法國隱身雙體無人獵雷艇

雨墨

水雷是一種很嚴重的水下威脅，技術(shù)的進步使得水雷日益智能化，布設(shè)深度可達300米，而且抗掃能力更強。為了對抗高性能水雷，發(fā)達國家海軍裝備了大量獵雷艇。但是，獵雷艇仍需人員進行操作，在獵雷作業(yè)中存在傷亡可能，因此近年來發(fā)達國家又開始發(fā)展無人獵雷裝備。法國正在測試的“史蒂倫都”號雙體無人獵雷艇就是其中的佼佼者。

研發(fā)概況

法國海軍現(xiàn)役的主力獵雷艇是已經(jīng)服役30年之久的“三伙伴”級，目前共有11艘（M649和M651分別于2009年和2010年退役）。盡管該級艇進行了多次升級，換裝了先進的獵雷設(shè)備，但艇體畢竟快到壽限，所以法國海軍在2008年左右制定了未來反水雷計劃，也稱“旗魚”項目，就是在新一代獵雷艇和相關(guān)獵雷設(shè)備上大量應(yīng)用海軍機器人技術(shù)，提高反水雷能力，并大幅降低傷亡風(fēng)險。

2009年7月，法國武器裝備總署授權(quán)DCNS、泰利斯公司和ECA機器人公司基礎(chǔ)研究合同，開啟了發(fā)展新型獵雷艇和獵雷設(shè)備的序幕。其中DCNS負責(zé)研制和建造獵雷艇，ECA機器人公司負責(zé)研制和生產(chǎn)獵雷用的自主水下潛航器（AUV），泰利斯公司負責(zé)研制和生產(chǎn)水聲系統(tǒng)和其它所需的電子設(shè)備。新型獵雷艇主要是在瀕海和近海地區(qū)執(zhí)行掃雷任務(wù)，在設(shè)計上采用無人化。DCNS還將隱身技術(shù)和雙體船技術(shù)也應(yīng)用到新型獵雷艇上。

2010年12月8日，由DCNS負責(zé)建造的“史蒂倫都”號隱身雙體無人獵雷艇技術(shù)驗證艇在法國西部莫爾比昂省恩尼朋下水。另外，由ECA機器人公司研制的多款A(yù)UV也相繼研發(fā)成功。

“史蒂倫都”號從2011年開始進行海上測試，當年主要是在布勒斯特進行施放和回收AUV的試驗。在2012年年中，“史蒂倫都”號開始測試拖曳陣聲吶和第一類AUV的性能，即進行水下探測和識別水下威脅。2013年-2014年，“史蒂倫都”號主要是在布列塔尼海岸測試第二類AUV的性能，即進行自主偵察和識別水雷，并對水雷進行分類。至于第三類消滅水雷的AUV試驗，可能要根據(jù)第二類AUV試驗效果確定試驗時間。而根據(jù)法國海軍原定計劃，新型獵雷艇應(yīng)該在2020年服役，以取代現(xiàn)役的“三伙伴”級獵雷艇。

總體結(jié)構(gòu)

“史蒂倫都”號長17米，排水量只有25噸，遠遠小于“三伙伴”級的噸位，續(xù)航力有限。在使用時，“史蒂倫都”號需要用2500-3000噸的母船運到任務(wù)海域，母船停泊在雷區(qū)外放出“史蒂倫都”號，然后母船上的操控人員控制“史蒂倫都”號進入雷區(qū)執(zhí)行反水雷任務(wù)。

從外形上看，“史蒂倫都”號就像是把中下方掏空的長條面包，艇體表面除了必要的通信天線和一個小型駕駛艙外，再無任何突出物，而且看似圓弧形的艇體表面實際上又由多個傾斜面構(gòu)成，加上艇體尺寸小，所以隱身性能非常出色。需要說明的是，“史蒂倫都”號在艇首右前方增設(shè)小型駕駛艙是為了規(guī)避法律條款，因為法國法律禁止無人水面船只在本國瀕海航行，其實“史蒂倫都”號完全具備自主能力，無需駕駛?cè)藛T。

