俄罗斯新一代无人水下航行器

当今,无人水下航行器(Unmanned underwater vehicles,UUV)已然成为世界各大海军强国争相研发的热点装备,广泛应用于水文测量、海底勘探、事故搜救和反潜作战等方面。对于国外UUV的发展,国内关注重点多集中6于以美国为代表的西方国家,而对于我们北方的海洋强国俄罗斯却鲜有介绍。凭借其在潜艇领域雄厚的技术积累,苏联/俄罗斯对UUV的研发和运用同样值得我们学习研究。

苏/俄对UUV的研究始于上世纪60年代。1978年,用于太平洋海域水下生物研究的“地球斜坡”型自主UUV投入使用;1980年,L-2型UUV服役,并参与了1986年K-219核潜艇和1989年的“共青团员”号核潜艇的失事救援;1988年,最大潜深达6000米的“MT-88”型UUV在远东彼得大帝湾完成测试,成功获取了约3000张海底声纳影像。苏联解体后,由于经济原因,俄罗斯UUV的研究一度陷于停顿。进入新世纪之后俄罗斯经济开始复苏,其新世代UUV的研发也逐渐步入正轨。本文挑选几种具有代表性的俄罗斯新一代UUV进行介绍。

1、“大键琴”型

“大键琴”型是一种重型多用途自主水下航行器,是俄罗斯现役最大的UUV,分为“大键琴-1R”和“大键琴-2R-PM”两个子型号。

“大键琴-1R”型

该项目由俄罗斯科学院远东分院的海洋技术问题研究所主持开发,于2005-2006年在日本海和千叶海沟完成测试并投入使用。该型UUV长约5.8米,直径0.9米,重约2.5吨,最大潜深约为6000米,续航里程300千米,最大速度2.9节(约1.5米/秒)。

正在投放的“大键琴-1R”型UUV

“大键琴-1R”型似一枚放大的鱼雷,头部有半球形整流罩,主体部分为圆柱体,尾部是逐渐缩小的锥形外壳,安装有四片呈X形分布的尾舵和四具推进器。

“大键琴-1R”型UUV尾部和头部特写

“大键琴-1R”型装备了综合声呐成像设备,具备低频和高频两种成像模式;低频模式下探测范围为800米,高频模式下探测范围减小到200米,但是可以得到更加清晰的图像。除此之外,“大键琴-1R”型还装备了侧舷声纳、电磁探测仪、数码摄像仪、声学轮廓仪、温度和导电率传感器、地磁仪等探测设备。

“大键琴-1R”型UUV声呐设备对海底成像图

“大键琴-1R”型有两种控制模式。一种是在潜航之前加载好预定的工作程序,UUV下潜后在水下按照预定程序完成工作;另一种是通过水声通信系统实时传输控制信号,UUV在接到命令后可以立刻执行新的工作。

“大键琴-1R”型UUV的控制台

目前,俄罗斯海军共装备了3艘该型UUV,主要用于水文勘测、海底测量和事故搜救。2007年,“大键琴-1R”型UUV随“俄罗斯”号核动力破冰船出征北极,完成了“北极-2007”北极海底大陆架探险活动;2009年,赴鄂霍次克海,参加了搜寻沉没的放射性同位素源搜救行动;2009年11月6日,一架图-142型反潜巡逻机在鞑靼海峡失事,“大键琴-1R”型UUV参与搜救,几天时间内扫描了鞑靼湾海底超过100万平方米区域,搜寻到了飞机残骸和黑匣子。

“大键琴-2R-PM”型

该项目由俄罗斯“红宝石”潜艇设计局研发,是“大键琴-1R”的发展型号,目前处于测试阶段。与“大键琴-1R”相比,“大键琴-2R-PM”的尺寸更大,长约6.5米,直径1米,重约3.7吨,最大潜深6000米,续航时间约120小时,最大速度1.7米/秒,以1米/秒的速度航行时,续航里程超过300千米。

“大键琴-2R-PM”型UUV外形图

从外形上看,“大键琴-2R-PM”与“大键琴-1R”基本一致,较为的显著区别是增加了一个与潜艇类似的指挥围壳,用于容纳通信天线等设备。另外,更加庞大的三围也可以安装更多的装备。

“大键琴-2R-PM”型UUV的设备构架示意图

搭载“大键琴-2R-PM”型UUV的是09852型“别尔哥罗德”号特种任务核潜艇。该核潜艇由一艘编号为К-329的949A型(北约称奥斯卡Ⅱ型)巡航导弹核潜艇改造而成。俄罗斯海军计划由“别尔哥罗德”号特种任务核潜艇作为运载潜艇,搭载“大键琴-2R-PM”型UUV至预定海域,释放UUV执行测量、搜救或军事任务。

关于09852型特种任务核潜艇的介绍,红圈内即为“大键琴-2R-PM”型UUV

“大键琴-2R-PM”型UUV安装在09852型特种任务核潜艇背部的特殊舱室内。释放UUV时,特种任务核潜艇向该舱室注水,待内外压力平衡后打开艇背的舱盖,松开对接锁紧机构,UUV离开特种任务核潜艇自主执行任务。

