美國海軍近期科技發展與創新動向

秦 琦

美國海軍近期科技發展與創新動向

秦 琦

近幾年，美國海軍以及海軍陸戰隊均制定了一系列關于創新發展方面的戰略文件，涉及到網絡戰、航空力量、顛覆性技術、能源等，其中包括《未來海上創新》、《顛覆性海上技術》、《海軍未來海上能力》、《保持海上優勢的設計》、《挑戰時期的海上創新》、《2015先進技術投資規劃》、《遠程力量頂層概念》、《2016～2025年海軍航空愿景》、《水下戰科技2016戰略》、《美國艦隊網絡司令部戰略規劃2015～2020》《信息主導路線圖2013～2028》、《海上動力系統技術路線圖》、《海軍陸戰隊遠景與戰略2025》等。

美國海軍科技戰略重點關注以下九個研究投資領域，分別是①確保進入海上作戰空間;②自主化和無人系統；③電磁戰；④遠征戰與非常規戰爭；⑤網絡信息主導；⑥平臺設計與生存性；⑦功率與能量；⑧武力投送和集成防御；⑨作戰人員能力。海軍科技投資類別由四個部分組成：第一是發明和創新，第二是跨越式創新（海上原型創新），第三是技術成熟（未來海軍能力），第四是應對緊急需求的科技快速響應能力。

未來重點開發的創新型技術

美國國防部在2017～2021財年規劃《未來幾年國防項目》（FYDP）申請投資180億美元，主要支持國防部原型化、試驗及作戰驗證，其中一部分與海軍裝備研發與作戰能力提升有關。詳見表1。（此外還有許多對外保密的支持性能力研發項目）。2017財年國防部研究資金指南列出了7項優先發展的交叉科研領域：自主、應對大規模殺傷性武器、網絡科學、數據決策、電子戰、工程彈性系統和人類系統。

表1：投資180億美元的《未來幾年國防項目》

美國海軍和海軍陸戰隊主要的科技創新研發機構包括海軍研究辦公室（ONR）、海軍研究實驗室、海軍作戰中心（包括海軍水面作戰中心、海軍空戰中心、海軍水下作戰中心、太空和海軍戰系統中心）、海軍醫療研究中心、海軍研究生院等。從研究經費與研究任務看，根據2017財年資金申請報告，海軍研究辦公室在基礎研究領域關注的重點是艦員、艦船和海洋任務，2017財年海軍基礎研究申請資金5.23億美元，見表2。2017財年海軍應用研究和先進技術開發的資金需求約為8.61億美元，2017財年應用研究內容主要包括①增強型人力；②企業和平臺使能器；③遠征戰；④兵力健康保護；⑤FORCEnet；⑥功率和能量；⑦海上基地；⑧海上防護；⑨海上攻擊等技術，見表3。例如海上“系統之系統”中的跨域海上監視與瞄準項目將開發定位導航與授時、通信指揮與控制、網絡與后勤系統等多種功能模塊分散部署到多種低成本、水上及水下平臺的技術，迫使敵投入高額成本進行廣域防御。

表2：2017財年海軍基礎研究資金申請表

表3：2017財年海軍應用研究主要申報內容

重點研發的創新型裝備/技術

美國海軍對于新艦艇、飛機、武器系統和信息體系構架的這些投資不僅削減了國防部的許多戰略擔憂，而且在一定程度上改變了美國制海權的面貌。

1、正在開發的部分新武備

美國海軍目前正在開發的海軍水面戰艦武器包括固態激光（SSL）、電磁炮（EMRG）和超高速彈（HVP）等，可以提供近瞬時、大容量、低成本的射擊方式，美國國會稱，三件武器中的任意一件成功開發和部署，將成為海軍艦艇應對敵方導彈的“游戲改變者”，如果三件武器中任意兩件或三件完全開發和部署，那么這將是顛覆性的改變。BAE系統公司開發的電磁炮發射速度可以達到6馬赫，最大射程為100海里，足以摧毀飛機、導彈以及損壞水面艦艇。由于末段制導，因此它算是彈無虛發的殺傷性武器，2016年美國計劃在聯合高速艦上安裝電磁炮，并且未來計劃在DDG-1000上安裝電磁炮，還考慮在“阿利·伯克”級Flight IIIX型驅逐艦上安裝先進能量武器，預計2020～2025年將形成作戰能力。電磁炮作為艦隊防御武器系統，同時匹配激光武器，則可以實現攻防平衡。由諾普吉曼、雷神等公司開發的艦載激光武器波束功率為100～150kW，可以應對小艇和無人機；未來功率將提高至200～300kW，將可以應對反艦巡航導彈；如果能夠提高至上千功率，則可以應對反艦巡航導彈和反艦彈道導彈。2015年美國海軍已在“USS Ponce”號船塢登陸艦上測試了激光武器原型，未來還將在DD-964驅逐艦和DDG-51 Flight III級驅逐艦上驗證。美國海軍開發的制導超高速彈可以通過口徑127mm至155mm的艦炮發射，127mm的超高速彈已經安裝在巡洋艦和驅逐艦上，其制導范圍為26～41nm，主要用于反艦戰和應對巡航導彈。除此之外，其他攻防武器還包括標準導彈3和6、戰斧先進巡航導彈、增程型聯合防區外隱身導彈、遠程反艦導彈以及可能用于替代魚叉導彈的海軍攻擊導彈。遠程反艦導彈是一種亞聲速隱身反艦導彈，其射程達600～1000km，可裝配于B-1B轟炸機、F/A-18E/F戰斗機和水面艦艇，預計2020年左右具備作戰能力，將對遠程對海精確打擊模式產生顛覆性影響。