”史蒂倫都”號采用雙體船型主要是為了適航性，因為法國武器裝備總署規(guī)定新型獵雷艇必須在5級海況下執(zhí)行任務(wù)，而傳統(tǒng)的獵雷艇在3級海況下就無法作業(yè)。雙體船的寬度比單體船大得多，穩(wěn)定性明顯優(yōu)于單體船。雙體船每個片體更瘦長，減小了興波阻力，所以高速性能也很出色。

“史蒂倫都”號在艇艏下方有一個流線型整流罩，內(nèi)置錨機、錨鏈等機構(gòu)。兩側(cè)艇體的中部表面開有出入艙門，內(nèi)部設(shè)有機械和控制設(shè)備、工作臺等。

“史蒂倫都”號攜帶有ECA機器人公司研制的三種AUV以及泰利斯海軍系統(tǒng)公司研制的DUBM-44拖曳式獵雷聲Ⅱ內(nèi)，它們是反水雷核心裝備。此外，“史蒂倫都”號還攜帶有用于操控自主水下潛航器的硬殼充氣艇。

“史蒂倫都”號攜帶的DUBM-44獵雷聲吶于2008年開始進入法國海軍服役。該聲吶應(yīng)用了先進的合成孔徑聲吶技術(shù)，能提供高分辨率的實時圖像。它還集成了最新的水雷探測、分類技術(shù)，能從三個角度（多方向模式）分辨和顯示陰影區(qū)，極大地提高了分類精確度。其主動拖體具有高性能的海底跟蹤功能，可提高DUBM-44的操作安全性。據(jù)介紹，DUBM-44聲吶可在200米水下進行探測作業(yè)，且具有很大的作用范圍，目前被法國海軍用于保護布勒斯特海軍基地和大西洋之間的雷斯特海峽。

水下三兄弟

“史蒂倫都”號攜帶的三種AUV都有各自的明確角色，還有明確的作業(yè)順序。其中第一個被放下水的是探測、識別和定位用的AUV。最初選擇的是2006-2009年發(fā)展的“阿里斯特”9，但根據(jù)“旗魚”項目又增加了自動回收系統(tǒng)。ECA機器人公司稱其“具有足夠的智能進行自主工作，而且能克服在所經(jīng)路線上遇到的任何意想不到的問題。”

2011年，ECA機器人公司又推出“阿里斯特”9的升級版——“阿里斯特”100，并在2013年夏天交法國海軍測試。

根據(jù)配置的不同，“阿里斯特”9/100長1.7-2.5米，高0.418米，重55-80千克，最大載荷25千克，最大作業(yè)深度300米。尾部裝有一部導(dǎo)管螺旋槳和X形尾舵，電池供電（再充電時間為2小時），額定供電時間20小時，水下最大自航速度5節(jié)，正常自航速度2-3節(jié)，最小轉(zhuǎn)彎半徑6米。

“阿里斯特”9/100的導(dǎo)航設(shè)備包括慣性導(dǎo)航設(shè)備、GPS導(dǎo)航設(shè)備、多普勒測速儀、超短基線或長基線水下定位系統(tǒng)等。標準探測設(shè)備為“克萊因”側(cè)視聲吶，可使用不同工作頻率，調(diào)整探測范圍與圖像分辨率。可選裝的探測設(shè)備包括規(guī)避聲吶、帶有照明燈的水下攝像機、CTD探測儀（即溫度、鹽度和深度探測儀）、900千赫聲學(xué)攝像機、多波束測深儀（MBES）、雙波段側(cè)視聲吶等。通信設(shè)備包括衛(wèi)星通信設(shè)備、水下多波束通信系統(tǒng)（速率19000比特/秒）、用于數(shù)據(jù)上行和下行傳輸?shù)腤IFI或以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈等（傳輸速率為100兆/秒）。作業(yè)時，“阿里斯特”9/100由硬殼充氣艇上的1名操作員通過2臺筆記本電腦進行控制，“阿里斯特”9/100通過通信系統(tǒng)實時將圖像和數(shù)據(jù)傳回母艇。endprint

