美军水下特种作战装备的发展现状及趋势分析
源自：水下无人系统学报
作者：张志伟 方泽江 何润民 赵琪 朱兆彤
摘要: 近年来, 随着以美国为首的西方国家将战略重点由远洋转向近海, 近海的浅水水域成为各国的攻防重点, 配合着有人与无人协同的分布式作战背景, 水下特种作战平台开始扮演愈发重要的角色。文中以美国2024财年最新国防科研和采购预算为基础, 重点论述了水下系统项目中湿式蛙人输送艇、干式蛙人输送艇、干式甲板换乘仓、作战潜水装备、水下舟艇任务装备及小型无人水下航行器等水下特战装备的发展现状和研究趋势, 旨在为今后的水下特种装备研究提供有益参考。
关键词
水下特种作战 / 2024财年 / 国防科研 / 特战装备
引言
2023年3月, 美国政府正式发布2024财年财政预算案, 确定国防部2024财年的预算要求为8420亿美元, 该预算比2023财年制定的8160亿美元增加了260亿美元, 增幅达3.2%。与2022财年的水平相比, 2024财年的预算在2年内增加了近1000亿美元, 增幅达13.4%[1-3]。其中, 国防部预算的1450亿美元将用于研究、发展、试验和鉴定(research, development, test and evaluation, RDT&E)的投资, 占国防部2024财年预算的17.2%。RDT&E主要包含下一年美国各军种科研项目论证、项目成本分析及项目研究进度等内容, 并给出近3年各项目的财年预算增减表及相关调整说明, 是分析美军科研动态和方向的重要依据[4]。
水下特种作战借助特战兵力从水下渗透, 主要对敌方水下设施、停泊舰船以及重要港口和岸基进行侦察和破袭, 同时也能完成反恐和应急救援等任务, 是未来海上和两栖作战的重要组成部分[5-8]。水下特战队员是指海军陆战队和特种作战部队中借助潜水装备执行两栖特种作战任务的人员, 其能够独立隐蔽进行作业, 具有灵活精悍、行动诡秘以及作战高效等特点, 在“非对称作战”中具有很大优势[9-10]。近年来, 随着以美国为首的西方国家将战略重点由远洋转向近海, 近海的浅水水域成为各国的攻防重点, 作战思想也从传统的集中兵力作战转变为分布式作战, 配合着有人与无人协同的作战背景, 水下特种作战平台开始扮演着愈发重要的角色[11]。
美军水下特战项目包括水下系统项目和水面舰艇项目, 主要为特种作战部队(special operations forces, SOF)水面和水下机动平台提供工程制造开发(engineering and manufacturing development, EMD)和预购方案, 以快速响应特种作战的新需求。其中, 水下系统项目主要包括: 湿式蛙人输送艇(swimmer delivery vehicle, SDV)、干式蛙人输送艇(dry combat submersible, DCS)、干式甲板换乘舱(dry deck shelter, DDS)、特种作战部队的作战潜水装备(combat diving, CBDIV)、水下舟艇任务装备(undersea craft mission equipment, UCME)、轻型战斗艇(combatant craft light, CCL)以及小型无人水下航行器(small unmanned undersea vehicle, SUUV)等装备。这些水下装备为小型、训练有素的SOF提供了与敌人交战并进行水下秘密行动的能力。
文中以美国2024财年最新的国防科研和采购预算为基础, 对美军水下特战主要装备的发展现状及改进方向进行分析, 旨在为今后的水下特种装备研究提供有益参考。
1. 水下特战项目预算总体情况
2022—2024财年美军水下特战项目的科研经费预算如表1所示[1-3]。从表中可以看出, 近3年美军持续向水下特战投资, 且投入资金越来越多, 2024财年水下系统项目科研预算达到了12467.2万美元, 比2023财年增加了41.2%, 约是2022财年的2.9倍; 水面舰艇项目科研预算为3355.9万美元, 与2023财年和2022财年相比增幅分别达到37.9%和93.4%。同时, 2024财年现任总统水下特战项目科研经费总预算比前任总统预算净增长2150万美元, 增加的预算中将有1223.6万美元用于CCL和中型作战艇(combatant craft medium, CCM)的开发[3]。
表 1 2022—2024财年美军水下特战项目科研经费预算表
Table 1. Budget table for research funds of US underwater special operations projects during the first year 2022—2024 单位: 万美元
