系统技术领域的相关研究统一由海上系统技术办公室管理，90年代末，DAPRA整合所有平台系统相关办公室，再次形成战术技术办公室，这一时期，海上系统技术未被明确为重点技术领域，相关研究则分散至无人系统、战术倍增器、先进平台、先进武器系统等技术领域之中。这一阶段DARPA公开的与海上系统技术领域相关研究不多，为海军研发的反水雷无人潜航器于1998年转化给海军，DARPA还进行了“武库舰”的概念论证，但由于可靠性低、设计缺陷等诸多问题而备受质疑，各方对未来对陆攻击支援的意见也不一致，最终于1997年被取消。

进入21世纪，新技术的扩散促进了各国海军快速发展。2014年，DARPA再次将海上平台系统明确为重点技术领域，并将战术系统办公室先进平台领域和先进武器系统领域中的相关项目纳入进来。在这一时期，DARPA在海上系统技术领域开展的研究主要集中在海上无人系统技术、舰载武器技术、潜艇和反潜技术，通过技术路线创新和概念创新取得了大量成就。海上无人系统研究内容涵盖了无人水面艇、无人潜航器和舰载无人机；搭载平台包括航母、中小型水面舰艇、潜艇；关键技术突破重点是动力能源、自主性、协同作业等。反潜技术研究重点转向发展依靠无人系统的分布式移动反潜网络，以应对近海区域安静型常规潜艇的威胁。潜艇技术重点开展无轴推进、舷外武器发射等创新技术概念验证，为未来核潜艇设计提供选项，确保潜艇技术优势，此外，DARPA还创新性提出超空泡潜艇概念，持续投入经费支持技术验证。舰载武器技术方面，精确制导武器的快速发展和扩散使美国海军现役舰载武器技术优势不再明显，低成本的先进制导武器将是未来舰载武器的一个重要发展方向，DARPA正重点依托远程反舰导弹和多向防御快速拦截弹药交战系统两项研究开展不依赖GPS的自主导航技术等创新性研究。

二、DARPA海上系统技术研究特点

DARPA海上系统的研究工作可大致划分为新型水面舰船概念研究、潜艇技术、反潜技术、海上无人系统技术和舰载武器技术等几个研究方向，这些研究方向的划分并非绝对的相互独立，各研究方向间也存在一定的交叉和联系。这种交叉和联系在潜艇技术、反潜技术、海上无人系统技术上体现的最为明显，例如，“分布式敏捷反潜”项目是利用无人系统实现反潜探测技术的创新，反潜持续跟踪无人艇（ACTUV）则是专门为常规潜艇贴身跟踪开发的无人水面艇，它们既可视为海上无人系统技术，也可视为反潜技术；“超高速水下运输”/“蓝狼”项目既可视为潜艇技术，也可视为海上无人系统技术。

具体到各研究方向中看，新型水面舰船概念研究方向既有获得重大成就的“海影”号隐身试验舰，也有“武库舰”这样的失败案例，但重视技术发展的延续性是这一领域研究的突出特点。“海影”号持续发挥作用近20年，还建造了后续舰；“武库舰”虽然项目流产，但并未影响相关技术研发的继续推进，一些技术得到了转化应用；潜艇技术领域的研究工作从潜艇性能提升，到未来小型潜艇的关键技术攻关，发展为超空泡潜艇/无人潜航器技术，大量成果转化至海军，技术发展思路也与美国海军水下战整体发展思路相契合；反潜技术领域方面，DARPA开展的工作从解决反潜探测对声纳性能需求起步，逐步发展到通过无人系统进行反潜探测的概念创新，谋求引领未来水下战的新变革；海上无人系统方面，DARPA从基础研究做起，紧跟相关通用技术发展，重点瞄准反潜战、大范围敏捷态势感知等当前及未来军事需求，在21世纪初开始爆炸式推进研究工作，谋求引领未来武器装备体系建设的创新发展；舰载武器领域重点发展新型制导能力的舰载武器系统相关技术，远程反舰导弹项目已转化至海军，为美国海军舰载武器的更新换代做出了重要贡献。

DARPA在海上系统技术领域的创新研究主要有以下几方面的特点：

一是承担指定性任务。潜艇、反潜技术是20世纪70～90年代美国国防授权法案指定DARPA开展的研究领域，国会直接划拨经费，由DARPA统筹管理，根据美国海军潜艇、反潜技术的军事需求，发起了多个项目，为目前在役的“海狼”、“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇，以及正在设计的下一代战略导弹核潜艇和正在论证的下一代攻击型核潜艇的发展奠定了基础。

