潛航器是什么?

【專家解說】：無人潛航器主要指那些代替潛水員或載人小型潛艇進(jìn)行深海探測(cè)、救生、排除水雷等高危險(xiǎn)性水下作業(yè)的智能化系統(tǒng)。因此，無人潛航器也被稱為“潛水機(jī)器人”或“水下機(jī)器人”。 從外形上看，一些無人潛航器與魚雷十分相似，那是因?yàn)樗鼈兛赡苤苯佑刹鸪苏ㄋ幍聂~雷改進(jìn)而來，或者是需要從潛艇的魚雷發(fā)射管中釋放，但更多的無人潛航器則針對(duì)特定的功能，具有各自獨(dú)特的構(gòu)造。 無論外觀怎樣，無人潛航器一般都由骨架及浮體、推進(jìn)系統(tǒng)、航行控制系統(tǒng)以及探測(cè)系統(tǒng)等部分組成，一些無人潛航器上還配有機(jī)械手等機(jī)構(gòu)。 但對(duì)無人潛航器而言，最重要的還是如何面對(duì)一個(gè)嚴(yán)酷的“生存環(huán)境”。 海水的密度是空氣的8印倍，水深每增加10米，水的壓力就會(huì)加大相當(dāng)于1個(gè)大氣壓。而在海平面30~50米以下，陽光就無法穿透，黑暗籠罩著一切。海水中還有難以琢磨的暗流、暗涌，海底地貌更是千溝萬壑、鬼斧神工。僅僅“生存”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，無人潛航器還要在如此復(fù)雜、惡劣的環(huán)境中進(jìn)行下潛、上浮、航行、定位，并完成賦予它的各種使命。解決這一問題最直接的辦法就是讓無人潛航器帶上攝像機(jī)將海底情況拍攝下來，通過連接著母船的電纜將畫面?zhèn)鞯饺说难矍?，再由人通過操縱桿在遠(yuǎn)端控制潛航器的一舉-動(dòng)。因此，這種最早出現(xiàn)的“有纜”無人潛航器也被稱為遙控?zé)o人潛航器。連接母船的控制纜繩一般還會(huì)捆綁一根供電電纜。這不但使?jié)摵狡魃厦獾袅顺林氐碾姵亟M、減少了自身重量、提高了機(jī)動(dòng)性，更能避免頻繁上浮充電，從而大大增加潛航時(shí)間。 無人潛航器第一次引起人們的注意頗為驚險(xiǎn)。1966年，美、蘇兩國“確保相互摧毀”的恐怖核平衡籠罩著歐洲。就在那年的1月17日，美國空軍一架帶有4顆氫彈的B-52戰(zhàn)略轟炸機(jī)在地中海沿岸的西班牙巴洛麥利斯上空與一架加油機(jī)相撞爆炸。所幸的是氫彈并未引爆，但其中一枚卻掉進(jìn)了地中海。美軍立即調(diào)動(dòng)“阿爾文”號(hào)深潛器進(jìn)行海底探測(cè)以便組織打撈，否則氫彈隨時(shí)有核泄漏的危險(xiǎn)。 西班牙南部沿海大陸架十分陡峭、水深流急，直到兩個(gè)月后，丟失氫彈的濺落地點(diǎn)才在水深869米的海底找到。然而如何打撈卻十分棘手?！鞍栁摹碧?hào)曾試圖用鋼纜纏繞氫彈，但自身卻被纏住。兩名艇員險(xiǎn)些遇難。為保證安全，軍方?jīng)Q定將打撈工作交由“柯沃”號(hào)遙控?zé)o人搭航器繼續(xù)進(jìn)行。身長(zhǎng)5米、重15噸的“柯沃”號(hào)整個(gè)骨架由鋁合金制成，前端與側(cè)面分別置有兩臺(tái)攝像機(jī)，電動(dòng)螺旋槳可向3個(gè)方向推進(jìn)。在母船操縱人員的遙控下，“柯沃”的機(jī)械手經(jīng)過多次努力，終于用鋼纜繞住了這枕爆炸當(dāng)量145萬噸的B28型氫彈。隨后，氫彈被成功打撈出水。 如今，從尋找失事艦船、潛艇探測(cè)打撈，海上救生，到資源勘探，光纜鋪設(shè)，遙控?zé)o人潛航器已成為水下作業(yè)的生力軍。美國在打撈“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)殘骸時(shí)，甚至同時(shí)動(dòng)用了“探索”4號(hào)、“短跑”號(hào)、“天蝎’號(hào)以及“柯沃”3號(hào)大大小小4種遙控?zé)o人潛航器。