電子戰和信息化武備的創新方面，海軍長期投資于協同作戰能力和海軍綜合防空火控系統（NIFCCA）為代表的網絡武器建設，能夠部署E-2D預警機、P-8海上巡邏機、F-35聯合攻擊機以及其他陸基和海基無人機系統，來自空基、海基和陸基的傳感器的數據可用于保障超水平線作戰，顯著增強海軍力量抵達范圍。EA-18G“咆哮者”電子戰機即將安裝下一代干擾裝置，水面電子戰改進項目負責Block III電子戰系統的升級，將為水面艦艇提供應對近水平線威脅的能力。

此外，在無人機領域，美國海軍也進行了大量科技項目研發，例如低成本無人機群技術（LOCUST）項目開展了相關技術研究，利用小型筒式發射無人機組成無人機群壓制對手。

2、正在開發的部分新型艦艇

從已開發的艦艇看，瀕海戰斗艦、DDG 1000驅逐艦都是美國研發的突破性戰艦。從即將開發的艦艇看，根據美國海軍2016年提交的2017財年艦艇建造計劃，2017財年將建造7艘艦艇，分別是2艘“弗吉尼亞”級核攻擊潛艇、2艘DDG-51級宙斯盾驅逐艦、2艘瀕海戰斗艦、1艘LHA型兩棲攻擊艦。根據2017～2021財年造艦計劃，美國海軍將建造改進型核攻擊潛艇、首艘LX（R）兩棲艦艇、TASX（X）拖曳打撈搜救船舶等新研發設計艦艇。TASX（X）目前正在進行設計投標的第一階段合同，四家船廠接貨了NAVSEA的設計合同，該型拖曳、打撈和救援船舶主要為海軍提供開闊水域的拖曳，關鍵要求包括系柱拉力為118t、美國船級社DPS-2或類似的定位能力、甲板最小開闊面積5000平方英尺（464m2）。以下將主要介紹LX（R）兩棲艦艇和無人裝置。

——LX（R）兩棲艦艇

LX（R）項目計劃為美國海軍建造11艘新一級兩棲艦艇，預計2020財年采購首艘LX（R），用于替代12艘“惠特貝島”級和“哈珀斯費里”級（LSD 41/49）級船塢登陸艦。美國海軍在2017財年預算中要求投入640萬美元的LX（R）項目研發資金，2016財年美國國會已撥款7550萬美元的研發資金和以及2.5億美元的采購費用。預計LX（R）未來建造方案在英格爾斯船廠和通用動力船廠之間選擇。

據承擔過LPD 17船塢登陸艦建造任務的英格爾斯船廠介紹，船塢登陸艦（LPD）可以根據任務和能力需求進行船形優化和修改，形成導彈防御型船塢登陸艦、聯合指揮控制艦和醫院船等不同版本，LX（R）就是基于LPD 17級船塢登陸艦的架構設計而形成的一種經濟型改進方案，提供適合未來全范圍任務需求和載荷的合理空間和重量。LPD 17與LX（R）的相同點包括：①船形、機器處所；②船舶總體尺寸；③通道寬度；④傾斜梯子的布置；⑤軍械庫的布置（設有部隊鋪位）；⑥船上生活的總體高質量；⑦武器性能；⑧車輛面積、登陸艇和航空能力。LX（R）與“哈珀斯費里”級船塢登陸艦（LSD）的區別：①LX（R）車輛裝載面積為8000平方英尺（743m2），超過LSD；②部隊裝載人數為650人，LSD為500人；③總布置進行了改進，以匹配新的任務能力；④采用電力設備和點區域使用液壓系統，替代集中式液壓系統；⑤顯著改善了C4I能力；⑥SWAN網絡升級至CANES；⑦采用更多高效裝置替代常規空調系統；⑧電子戰增強SEWIP和NULKA能力；⑨增強飛行甲板、機庫和維護功能。

——無人艇

就海軍近期新研發的水下裝備而言，海軍正在開發兩大套系統：一是繼續研發性能更高“弗吉尼亞”級Block型核攻擊潛艇，新增了一個弗吉尼亞負載模塊（VPM），未來有望發射無人艇和無人偵察機，搭載更多巡航導彈，通過核潛艇艦隊的升級以提高應對反介入和區域拒止的能力；另一個是即將部署的先進無人水下裝置，目前海軍正在大量投資用于自主操作的傳感器、發電和儲能系統以及軟件系統，能夠實現將無人水下艇打造成迷你潛艇。DARPA推出的“持續反潛跟蹤無人艇”（ACTUV）項目研制出可自主航行數月、航程達數千千米的無人水面艇，可持續跟蹤低噪聲柴電潛艇。2016年7月，Leidos公司完成了美國海軍首艘自主持續反潛無人船“SeaHunter”號的初步性能試驗，該三體船長40.23m，采用模塊化設計。預計2018年交付給美國海軍，用于反潛戰。