如果操作員覺得對目標還需進行更近距離的觀察，就要放出第二種AUV。這款名稱為“連體阿里斯特”18的連體AUV是ECA機器人公司專門為“旗魚”項目發(fā)展的。其任務(wù)就是對“阿里斯特”9/100所發(fā)現(xiàn)的目標進行抵近觀察，獲取靜止和移動圖像，然后發(fā)回母艇供操作人員確認。

根據(jù)配置不同，“連體阿里斯特”18長2.6-3.3米，重490-620千克，作業(yè)深度300-600米，水下最大自航速度5節(jié)，電池額定供電時間15小時。連體“阿里斯特”18尾部有兩部小型3葉螺旋槳，以及類似于飛機平尾的控制面、單舵，具有良好的水下機動性。其導(dǎo)航、通信設(shè)備組成與“阿里斯特”9/100相似。

經(jīng)過前兩個AUV的探測、識別和定位之后，就要放出第三種AUV去摧毀水雷。迄今為止，“旗魚”項目發(fā)展的這種AUV是可重復(fù)使用的“阿里斯特”27，長5米，重800-1000千克（根據(jù)不同配置），作業(yè)深度300米，水下最大自航速度6節(jié)，正常自航速度3節(jié)，電池額定供電時間30小時。“阿里斯特”27裝有4個導(dǎo)管螺旋槳、2個垂直方向的推進器，具有極好的水下機動性。其導(dǎo)航、探測、通信設(shè)備與“阿里斯特”9/100大致相同。

“阿里斯特”27的前下方攜有1枚滅雷彈，到達水雷跟前時投下滅雷彈然后撤離。在確認“阿里斯特”27駛?cè)氚踩嚯x后，操作員引爆滅雷彈將水雷摧毀。

回收方式

“史蒂倫都”號的最大難題就是如何施放和回收AUV和獵雷聲吶。因為在波浪起伏的海上，讓自主式機械之間進行密切配合，難度比航天器在外層空間的對接還大。至于DUBM-44拖曳式獵雷聲吶，在施放和回收方面的難度就要小些，因為其有拖纜連接，所以只要施放和回收拖纜即可。

為了解決AUV施放和回收的難題，設(shè)計人員想了很多辦法，最后還是從空中加油方式受到了啟發(fā)，拿出了一個巧妙的方案。他們在“史蒂倫都”號兩側(cè)艇體之間的壁頂裝上兩個桁架結(jié)構(gòu)，其中上桁架固定不動，下桁架可以用鋼纜吊放入水。上下桁架都裝有主動和被動減震系統(tǒng)，所以無論“史蒂倫都”號無人艇如何運動，自主水下潛航器都能在架上保持穩(wěn)定。

施放第一種AUV時，下桁架入水，機械臂松開即可。回收時，讓其駛到下桁架跟前，機械臂抓起。

施放第二種AUV時比較麻煩些，需要再通過下桁架下方的一個可水平滑動的夾持架來施放和回收。為了防止損傷AUV，下夾板和上夾架都安裝有軟質(zhì)防碰墊。進行獵雷作業(yè)時，下桁架用鋼纜放入水中，然后夾持架的下夾板在液壓作動筒的動作下打開，形成一個傾斜滑道，讓AUV離架去進行反水雷作業(yè)。回收AUV時，先讓其駛到夾持架附近，再由機械臂撈起并固定在夾持架上，然后將下桁架吊起。

施放第三種AUV時，在海況較好的情況下可以不用下桁架入水，因為第三種AUV上有吊環(huán)，可以直接用鋼纜吊放入水。只有在海況惡劣的情況下，讓下桁架入水，再施放AUV，以防止其與母艇發(fā)生碰撞。

“史蒂倫都”號在2011年進行的多次海上施放和回收試驗中，成功率達到100%。另據(jù)ECA機器人公司介紹，AUV除了可在水下進行自主獵雷作業(yè)外，也可進行拖曳航行作業(yè)。今后，法國海軍還計劃發(fā)展更便宜、能消耗得起的“神風(fēng)”自殺式AUV，由操作人員控制其駛到水雷跟前，與水雷同歸于盡。endprint