| 项目 | 2022年 | 2023年 | 2024年 |
| 水下系统项目 | 4299.7 | 8830.9 | 12467.2 |
| 水面舰艇项目 | 1734.8 | 2433.6 | 3355.9 |
| 现总统总预算 | 6034.5 | 11264.5 | 15823.1 |
| 前总统总预算 | 6263.0 | 8264.5 | 13673.1 |
| 总调整额 | −228.5 | 3000.0 | 2150.0 |
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图1给出了2022—2028财年美国海军水面舰艇、水下系统以及水下特战项目科研预算曲线图。可以看到, 美军将在2024—2026财年持续加大对水下特战项目的科研投资, 并在2026财年达到投资高点, 2026财年水下特战项目科研总预算与2024财年相比增幅达104.3%。同时, 美军预测2027财年和2028财年在水下特战项目上的科研投资有所降低, 但投资额依旧远大于2024财年的投资水平。另外, 2022—2025财年水下系统项目一直是水下特战项目中的科研投资重点, 平均占比达到77.0%, 而2026—2028财年水下系统项目科研预算分别占水下特战项目科研总预算的58.4%、50.4%和53.1%, 与水面舰艇项目预算体量相当。
图 1 2022—2028财年美军水下特战项目科研预算曲线图
Figure 1. Research budget curves for US underwater special operations projects during the fiscal year 2022—2028
图2给出了2022—2028财年美国海军水下系统项目采购预算、科研预算以及总预算曲线图。可以看到, 美军将在2022—2026财年持续增加水下系统项目的采购预算和科研预算, 并且科研预算多于采购预算。另外, 从2026财年开始, 美军计划减少水下系统项目科研预算并大幅增加其采购预算, 其中, 2022—2026财年水下系统项目采购预算的平均增长率为43.8%, 2026—2028财年水下系统项目采购预算的平均增长率为134.5%, 同时采购预算在水下系统项目总预算中的平均占比达到62.7%。2027财年美军预测在水下系统项目中投入采购经费34947.3万美元, 比2022—2026这5个财年的采购预算总和还多2703.2万美元。
图 2 2022—2028财年美军水下系统项目各预算曲线图
Figure 2. Budget curves of US underwater systems projects during the fiscal years 2022—2028
表2和表3分别给出了美国海军2022—2024财年水下系统项目科研经费预算详细表和采购经费预算详细表[1-3]。可以看到, 2024财年美军水下系统项目的科研经费预算和采购经费预算分别达到了12467.2万美元和6611.1万美元, 科研经费预算约是采购经费预算的2倍。其中, 水下系统项目科研预算除了机密项目外, 将重点投资UCME和DDS, 分别投资1756.7万美元和1242.3万美元, CCL作为2024财年新研项目计划投入226.7万美元。2024财年水下系统项目采购预算将重点投资DCS, 预算2469.9万美元约占采购总预算的37.4%。另外, 近3年来美海军在SUUV的投资计划上做了调整, 仅在2022财年投入了科研经费92.9万美元, 2023—2024财年则通过采购的方式进行投资, 采购经费分别为174.5万美元和638.8万美元。
表 2 2022—2024财年美军水下系统项目科研经费预算详细表
Table 2. Detailed budget table for research funds of US underwater systems projects during the first year 2022—2024 单位: 万美元
| 项目 | 2022年 | 2023年 | 2024年 |
| SDV | 320.4 | 107.0 | 109.2 |
| DCS | 620.9 | 434.9 | 379.4 |
| DDS | 140.5 | 308.1 | 1242.3 |
| CBDIV | 290.5 | 324.9 | 461.7 |
| UCME | 1648.5 | 1271.1 | 1756.7 |
