潜航器是什么?

【专家解说】：无人潜航器主要指那些代替潜水员或载人小型潜艇进行深海探测、救生、排除水雷等高危险性水下作业的智能化系统。因此，无人潜航器也被称为“潜水机器人”或“水下机器人”。 从外形上看，一些无人潜航器与鱼雷十分相似，那是因为它们可能直接由拆除了炸药的鱼雷改进而来，或者是需要从潜艇的鱼雷发射管中释放，但更多的无人潜航器则针对特定的功能，具有各自独特的构造。 无论外观怎样，无人潜航器一般都由骨架及浮体、推进系统、航行控制系统以及探测系统等部分组成，一些无人潜航器上还配有机械手等机构。 但对无人潜航器而言，最重要的还是如何面对一个严酷的“生存环境”。 海水的密度是空气的8印倍，水深每增加10米，水的压力就会加大相当于1个大气压。而在海平面30~50米以下，阳光就无法穿透，黑暗笼罩着一切。海水中还有难以琢磨的暗流、暗涌，海底地貌更是千沟万壑、鬼斧神工。仅仅“生存”是远远不够的，无人潜航器还要在如此复杂、恶劣的环境中进行下潜、上浮、航行、定位，并完成赋予它的各种使命。解决这一问题最直接的办法就是让无人潜航器带上摄像机将海底情况拍摄下来，通过连接着母船的电缆将画面传到人的眼前，再由人通过操纵杆在远端控制潜航器的一举-动。因此，这种最早出现的“有缆”无人潜航器也被称为遥控无人潜航器。连接母船的控制缆绳一般还会捆绑一根供电电缆。这不但使潜航器上免掉了沉重的电池组、减少了自身重量、提高了机动性，更能避免频繁上浮充电，从而大大增加潜航时间。 无人潜航器第一次引起人们的注意颇为惊险。1966年，美、苏两国“确保相互摧毁”的恐怖核平衡笼罩着欧洲。就在那年的1月17日，美国空军一架带有4颗氢弹的B-52战略轰炸机在地中海沿岸的西班牙巴洛麦利斯上空与一架加油机相撞爆炸。所幸的是氢弹并未引爆，但其中一枚却掉进了地中海。美军立即调动“阿尔文”号深潜器进行海底探测以便组织打捞，否则氢弹随时有核泄漏的危险。 西班牙南部沿海大陆架十分陡峭、水深流急，直到两个月后，丢失氢弹的溅落地点才在水深869米的海底找到。然而如何打捞却十分棘手。“阿尔文”号曾试图用钢缆缠绕氢弹，但自身却被缠住。两名艇员险些遇难。为保证安全，军方决定将打捞工作交由“柯沃”号遥控无人搭航器继续进行。身长5米、重15吨的“柯沃”号整个骨架由铝合金制成，前端与侧面分别置有两台摄像机，电动螺旋桨可向3个方向推进。在母船操纵人员的遥控下，“柯沃”的机械手经过多次努力，终于用钢缆绕住了这枕爆炸当量145万吨的B28型氢弹。随后，氢弹被成功打捞出水。 如今，从寻找失事舰船、潜艇探测打捞，海上救生，到资源勘探，光缆铺设，遥控无人潜航器已成为水下作业的生力军。美国在打捞“挑战者”号航天飞机残骸时，甚至同时动用了“探索”4号、“短跑”号、“天蝎’号以及“柯沃”3号大大小小4种遥控无人潜航器。名噪一时的电影《泰坦尼克号》在水下实地摄制时，也动用了“马格兰”号母子型无人潜航器。目前，世界上正在使用的军用及民用遥控无人潜航器超过1000台。但是，真正掌握设计与制造技术的却仅有10来个国家，而能够开发下潜深度6000米级无人潜航器的国家更是只有美国、俄罗斯、法国， 日本等寥寥几个。相比之下，能够制造弹道导弹的国家和地区却有25个。无人潜航器的复杂性可见一斑! 今天，当人们翘首仰望天空，也许不会意识到在离地10万米以上的地球空间轨道里，正在工作着的人造航天器已经超过2500个。而在茫茫的大洋里，能够下潜到删米以下的无人潜航器却不到100台。这是因为2000米水深处海水的压力已相当于200个大气压，几毫米厚的钢板容器会像鸡蛋壳一样被压碎。 马里亚纳海沟是地球上海水最深的地方。1995年3月24日，日本“海沟”号遥控无人潜航器在母船的协助下，历时3个半小时下潜到名叫“查林杰”的海沟最底部，重新标定了那里的水深为10911.4米，改写了世界深潜记录。 如果说极度下潜是用无人潜航器挑战危险，那么它另一个重要的用途就是避免危险。 一支海军要获得制海权，水雷也许是最后的敌人，相对廉价的水雷作战效能经常让人惊讶。