名噪一時(shí)的電影《泰坦尼克號(hào)》在水下實(shí)地?cái)z制時(shí)，也動(dòng)用了“馬格蘭”號(hào)母子型無人潛航器。目前，世界上正在使用的軍用及民用遙控?zé)o人潛航器超過1000臺(tái)。但是，真正掌握設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的卻僅有10來個(gè)國家，而能夠開發(fā)下潛深度6000米級(jí)無人潛航器的國家更是只有美國、俄羅斯、法國， 日本等寥寥幾個(gè)。相比之下，能夠制造彈道導(dǎo)彈的國家和地區(qū)卻有25個(gè)。無人潛航器的復(fù)雜性可見一斑! 今天，當(dāng)人們翹首仰望天空，也許不會(huì)意識(shí)到在離地10萬米以上的地球空間軌道里，正在工作著的人造航天器已經(jīng)超過2500個(gè)。而在茫茫的大洋里，能夠下潛到刪米以下的無人潛航器卻不到100臺(tái)。這是因?yàn)?000米水深處海水的壓力已相當(dāng)于200個(gè)大氣壓，幾毫米厚的鋼板容器會(huì)像雞蛋殼一樣被壓碎。 馬里亞納海溝是地球上海水最深的地方。1995年3月24日，日本“海溝”號(hào)遙控?zé)o人潛航器在母船的協(xié)助下，歷時(shí)3個(gè)半小時(shí)下潛到名叫“查林杰”的海溝最底部，重新標(biāo)定了那里的水深為10911.4米，改寫了世界深潛記錄。 如果說極度下潛是用無人潛航器挑戰(zhàn)危險(xiǎn)，那么它另一個(gè)重要的用途就是避免危險(xiǎn)。 一支海軍要獲得制海權(quán)，水雷也許是最后的敵人，相對(duì)廉價(jià)的水雷作戰(zhàn)效能經(jīng)常讓人驚訝。而危機(jī)四伏的水中雷場(chǎng)正是無人潛航器一層身手的好地方，只是這時(shí)它們一般被稱為遙控滅雷具。在2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍啟用的新型“海神之子”，(REMUS)遙控探雷系統(tǒng)用于清理鳥姆蓋斯?fàn)柛酆降?，使一般需要連續(xù)潛水21天的作業(yè)量在16個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，搜索水域面積達(dá) 250萬平方米。 目前，世界上應(yīng)用最為廣泛的遙控滅雷具當(dāng)數(shù)法國PAP-104系列。PAP-104至今已發(fā)展出5代產(chǎn)品，共有14個(gè)國家裝備超過300臺(tái)。這種遙控滅器具重約700公斤，圓柱形密封殼體長(zhǎng)2.7米，采用雙推進(jìn)器，頂部裝設(shè)纜繩施放盤、傳感器，下部裝有探照燈、引導(dǎo)纜和炸藥艙。作業(yè)時(shí)，先由母艦聲吶鎖定目標(biāo)水雷方位，遙控滅雷具裝上滅雷炸彈后被放人水中，由人工識(shí)別目標(biāo)并操縱遙控滅雷具安放滅雷炸彈，待滅雷具返回后即可引燥水雷。 智能化、小型化是遙控滅雷具的發(fā)展方向。如瑞典最新研制的“雙鷹”遙控滅雷具，總重僅259公斤，可在500米深處作業(yè)，配有2個(gè)主推進(jìn)器和6個(gè)輔助推進(jìn)器，結(jié)合360度全姿態(tài)控制系統(tǒng)，具有6自由度機(jī)動(dòng)能力。針對(duì)潛艇反水雷作戰(zhàn)的需要，美國海軍還開發(fā)了“水雷偵察系統(tǒng)”(MRS)。這種外形酷似魚雷的遙控?zé)o人潛航器由洛杉磯級(jí)核潛艇的魚雷發(fā)射管釋放和回收，可持續(xù)工作4-5小時(shí)，從潛艇牽出的纜繩最長(zhǎng)可達(dá)30海里。 “奧賽德”3號(hào)是美軍最新型自主式無人潛航器的技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)。這個(gè)小體積、高性能的自主水下航行平臺(tái)長(zhǎng)約3米，重約400公斤，最大作業(yè)水深270米。 “奧賽德”3號(hào)控制系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)龐大而可靠的動(dòng)作指令數(shù)據(jù)庫。在執(zhí)行任務(wù)前控制人員先按任務(wù)要求為它編制程序。執(zhí)行任務(wù)時(shí)，它就可以按程序作業(yè)，而不再需要過多的指令。通過加裝不同的應(yīng)用系統(tǒng)，“奧賽德”3號(hào)町以代替?zhèn)刹齑瑢?duì)敵方危險(xiǎn)海域進(jìn)行監(jiān)視，也能在更早的時(shí)間、更遠(yuǎn)的地方協(xié)助水面作戰(zhàn)艦艇完成作戰(zhàn)任務(wù)。 自主式無人潛航器既不能采用太陽能電池，也沒有纜繩供電，只能靠自帶的蓄電池，因而限制了水下工作時(shí)間。因此，開發(fā)燃料電池、熱離子等高效能源以及集成式電機(jī)、電熱混合推進(jìn)器等高效推進(jìn)系列，才能使自主式無人潛航器游得長(zhǎng)、游得遠(yuǎn)。沒有了電纜或光纜，自主式無人潛航器與母船的通信也成了一個(gè)突出的問題。由于光波及無線電波均無到到達(dá)海底，因而聲波是唯一可用的通信方法。在海水中聲的傳遞速度為1.5公里/秒，母船上的控制指令從發(fā)出到被潛航器接收，需要幾秒甚至幾十秒。而在危險(xiǎn)情況下，潛航器在收到重要安全保護(hù)指令前，可能早巳毀壞。另外，水中聲信號(hào)的傳輸率極低，加上散射、傳輸?shù)膿p耗以及回波干擾，使得水聲設(shè)備通信十分困難。 當(dāng)前有效水聲通信的距離僅有10公里。因此，如何利用新技術(shù)研制精度更高、誤碼率更低、作用距離更大的水聲通信設(shè)備，也是自主式無人潛航器發(fā)展的關(guān)鍵。 今天，通過無人系統(tǒng)發(fā)起精確的進(jìn)攻、實(shí)施有效的防衛(wèi)成為“零傷亡”不對(duì)稱作戰(zhàn)的重要內(nèi)容，這就為未來海戰(zhàn)描繪出了一幅新的圖景，尤其在近海，無人潛航器將使作戰(zhàn)方式出現(xiàn)根本性的轉(zhuǎn)變。 各圍現(xiàn)役的潛艇，尤其是核潛艇都很龐大。美國海軍洛杉磯級(jí)攻擊型核潛艇水下排水量近7000噸，艇長(zhǎng)超過110米，吃水近10米，很難在水深100米以下的近海淺水海域機(jī)動(dòng)，隱蔽和作戰(zhàn)。然而，一旦攜帶幾個(gè)自主式無人潛航器，核潛艇就能大大擴(kuò)展在近岸水域作戰(zhàn)的靈活性。在這一設(shè)想推動(dòng)下，一種名為“曼塔”的先進(jìn)概念自主式無人潛航器應(yīng)運(yùn)而生。 自身帶有小型魚雷的“曼塔”離開母艇后，自主地航行到淺海海域，并長(zhǎng)時(shí)間地潛伏，甚至能滲入敵方港灣，悄無聲息地向母艇發(fā)回探測(cè)情報(bào)，成為敵軍很難發(fā)現(xiàn)的水下“黑洞”。而在戰(zhàn)斗打響后，“曼塔”一旦被指令激活，又能立即對(duì)特定目標(biāo)運(yùn)用自身攜帶的魚雷等武器進(jìn)行攻擊。 單個(gè)的“曼塔”進(jìn)攻能力也許有限，但它的效能絕不僅僅在自身進(jìn)攻武器的多少或武器的威力。關(guān)鍵在于它與核潛艇、其他“曼塔”甚至包括核潛艇攜帶的無人作戰(zhàn)飛機(jī)，形成了一個(gè)水上、水下的作戰(zhàn)整體，牽一發(fā)而動(dòng)全身。而這個(gè)作戰(zhàn)整體又融入到更大的、可以囊括陸?？仗焖袘?zhàn)場(chǎng)領(lǐng)域的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)之中。在這樣的網(wǎng)絡(luò)里，已經(jīng)很難按噸位的多少和個(gè)頭的大小來區(qū)分誰是主力、誰是配角了。