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编译 Whitehead 本文编译自：CRS Report: Navy Large Unmanned Surface and Undersea Vehicles: Background and Issues for Congress，August 2, 2021. *编者注：因本文篇幅较长，将其分为三部分连续刊出以便阅读。第一部分的主要内容为背景知识概述；第二部分为LUSV、MUSV和XLUUV项目简介；第三部分为国会监察问题。 背景 （上接“水下无人系统学报”微信公众号，国防资讯|美国海军大型无人水面舰艇及无人水下航行器国会研究报告（一），2022年1月10日。） 1.2 LUSV、MUSV和LXUUV项目简介 1.2.1 海军USV、UUV发展愿景及时间表 图5和图6给出了海军关于USV和UUV（包括LUSV，MUSV和XLUUV）自2021年3月起的发展愿景和时间表，其中涉及对USV和UUV的建造和测试，以及USV和UUV编队测试工作。此外，其中还包括了“霸王”、“海上猎人”USV原型艇以及本报告中未涉及的小型USV和小型UUV的配套研发工作。根据美国海军提出的2022财年预算，该时间表可能会有所调整，这主要是为了在开始大规模采购USV和UUV之前，为技术成熟化提供更多时间。
图5 截至21年203月的海军USV系统愿景 （注：GFE（government-furnished equipment）是指政府提供的设备，意思是政府将提供给USV建造产商、并嵌入USV的设备）
图6 截至21年203月的海军UUV系统愿景 （注：
1.2.2 LUSV项目 1.2.2.1 概述 根据美海军的设定，LUSV长度为200-300英尺（61-91米），满载排水量为1000-2000吨，大小与轻型护卫舰相当（即比巡逻艇大，比护卫舰小）。图7取自一份海军简报，其中给出了LUSV原型艇的一些照片以及LUSV和MUSV的概念模型轮廓。图8和图9展示了被用作LUSV原型艇的一些船只。在该项目的非密介绍资料中，海军把石油、天然气工业中用到的近海保障船用作LUSV的基础船型。
图8 LUSV原型艇
图9 LUSV原型艇 海军对LUSV的设计要求包括：低成本，高续航力，基于民船规范设计且可重构，可大量携带各种模块化火力载荷——特别是反水面战和打击载荷（主要是反舰和对陆攻击导弹）。海军在21年206月声明每艘LUSV将装备64单元垂直发射系统（VLS），但随后又否认了这一说法，并表示正确的数字是16~32个VLS单元。 海军希望LUSV能够进行“人在回路中”作战、“人在回路上”半自主作战、或全自主作战，同时能独立作战或与有人水面作战平台联合作战。虽然被称为UV，但更准确的说，LUSV是一种可选载人或少量载人的舰船，因为它们有时仍然需要舰员上舰，特别是在LUSV使能技术和作战概念的研发前期。除了各种自带功能之外，LUSV还将具备承接模块化载荷的能力，同时还可以使用现有海军传感器和武器发射装置。海军表示： 海军的LUSV项目由国防部战略能力办公室(Strategic Capabilities Office，SCO)资助，实验由海军“霸王”项目中的USV部门负责执行。LUSV将是一种基于民船规范的高续航力舰船，能够执行为期数周的兵力部署和跨洋航渡。具有大载荷能力的LUSV可用于各种作战，不过在刚开始还需要与有人水面平台结合，在“人在回路中”方式的控制下使用武器系统。海军正在采用一种系统工程迭代接近法来获得这项技术，并设计了一项集成及实验计划，在使用前测验高可靠性机电系统、自主导航和机动性、作战系统集成、以及平台指挥控制能力等。 年20209月，6个行业团队竞得了LUSV设计研究合同，他们将与政府和工业界展开强有力的合作，以完善平台性能规范，并确保为后续开发合同确立可实现技术要求。工业界和海军都在利用这些合作性交互来大力推进知识库建设，进而支撑LUSV项目的研发.... 海军已从“海上猎人”和“霸王”无人水面舰艇原型开发和实验项目中获得了许多有益的经验，自主运行累计超过3100小时，其中包括与其他有人舰船的编队操练时间。