而危机四伏的水中雷场正是无人潜航器一层身手的好地方，只是这时它们一般被称为遥控灭雷具。在2003年伊拉克战争中，美军启用的新型“海神之子”，(REMUS)遥控探雷系统用于清理鸟姆盖斯尔港航道，使一般需要连续潜水21天的作业量在16个小时内完成，搜索水域面积达 250万平方米。 目前，世界上应用最为广泛的遥控灭雷具当数法国PAP-104系列。PAP-104至今已发展出5代产品，共有14个国家装备超过300台。这种遥控灭器具重约700公斤，圆柱形密封壳体长2.7米，采用双推进器，顶部装设缆绳施放盘、传感器，下部装有探照灯、引导缆和炸药舱。作业时，先由母舰声呐锁定目标水雷方位，遥控灭雷具装上灭雷炸弹后被放人水中，由人工识别目标并操纵遥控灭雷具安放灭雷炸弹，待灭雷具返回后即可引燥水雷。 智能化、小型化是遥控灭雷具的发展方向。如瑞典最新研制的“双鹰”遥控灭雷具，总重仅259公斤，可在500米深处作业，配有2个主推进器和6个辅助推进器，结合360度全姿态控制系统，具有6自由度机动能力。针对潜艇反水雷作战的需要，美国海军还开发了“水雷侦察系统”(MRS)。这种外形酷似鱼雷的遥控无人潜航器由洛杉矶级核潜艇的鱼雷发射管释放和回收，可持续工作4-5小时，从潜艇牵出的缆绳最长可达30海里。 “奥赛德”3号是美军最新型自主式无人潜航器的技术试验平台。这个小体积、高性能的自主水下航行平台长约3米，重约400公斤，最大作业水深270米。 “奥赛德”3号控制系统中设有一个庞大而可靠的动作指令数据库。在执行任务前控制人员先按任务要求为它编制程序。执行任务时，它就可以按程序作业，而不再需要过多的指令。通过加装不同的应用系统，“奥赛德”3号町以代替侦察船对敌方危险海域进行监视，也能在更早的时间、更远的地方协助水面作战舰艇完成作战任务。 自主式无人潜航器既不能采用太阳能电池，也没有缆绳供电，只能靠自带的蓄电池，因而限制了水下工作时间。因此，开发燃料电池、热离子等高效能源以及集成式电机、电热混合推进器等高效推进系列，才能使自主式无人潜航器游得长、游得远。没有了电缆或光缆，自主式无人潜航器与母船的通信也成了一个突出的问题。由于光波及无线电波均无到到达海底，因而声波是唯一可用的通信方法。在海水中声的传递速度为1.5公里/秒，母船上的控制指令从发出到被潜航器接收，需要几秒甚至几十秒。而在危险情况下，潜航器在收到重要安全保护指令前，可能早巳毁坏。另外，水中声信号的传输率极低，加上散射、传输的损耗以及回波干扰，使得水声设备通信十分困难。 当前有效水声通信的距离仅有10公里。因此，如何利用新技术研制精度更高、误码率更低、作用距离更大的水声通信设备，也是自主式无人潜航器发展的关键。 今天，通过无人系统发起精确的进攻、实施有效的防卫成为“零伤亡”不对称作战的重要内容，这就为未来海战描绘出了一幅新的图景，尤其在近海，无人潜航器将使作战方式出现根本性的转变。 各围现役的潜艇，尤其是核潜艇都很庞大。美国海军洛杉矶级攻击型核潜艇水下排水量近7000吨，艇长超过110米，吃水近10米，很难在水深100米以下的近海浅水海域机动，隐蔽和作战。然而，一旦携带几个自主式无人潜航器，核潜艇就能大大扩展在近岸水域作战的灵活性。在这一设想推动下，一种名为“曼塔”的先进概念自主式无人潜航器应运而生。 自身带有小型鱼雷的“曼塔”离开母艇后，自主地航行到浅海海域，并长时间地潜伏，甚至能渗入敌方港湾，悄无声息地向母艇发回探测情报，成为敌军很难发现的水下“黑洞”。而在战斗打响后，“曼塔”一旦被指令激活，又能立即对特定目标运用自身携带的鱼雷等武器进行攻击。 单个的“曼塔”进攻能力也许有限，但它的效能绝不仅仅在自身进攻武器的多少或武器的威力。关键在于它与核潜艇、其他“曼塔”甚至包括核潜艇携带的无人作战飞机，形成了一个水上、水下的作战整体，牵一发而动全身。而这个作战整体又融入到更大的、可以囊括陆海空天所有战场领域的作战网络之中。在这样的网络里，已经很难按吨位的多少和个头的大小来区分谁是主力、谁是配角了。