| SUUV | 92.9 | — | — |
| CCL | — | — | 226.7 |
| 机密项目 (含国会补充) |
1186.0 | 6384.9 | 8291.2 |
| 合计 | 4299.7 | 8830.9 | 12467.2 |
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表 3 2022—2024财年美军水下系统项目采购经费预算详细表
Table 3. Detailed budget table for the procurement of US underwater systems projects during the fiscal years 单位: 万美元
| 项目 | 2022年 | 2023年 | 2024年 |
| SDV | 526.9 | 1241.4 | 1263.5 |
| DCS | 424.4 | 1421.7 | 2469.9 |
| DDS | 1043.8 | 673.5 | 798.6 |
| CBDIV | 837.6 | 1752.0 | 1440.3 |
| SUUV | — | 174.5 | 638.8 |
| 合计 | 2832.7 | 5263.1 | 6611.1 |
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2. 水下系统项目重要装备
2.1 SDV
美国海军新型蛙人运载器SDV MK 11, 以前被称为浅水作战潜航器(shallow water combat submersible, SWCS), 用于运输特种作战部队人员及其在各种任务中的作战装备, 以提高其在恶劣作战环境中的作战能力和生存能力。SDV MK 11运载器以价值38300万美元的开发合同于2011年授予Teledyne Brown工程公司进行研制, 并于2014年底交付了第一台测试装置, 将取代从20世纪80年代开始服役的MK 8 Mod-1运载器, 是下一代自由进水作战潜水器。
图3给出了SDV MK 11运载器的外形结构示意图[12], 与上一代的MK 8运载器相比体型较大, 长6.8 m, 宽和高为1.5 m, 排水量达到约4.5 t。图4给出了MK 11运载器的实物图[13], 可以看到其显著特点就是具有较大的面包车式侧门, 方便作战人员自由进出。MK 11运载器体型变大和侧开门的设计是为了更好地兼容海豹突击队个人最新潜水装备, 让作战人员拥有更舒适的空间和允许其携带潜水电脑和喷水推进靴等装备, 有效延长其水下作业时间。
图 3 MK 11外形结构示意图
Figure 3. Schematic diagram of the external structure of the MK 11 SDV
图 4 MK 11实物图
Figure 4. Physical image of the SDV MK 11
SDV MK 11将部署在DDS、水面舰艇和陆地上, 其系统包括运载器和支持设备, 由任务支持设备(mission support equipment, MSE)、打包组件(pack-up kit, PUK)和运输处理模块(transportation and handling, T&H)组成。2023财年美军计划推进SDV MK 11产品改进计划(pre-planned product improvement, P3I), 重点增强以下功能: 电力和能源、 声频率、无线电频率指示器和警报功能、光电/红外传感器、有效载荷和自我恢复能力。2024财年在2023财年基础上计划增加2.2万美元用于继续推进P3I增强计划, 进一步提升MK 11运载器在功率、能源、光电/红外传感器和操作员态势感知(operator situational awareness, OSA)等方面的性能。
另外, 2024财年美国海军用于SDV的采购预算为1263.5万美元, 相比2023财年增加了22.1万美元, 比2022财年增加了736.6万美元。2023—2024财年, SDV增加的预算将用于采购和整合目前正在开发的改装, 以提高推进性能、态势感知和舰队互操作性, 以及支持平台全面部署的初始备件。英国詹姆斯费舍防御(James Fisher Defence, JFD)公司于2023年5月美国特种部队周期间推出了先进轻型战术运载器Shadow Seal的原型机(MK 1D), 并交付美国海军用于演练。图5为Shadow Seal运载器的结构示意图, 总长8 m, 宽和高分别为1.88 m和1.27 m, 质量2.5 t, 最大潜水深度24 m, 水面及水下最大航程分别达80 n mile和25 n mile。Shadow Seal运载器的外形如图6所示, 其具有较强的适应性和水下机动性, 能在水面、半水下和水下模式下运载4名蛙人。