随着所有权移交给海军，海军将在2021和2022财年继续在两艘SCO资助的“霸王”舰上进行实验和可靠性验证。海军还在建造另外两艘将在2022财年交付的“霸王”原型舰，用以支持后续实验和未来作战概念的确立。海军目前正在评估其它DMO（分布式海上作战）应用，包括后勤保障和加油、海军陆战队远征行动、以及其他水面平台任务补强。作为上述评估的一部分，海军还在与军事海运司令部及海军陆战队合作，试图用自主性技术改装T-EPF（远征快速运输舰)，以在具备V-22（倾转旋翼飞机）起降能力的一级舰上获得更多的自主性知识和可靠性，这类运输舰还具有大型后勤和人员保障能力、充足的吨位和动力、以及高速航行能力。 在审议海军提出的年2020和21年20预算时，国会国防委员会关切的主要问题有：海军的采办策略是否为这些大型UV（特别是LUSV）作战概念和关键技术的研发留有足够的时间，是否包含与这些问题相关的立法规定。作为对这些审议意见的回应，海军已重新调整了LUSV项目的采办策略，以便符合这些立法规定，并在进入可部署单元的批量生产之前，提供更多的时间来开发作战概念和关键技术。 1.2.2.2 年20209月4日中标合同 年20209月4日，美国国防部宣布判授以下6个合同，用于LUSV项目的工业研究。每家公司分别获得了一份关于LUSV研究的固定价格合同，总价值为41,985,112美元。每份合同都包括一个工程保障选项，如果执行该选项，所有合同的累计价值将达到59，476,146美元。
1.2.3 MUSV项目 按照海军给出的定义，MUSV长约45-190英尺（14-58米），排水量约为500吨，相当于一艘巡逻艇的大小。海军希望MUSV能够像LUSV一样，是一类低成本、高续航力、可重构的舰艇，可装载多种任务载荷。MUSV的初始载荷是情报、监视和侦察（ISR）载荷以及各种电子战（EW）系统。海军正在推进的MUSV项目是一个由804中间层采购部主导的快速原型敲定项目，第一个MUSV原型研发项目是在2019财年获得资助的。 MUSV项目建立在美国国防部高级研究计划局（DARPA）的“反潜战持续跟踪无人艇”（Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel，ACTUV）和海军研究办公室（ONR）的中型USV研发工作的基础之上。如图1所示，这些工作为“海上猎人”中型USV原型艇的设计、建造和测试铺平了道路，据报道该原型艇长度为132英尺(约40.2米)，排水量约为140吨。海军的MUSV项目也将采用由战略能力办公室为LUSV项目开发的、面向USV的舰队战备指挥控制（C2）方案。海军称： 中型无人水面艇（MUSV）是一种无人传感器船，携带模块化载荷，采用标准化设计，易于与现有海军系统集成。与有人作战平台相比，MUSV价格低廉，可大量建造，迅速增加舰队战力。MUSV可提供一个分布式传感器网络，可在人员监督下进行导航和作战，并能够进行为期数周的兵力部署和跨洋航渡。海军已判授了首艘MUSV原型艇的设计和制造合同，计划在2023财年交付。 年20207月13日，美国海军宣布授予L3（Harris）技术公司一份价值3.4999948千万美元的合同，用于开发中型无人水面艇（MUSV）原型，并附加有另外8艘MUSV的采购选项。该合同的判授遵循完整、公开的竞标流程。初步原型机的合同经费已经到位。如果在未来财政年度能提供额外经费，在完成所有采购后，合同金额将达到2.81435446亿美元。据报道，海军声称有5家公司竞争该合同，但没有指明其他4家。图10给出了L3Harris的设计概念图。