09852型特种任务核潜艇释放“大键琴-2R-PM”型UUV示意图

2016年,“大键琴-2R-PM”型UUV在位于克里米亚半岛的费奥多西亚海军武器试验场完成了水下测试。费奥多西亚海军武器试验场是苏/俄主要的海军武器试验场之一,海底遍布鱼雷、深水炸弹的碎片和残骸。选在此处作水下测试,一是可以利用试验场复杂的海底环境,测试UUV的水下航行、机动和探测能力,二是武器试验场的保密措施远远好于公海,对于UUV的秘密军事用途试验来说是绝佳场所。

海试中正在投放的“大键琴-2R-PM”型UUV

“代理人”型

“代理人”型是一种专门用于模拟真实潜艇物理特征的自主水下航行器,由“红宝石”潜艇设计局研发,2018年6月完成研制工作,目前俄海军正在对该项目进行评估。“代理人”型UUV长约17米,排水量约40吨,最大潜深600米,最高潜航速度可达24节;以5节的速度航行时,航程超过600海里。该型UUV主体部分为圆柱体,头部为半球形整流罩,锥形尾部安装有水平舵和方向舵。

“代理人”型UUV外形图

“代理人”型UUV的主要装备是一部大型拖曳天线,可以模仿出各种声纹和电磁信号。UUV装备的锂电池能保证其完成至少15个小时的激烈演习对抗,包括高速航行和大深度潜航。经过几十年的数据积累,苏/俄海军掌握了世界海军强国主要潜艇的水下物理特征。以这些数据为基础,“代理人”型UUV释放拖曳天线来产生与敌人潜艇相似的声纹和电磁等水下特征,并以适当的航速和机动来模拟敌人潜艇的战术动作,营造几乎真实的反潜对抗训练环境,极大提高反潜训练效率。

反潜对抗演习中“代理人”型UUV通过拖曳天线模拟敌方潜艇示意图

既然“代理人”型UUV可以模仿敌人潜艇,那么它对俄罗斯海军自己潜艇特征的模仿必然更加真实。模仿己方潜艇特征也是俄罗斯海军对该项目的评估重点之一。对己方潜艇的模仿主要有两个用途。一是牵制敌方的反潜巡逻兵力,为己方潜艇出航保驾。在己方潜艇前出突破敌方反潜网时,派出多枚“代理人”型UUV在其他方向上模拟己方潜艇特征,将敌人的反潜巡逻机、海洋测量船等兵力从我方潜艇的航线上引开,提高己方潜艇突防成功率。二是在战时担当诱饵,保护我方潜艇免受敌人反潜兵力攻击。战时,派出“代理人”型UUV对我方潜艇护航,一旦潜艇被敌人反潜兵器进攻,“代理人”型UUV迅速模拟我方潜艇特征,引诱鱼雷或深水炸弹对其攻击,保护我方潜艇安全撤离。

“代理人”型UUV模拟己方潜艇特征诱骗敌人攻击示意图

“海影”型

“海影”型UUV是一种具备高度隐身性能的水下自主滑行器,由圣彼得堡国立海洋技术大学和“海洋”水下技术生产公司联合研制,目前处于水下测试阶段。“海影”型UUV的外形类似一枚巡航导弹,首部和尾部为圆锥体,中间部分为圆柱体,在UUV的中部安装有滑翔翼。UUV(不带拖曳天线)长约3米,直径(不算滑翔翼)约为310毫米,重约150千克。该型UUV的最高速度约为2节,水下最长自持时间超过6个月。

“海影”型UUV外形图

“海影”型UUV的主要特点是不依赖推进器,而是通过调节自身比重实现水下滑行。比重大于海水下沉时,重心在前,比重小于海水上浮时,重心在后,这样即可在水下按照锯齿形的航迹滑行。这种前进方式的优点是,由于没有推进器产生的噪声,加之航行速度较慢,UUV具备极佳的声学隐身性能。现有的针对水下目标的声学探测系统均无法有效侦察到“海影”型UUV。

“海影”型UUV的前进方式与美国斯洛库姆UUV相同,通过改变自身比重和重心实现

“海影”型UUV可以携载13-17千克的有效载荷在水下长期作业,而美国同类UUV“斯洛库姆”和“海洋滑行者”型的携载能力只有5千克。“海影”型UUV可携带一部长约15米的拖曳天线,用于搜集海洋数据,包括海底大陆架深度、水文环境、水声环境等等,并通过中继卫星传输到地面站。俄罗斯海军对该项目非常感兴趣,因为其具备极佳的反潜应用价值。具备长期水下活动能力的UUV,不仅可以采集各个海域的水文环境数据,为反潜作战提供数据支持,甚至可以直接参与反潜作战。在敌人潜艇活跃的海域部署数个或者更多的携载拖曳声纳的该型UUV,通过多点定位的方式,几乎可以实时跟踪、定位敌人潜艇,并通过数据链将坐标发送给反潜巡逻机或大型反潜驱逐舰等反潜兵力。

正在波罗的海进行海试的“海影”型UUV

新世纪之后,俄罗斯新一代无人水下航行器的研制工作扎根于其深厚的潜艇技术土壤,自成体系、紧跟潮流、快速发展,已经形成了重型轻型齐头并进、专用多用全面开花的研发态势。由于无人水下航行器在军事方面、特别是反潜作战方面发挥着极其重要的支援保障作用,俄罗斯的无人水下航行器的研发、装备和应用值得我们保持高度关注。

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