图 5 Shadow Seal结构示意图
Figure 5. Schematic diagram of the structure of the Shadow Seal
图 6 Shadow Seal实物图
Figure 6. Physical image of Shadow Seal
2.2 DCS
DCS相比于现有的湿式蛙人输送艇的优势是能在有氧干燥的环境中搭载作战人员。即使是美国海军最新的MK 11输送艇, 作战人员在运输过程也需要暴露在水中长时间工作, 水下潮湿寒冷的环境会消耗掉作战人员大部分的体力和耐力。为了更好地进行渗透作战, 美国海军在20世纪80年代首次提出了先进海豹突击队运载系统(advanced seal delivery system, ASDS)的概念, 其原型源自英国的“复仇女神”S351。图7给出了搭载于潜艇上的ASDS[14], 艇长19.8 m, 直径2.4 m, 干质量55 t, 可搭载16名艇员。
图 7 搭载于潜艇上的ASDS
Figure 7. ASDS carried on submarines
在ASDS项目之后, 美军自2010年正式立项了DCS的相关概念设计研究, 相继开发了3款体积较小的干式蛙人输送艇, 也称用户作战评估系统(user operational evaluation system, UOES) 1~3, 旨在通过利用商业技术、程序和分类方法, 以实现负担得起的DCS研制。图8为UOES3输送艇实物图, 其外形长9.7 m, 直径1.9 m, 排水量17.7 t, 可搭载6名艇员。图9为UOES3输送艇的前舱口内部示意图, 打开前舱内部舱口能看到潜水员锁定室, 头顶上有1个出艇舱口, 后面有1个进入主舱的舱口[15]。
图 8 UOES3输送艇实物图
Figure 8. Physical diagram of UOES3 delivery boat
图 9 UOES3输送艇的前舱口内部示意图
Figure 9. Internal schematic diagram of the front hatch of UOES3 delivery boat
目前, 美国海军较为关注基础DCS的改进以及DCS Now和DCS Next的工程开发工作。根据表2和表3所示, 2024财年美国海军用于DCS的科研预算和采购预算分别为379.4万美元和2469.9万美元。2024财年与2023财年相比用于DCS的科研预算减少了55.5万美元, 主要原因是DCS后续操作测试和评估的完成以及向生命周期维持的计划性转变。另外, 近3年用于DCS的采购预算呈现不断增加的趋势, 2022—2023财年美军为DCS增加了997.3万美元的采购预算, 用于更换DCS 1上的主电池组、工程更改建议(engineering change proposal, ECP)以及更新训练模拟器和系统集成实验室, 以保持DCS配置的最新状态, 并补充消耗的政府提供的设备(government furnished equipment, GFE)备件。2024财年的DCS采购预算比2023财年增加了1048.2万美元, 增幅达73.7%, 主要用于支持DCS的持续现代化, 包括平台集成控制系统、中水柱锁定、双锚及拖曳装置、技术数据包改进(technical data package, TDP)、可靠性改进和人机界面增强等主要工作。
2.3 DDS
DDS是安装在潜艇上用来运输蛙人、蛙人装备以及SUUV的一种特殊舱体, 通常安装在潜艇指挥室围壳后方, 通过特殊通道连接到潜艇上, 蛙人可由通道进出潜艇, 也可离开换乘舱去遂行任务或撤回[16]。美国海军的DDS主要由攻击型核潜艇和改装的导弹核潜艇来携带, 如图10所示。DDS的一大优势是降低了被发现的机会, 消除了潜艇在海上打开舱门时的进水风险, 可提供SOF部队和其他平台的插入。
图 10 安装于潜艇背部的DDS
Figure 10. The DDS installed on the back of the submarine