二是按照军种要求，共同出资解决关键技术难题。开展了“海影”号隐身试验舰、远程反舰导弹等大量项目，“海影”号隐身试验舰首创的内倾隐身船型已在DDG 1000驱逐舰船型、“福特”号上层建筑上应用；远程反舰导弹是世界首型半自主反舰导弹（不依赖GPS导航，无需其他平台指控信息），射程达到900km，解决了反舰导弹远程制导难题。

三是瞄准当前及未来军事需求，另辟蹊径发展颠覆性技术。“分布式敏捷反潜系统”项目中的“海底星座”利用数十个无人潜航器组网，跨过目前主流的横向水声探测技术，转而采用自下至上水声探测方式，避开了舰艇声纳横向探测常遇到的因海底和海面声波折射造成的目标信息模糊问题，从而能够实现大范围的水下“透明”；“海德拉”是充分体现DARPA技术突袭思路的项目，利用“海德拉”这种全新的水下预置装备，形成全新的技术优势和对敌威慑能力；大孔径海洋原始数据阵列（LAMBDA）项目则是DARPA主动作为，自筹经费寻求更优解决方案的典型代表，在海军选择的技术路线走不通时，DARPA利用成熟的地震探测阵技术研发了大孔径声学阵列，及时满足了当时的应用需求；ACTUV则是通过高速长航时无人水面艇执行安静型常规潜艇的持久贴身跟踪，减轻核潜艇的反潜战负担。

三、未来发展方向

DARPA在2015年3月发布的《保障国家安全的突破性技术》战略文件指出，海洋是美国的战略中心，在当前预算缩减的大背景下，主战平台数量难以保障广域海上的持续存在，尤其是多个区域同时出现冲突时更容易捉襟见肘；另外，高性能常规潜艇、精确打击武器等非对称打击手段的扩散使美国高价值平台面临日益严峻的威胁。因此，急需采用创新的方法、更灵活的方式，以更低的风险和成本实现对海洋的持续有效控制。可见，DARPA未来的发展方向将围绕增强海上作战灵活性开展。

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探索复杂作战平台的替代方案

DARPA认为，现代化作战平台和系统功能强大，但因构成复杂、研制和升级改造周期长、成本高，尤其是在当前非对称作战手段不断增多、能力越来越强的情况下，复杂武器系统成为重点打击对象，执行任务风险越来越高，一旦被摧毁损失严重，追求复杂系统的现行做法可能已经过时且低效，需要反思。DARPA已明确将替代复杂作战平台和系统作为未来的投资重点，“战术侦察节点”（TERN）项目就是DARPA在这项工作中的创新尝试，未来将重点在制电磁权、导航定位授时、高超声速、太空、空中、地面、海上、反恐等方面继续研究新技术、新方案，探索构建低成本、分布式的新型武器装备体系，避免高价值目标的损毁风险。

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构建新型反潜探测网络

常规潜艇技术的快速扩散，未来核潜艇规模缩减的环境下，仅依赖传统的有人装备执行反潜任务很难满足未来水下战需求，DARPA正尝试依靠无人系统组网，构建新型反潜透明网络，为美国海军的水下战透明提供新的选项。DARPA正通过在水面、水下、空中三个维度探索无人反潜探测网络，实现水下空间的单向透明。分布式敏捷反潜项目分别通过无人潜航器深海组网、无人机近海组网，构建近海、深海的移动式无人反潜探测网络；ACTUV可在水面对安静型常规潜艇实施大范围持续跟踪。

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发展新型海上打击能力

丰富美国海军海上打击能力也是DARPA的一个重要发展方向，为海军从空中、水面、水下提供更强打击能力、更多打击选项是DARPA的主要研究思路。DARPA协同海军研发远程反舰导弹，扩展反舰射程，提升制导能力，将成为美国海军未来的核心反舰武器；发展TERN察打一体型无人机将使整个航母编队舰艇均具备远程空中打击能力；“海德拉”、“上浮式有效载荷”等预置式无人系统可实现全新的水下战术突袭，将有效补充当前单纯依靠核潜艇的水下打击模式。（蓝海星：于宪钊）

（蓝海星智库针对DARPA在研的十余个技术领域开展了系统深入的研究，近期将陆续发布系列综述文章。）