L3 Harris公司称，将把公司的ASView™自主性技术集成到一艘195英尺特制民船中，所制造的MUSV将为舰队提供情报、监视和侦察能力，可自主机动执勤并遵守国际避碰规则。作为系统集成商和项目主承包商，L3 Harris将提供任务自主性及感知技术。该公司目前已向全球交付了超过115艘USV。 1.2.4 XLUUV项目 XLUUV项目，也被称为“虎鲸”（Orca）项目，是为了满足联合紧急作战需求（Joint Emergent Operational Need，JEON）而建立的。如图2所示，美国海军将XLUUV定义为直径大于84英寸（2.133米）的UUV，这意味着XLUUV大得无法从海军有人潜艇上发射。因此，需将XLUUV运往一个前沿作战港口，然后从码头发射。美海军部21年203月16日发布的无人战役框架文件称，XLUUV将被设计为可“容纳各种大型载荷....”。海军于21年203月18日证实，水雷将是XLUUV的初始载荷。更具体地说，海军想要用XLUUV秘密部署“锤头”（Hammerhead）水雷，这种研制中的水雷将被系留在海床上，内装一枚反潜鱼雷，大致类似于冷战时期海军的“捕手”（CAPTOR）水雷(封装鱼雷) 。 前5艘XLUUV是在2019财年通过海军研发拨款账户划拨经费的。海军进行了XLUUV的设计竞赛，并于2019年2月13日宣布选定波音公司制造、测试并交付首批4艘“虎鲸”XLUUV和相关保障零部件（另一位竞标者是洛克希德·马丁公司旗下的一个团队）。2019年3月27日，海军宣布授予波音公司的合同已扩增到第5艘“虎鲸”。波音公司已开始与亨廷顿·英格尔斯船厂(Huntington Ingalls Industries，HII)的技术解决方案部门（HII的一个独立部门——纽波特纽斯造船厂(Newport News Shipbuilding，NNS)，是海军两大潜艇制造商之一）合作，建造“虎鲸”XLUUV。美国海军称： 虎鲸XLUUV是一个多阶段加急采办项目，通过2358采购部门快速为舰队增补战力。 第一阶段是设计竞标工作。2017财年已向业界判授两份设计合同。 第二阶段始于2019财年，从第一阶段的承包商中选出一家负责航行载体和保障零部件的生产和测试。目标是生产5套可用于作战的虎鲸XLUUV原型系统（航行载体、机动C2设备和保障设备），供舰队演示验证和使用。可利用工业基础领域的竞争性，在生产的同时降低XLUUV的技术/能力风险。 第三阶段可选择向第二阶段载体生产商再订购4套系统。这些额外虎鲸XLUUV系统的生产合同最早将在2024财年签订。在政府试验成功完成之后，可能最早在2024财年过渡到采办类(ACAT)项目和生产阶段。 XLUUV将配备一个模块化载荷舱，其中含有一个通用载荷模块，内置现有及未来载荷都须遵守的协议接口。“锤头”（Hammerhead）水雷载荷是下一个将与Orca XLUUV集成的载荷。未来其它潜在载荷、先进能源解决方案、增强的自主性和指挥控制功能，将在核心技术PE（海军研发项目要素）项目中由其他科技组织开发评估，并在准备就绪后集成到Orca XLUUV中。 同时，海军正在文图拉（Ventura）县海军基地升级用于XLUUV测试、操练和检修的设施，并与LUSV的测试同步协调，以提高成本效率。此外，海军也正在为未来的前进基地选址。 波音Orca XLUUV将参考波音Echo Voyager UUV(图11、图12和图13)进行设计(但在某些方面有所不同)。Echo Voyager大约和一节地铁车厢一样大——51英尺（约15.5米）长，矩形截面8.5英尺（2.6米）× 8.5英尺，空气中重量50吨，航程可达6500海里。它可搭接长达34英尺（10.4米）的模块化载荷段，并将其长度增加到85英尺（25.9米）。34英尺的模块化载荷段可提供大约2000立方英尺的内部载荷容积;较短的载荷段(长14英尺（4.3米）)可提供大约900立方英尺容积。Echo Voyager也可搭接外部载荷。美国海军表示，XLUUV是基于波音公司的Echo Voyager设计的，但做出了显著改变，以支持军用需求。这样以来，在生产第一批原型航行载体的各个环节（建立制造工艺、建设工业基础、以及调整原材料采购等）都遇到了诸多挑战。Orca代表了自主海上航行器技术的前沿，它将具有更大的航程和可重构、模块化的载荷舱，可支持多种有效载荷和各种任务。
图11 波音Echo Voyager UUV 图12 波音 Echo Voyager UUV 图13 波音Echo Voyager UUV （未完待续） 通信地址：陕西省西安市锦业路96号 E-mail：bianjibu705@sohu.com 官方网站：www.yljszz.cn |
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