2024财年用于DDS的科研预算为1242.3万美元, 比2023财年多投入934.2万美元, 主要用于继续研究和分析DDS, 包括概念设计、规范要求、以及替代方案分析等相关的工作。同时继续开发必要的遗留领域, 以延长DDS的使用寿命并增加其有效载荷能力。另外, 资金支持对当前的DDS产品进行改进, 以及现役潜艇支持系统和UUV相关潜水设备的后续开发工作。2024财年用于DDS的采购预算为798.6万美元, 相比2023财年增加了125.1万美元, 主要用于拓展现代化DDS的备用空间, 并支持与海军的成本分摊协议和时间表。同时, 2024财年报告预测未来的DDS将取代40多年的传统DDS, 以维持美国海军主潜艇上的特种作战部队使用, 同时提高潜艇的性能、可靠性和生存能力。
2.4 特战队作战潜水装备
美军特战队CBDIV项目提供特种潜水设备的EMD、测试和快速原型设计, 为SOF战斗潜水员提供与敌人交战并开展行动的能力。另外, SOF CBDIV将支持SDV、DCS和水面舰艇等装备执行渗透/提取、材料回收、水下舰艇攻击、海滩清理和其他任务。目前, CBDIV技术改进重点包括: 机动性和推进力、潜水员导航精度和态势感知、环境保护、潜水队以及潜水员与外部船只间的通信。
2023财年 CBDIV项目的科研投资为324.9万美元, 主要用于其继续开发原型设计和高级开发, 包括环境保护、导航、通信、推进设备的测试、评估以及水下呼吸设备材料解决方案分析。2022—2023财年, 美军为CBDIV项目增加了914.4万美元的采购预算, 能够为额外的27个手持导航设备、19个免提潜水员推进系统和各种潜水员海洋环保设备提供资金支持。2024财年计划用于CBDIV项目的科研经费为461.7万美元, 比2023财年增加136.8万美元, 增幅为42.1%, 增加的费用主要用于CBDIV的产品开发、测试、集成以及支持氦氧原型的水下呼吸器(underwater breathing apparatus, UBA)研发。美国海军目前使用的密闭式潜水呼吸器为MK16, 该呼吸器使用氮氧混合气作为稀释气时, 最大下潜深度为45 m。由于氮气的麻醉性和呼吸阻力, 潜水深度一般被限制在60 m以浅, 更大深度的潜水常采用氦氧混合气替代, 氦氧混合气具有降低气道压、促进氧气向肺泡弥散等优点[17-18]。另外, 对于蛙人推进装备, 美国海军从2020财年就启动了蛙人腿侧助推器的研发工作, 2023财年开始采购小组推进器, 可穿戴水下动力辅助设备的应用能够有效改善蛙人水下行动缓慢问题, 为作战保存更多体力[19]。
2.5 UCME
UCME是美军在2020财年才提出的新概念, 主要有2个目的: 一是提供快速响应能力, 以支持SOF水下航行器和潜水员系统、子系统及其新兴需求; 二是提供技术更新工作, 以纠正系统缺陷, 提高装备寿命并增强任务能力。2023财年, 美军在UCME项目总共投资了3023.1万美元, 其中科研经费1271.1万美元, 采购经费1752万美元, 主要用于继续提高水下生存能力, 包括水下和海上通信、侦察和态势意识， 以及独特的动力和能源能力, 以确保高效通信和建立持久优势。2024财年, 美军在UCME项目总共投资了3197万美元, 其中科研经费1756.7万美元, 采购经费1440.3万美元, 与2023财年相比, 科研经费预算增加485.6万美元, 主要用于增强海上导航技术。
2.6 SUUV
SUUV的用途通常分为情报获取、监视和侦察(intelligence, surveillance and reconnaissance, ISR)、水雷对抗(mine countermeasure, MCM)和反潜战(anti submarine warfare, ASW)。发展这种无人水下航行器(unmanned underwater vehicle, UUV)的主要原因是可以从潜艇等非对称作战中获得许多军事利益[20]。SUUV与中型和大型UUV相比, 在隐身方面具有更加显著的优势, 能够进入海洋领域的冲突、限制区域, 提供海上特种侦察能力, 并降低人员和有人驾驶平台的风险。近3年, 美国海军在SUUV的投资计划上做了调整, 仅在2022财年投入了科研经费92.9万美元, 2023—2024财年则通过采购的方式进行投资, 采购经费分别为174.5万美元和638.8万美元。2023—2024财年美军为SUUV项目增加了464.3万美元的采购经费, 主要用于通用SUUV平台的特殊改装, 包括水面发射和回收、自主升级、先进探测声呐和侧扫声呐。
目前, 美国海军重点关注的是由美国Hydroid公司制造的“REMUS”系列SUUV[21-23], 根据美国国防部与Hydroid公司达成的原型机项目协议, 该公司于2020财年向美国海军交付第一具REMUS-300 UUV原型机, 并于2022年完成美国海军信息站(Naval Information Warfare Center, NIWC)评估并交付标准型号。图11为REMUS-300的外形示意图, 长2.3 m, 直径0.19 m, 质量56 kg, 最大下潜深度305 m, 可由2人便携式携带, 主要完成水雷对策、水文勘测和快速环境评估等任务。其设计在保留REMUS-100外形特点的同时进行针对性改进, 加固结构强度, 完善了传感器和数据分配系统, 进一步增强有效载荷的灵活性, 成为目前最先进的SUUV之一。
图 11 REMUS-300外形示意图
Figure 11. Outline diagram of REMUS-300
3. 美军水下系统重要装备研究趋势
3.1 以原有装备性能增强为重点
从美军2024财年在水下系统项目的投资来看, 完全新研的项目并不多, 仅CCL 一项, 计划投入226.7万美元, 大部分资金将用于SDV、DCS、DDS、CBDIV以及UCME等原有项目的研发及性能增强。其中, 以SDV和DCS项目为例, 2024财年计划为SDV项目增加2.2万美元的科研经费和22.1万美元的采购经费, 主要用于支持SDV MK 11项目的P3I和整合目前正在开发的改装, 以提高其推进性能、态势感知和舰队互操作性。2024财年的DCS采购预算比2023财年增加了1048.2万美元, 增幅达73.7%, 主要用于支持DCS的持续现代化, 包括平台集成控制系统、中水柱锁定、双锚及拖曳装置、TDP、可靠性改进和人机界面增强等主要工作。
3.2 与成熟商业技术合作增多
结合2022—2024财年水下系统项目科研经费预算和采购预算情况分析, 近3年, SDV、DCS和SUUV等项目的采购经费明显多于其科研经费, 不少项目更倾向于通过采购的方式与成熟的商业技术进行合作。以DCS的发展历程为例, 美军早期在ASDS项目投入了大量经费, 但产出低且最终项目终止。所以美国海军在后期DCS的研制中更加考虑研制成本, UOES1和UOES2选择与英国MSUBS公司合作, UOES3选择与意大利GSE Trieste公司共同研制。另外, SDV方面选择采购JFD公司的先进轻型战术运载器Shadow Seal, SUUV方面选择采购美国水下技术公司Hydroid制造的REMUS-300。近3年来美国海军在SUUV的投资计划上做了调整, 仅在2022财年投入了科研经费92.9万美元, 2023—2024财年则通过采购的方式进行投资, 采购经费分别为174.5万美元和638.8万美元。
3.3 技术改进更关注适配性和人机工效
美国海军对原有水下系统重要装备的技术改进更关注适配性和人机工效, 以SDV MK 11运载器为例, MK 11运载器体型变大和侧开门的改进设计是为了更好地兼容海豹突击队个人最新潜水装备, 让作战人员拥有更舒适的空间和允许其携带潜水电脑和喷水推进靴等新装备, 有效延长其水下作业时间。此外, 美国海军从2020财年就启动了蛙人腿侧助推器的研发, 2023财年开始采购小组推进器, 可穿戴水下动力辅助设备的应用将有效提高蛙人水下作业的舒适性。2024财年用于CBDIV的科研经费为461.7万美元, 比2023财年增加136.8万美元, 增幅为42.1%, 增加的费用一部分将用于支持HEO2 UBA的研制, 目的是有效改善作战人员的水下呼吸环境和提高其下潜深度。
4. 结论
文中以美国2024财年国防科研和采购预算为基础, 重点论述了水下系统项目中SDV、DCS、DDS、CBDIV、UCME和SUUV等水下特战装备的发展现状和研究趋势, 得出如下主要结论。
1) 近3年美军持续向水下特战项目投资, 且投入资金越来越高。2024财年美军水下系统项目的科研经费预算约是采购经费预算的2倍。其中, 水下系统项目科研预算除了机密项目外将重点投资UCME和DDS, 采购预算则将重点投资DCS。
2) 根据2024财年预算案, 美军预测2026财年将达到水下特战项目科研投资较高点, 2027—2028财年将减少水下特战项目科研预算。另外, 从2026财年开始, 美军计划减少水下系统项目科研预算并大幅增加其采购预算。
3) 美军在2024财年水下系统重要装备研究趋势上呈现以下特点: ① 完全新研项目少, 大部分预算将用于原有项目的性能增强与产品改进; ② 考虑研制成本, 不少装备更倾向于通过采购的方式与成熟商业技术进行合作; ③ 技术改进更关注适配性和人机工效, 运输设备需与最新的作战潜水装备相适配, CBDIV的改进方向更加关注使用舒适性和人机工效。
